Galicia. Examen PAU resuelto de Química. Julio 2025

PREGUNTA 4. ENLACE QUÍMICO Y ESTRUCTURA DE LA MATERIA/QUÍMICA ORGÁNICA (2,5 puntos)

 

Responda uno de estos dos apartados: 4.1 o 4.2:

 

4.1. Responda los siguientes tres subapartados:

4.1.1. Indique, razonando la respuesta, si es verdadera la siguiente afirmación: “La geometría molecular de la molécula de H₂S es angular” (1 punto)

4.1.2. Discuta razonadamente quién tendrá menor radio: Na⁺ o Mg²⁺. (1 punto)

4.1.3. Deduzca razonadamente los valores de los números cuánticos de todos los electrones que ocupan el orbital 3s del átomo de magnesio. (0,5 puntos)

 

4.1.1. Primero vamos a hacer la configuración electrónica de cada uno de los átomos que forman parte de la molécula:

 

 

El hidrógeno es un elemento que nunca cumple la regla del octete. Tiene un electrón de valencia y lo comparte, por lo que, al final tiene a su alrededor dos electrones. Sin embargo, el azufre sí que la cumple y se rodeará de ocho electrones. En total se necesitan:

 

 

Si a los electrones que necesitamos le restamos los que tenemos, obtendremos los electrones de enlace:

 

 

Y si a los electrones que tenemos le restamos los electrones de enlace, tendremos los electrones no enlazantes:

 

 

Pues bien, sabiendo que tenemos 2 pares electrónicos enlazantes y 2 no enlazantes y que el átomo al que le faltan más electrones para completar la capa es el central, podemos hacer la estructura de Lewis:

 

 

 

Como vemos, alrededor del átomo central hay 2 pares de electrones enlazantes y otros dos antienlazantes. Según la Teoría de Repulsión de los Pares Electrónicos de la Capa de Valencia (TRPECV), la geometría electrónica será aquella que permita que esos electrones tengan las menores repulsiones posibles, es decir, estén lo más separados. En este caso esa geometría es la tetraédrica.

 

 

 

La geometría molecular no tiene en cuenta los pares de electrones solitarios, por lo que es angular:

 

 

 

4.1.2. Los dos iones son isoelectrónicos. Ambos tienen 10 electrones igual que el gas noble anterior a ellos, el neón. Por lo tanto, tienen la última capa completa y estructura de gas noble. La única diferencia entre ellos es la carga positiva de su núcleo. El ion sodio tiene 10 protones y el magnesio 11. Eso hace que este último sea capaz de atraer los electrones de la corteza con más fuerza, los acerque más al núcleo y tenga un menor tamaño.

 

 

4.1.3. Los números cuánticos que caracterizan a un electrón son:

 

·     n:   número  cuántico  principal.   Como  valores  puede  tomar  cualquier  número  natural. Está relacionado con el volumen efectivo del orbital y con el nivel energético. Cuanto mayor sea n mayor volumen efectivo tendrá el orbital y mayor energía le corresponde.

 

·   l: número cuántico secundario. Toma valores, . Está relacionado con la forma de los distintos orbitales. Las distintas formas de los orbitales se designan mediante letras:

 

·   m:  número  cuántico  magnético.  Toma  valores,  .  Está relacionado con la orientación de los orbitales en el espacio. Existen tantas orientaciones como valores de m.

·     s: número cuántico de spin. Tiene que ver con el sentido de rotación del electrón en torno a su propio eje cuando se mueve dentro de un orbital. El electrón sólo tiene dos posibles sentidos de giro, por lo que sólo puede tomar los valores  y .

 

Así entonces los números cuánticos de los dos electrones que caben en un orbital 3s serán: