Ejercicio resuelto de Química · 2026

Realice las siguientes tareas: [2 puntos]

a) Para la molécula $\text{BeCl}_2$, razone la geometría que presenta y justifique el tipo de hibridación para el átomo central. [0,50 puntos]

b) Explique por qué los puntos de ebullición del $\text{HF}$ (293 K) y del $\text{HCl}$ (188 K) son tan diferentes. [0,50 puntos]

c) Dada la siguiente configuración electrónica $1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^6\,4s^2\,3d^{10}\,4p^4$, escriba un posible conjunto de números cuánticos $(n, l, m, s)$ para su electrón diferenciador. [0,50 puntos]

d) Justifique brevemente cuántos electrones de valencia, y cuántos electrones desapareados, tendrá el elemento del apartado c) en su estado fundamental. [0,50 puntos]

Datos: número atómico $(Z)$: $\text{H} = 1$; $\text{Be} = 4$; $\text{F} = 9$; $\text{Cl} = 17$.

$\textbf{a) Para la molécula BeCl₂, razone la geometría que presenta y justifique el tipo de hibridación para el átomo central. [0,50 puntos]}$

El berilio tiene $Z = 4$, luego su configuración fundamental es $1s^2\,2s^2$: ningún electrón desapareado. Para poder formar dos enlaces promociona un electrón $2s$ a un orbital $2p$ vacío y combina los dos orbitales resultantes:

$2s^1\,2p_x^1 \;\longrightarrow\; \text{dos híbridos equivalentes}$

La hibridación es $sp$. Los dos híbridos se orientan en direcciones opuestas, que es la disposición que más los separa, así que la geometría es $\textbf{lineal}$, con un ángulo Cl-Be-Cl de 180°. Se llega a lo mismo contando zonas: hay dos de enlace y ningún par libre, y dos zonas se colocan siempre a 180°.

Conviene notar que el berilio queda rodeado de únicamente cuatro electrones: es una de las excepciones clásicas a la regla del octeto, igual que el boro en el $\mathrm{BH_3}$.

$\textbf{b) Explique por qué los puntos de ebullición del HF (293 K) y del HCl (188 K) son tan diferentes. [0,50 puntos]}$

Hervir un compuesto molecular exige vencer las fuerzas $\textbf{intermoleculares}$, no romper el enlace covalente, así que hay que comparar esas fuerzas en los dos casos.

En el $\mathrm{HCl}$ las moléculas son polares y se atraen por interacciones dipolo-dipolo y fuerzas de dispersión de London, ambas relativamente débiles.

En el $\mathrm{HF}$ hay además $\textbf{enlaces de hidrógeno}$, que aparecen cuando el hidrógeno está unido a un átomo muy electronegativo y pequeño (F, O o N). El flúor cumple las dos condiciones, y el cloro no la segunda: es bastante más grande y su carga está más repartida.

$\mathrm{H-F} \cdots \mathrm{H-F} \cdots \mathrm{H-F}$

El enlace de hidrógeno es un orden de magnitud más fuerte que una interacción dipolo-dipolo, y por eso el $\mathrm{HF}$ hierve más de cien grados por encima del $\mathrm{HCl}$. Lo llamativo es que la tendencia va al revés de lo esperable por la masa: el $\mathrm{HCl}$ es más pesado y más polarizable, pero ese efecto es pequeño frente al enlace de hidrógeno.

$\textbf{c) Dada la siguiente configuración electrónica 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4p⁴, escriba un posible conjunto de números cuánticos (n, l, m, s) para su electrón diferenciador. [0,50 puntos]}$

Primero conviene identificar el elemento sumando los electrones:

$2+2+6+2+6+2+10+4 = 34$

Es el selenio. El electrón diferenciador es el último que entra, uno de los $4p$, y sus números cuánticos son:

$n = 4$, el nivel en que está.

$l = 1$, por tratarse de un orbital $p$.

$m = -1$. El subnivel $4p$ tiene tres orbitales, con $m = -1,\ 0,\ +1$. Por la regla de Hund los tres primeros electrones se reparten uno en cada uno con espines paralelos, y el cuarto se ve obligado a aparearse; por convenio se toma el primero de la serie.

$s = -1/2$, porque es precisamente el que se aparea y debe llevar el espín opuesto.

Un conjunto válido es $(4,\ 1,\ -1,\ -1/2)$.

$\textbf{d) Justifique brevemente cuántos electrones de valencia, y cuántos electrones desapareados, tendrá el elemento del apartado c) en su estado fundamental. [0,50 puntos]}$

Los electrones de valencia son los del nivel más externo, aquí el $n = 4$:

$4s^2\,4p^4 \;\Rightarrow\; 2 + 4 = 6 \text{ electrones de valencia}$

Los diez electrones $3d^{10}$ $\textbf{no}$ cuentan: el subnivel está completo y pertenece a un nivel interior. Seis es lo que corresponde al grupo 16, donde efectivamente está el selenio.

Para los desapareados hay que repartir los cuatro electrones $4p$ entre los tres orbitales según la regla de Hund:

$4p_x^2\ \ 4p_y^1\ \ 4p_z^1$

Uno de los orbitales queda doblemente ocupado y los otros dos con un electrón cada uno, luego hay $\textbf{dos}$ electrones desapareados. Por eso el selenio es paramagnético, y tiende a ganar esos dos electrones para formar $\mathrm{Se^{2-}}$.