Ejercicios resueltos

Aquí se muestra una tabla periódica de los elementos, si tienes alguna dificultad con las configuraciones electrónicas, puedes encontrar el número de electrones en cada capa, para cada elemento en la parte derecha, puedes utilizar la lupa para verla mejor, haciendo clic sobre ella.

Ejemplo o ejercicio resuelto

Una sustancia está constituida exclusivamente por cloro y potasio, ¿qué tipo de sustancia será?, ¿qué propiedades tendrá?.

Retroalimentación

Para contestar a este ejercicio debemos saber en qué lugar de la tabla periódica se encuentran estos elementos.

El cloro (Cl) es un elemento muy electronegativo, situado a la derecha de la tabla periódica, es un no metal. El potasio (K) en cambio, es muy electropositivo, se encuentra situado a la izquierda de la tabla periódica, es un metal.

La unión entre átomos de elementos metálicos y no metálicos da lugar a la formación de compuestos iónicos, por tanto se tratará de una sustancia iónica.

Las propiedades que podemos prever para esta sustancia son las propiedades generales de las sustancias iónicas:

Elevados puntos de fusión y ebullición, es decir se tratará de una sustancia sólida a temperatura ambiente.
Para esta sustancia cabe esperar una dureza considerable, debida a las elevadas fuerzas electrostáticas que mantienen unidos a los iones.
No conducirá la corriente eléctrica en estado sólido, pero sí en estado disuelto o fundido.
La sustancia debe ser soluble en disolventes polares como el agua.
Debe ser una sustancia frágil, con poca resistencia al golpe y mala conductora del calor, pues pequeños cambios en la estructura interna la hacen inestable.

Ejemplo o ejercicio resuelto

Clasifica la siguientes sustancias en alguno de los cuatro grupos vistos en los contenidos (metálicas, iónicas, moleculares y redes covalentes), e identifica el tipo de átomos que la constituyen (metal o no metal):

Imagen

Propiedades

Tipo de sustancia

Tipos de átomos

Imagen de dominio público

Sólido cristalino.
Conduce la corriente al fundirlo.
Soluble en agua

Imagen de dominio público

Sólido a temperatura ambiente.
Buen conductor de la electricidad

Imagen de dominio público

Sólido de gran dureza.
Insoluble en agua.
No conduce la electricidad.

Imagen con licencia CC

Líquido a temperatura ambiente.
Disuelve fácilmente a muchas sustancias.

Retroalimentación

Imagen

Propiedades

Tipo de sustancia

Tipos de átomos

Imagen de dominio público

Sólido cristalino.
Conduce la corriente al fundirlo.
Soluble en agua

Iónica.

Metal y no metal.

Imagen de dominio público

Sólido a temperatura ambiente.
Buen conductor de la electricidad

Metálica.

Metal.

Imagen de dominio público

Sólido de gran dureza.
Insoluble en agua.
No conduce la electricidad.

Red covalente.

No metal.

Imagen con licencia CC

Líquido a temperatura ambiente.
Disuelve fácilmente a muchas sustancias.

Molecular.

No metales.

Ejemplo o ejercicio resuelto

Dibuja el diagrama de Lewis para las siguientes moléculas: NH₃, CCl₄, N₂.

Retroalimentación

NH₃:

El N tiene 5 electrones en la capa de valencia, por lo que para conseguir la configuración electrónica de gas noble, necesita 3 electrones, para lo que puede compartir tres pares de electrones.
El H tiene 1 electrón en la capa de valencia, necesita 1 electrón más para conseguir la configuración de gas noble. Esto lo puede conseguir compartiendo un par de electrones con otro átomo.

Así, el N comparte tres electrones con otros tres átomos de hidrógeno, quedándole además al nitrógeno un par de electrones sin compartir:

CCl₄:

El C tiene 4 electrones en la capa de valencia, puede conseguir la configuración electrónica de gas noble consiguiendo otros cuatro electrones, por ejemplo, compartiendo cuatro electrones con otros átomos.
El Cl tiene 7 electrones en la capa de valencia, necesita 1 electrón más para conseguir la configuración de gas noble, lo que puede conseguir compartiendo un electrón con otro átomo.

En el CCl₄, el carbono comparte cuatro electrones con otros cuatro átomos de cloro, consiguiendo así, tanto el átomo de carbono, como los de cloro, cumplir la regla del octeto:

N₂:

El N tiene 5 electrones en la capa de valencia, por lo que para conseguir la configuración electrónica de gas noble, necesita 3 electrones más, para lo que puede compartir tres electrones con otro átomo de nitrógeno.

