QuímicaFácilCuestión · 1 pts

Enlace químico y geometría molecular

También trata: Estructura atómica y números cuánticos

Castilla-La Mancha · 2020 · Julio

Enunciado

Dados los elementos X, Y y Z, con números atómicos: 16, 18 y 19, respectivamente,

a) Escribir su configuración electrónica en estado fundamental.

b) ¿Qué tipo de enlace podría darse entre ellos? ¿Qué fórmulas tendrían los compuestos formados? ¿Qué podría decirse respecto a su conductividad eléctrica?

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Resultado

a) X: $[\text{Ne}]\,3s^2\,3p^4$ ; Y: $[\text{Ne}]\,3s^2\,3p^6$ ; Z: $[\text{Ar}]\,4s^1$ .
b) Y no se enlaza. X–Z iónico, $\text{Z}_2\text{X}$ ( $\text{K}_2\text{S}$ ): conduce fundido o disuelto, no sólido. X–X covalente ( $\text{S}_8$ ): no conduce. Z–Z metálico: conduce.

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Estrategia

Con las configuraciones identificamos los elementos: X tiene 6 electrones de valencia (grupo 16, el azufre), Y tiene la capa completa (gas noble, el argón) y Z un solo electrón en la capa 4 (metal alcalino, el potasio).

El gas noble no forma enlaces. Entre el no metal X y el metal Z hay transferencia de electrones (enlace iónico) y la fórmula sale de las cargas de sus iones estables; además, cada elemento consigo mismo forma su propia sustancia: X covalente y Z metálica. La conductividad se deduce del tipo de enlace.

Desarrollo

a) Configuraciones electrónicas.

\text{X}\,(Z = 16):\ 1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^4 \qquad (\text{grupo 16, periodo 3: azufre})

\text{Y}\,(Z = 18):\ 1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^6 \qquad (\text{grupo 18, periodo 3: argón})

\text{Z}\,(Z = 19):\ 1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^6\,4s^1 \qquad (\text{grupo 1, periodo 4: potasio})

b) Enlaces, fórmulas y conductividad.

Y (gas noble) tiene su capa de valencia completa ( $3s^2\,3p^6$ ): es muy estable y no forma enlaces ni con los otros ni consigo mismo; existe como átomos aislados.
X con Z: enlace iónico. Z pierde fácilmente su electrón $4s^1$ y queda como $\text{Z}^+$ (configuración del argón); X gana dos electrones y queda como $\text{X}^{2-}$ (también configuración del argón). Para que el compuesto sea neutro hacen falta dos $\text{Z}^+$ por cada $\text{X}^{2-}$ :

\text{Z}_2\text{X} \quad (\text{K}_2\text{S},\ \text{sulfuro de potasio})

Como todo compuesto iónico, no conduce en estado sólido (los iones están fijos en la red), pero sí conduce fundido o disuelto en agua, cuando los iones pueden moverse.

X con X: enlace covalente. Los átomos de azufre comparten electrones para completar el octeto y forman moléculas ( $\text{X}_8$ , el $\text{S}_8$ ). Es un sólido molecular no conductor (aislante): no tiene iones ni electrones libres.
Z con Z: enlace metálico. El potasio forma una red de cationes $\text{K}^+$ con los electrones de valencia deslocalizados: es buen conductor en estado sólido y fundido.

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

Consejo

Para la fórmula de un compuesto iónico, parte de las cargas de los iones que dan configuración de gas noble ( $\text{Z}^+$ y $\text{X}^{2-}$ ) y busca la neutralidad: $\text{Z}_2\text{X}$ , no $\text{ZX}$ .

No olvides el gas noble: «no forma enlaces» también es una respuesta que se puntúa.