Enlace químico
QUÍMICALa sal funde a 801 °C y se parte de un golpe; el cobre se dobla sin romperse; el agua hierve a 100 °C aunque sus moléculas son más ligeras que las del oxígeno, que hierve a −183 °C. Todo eso sale de cómo se unen los átomos y de lo que hay entre las moléculas. En esta unidad vas a ver por qué se unen, los tres tipos de enlace, la forma de las moléculas y las fuerzas que las mantienen juntas.
00Lo que te traes de la UD2
- Teoría

Propiedades periódicas: una sola pregunta (animación)
2:21Por qué el radio, la energía de ionización, la afinidad electrónica y la electronegatividad salen de lo mismo: con qué fuerza atrae el núcleo a sus electrones de valencia. El cesio y el flúor a escala, la carga nuclear efectiva en un periodo y en un grupo, y las dos frases del examen.
- Problema

Ordenar por propiedades periódicas: periodo, grupo y un puente (animación)
7:51Para repasar antes del enlace: cuatro ejercicios resueltos de ordenar elementos (mismo periodo, mismo grupo, un trío en forma de L y dos elementos sin nada en común, con un tercero de puente), siempre con el mismo razonamiento: configuración, capa de valencia, periodo y grupo, carga nuclear efectiva y la propiedad.
- Problema

Propiedades periódicas: ejercicios tipo examen resueltos (animación)
6:08Para repasar antes del enlace: cuatro elementos dados por su número atómico (mayor radio, menor energía de ionización, más electronegativo), asignar energías de ionización y tres verdadero o falso razonados, como en el examen.
01De la ionización a los iones
- Teoría

Iones probables: dónde se para cada elemento (animación)
2:37Por qué el sodio forma Na⁺ y no Na²⁺: el salto de las energías de ionización sucesivas está justo en la capa del gas noble. El sodio, el magnesio y el aluminio, el azufre que gana dos electrones, el periodo 3 entero y el hierro, que pierde primero los electrones 4s.
02Por qué se unen
- Teoría

¿Por qué se unen los átomos? La energía, no el octeto (animación)
2:30Dos átomos de hidrógeno que se acercan: las cuatro interacciones que aparecen, quién gana a cada distancia y por qué la energía del conjunto tiene un mínimo. Ese mínimo es el enlace, y de la curva se leen la longitud (74 pm) y la energía de enlace (436 kJ/mol). El helio, que no tiene un pozo que aprovechar, y la regla del octeto en su sitio: una regularidad, no la causa.
- Teoría

¿De cuántas maneras se unen los átomos? Iónico, covalente y metálico (animación)
6:19Cómo se decide si un elemento es metal o no metal con su electrón diferenciador y qué hace el electrón de valencia en cada caso: pasa de un átomo a otro, se queda entre los dos o se pierde en una nube. Por qué la electronegatividad es una rampa y no un escalón, y un ejercicio de examen resuelto.
03Enlace iónico
- Teoría

Enlace iónico (1): ¿quién paga la cuenta de energía? (animación)
3:44Pasar el electrón del sodio al cloro cuesta 147 kJ/mol; la pareja de iones lo devuelve, pero quien paga de verdad es la red: 786 kJ/mol. Por qué NaCl es una proporción y no una molécula, cómo se escribe la fórmula con semirreacciones y de qué depende la energía reticular (NaF frente a CaO, NaCl frente a NaI).
- Problema

Fórmula de un compuesto iónico, paso a paso: de 1:1 a 3:2 (animación)
5:31Seis parejas de metal y no metal con el mismo método: la configuración, el ion de cada uno con su semirreacción, igualar los electrones y la fórmula como proporción de iones. LiCl, CaF₂, Na₂S, CaS (la trampa del Ca₂S₂), Al₂S₃ y Mg₃N₂.
- Problema

¿Qué red es más fuerte? Comparar energías reticulares (animación)
5:03Cinco comparaciones resueltas con |U| proporcional a Z⁺ · Z⁻ / d, siempre en el mismo orden: primero las cargas y, solo si empatan, el tamaño. NaF o CaF₂, LiF o CsF, CsCl o CsI, SrO o NaBr, y ordenar MgO, CsI, LiF y SrO.
04Propiedades de los iónicos
- Teoría

