Ejercicio resuelto de Geometría molecular · Química · 2026

Para las moléculas: sulfuro de dihidrógeno y tricloruro de nitrógeno

a) Razone la geometría de ambas moléculas. (1 punto)

b) Justifique si dichas moléculas forman enlaces por puentes de hidrógeno. (0,3 puntos)

c) Justifique si es posible o no que existan electrones con los siguientes números cuánticos: $(1,0,0,\frac{1}{2})$, $(1,1,0,\frac{1}{2})$, $(1,1,0,-\frac{1}{2})$, $(2,1,-2,\frac{1}{2})$ y $(2,1,-1,\frac{1}{2})$. (0,2 puntos)

d) Formule o nombre los siguientes compuestos: (0,5 puntos)

d.1) ${\text{NaHCO}}_3$

d.2) ${\text{NaNO}}_3$

d.3) Ácido fosfórico [Trihidrogeno(tetraoxidofosfato)]

d.4) Sulfato de calcio [Tetraoxidosulfato de calcio]

d.5) $\text{Co}(\text{OH}{)}_3$

Datos: números atómicos (Z): S = 16; H = 1; Cl = 17; N = 7.

$\mathbf{\text{a)}}\mathbf{\text{Razone}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{geometr}}\acute{\mathbf{\text{ı}}}\mathbf{\text{a}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{ambas}}\mathbf{\text{mol}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{culas.}}\mathbf{\text{(1}}\mathbf{\text{punto)}}$

La geometría se deduce del modelo de repulsión de los pares de electrones de la capa de valencia: las zonas de densidad electrónica que rodean al átomo central se separan lo máximo posible, y los pares no enlazantes ocupan más espacio que los enlazantes.

${\mathrm{H}}_2\mathrm{S}$: el azufre ($Z=16$) tiene 6 electrones de valencia y forma dos enlaces simples con los hidrógenos, con lo que le quedan $\mathbf{\text{dos}}\mathbf{\text{pares}}\mathbf{\text{no}}\mathbf{\text{enlazantes}}$. Hay cuatro zonas alrededor del azufre, dispuestas de forma aproximadamente tetraédrica, pero solo dos de ellas son enlaces, así que la geometría molecular es $\mathbf{\text{angular}}$, con un ángulo algo menor que ${\mathrm{109,5}}^{\circ }$ por la mayor repulsión de los pares libres.

$\mathrm{N}\mathrm{C}{\mathrm{l}}_3$: el nitrógeno ($Z=7$) tiene 5 electrones de valencia, forma tres enlaces simples con los cloros y conserva $\mathbf{\text{un}}\mathbf{\text{par}}\mathbf{\text{no}}\mathbf{\text{enlazante}}$. Las cuatro zonas se disponen en tetraedro y, al ser tres enlazantes, la geometría molecular es de $\mathbf{\text{pir}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{mide}}\mathbf{\text{trigonal}}$.

$\mathbf{\text{b)}}\mathbf{\text{Justifique}}\mathbf{\text{si}}\mathbf{\text{dichas}}\mathbf{\text{mol}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{culas}}\mathbf{\text{forman}}\mathbf{\text{enlaces}}\mathbf{\text{por}}\mathbf{\text{puentes}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{hidr}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{geno.}}\mathbf{\text{(0,3}}\mathbf{\text{puntos)}}$

Para que haya enlace de hidrógeno el hidrógeno debe estar unido directamente a un átomo muy electronegativo y de pequeño tamaño: flúor, oxígeno o nitrógeno.

En el ${\mathrm{H}}_2\mathrm{S}$ el hidrógeno está unido a azufre, que es bastante menos electronegativo y mucho mayor que el oxígeno, de modo que $\mathbf{\text{no}}$ forma enlaces de hidrógeno; por eso el sulfuro de dihidrógeno es un gas a temperatura ambiente y el agua, un líquido.

En el $\mathrm{N}\mathrm{C}{\mathrm{l}}_3$ hay nitrógeno, pero la molécula $\mathbf{\text{no}}\mathbf{\text{tiene}}\mathbf{\text{ning}}\acute{\mathbf{\text{u}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{hidr}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{geno}}$, así que tampoco puede formarlos.

