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: $(1,0,0,\tfrac{1}{2})$, $(1,1,0,\tfrac{1}{2})$, $(1,1,0,-\tfrac{1}{2})$, $(2,1,-2,\tfrac{1}{2})$ y $(2,1,-1,\tfrac{1}{2})$. (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.

$\textbf{a) Razone la geometría de ambas moléculas. (1 punto)}$

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.

$\mathrm{H_2S}$: el azufre ($Z=16$) tiene 6 electrones de valencia y forma dos enlaces simples con los hidrógenos, con lo que le quedan $\textbf{dos pares no enlazantes}$. Hay cuatro zonas alrededor del azufre, dispuestas de forma aproximadamente tetraédrica, pero solo dos de ellas son enlaces, así que la geometría molecular es $\textbf{angular}$, con un ángulo algo menor que $109{,}5^{\circ}$ por la mayor repulsión de los pares libres.

$\mathrm{NCl_3}$: el nitrógeno ($Z=7$) tiene 5 electrones de valencia, forma tres enlaces simples con los cloros y conserva $\textbf{un par no enlazante}$. Las cuatro zonas se disponen en tetraedro y, al ser tres enlazantes, la geometría molecular es de $\textbf{pirámide trigonal}$.

$\textbf{b) Justifique si dichas moléculas forman enlaces por puentes de hidrógeno. (0,3 puntos)}$

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 $\mathrm{H_2S}$ el hidrógeno está unido a azufre, que es bastante menos electronegativo y mucho mayor que el oxígeno, de modo que $\textbf{no}$ forma enlaces de hidrógeno; por eso el sulfuro de dihidrógeno es un gas a temperatura ambiente y el agua, un líquido.

En el $\mathrm{NCl_3}$ hay nitrógeno, pero la molécula $\textbf{no tiene ningún hidrógeno}$, así que tampoco puede formarlos.

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

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

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

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

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

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

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

d.1) $\mathrm{NaHCO_3}$: hidrogenocarbonato de sodio.

d.2) $\mathrm{NaNO_3}$: nitrato de sodio.

d.3) Ácido fosfórico: $\mathrm{H_3PO_4}$

d.4) Sulfato de calcio: $\mathrm{CaSO_4}$

d.5) $\mathrm{Co(OH)_3}$: hidróxido de cobalto(III).