Estructura de la materia y enlace químico
La PAU de Castilla-La Mancha evalúa en este bloque la configuración electrónica y los números cuánticos, las tendencias periódicas y los modelos de enlace: Lewis, TRPECV, hibridación, polaridad, fuerzas intermoleculares y tipos de sólidos. Los ejercicios suelen pedir justificar propiedades a partir de la estructura, no solo describirla.
Configuración electrónica y tabla periódica
- Los cuatro números cuánticos (n, l, m_l, m_s) definen el orbital y el electrón; l = 0, 1, 2, 3 corresponde a s, p, d, f.
- Se aplican Aufbau, Pauli y Hund. Las anomalías de Cr y Cu se explican por la estabilidad de subcapas semillenas o llenas.
- La posición en la tabla fija los electrones de valencia y el bloque (s, p, d, f).
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 aumentan hacia arriba y a la derecha; la afinidad electrónica presenta más excepciones.
- La carga nuclear efectiva explica las tendencias.
Enlace y estructura
- Iónico: red cristalina; la energía reticular depende de cargas y tamaños y se relaciona con el ciclo de Born-Haber.
- Covalente: estructura de Lewis, geometría TRPECV (AX_mE_n) e hibridación; la polaridad resulta de la suma vectorial de momentos dipolares.
- Metálico: modelo de bandas.
- Fuerzas intermoleculares: London, dipolo-dipolo y enlace de hidrógeno (solo con N, O, F); determinan puntos de fusión y ebullición.
Ejemplo resuelto
Justifica la geometría y la polaridad del NH₃. El N aporta 5 electrones de valencia y cada H 1: 8 electrones, que forman tres enlaces N–H y un par libre. La distribución es AX₃E, por lo que la geometría es piramidal trigonal, con ángulo H–N–H de unos 107° (menor que 109,5° por la repulsión del par libre). La hibridación del N es sp³. Los enlaces N–H son polares y sus momentos dipolares no se cancelan; el par libre refuerza la asimetría, así que la molécula es polar.
Errores que cuestan puntos
- Confundir energía de ionización con afinidad electrónica.
- Contar mal los electrones de valencia en iones (sumar o restar la carga).
- Olvidar el par libre al aplicar TRPECV.
- Suponer que toda hibridación sp³ implica geometría tetraédrica.
- Asignar enlace de hidrógeno a moléculas con Cl o S.