En el N₂, se comparte tres pares de electrones entre dos átomos de nitrógeno, consiguiéndose así que cada uno consiga completar la capa de valencia con ocho electrones, cumpliendo la regla del octeto:

Ejemplo o ejercicio resuelto

Indica el tipo de enlace que tendrá lugar entre los átomos que se indican, completando la tabla siguiente:

Átomos que se unen		Tipo de sustancia
Cl	Cl
F	K
C	C
N	H
C	Cl
Cu	Sn
Fe	S
Ag	Ag

AV - Pregunta Verdadero-Falso

Indica si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas:

Retroalimentación

Falso

El enlace iónico se produce entre un metal, que pierde electrones, y un no metal, que capta los electrones perdidos por el metal. Se forman iones positivos y negativos que se atraen y se repelen hasta que quedan ordenados formando una estructura cristalina.

Retroalimentación

Verdadero

Los compuestos iónicos son neutros. Por tanto, la proporción entre el número de cationes y de aniones va a depender de la carga de estos. Por ejemplo, en el cloruro de aluminio el ion aluminio tiene carga 3+ (Al³⁺) y el ion cloruro carga 1- (Cl^-), por tanto, por cada ion aluminio hacen falta tres iones cloruro (AlCl₃).

Retroalimentación

Falso

No. El metal pierde electrones que capta el no metal.

AV - Pregunta de Elección Múltiple

Pregunta

Indica cuál de los siguientes compuestos iónicos tiene mayor punto de fusión:

Respuestas

BeO

MgO

CaO

SrO

Retroalimentación

¡Correcto! El punto de fusión de un compuesto es la temperatura a la que funde y va a depender de la energía reticular del mismo. Cuanto mayor sea la carga de los iones y más cerca estén, mayor es la fuerza con la que se atraen y, por tanto, la energía necesaria para separarlos (energía reticular) y el punto de fusión.

En todos los compuestos que nos proponen nos encontramos con el ion O^2-, así que la variación del punto de fusión va a depender del tamaño y de la carga del otro ión. Como todos los iones positivos de este ejercicio tienen la misma carga (Be²⁺,Mg²⁺,Ca²⁺, Sr²⁺), el punto de fusión va a depender del tamaño de los iones anteriores.

El ion Be²⁺ es el más pequeño de todos porque tiene menos niveles de energía; por tanto, el BeO será el compuesto con mayor energía reticular y por ello el de mayor punto de fusión.

Incorrecto. Recuerda que el punto de fusión aumenta con la energía reticular. La energía reticular es mayor, en general, cuanto mayor sean las cargas de los iones y menor la distancia que los separa.

Incorrecto. El compuesto que tiene mayor punto de fusión también tendrá mayor energía reticular. Piensa un poco.

Incorrecto. El punto de fusión es mayor si la energía reticular del compuesto es la más grande. Inténtalo otra vez.

AV - Reflexión

Explica por qué se produce una disminución en los puntos de fusión de los siguientes compuestos cuando descendemos en la siguiente tabla:

NaF	988ºC
NaCl	801ºC
NaBr	740ºC
NaI	660ºC

Retroalimentación

El punto de fusión depende de la energía reticular. A mayor energía reticular, mayor punto de fusión. La energía reticular es mayor cuanto mayor sea la carga de los iones y menor sea la distancia que los separa.

Como todos los compuestos están formados por iones con las mismas cargas, la energía reticular va a depender fundamentalmente de la distancia entre los iones en cada compuesto. El ion F^- es más pequeño que los iones Cl^-, Br^- y I^- porque tiene menos niveles electrónicos (menos capas de electrones); por tanto, será el que esté más cerca del ion Na⁺ (el más fuertemente atraido) y la energía para separar estos iones (energía reticular) será la mayor.

La temperatura necesaria para romper los enlaces será la más grande de todas. A medida que va aumentando el tamaño del anión, la fuerza de atracción entre los iones se va haciendo más pequeña y se necesita menos energía para separar los iones. Por eso el punto de fusión va disminuyendo de izquierda a derecha.

AV - Pregunta Verdadero-Falso

Indica si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas:

Retroalimentación

Falso

En el cristal hay iones Na⁺ y Cl^-.

Retroalimentación

Falso

Los compuestos iónicos forman cristales que tienen puntos de fusión y de ebullición altos.

