QuímicaMedio2,5 pts

Enlace químico y geometría molecular

También trata: Sistema periódico y propiedades periódicas

Extremadura · 2025 · Junio

Enunciado

Los elementos A, B, C y D tienen las siguientes configuraciones electrónicas:

A. $1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^1$
B. $1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^4$
C. $1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^6\,3d^5\,4s^2$
D. $1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^5$

a) (0,5 puntos) Indicar razonadamente a qué grupo y a qué periodo pertenecen. ¿De qué elementos se trata?

b) (0,5 puntos) ¿Cuál será el ion más estable que puede formar cada uno de ellos? Razonar la respuesta.

c) (0,5 puntos) Escribir la fórmula química que presentarán los compuestos más estables que formen A - B y C - D.

d) (0,5 puntos) Razonar qué tipo de enlace se da entre los elementos C y D.

e) (0,5 puntos) Razonar qué tipo de enlace puede presentar el elemento B con el oxígeno (

Z = 8

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Resultado

a) A: Na (grupo 1, periodo 3); B: S (grupo 16, periodo 3); C: Mn (grupo 7, periodo 4); D: Cl (grupo 17, periodo 3).
b) $\text{Na}^+$ , $\text{S}^{2-}$ , $\text{Mn}^{2+}$ ( $3d^5$ semillena) y $\text{Cl}^-$ .
c) $\text{Na}_2\text{S}$ y $\text{MnCl}_2$ .
d) Iónico (metal + no metal).
e) Covalente polar (dos no metales).

Ver la solución paso a pasoestrategia, desarrollo y consejo

Estrategia

Todo sale de la configuración electrónica. El periodo es el mayor número cuántico principal

n

que aparece; el grupo, del último subnivel que se llena (los electrones de valencia:

ns

en el bloque s,

ns + np

en el p y

ns + (n-1)d

en el d). Sabido el grupo, el ion más estable es el que alcanza una configuración especialmente estable (de gas noble o, en el manganeso, con la subcapa

3d

semillena), y con las cargas de los iones se escriben las fórmulas neutras. El tipo de enlace lo decide la diferencia de carácter metálico y de electronegatividad: metal + no metal da enlace iónico; no metal + no metal, covalente.

Desarrollo

a) Grupo, periodo y elemento.

A ( $Z = 11$ ): termina en $3s^1$ . Periodo 3 ( $n = 3$ ), bloque s, un electrón de valencia: grupo 1 (alcalinos). Es el sodio, Na.
B ( $Z = 16$ ): termina en $3s^2\,3p^4$ . Periodo 3, bloque p, seis electrones de valencia: grupo 16 (anfígenos). Es el azufre, S.
C ( $Z = 25$ ): el $n$ más alto es 4 ( $4s^2$ ) y el último subnivel que se llena es el $3d^5$ . Periodo 4, bloque d, $2 + 5 = 7$ electrones en $4s$ y $3d$ : grupo 7 (metal de transición). Es el manganeso, Mn.
D ( $Z = 17$ ): termina en $3s^2\,3p^5$ . Periodo 3, bloque p, siete electrones de valencia: grupo 17 (halógenos). Es el cloro, Cl.

b) Ion más estable.

A (Na): pierde su único electrón $3s$ y queda con la configuración del neón, $1s^2\,2s^2\,2p^6$ . Su energía de ionización es muy baja: forma el ion $\text{Na}^+$ .
B (S): le faltan dos electrones para completar el octeto; al ganarlos queda con la configuración del argón, $[\text{Ne}]\,3s^2\,3p^6$ : ion $\text{S}^{2-}$ .
C (Mn): un metal de transición pierde primero los electrones $4s$ (los de mayor $n$ ). Al perder los dos queda $[\text{Ar}]\,3d^5$ , con la subcapa $3d$ semillena, especialmente estable (los cinco orbitales $d$ con un electrón cada uno, espines paralelos): ion $\text{Mn}^{2+}$ .
D (Cl): gana un electrón y alcanza la configuración del argón: ion $\text{Cl}^-$ .

c) Fórmulas de los compuestos.

Se combinan los iones de forma que la carga total sea cero:

A - B: $\text{Na}^+$ y $\text{S}^{2-}$ → hacen falta dos sodios por cada azufre: $\text{Na}_2\text{S}$ (sulfuro de sodio).
C - D: $\text{Mn}^{2+}$ y $\text{Cl}^-$ → dos cloros por cada manganeso: $\text{MnCl}_2$ (dicloruro de manganeso o cloruro de manganeso(II)).

d) Enlace entre C y D.

El manganeso es un metal (pierde electrones con facilidad, baja electronegatividad,

\chi \approx 1{,}6

) y el cloro un no metal muy electronegativo (

\chi \approx 3{,}2

). La diferencia de electronegatividad es grande (

\Delta\chi \approx 1{,}6

): el Mn cede dos electrones y cada Cl acepta uno. Los iones

\text{Mn}^{2+}

\text{Cl}^-

se mantienen unidos por atracción electrostática formando una red cristalina: el enlace es iónico.

e) Enlace entre B y el oxígeno.

El oxígeno (

Z = 8

1s^2\,2s^2\,2p^4

) está en el grupo 16, igual que el azufre, pero en el periodo 2. Los dos son no metales con electronegatividades altas y parecidas (

\chi_\text{S} \approx 2{,}6

\chi_\text{O} \approx 3{,}4

): ninguno cede electrones al otro, así que comparten pares de electrones. El enlace es covalente (moléculas como

\text{SO}_2

\text{SO}_3

). Como el oxígeno es más electronegativo, los pares compartidos están desplazados hacia él: el enlace

\text{S–O}

es covalente polar.

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

Consejo

En los metales de transición el periodo lo da el $4s$ , no el $3d$ : aunque el $3d$ se escriba después, el $n$ más alto es 4. Y al ionizarse, se pierden primero los electrones $4s$ : el $\text{Mn}^{2+}$ es $[\text{Ar}]\,3d^5$ , no $[\text{Ar}]\,3d^3\,4s^2$ .

Para la fórmula de un compuesto iónico, cruza las cargas y simplifica: con $\text{Na}^+$ y $\text{S}^{2-}$ sale $\text{Na}_2\text{S}$ .