Dados los elementos cuyo número atómico es A: 2, B: 11, C: 9, D: 12. Escribe:
a) Determina a qué tipo de enlace darían lugar los siguientes pares de compuestos, de manera justificada en base a su configuración electrónica y ordena los compuestos formados según su naturaleza polar.
A-A; B-C; C-D; D-D
b) Cada uno de los enlaces formados en el apartado anterior, ¿serán solubles en agua? ¿conducirán la corriente eléctrica?

Solución

a) Para estudiar un enlace es necesario conocer la configuración electrónica de los átomos que constituyen el enlace. Para conocer la configuración electrónica, utilizaremos el diagrama de Möeller que determina el orden de llenado de los orbitales:
1s²
2s² 2p⁶
3s² 3p⁶ 3d¹⁰
4s² 4p⁶ 4d¹⁰ 4f¹⁴
…
A: Z=2 → 1s²
B: Z=11 → 3s¹
C: Z= 9 → 2p⁵
D: Z= 12 → 3s²

Los átomos tienden a la situación más estable posible y para ello intentarán parecerse al gas noble más cercano, ganando o perdiendo electrones:
A: ya es un gas noble
B: B⁺
C: C^-
D: D²⁺

En función del átomo con el que se encuentren los átomos cederán-ganarán electrones ( enlace iónico ) o bien compartirán ( enlace covalente ):

• A-A: A es un gas noble, ya es estable de modo que no da lugar a enlace.
• B-C: B tiende a perder electrones y C tiende a ganar electrones, de modo que darán lugar a un enlace iónico. Para que la fórmula del compuesto sea neutra necesitaremos un átomo de cada tipo: BC
• C-D: Igual que ocurre en el caso anterior es un compuesto iónico. Para garantizar la neutralidad en este caso necesitaremos 2 átomos de C por cada uno de D: DC₂
• D-D: D es un metal, se trata de un enlace metálico, que dará lugar a redes cristalinas

La polaridad de un enlace se mide en base a la diferencia de electronegatividad de los átomos que dan lugar al enlace: cuanto mayor sea dicha diferencia, más polar es el enlace. Atendiendo a su posición en el sistema periódico, podemos decir que:
B-C > D-C > D-D

b) “Semejante disuelve a semejante”
El agua es polar, de modo que serán solubles los que sean polares. En este caso D-C y B-C. Son compuestos iónicos y por lo tanto polares

“Conducen la corriente aquellos que tienen cargas libres”
Los compuestos iónicos sólo tienen cargas libres disueltos o fundidos. Es el caso de D-C y B-C
Los compuestos metálicos siempre conducen la corriente: D-D

Indica el tipo de enlace que debe romperse para:

1. fundir agua
2. fundir cloruro de sodio
3. fundir hierro
4. evaporar nitrógeno líquido

Solución

1) Fundir agua
El agua es una sustancia covalente molecular.
Los enlaces que mantienen unidas las moléculas son intermoleculares. Como en la molécula hay enlaces O-H, los enlaces serán de tipo puente de Hidrógeno

2) fundir cloruro de sodio
El cloruro de sodio es un compuesto iónico.
Fundir el cloruro de sodio requiere romper las uniones Cl-Na? que hay en la red cristalina, es decir, enlaces intramoleculares de tipo iónico

3) fundir hierro
El hierro es un metal.
Fundir hierro implica romper las uniones Fe-Fe? del cristal metálico, es decir, enlaces intramoleculares de tipo metálico

4) evaporar nitrógeno líquido
El nitrógeno líquido es una sustancia covalente molecular: N≡N
Puesto que está constituida por uniones N≡N es una molécula apolar.
Los enlaces que mantienen unidas las moléculas son intermoleculares, en este caso Fuerzas de Van der Waals de tipo dipolo instantáneo-dipolo inducido.

Representa la estructura de Lewis de las siguientes moléculas y justifica el tipo de enlace que mantiene unidos los átomos: HClO, HClO₂, H₂SO₃ y H₂SO₄.

Solución

La estructura de Lewis de una molécula se justifica en base a la configuración electrónica de los átomos que la forman. Los átomos tienden a perder o ganar electrones para parecerse al gas noble más cercano. Cuando dos átomos tienen tendencia a ganar electrones, lo que harán será compartir tantos electrones como quieran ganar. Entonces se forman enlaces covalentes que pueden representarse mediante estructuras de Lewis
H: 1s¹ → H^-
Cl: ns² np⁵ → Cl^-
O: ns² np⁴ → O^2-
S: ns² np⁴ → S^2-

En el caso de los ácidos oxoácidos siempre hay que seguir las mismas reglas.

• El átomo central es el que da nombre a la molécula.
• Todos los oxígenos tienen que estar unidos al átomo central
• Cada hidrógeno tiene que estar unido a un oxígeno
• Cuando el átomo central no admite más oxígenos, se formarán enlaces covalentes coordinados o dativos en los que el átomo central pone los dos electrones que se van a compartir.