Retroalimentación

Verdadero

Sólo conducen la electricidad fundidos y en disolución porque los iones se pueden mover para transportar las cargas eléctricas.

Caso práctico

Para las siguientes sustancias moleculares: cloroformo (HCCl₃), sulfuro de hidrógeno (H₂S), borano (BH₃) y monóxido de dicloro (Cl₂O), dibuja el diagrama de puntos de Lewis e indica la geometría que cabe esperar para la molécula.

Retroalimentación

Sustancia	Justificación	Estructura de Lewis	Geometría
Cloroformo CHCl₃	Electrones en la capa de valencia (H: 1, C: 4, Cl: 7). El átomo de carbono comparte 4 electrones, 3 con otros tantos átomos de hidrógeno y 1 con el átomo de cloro, consiguiendo todos la configuración electrónica de gas noble. El átomo de carbono, se rodea de cuatro grupos de carga, 4 pares de electrones, por lo que adopta una geometría tetraédrica.
Sulfuro de hidrógeno H₂S	Electrones de la capa de valencia: (H: 1, S: 6). El átomo de azufre comparte dos electrones, uno con cada uno de los átomos de hidrógeno, consiguiendo todos la configuración electróncia de gas noble. El átomo de azufre se rodea de 4 grupos de carga, 4 pares de electrones, por lo que adopta una geometría tetraédrica, con dos pares de electrones de no enlace, por lo que la molécula es angular, con un ángulo de enlace menor de 109,5º.
Borano BH₃	Electrones en la capa de valencia: (H: 1, B: 3). El átomo de boro comparte tres electrones con los tres átomos de hidrógeno, el hidrógeno consigue la configuración de gas noble, pero no el átomo de boro, pues tendría sólo seis electrones en la capa de valencia. El átomo de boro se rodea de tres grupos de carga, tres pares de electrones, por lo que la geometría es plana trigonal, con ángulos de enlace de 120º.
Monóxido de dicloro Cl₂O	Electrones en la capa de valencia: (O: 6, Cl: 7). El átomo de oxígeno comparte un electrón con cada uno de los átomos de cloro, consiguiendo así, los tres átomos ocho electrones en la capa de valencia. El átomo de oxígeno se rodea de cuatro grupos de electrones, dos de no enlace y dos compartidos con los átomos de cloro, por tanto adopta una geometría tetraédrica, por lo que la molécula es angular con ángulo de enlace menor de 109,5º.

AV - Reflexión

Indica el elemento del segundo periodo de la Tabla Periódica que tiene mayor carácter metálico.

AV - Reflexión

¿Cómo varía el carácter metálico dentro de un mismo grupo de elementos de la Tabla Periódica?

AV - Reflexión

Indica si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas:

a) Los metales conducen la corriente eléctrica porque los iones positivos que forman el cristal se mueven libremente.

b) Los compuestos iónicos y los metálicos conducen la corriente eléctrica porque tienen electrones con libertad de movimiento.

c) Todos las sustancias que forman estructuras cristalinas son metales.

d) Los iones que forman el cristal de sodio tienen carga 1+.

Retroalimentación

a) Falsa. Los iones positivos no tienen libertad de movimiento, están ordenados en el espacio formando un cristal vibrando en función de la temperatura. Es la nube electrónica, formada por los electrones de valencia perdidos por los átomos al transformarse en iones positivos, la que tiene libertad de movimiento para conducir la corriente eléctrica.

b) Falsa. En los compuestos iónicos no hay electrones con libertad de movimiento. Cuando las sustancias iónicas están fundidas o disueltas los iones positivos y negativos tienen libertad de movimiento y pueden conducir la corriente eléctrica.

c) Falsa. También forman cristales los compuestos iónicos, las sustancias moleculares (ej. el agua) y las sustancias covalentes (ej. el diamante).

d) Verdadera. Los átomos de sodio tienen tendencia a perder un electrón para ser estables como el neón y cuando lo hacen se forma el ion Na⁺.

AV - Reflexión

¿Por qué cuando tocamos un metal tenemos la sensación de que está frío?