$\mathbf{\text{c)}}\mathbf{\text{Justifique}}\mathbf{\text{si}}\mathbf{\text{es}}\mathbf{\text{posible}}\mathbf{\text{o}}\mathbf{\text{no}}\mathbf{\text{que}}\mathbf{\text{existan}}\mathbf{\text{electrones}}\mathbf{\text{con}}\mathbf{\text{los}}\mathbf{\text{siguientes}}\mathbf{\text{n}}\acute{\mathbf{\text{u}}}\mathbf{\text{meros}}\mathbf{\text{cu}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{nticos:}}\mathrm{<mrow><mo\; stretchy="false">(</mo><mn\; mathvariant="bold">1</mn><mo\; separator="true">,</mo><mn\; mathvariant="bold">0</mn><mo\; separator="true">,</mo><mn\; mathvariant="bold">0</mn><mo\; separator="true">,</mo><mstyle\; scriptlevel="0"\; displaystyle="false"><mfrac><mn\; mathvariant="bold">1</mn><mn\; mathvariant="bold">2</mn></mfrac></mstyle><mo\; stretchy="false">)</mo></mrow>}\mathbf{\text{,}}\mathrm{<mrow><mo\; stretchy="false">(</mo><mn\; mathvariant="bold">1</mn><mo\; separator="true">,</mo><mn\; mathvariant="bold">1</mn><mo\; separator="true">,</mo><mn\; mathvariant="bold">0</mn><mo\; separator="true">,</mo><mstyle\; scriptlevel="0"\; displaystyle="false"><mfrac><mn\; mathvariant="bold">1</mn><mn\; mathvariant="bold">2</mn></mfrac></mstyle><mo\; stretchy="false">)</mo></mrow>}\mathbf{\text{,}}\mathrm{<mrow><mo\; stretchy="false">(</mo><mn\; mathvariant="bold">1</mn><mo\; separator="true">,</mo><mn\; mathvariant="bold">1</mn><mo\; separator="true">,</mo><mn\; mathvariant="bold">0</mn><mo\; separator="true">,</mo><mo\; mathvariant="bold-italic">-</mo><mstyle\; scriptlevel="0"\; displaystyle="false"><mfrac><mn\; mathvariant="bold">1</mn><mn\; mathvariant="bold">2</mn></mfrac></mstyle><mo\; stretchy="false">)</mo></mrow>}\mathbf{\text{,}}\mathrm{<mrow><mo\; stretchy="false">(</mo><mn\; mathvariant="bold">2</mn><mo\; separator="true">,</mo><mn\; mathvariant="bold">1</mn><mo\; separator="true">,</mo><mo\; mathvariant="bold-italic">-</mo><mn\; mathvariant="bold">2</mn><mo\; separator="true">,</mo><mstyle\; scriptlevel="0"\; displaystyle="false"><mfrac><mn\; mathvariant="bold">1</mn><mn\; mathvariant="bold">2</mn></mfrac></mstyle><mo\; stretchy="false">)</mo></mrow>}\mathbf{\text{y}}\mathrm{<mrow><mo\; stretchy="false">(</mo><mn\; mathvariant="bold">2</mn><mo\; separator="true">,</mo><mn\; mathvariant="bold">1</mn><mo\; separator="true">,</mo><mo\; mathvariant="bold-italic">-</mo><mn\; mathvariant="bold">1</mn><mo\; separator="true">,</mo><mstyle\; scriptlevel="0"\; displaystyle="false"><mfrac><mn\; mathvariant="bold">1</mn><mn\; mathvariant="bold">2</mn></mfrac></mstyle><mo\; stretchy="false">)</mo></mrow>}\mathbf{\text{.}}\mathbf{\text{(0,2}}\mathbf{\text{puntos)}}$

Las reglas son: $n=1,2,3\dots$; $l$ toma valores de 0 a $n-1$; $m_l$ va de $-l$ a $+l$; y $m_s=\pm \frac{1}{2}$.

$(1,0,0,\frac{1}{2})$: posible, es un electrón del orbital $1s$.

$(1,1,0,\frac{1}{2})$ y $(1,1,0,-\frac{1}{2})$: imposibles, porque con $n=1$ el único valor permitido de $l$ es 0.

$(2,1,-2,\frac{1}{2})$: imposible, porque con $l=1$ el número $m_l$ solo puede valer $-1$, 0 o $+1$.

$(2,1,-1,\frac{1}{2})$: posible, es un electrón de un orbital $2p$.

$\mathbf{\text{d)}}\mathbf{\text{Formule}}\mathbf{\text{o}}\mathbf{\text{nombre}}\mathbf{\text{los}}\mathbf{\text{siguientes}}\mathbf{\text{compuestos:}}\mathbf{\text{(0,5}}\mathbf{\text{puntos)}}$

d.1) $\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{H}\mathrm{C}{\mathrm{O}}_3$: hidrogenocarbonato de sodio.

d.2) $\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{N}{\mathrm{O}}_3$: nitrato de sodio.

d.3) Ácido fosfórico: ${\mathrm{H}}_3\mathrm{P}{\mathrm{O}}_4$

d.4) Sulfato de calcio: $\mathrm{C}\mathrm{a}\mathrm{S}{\mathrm{O}}_4$

d.5) $\mathrm{C}\mathrm{o}(\mathrm{O}\mathrm{H}{)}_3$: hidróxido de cobalto(III).