QuímicaFácilCuestión · 1,5 pts

Enlace químico y geometría molecular

Andalucía · 2019 · Junio · Opción B

Enunciado

Opción B · Cuestión 2. Considere los átomos

\text{X}

\text{Y}

, cuyas configuraciones electrónicas de la capa de valencia en estado fundamental son

4s^1

3s^2\,3p^4

, respectivamente.

a) Si estos dos elementos se combinaran entre sí, justifique el tipo de enlace que se formaría.

b) Escriba la fórmula del compuesto formado.

c) Indique dos propiedades previsibles para este compuesto.

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Resultado

\boxed{\;\textbf{a) Enlace iónico (metal alcalino + no metal)}\;}

\boxed{\;\textbf{b) } \text{X}_2\text{Y} \; (\text{K}_2\text{S})\;}

\boxed{\;\textbf{c) Sólido de alto punto de fusión; conduce fundido o disuelto, no en sólido}\;}

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Estrategia

Empieza identificando a los dos elementos por su capa de valencia:

\text{X}: 4s^1 \;\Rightarrow\; \text{período 4, grupo 1} \;\Rightarrow\; \textbf{potasio} \; (Z = 19)

\text{Y}: 3s^2\,3p^4 \;\Rightarrow\; \text{período 3, grupo 16} \;\Rightarrow\; \textbf{azufre} \; (Z = 16)

Uno es un metal alcalino (electropositivo, cede electrones con facilidad) y el otro un no metal bastante electronegativo. Esa combinación tiene una única respuesta posible en cuanto al enlace, y de ella se derivan la fórmula y las propiedades.

Desarrollo

a) Tipo de enlace: iónico.

El elemento

\text{X}

tiene un solo electrón de valencia y una energía de ionización muy baja: lo cede con facilidad y queda como

[\text{Ar}]

. El elemento

\text{Y}

tiene seis electrones de valencia y una elevada afinidad electrónica: capta dos y queda como

[\text{Ar}]

\text{X} \;\longrightarrow\; \text{X}^+ + e^- \qquad\qquad \text{Y} + 2\,e^- \;\longrightarrow\; \text{Y}^{2-}

La diferencia de electronegatividad entre un alcalino y un anfígeno es grande (para

\text{K}

\text{S}

, en torno a

1{,}7

unidades), así que la transferencia de electrones es efectiva y los iones formados se atraen electrostáticamente en una red cristalina: el enlace es iónico.

b) Fórmula del compuesto.

Para que el compuesto sea eléctricamente neutro hacen falta dos cationes por cada anión:

2\,\text{X}^+ + \text{Y}^{2-} \longrightarrow \mathbf{X_2Y} \qquad (\text{K}_2\text{S}, \text{ sulfuro de potasio})

c) Dos propiedades previsibles.

Al tratarse de un sólido iónico:

Puntos de fusión y ebullición elevados. Para fundirlo hay que romper una red tridimensional de atracciones electrostáticas intensas, lo que exige mucha energía. A temperatura ambiente es un sólido cristalino (el $\text{K}_2\text{S}$ funde por encima de los $800\ ^\circ\text{C}$ ).

Conductividad eléctrica solo fundido o en disolución. En estado sólido los iones ocupan posiciones fijas en la red y no pueden desplazarse, así que no conduce; al fundirlo o disolverlo en agua, los iones quedan libres y sí conduce.

Otras propiedades igualmente válidas serían su solubilidad en disolventes polares como el agua, y su carácter duro pero frágil: un golpe que desplace un plano de la red enfrenta cargas del mismo signo y el cristal se rompe por exfoliación.

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

Consejo

No hace falta calcular $Z$ para responder: la capa de valencia ya dice el grupo y el período, que es lo único que necesitas. Aun así, identificar los elementos concretos ayuda a dar ejemplos numéricos y siempre suma.

En b), deduce la fórmula de los iones, no de las valencias memorizadas: $\text{X}^+$ e $\text{Y}^{2-}$ obligan a la proporción $2:1$ . Y escribe siempre el catión primero.

En c), cada propiedad debe ir justificada por el tipo de enlace. Decir «es soluble en agua» vale poco; decir «es soluble en agua porque las moléculas polares solvatan los iones y vencen la energía reticular» es lo que convierte la respuesta en una justificación.