Estructura de la materia y enlace químico: modelos atómicos, tabla periódica, enlace y fuerzas intermoleculares
Este dominio conecta la estructura electrónica con las propiedades de las sustancias: por qué un metal conduce, por qué la sal funde a alta temperatura o por qué el agua hierve mucho más que el sulfuro de hidrógeno. El examen pide configuraciones electrónicas, tendencias periódicas y predicción de geometría y polaridad.
Modelos y configuración electrónica
- Dalton (átomos indivisibles), Thomson (electrones embebidos), Rutherford (núcleo), Bohr (órbitas cuantizadas) y modelo cuántico (orbitales y probabilidad).
- Números cuánticos: n (nivel), l (subnivel: s, p, d, f), m (orientación), s (espín ±1/2).
- Orden de llenado (Aufbau): 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p; principio de Pauli y regla de Hund. Excepciones: Cr y Cu.
- Propiedades periódicas: el radio atómico disminuye al avanzar en un periodo y aumenta al bajar en un grupo; la energía de ionización y la electronegatividad siguen la tendencia inversa.
Enlace y fuerzas intermoleculares
- Iónico: transferencia de electrones entre metal y no metal; red cristalina, puntos de fusión altos, conduce fundido o disuelto.
- Covalente: compartición; polar si hay diferencia de electronegatividad. Geometría según TRPECV (pares enlazantes y libres).
- Metálico: mar de electrones deslocalizados; explica conductividad, ductilidad y brillo.
- Fuerzas de London (apolares), dipolo-dipolo y enlace de hidrógeno (F, O, N con H). Su intensidad justifica los puntos de ebullición.
Ejemplo resuelto
Compara NH₃ y BF₃. En el NH₃ el nitrógeno tiene tres pares enlazantes y uno libre: geometría piramidal trigonal y molécula polar. En el BF₃ el boro tiene tres pares enlazantes y ninguno libre: triangular plana y apolar, porque los dipolos se cancelan. Por eso el amoniaco es muy soluble en agua y forma enlaces de hidrógeno, mientras el trifluoruro de boro es un gas poco afín al agua.
Errores típicos
- Escribir 3d antes de 4s o ignorar las excepciones de Cr y Cu.
- Confundir enlace de hidrógeno (intermolecular) con enlace covalente O-H.
- Creer que una molécula con enlaces polares es necesariamente polar: depende de la geometría.
- Decir que el radio atómico crece al avanzar en un periodo.