Retroalimentación

Como ya vimos la energía térmica (debida al movimiento de las partículas que forman un cuerpo) se propaga a través de los metales. Cuando tocamos un metal que está más frío que nuestra mano las partículas de la mano, que vibran con más velocidad que los iones metálicos, chocan contra estos haciendo que vibren con mayor velocidad. Estos iones transmiten esta vibración a sus iones vecinos y así sucesivamente, y la energía térmica se va distribuyendo por todos los iones del cristal. Los electrones de la nube de carga también contribuyen a esta propagación de la energía térmica. La transferencia de energía térmica continúa hasta que los dos cuerpos en contacto alcancen la misma temperatura, pero como la energía térmica transmitida por nuestra mano (calor) se reparte por todo el metal, la superficie de este no llega a alcanzar la temperatura de la mano, por lo que sigue pasando energía térmica de la mano al metal. Esa pérdida constante de energía térmica nos produce una bajada de temperatura en la misma, y por eso tenemos la sensación de frío.

Ejemplo o ejercicio resuelto

Observa la tabla siguiente:

Basándote en los valores de la energía de red, justifica la secuencia de valores en las tres propiedades.

Caso de estudio

Una sustancia tiene la siguiente fórmula CaO. ¿En qué tipo de sustancia las clasificarías?. ¿Qué propiedades cabe esperar para ella?.

Retroalimentación

Según se indica en la fórmula, se unen átomos de calcio (metal) con átomos de oxígeno (no metal). Como uno de los átomos, el oxígeno es muy electronegativo, y el otro, el calcio es electropositivo, el calcio cede los dos electrones que tiene en la capa de valencia al oxígeno consiguiendo así ambos la configuración electrónica de gas noble. El enlace es pues iónico. Por tanto, se trata de una sustancia iónica.

Las partículas que la constituyen son iones, el ión calcio (Ca²⁺) y el ión óxido (O^2-). Dado que las cargas de los iones son apreciables, cabe esperar una elevada energía de red para el óxido de calcio, lo cual explica sus propiedades.

Cabe esperar que el óxido de calcio tenga unos elevados puntos de fusión y de ebullición.
Debe ser una sustancia dura y frágil.
No debe conducir la corriente eléctrica en estado sólido, pero sí al fundirla o disolverla.
Debe ser soluble en agua, pero dada su elevada energía de red, su solubilidad debe ser pequeña.

Caso de estudio

Se ha encontrado que una sustancia tiene las siguientes propiedades:

Punto de fusión: -182,5 ºC.
Punto de ebullición: -161,6.
Es insoluble en agua y no conduce la corriente eléctrica.

¿De qué tipo de sustancia se trata?. ¿Qué indican estas propiedades?.

Caso de estudio

Una sustancia tiene las siguientes propiedades:

El punto de fusión es de 505 K y el punto de ebullición de 2875 K.
A temperatura ambiente es un sólido bastante duro.
Es insoluble tanto en agua como en disolventes apolares.
Es un buen conductor de la corriente eléctrica.

¿De qué tipo de sustancia se trata?, justifícalo en base a las propiedades anteriores.

Caso de estudio

Deseamos utilizar una sustancia sólida y dura que sea un buen aislante de la electricidad y que además resista bien el golpe, es decir, que no sea frágil, ¿qué tipo de sustancia habrá que utilizar? Justifícalo razonadamente.

Átomos que se unen		Tipo de sustancia
Cl	Cl	Molecular
F	K	Iónica
C	C	Red covalente
N	H	Molecular
C	Cl	Molecular
Cu	Sn	Metálico
Fe	S	Iónico
Ag	Ag	Metálico

Ejercicios resueltos

Ejemplo o ejercicio resuelto

Retroalimentación

Ejemplo o ejercicio resuelto

Retroalimentación

Ejemplo o ejercicio resuelto

Retroalimentación

Ejemplo o ejercicio resuelto

Retroalimentación

AV - Pregunta Verdadero-Falso

Pregunta 1

Retroalimentación

Pregunta 2

Retroalimentación

Pregunta 3

Retroalimentación

AV - Pregunta de Elección Múltiple

Pregunta

Respuestas

Retroalimentación

Solución

AV - Reflexión

Retroalimentación

AV - Pregunta Verdadero-Falso

Pregunta 1

Retroalimentación

Pregunta 2

Retroalimentación

Pregunta 3

Retroalimentación

Caso práctico

Retroalimentación

AV - Reflexión

Retroalimentación

AV - Reflexión

Retroalimentación

AV - Reflexión

Retroalimentación

AV - Reflexión

Retroalimentación

Ejemplo o ejercicio resuelto

Retroalimentación

Caso de estudio

Retroalimentación

Caso de estudio

Retroalimentación

Caso de estudio

Retroalimentación

Caso de estudio

Retroalimentación