Ejercicio resuelto de Varios · Química · Asturias · 2024

a) [1,25 puntos]

a.1) En la tabla aparecen cuatro posibles espín-orbitales descritos por sus correspondientes números cuánticos.

$$	$n$	$l$	$m_l$	$m_s$ $\mathbf{1}$	$3$	$2$	$2$	$+1/2$ $\mathbf{2}$	$3$	$1$	$1$	$+1/2$ $\mathbf{3}$	$2$	$1$	$0$	$+1/2$ $\mathbf{4}$	$3$	$2$	$0$	$-1/2$

Indique, razonadamente, cuál de ellos puede corresponderse con un electrón de la capa de valencia del átomo de azufre en su estado fundamental. [0,50 puntos]

a.2) Indique el tipo de enlace químico que existe en las siguientes sustancias: fluoruro de litio ($\text{LiF}$), hierro ($\text{Fe}$) y diamante ($\text{C}$). [0,75 puntos]

b) Escriba la fórmula estructural desarrollada de los siguientes compuestos: 3-bromociclohex-1-eno, 2-metilpentano y but-3-en-1-ol. [0,75 puntos]

$\textbf{a.1) Indique, razonadamente, cuál de ellos puede corresponderse con un electrón de la capa de valencia del átomo de azufre en su estado fundamental. [0,50 puntos]}$

Hay que partir de la configuración electrónica del azufre ($Z = 16$) en su estado fundamental:

$\mathrm{S}: 1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^4$

Su capa de valencia es la tercera, y en ella solo están ocupados los orbitales $3s$ ($l = 0$) y $3p$ ($l = 1$); los $3d$ están vacíos. Con eso se descartan tres de las cuatro opciones:

El espín-orbital $\textbf{1}$, $(3,\,2,\,2,\,+1/2)$, tiene $l = 2$: es un $3d$, y en el estado fundamental está vacío.

El espín-orbital $\textbf{4}$, $(3,\,2,\,0,\,-1/2)$, es también un $3d$, y se descarta por lo mismo.

El espín-orbital $\textbf{3}$, $(2,\,1,\,0,\,+1/2)$, describe un electrón real del azufre, pero de la $2p$: pertenece a una capa interna, no a la de valencia.

El espín-orbital $\textbf{2}$, $(3,\,1,\,1,\,+1/2)$, tiene $n = 3$ y $l = 1$: es un $3p$, con un valor de $m_l$ permitido ($-1,\,0,\,+1$) y un espín posible. Es el único que puede corresponder a un electrón de valencia del azufre.

$\textbf{a.2) Indique el tipo de enlace químico que existe en las siguientes sustancias: fluoruro de litio (LiF), hierro (Fe) y diamante (C). [0,75 puntos]}$

$\mathrm{LiF}$: enlace $\textbf{iónico}$. Une un metal alcalino, que cede con facilidad su único electrón de valencia, con el elemento más electronegativo de la tabla; la diferencia de electronegatividad es enorme y hay transferencia electrónica, no reparto. El sólido es una red de iones $\mathrm{Li^+}$ y $\mathrm{F^-}$.

$\mathrm{Fe}$: enlace $\textbf{metálico}$. Los átomos ceden sus electrones de valencia a una nube deslocalizada que baña los cationes de la red, lo que explica la conductividad eléctrica y térmica del hierro y su carácter dúctil y maleable.

Diamante: enlace $\textbf{covalente}$. Cada carbono se une a otros cuatro mediante enlaces covalentes dirigidos en tetraedro, formando una red covalente que se extiende por todo el cristal. De ahí su dureza extrema y su punto de fusión altísimo.

$\textbf{b) Escriba la fórmula estructural desarrollada de los siguientes compuestos: 3-bromociclohex-1-eno, 2-metilpentano y but-3-en-1-ol. [0,75 puntos]}$

En los tres casos el nombre dice dónde está cada cosa: el $\textbf{3-bromo}$ y el $\textbf{ciclohex-1-eno}$ fijan un anillo de seis carbonos con el doble enlace entre C1 y C2 y el bromo en C3; el $\textbf{2-metilpentano}$ es una cadena de cinco carbonos con un metilo en el segundo; y en el $\textbf{but-3-en-1-ol}$ el sufijo $\textbf{-ol}$ manda sobre el doble enlace, así que el hidroxilo marca el C1 y la insaturación queda entre C3 y C4.



En forma semidesarrollada, que es la que se maneja con más comodidad:

$\text{3-bromociclohex-1-eno}$ — anillo $\mathrm{CH{=}CH-CHBr-CH_2-CH_2-CH_2}$ cerrado sobre sí mismo.

$\text{2-metilpentano}: \quad \mathrm{CH_3-CH(CH_3)-CH_2-CH_2-CH_3}$

$\text{but-3-en-1-ol}: \quad \mathrm{CH_2{=}CH-CH_2-CH_2OH}$