El amoniaco es una sustancia soluble en agua, mientras que el trihidruro de boro, sustancia de composición semejante, no lo es. ¿Cómo puedes justificarlo?

Solución

“Semejante disuelve a semejante”
El agua es polar, de modo que si el amoniaco es soluble en agua es porque es una sustancia polar y si el trihidruro de boro no lo es, es porque es apolar.

Para estudiar la polaridad de una molécula es necesario tener en cuenta dos cosas:

• que tenga enlaces polares
• que los enlaces polares no se vean compensados por la geometría de la molécula.

Ambos compuestos ( NH₃ y BH₃) tiene enlaces que son polares, pero, mientras que la distribución espacial de los enlaces del trihidruro de boro presenta una simetría que hace que se compensen ( forman ángulos de 120º), en el amoniaco no se van a compensar y el conjunto de la molécula es polar.

Determina qué tipo de enlace hay que romper para: evaporar amoniaco, fundir plomo, fundir sulfuro de calcio, evaporar nitrógeno líquido y evaporar ácido clorhídrico.

Solución

El tipo de enlace que habrá que romper dependerá de la naturaleza de los materiales. Así:

• evaporar amoniaco.-El amoniaco es un compuesto covalente molecular, de modo que las fuerzas que habrá que romper serán intermoleculares. Como en el amoniaco hay enlaces N-H, los enlaces serán __puentes de Hidrógeno–
• fundir plomo.- El plomo es un compuesto metálico. Hay que romper enlaces metálicos
• fundir sulfuro de calcio.- Es un compuesto iónico. Hay que romper enlaces iónicos
• evaporar nitrógeno líquido.- Es un compuesto covalente molecular, de modo que las fuerzas que habrá que romper serán intermoleculares. Como se trata de un compuesto covalente apolar, los enlaces serán fuerzas de Van der Waals dipolo instantáneo-dipolo inducido
• evaporar ácido clorhídrico.- Es un compuesto covalente molecular, de modo que las fuerzas que habrá que romper serán intermoleculares. Como se trata de un compuesto covalente polar, los enlaces serán fuerzas de Van der Waals dipolo-dipolo

Sean los siguientes elementos: A:z=20, B:z=16, C:z=35; D:z=38; E:z=18 y F: z=19
Contesta a las siguientes cuestiones:
a) Escribe la configuración electrónica de cada uno de ellos
b) Determina el grupo y el periodo al que pertenecen
c) Justifica el ion que tenderán a formar
d) Ordena según radio atómico
e) Ordena según electronegatividad
f) Determina si tiene carácter metálico o no metálico
g) Describe el enlace que formarán los siguientes pares de compuestos, ordenándolos según su carácter polar y dibujando, para los que sea posible, su estructura de Lewis.

1. B y C
2. A y B
3. C y C
4. A y E

h) ¿Cuáles de los compuestos del apartado anterior serán solubles en agua?¿Cuáles conducirán la corriente eléctrica?

Los números atómicos de los elementos A, B y C son respectivamente Z, Z+1 y Z+3.
Se sabe que B es el gas noble del tercer periodo. Responde razonadamente:
a) En condiciones estándar, ¿cuál es el estado natural de A?
b) ¿En qué grupos de la tabla periódica se encuentran los elementos A y C?
c) Indica la estructura de Lewis, fórmula y tipo de enlace del compuesto que podrían formar A y C
d) Determina cuáles son los iones más estables que tenderán a formar los 3 elementos

Solución

El gas noble del tercer periodo será Argon, cuyo número atómico es 18.
Por lo tanto A será Z=17, que es el Cloro y C será Z=20, que es el Calcio
a) El cloro, en condiciones estándar, es decir a 1atm de presión y 25ºC será un gas diatómico, como todos los halógenos

b) La configuración electrónica de A es 3p⁵, luego estará en el grupo 17
La configuración electrónica de C es 4s², luego estará en el grupo 2

c) Los elementos buscan la situación más estable posible, es deicr de menor energía posible. Para ello intentan parecerse al gas noble más cercano, ganando o perdiendo electrones.
A: 3p⁵ → tratará de ganar un electrón para parecerse al gas noble más cercano A^-
C: 4s² → tratará de perder un electrón para parecerse al gas noble más cercano C²⁺
Puesto que tenemos un elemento que gana y otro que pierde electrones, se formará un enlace iónico
El compuesto deberá ser neutro, por lo que necesitaré dos átomos de A para compensar las 2+ de C → C₂A.
Puesto que se trata de un compuesto iónico, se pueden utilizar estructuras de Lewis para representarlo. La fórmula no representa una molécula sino la proporción en la que aparecen los iones en la red cristalina.

d) Los elementos forman iones para parecerse al gas noble más cercano y así adquirir una configuración más estable. Así:
A: 3p⁵ → A^-
B: es un gas noble, ya es estable. No forma iones
C: 4s² → C²⁺