QuímicaMedio2 pts

Enlace químico y geometría molecular

También trata: Sistema periódico y propiedades periódicas · Estructura atómica y números cuánticos

Comunidad de Madrid · 2018 · Junio (coincidentes) · Opción A

Enunciado

Para los siguientes iones:

\text{Na}^+

\text{O}^{2-}

\text{Mg}^{2+}

\text{Cl}^-

.

a) (0,5 puntos) Escriba la configuración electrónica de cada uno y diga cuáles de ellos son isoelectrónicos.

b) (0,5 puntos) Asigne los siguientes valores de radio iónico a cada uno de ellos: 0,65 Å; 0,95 Å; 1,45 Å y 1,81 Å.

c) (0,5 puntos) Escriba cuatro sustancias iónicas a partir de combinaciones binarias.

d) (0,5 puntos) Justifique cuál de las cuatro sustancias iónicas del apartado c) presenta mayor punto de fusión.

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Resultado

a) $\text{Na}^+$ , $\text{O}^{2-}$ , $\text{Mg}^{2+}$ : $1s^2\,2s^2\,2p^6$ (isoelectrónicos); $\text{Cl}^-$ : $[\text{Ne}]\,3s^2\,3p^6$ .
b) $\text{Mg}^{2+}$ 0,65 Å; $\text{Na}^+$ 0,95 Å; $\text{O}^{2-}$ 1,45 Å; $\text{Cl}^-$ 1,81 Å.
c) NaCl, $\text{Na}_2\text{O}$ , $\text{MgCl}_2$ , MgO.
d) El MgO: mayores cargas y menor distancia, mayor energía reticular.

Ver la solución paso a pasoestrategia, desarrollo y consejo

Estrategia

El número de electrones de un ion es

Z

menos su carga. Los iones con el mismo número de electrones (y la misma configuración) son isoelectrónicos.

Para ordenar radios: el ion con más capas es el mayor; entre isoelectrónicos, el que tiene más protones atrae más a la misma nube electrónica y es el menor.

Los compuestos binarios iónicos combinan un catión con un anión en la proporción que hace neutra la fórmula. El punto de fusión de un sólido iónico crece con su energía reticular, que aumenta con las cargas de los iones y disminuye con la distancia entre ellos.

Desarrollo

a) Configuraciones e iones isoelectrónicos.

Ion	$Z$	Electrones	Configuración
$\text{Na}^+$	11	10	$1s^2\,2s^2\,2p^6$
$\text{O}^{2-}$	8	10	$1s^2\,2s^2\,2p^6$
$\text{Mg}^{2+}$	12	10	$1s^2\,2s^2\,2p^6$
$\text{Cl}^-$	17	18	$1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^6$

Son isoelectrónicos el

\text{Na}^+

, el

\text{O}^{2-}

y el

\text{Mg}^{2+}

: los tres tienen 10 electrones, con la configuración del neón. El

\text{Cl}^-

tiene 18, la del argón.

b) Radios iónicos.

El

\text{Cl}^-

es el único con electrones en la capa

n = 3

: es el mayor, 1,81 Å.

Los otros tres tienen la misma nube de 10 electrones; cuanto mayor es la carga nuclear (

Z

= 8, 11, 12), más se contrae la nube:

r(\text{Mg}^{2+}) < r(\text{Na}^+) < r(\text{O}^{2-})

Ion	$\text{Mg}^{2+}$	$\text{Na}^+$	$\text{O}^{2-}$	$\text{Cl}^-$
Radio (Å)	0,65	0,95	1,45	1,81

Simulación interactivaVisualiza este problema en una simulación (se abre en una nueva pestaña)

c) Sustancias iónicas binarias.

Combinando cada catión con cada anión de forma que la carga total sea cero:

$\text{NaCl}$ , cloruro de sodio.
$\text{Na}_2\text{O}$ , óxido de sodio.
$\text{MgCl}_2$ , cloruro de magnesio.
$\text{MgO}$ , óxido de magnesio.

d) Mayor punto de fusión.

Para fundir un sólido iónico hay que vencer la atracción electrostática entre los iones de la red; esa atracción se mide con la energía reticular, que es aproximadamente proporcional a

U \propto \frac{|q_+|\,|q_-|}{r_+ + r_-}

\text{MgO}

combina las cargas más altas (

+2

-2

, producto 4, frente a 1 o 2 en los demás) con una distancia interiónica pequeña (

0{,}65 + 1{,}45 = 2{,}10

Å). Tiene, con diferencia, la mayor energía reticular y, por tanto, el mayor punto de fusión (unos

2800\ ^\circ\text{C}

, frente a los

801\ ^\circ\text{C}

del NaCl).

Consejo

En iones isoelectrónicos no razones por el número de capas, que es el mismo: lo que decide es la carga nuclear. Más protones para los mismos electrones, ion más pequeño.

Para el punto de fusión de compuestos iónicos mira primero las cargas y después los tamaños: un ion de carga 2 pesa más en la energía reticular que una diferencia de radios.

Paso 1 de 3

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