Estructura de la materia y enlace químico
La estructura de la materia y el enlace químico abre el temario de Química de 2.º de Bachillerato y aparece en la PAU andaluza en cuestiones de configuración electrónica, propiedades periódicas y, sobre todo, en la justificación del enlace y de las propiedades físicas a partir de la estructura. No basta con escribir una configuración: hay que relacionar estructura, enlace y comportamiento macroscópico (puntos de fusión y ebullición, solubilidad, conductividad, geometría y polaridad).
Configuración electrónica y propiedades periódicas
- Orden de llenado (Aufbau), principio de exclusión de Pauli y regla de Hund; los electrones 4s se ocupan antes que los 3d, con excepciones como Cr y Cu.
- Los números cuánticos (n, l, m, s) identifican cada electrón; l = 0, 1, 2, 3 corresponde a los orbitales s, p, d, f.
- En un periodo, el radio atómico disminuye y la energía de ionización y la electronegatividad aumentan hacia la derecha; en un grupo, el radio aumenta hacia abajo.
- La energía de ionización siempre es positiva y se mide en estado gaseoso; la afinidad electrónica puede ser negativa o positiva según el convenio.
Enlace y geometría
El enlace iónico se justifica por la energía reticular, que aumenta con las cargas y disminuye con la distancia. En el covalente se aplica la TRPECV contando pares de enlace y pares solitarios; la hibridación (sp, sp², sp³) explica los ángulos. La polaridad depende de la electronegatividad y de la simetría: una molécula con enlaces polares puede ser apolar si los dipolos se anulan.
Fuerzas intermoleculares
Fuerzas de London (crecientes con la masa y la superficie de contacto), dipolo-dipolo y enlace de hidrógeno (F, O, N unidos a H). Explican el punto de ebullición anómalo del agua y la solubilidad de unas sustancias en otras.
Ejemplo resuelto: NH₃ frente a BF₃
En el NH₃ el nitrógeno aporta 5 electrones de valencia y forma 3 enlaces con H, por lo que le queda un par solitario: 4 pares → disposición tetraédrica y geometría molecular piramidal trigonal, hibridación sp³ y molécula polar. En el BF₃ el boro forma 3 enlaces y no tiene pares solitarios: 3 pares → geometría triangular plana, sp², y los dipolos se anulan, de modo que la molécula es apolar.
Errores que restan puntos
- Confundir afinidad electrónica con electronegatividad.
- Olvidar los pares solitarios al predecir la geometría.
- Afirmar que toda molécula con enlaces polares es polar.
- No razonar las tendencias periódicas con la carga nuclear efectiva.