Enlace iónico (2): el cristal en cuatro pruebas (animación)
2:57Las propiedades de los compuestos iónicos a partir de la red: por qué funden alto (y por qué el punto de fusión no es proporcional a la energía reticular), por qué se parten de un golpe, cuándo conducen la corriente y cómo los disuelve el agua.
05Enlace metálico
- Teoría

El enlace metálico: electrones que no son de nadie (animación)
3:35Un golpe parte un cristal de sal y abolla un trozo de cobre. Con una sola idea, el gas electrónico (una red de cationes en una nube de electrones deslocalizados), se explica por qué los metales conducen la electricidad y el calor, brillan, se deforman sin romperse y funden a temperaturas tan distintas. Al final, como ampliación que no cae en la PAU, la teoría de bandas.
06Estructuras de Lewis
- Teoría

¿Cómo se explica el enlace covalente? Cuatro teorías, dos caminos (animación)
4:34Lo que explica Lewis y lo que no, y las cuatro teorías que responden: Lewis y el octeto, la repulsión de pares (TRPECV) para la forma, el enlace de valencia con los enlaces σ y π, y la hibridación del metano. La TRPECV predice la forma; la hibridación la describe con orbitales.
- Teoría

¿Cómo se dibuja una molécula? Lewis, paso a paso (animación)
4:20El método razonado con el agua: el átomo central, los electrones de valencia, emparejar los desapareados y colocar lo que sobra como pares libres. El doble enlace del CO₂ y el triple del HCN salen solos, y la cuenta n · V · C · S para comprobarlo, con su límite en el BF₃.
- Teoría

Estructuras de Lewis: de un par a tres, y cuándo no hay octeto (animación)
7:50Lewis más despacio: los electrones de valencia en la tabla, los símbolos de Lewis, H₂, Cl₂ y HCl, el doble del O₂ y el triple del N₂ con sus longitudes y energías de enlace, el NH₃ y el CH₄ en cinco pasos, el OCS de la PAU de junio de 2026 y las tres formas de saltarse el octeto.
- Problema

Estructuras de Lewis: ejercicios resueltos (animación)
4:52PF₃, CS₂, el ion H₃O⁺, el BCl₃ (que no cumple el octeto) y el C₂H₂, con dos átomos centrales. Al final, las cinco en una tabla con pares enlazantes, pares libres y octeto.
07Geometría: TRPECV
- Teoría

¿Qué forma tiene una molécula? La repulsión de pares, TRPECV (animación)
6:01Se cuentan nubes, no enlaces: lineal, triangular plana y tetraédrica, en 3D. La disposición de las nubes frente a la geometría de la molécula; CH₄, NH₃ y H₂O y por qué se cierra el ángulo; BF₃ y SO₂; un esquema para recordarlo y cómo se escribe en el examen.
- Problema

Geometría molecular: ejercicios resueltos (animación)
4:25Siete moléculas por parejas de misma fórmula y distinta forma (BeCl₂ y H₂S, BCl₃ y PCl₃, CH₃Cl, COCl₂ y CH₃OH), siempre con la misma cadena: Lewis, nubes, disposición, geometría, dibujo en 3D y ángulo.
08Hibridación
- Teoría

El enlace con orbitales: TEV e hibridación (animación)
11:27Qué es un enlace según la teoría del enlace de valencia: solapamiento, covalencia y enlaces σ y π. La promoción, las covalencias del cloro y los átomos que no promocionan; la hibridación con las cajas del átomo central y las de cada vecino (CH₄, NH₃, H₂O, BF₃ y BeCl₂) y los cinco pasos.
- Problema

Hibridación: ejercicios resueltos en cinco pasos (animación)
6:51El BeBr₂, el NF₃ y el BF₃ de la PAU de junio de 2013 (misma fórmula, sp³ frente a sp²: lo decide el par libre) y la metilamina, con dos átomos centrales. Cada uno con Lewis, geometría, hibridación y la frase de examen.
09El carbono y los sólidos covalentes
- Teoría

La hibridación del carbono: etano, eteno y etino (animación)
6:03sp³, sp² y sp con los cinco pasos y las cajas de los dos carbonos. Por qué el enlace σ deja girar y el doble no (los isómeros cis y trans), el enlace π, por qué más enlaces es más corto y más fuerte, y el atajo del carbono.
10Polaridad
- Teoría

¿Es polar la molécula? (animación)
4:22Del enlace polar a la molécula polar: la suma de las flechas sobre la forma real. CO₂ frente a H₂O, BF₃ frente a NH₃, la serie CH₄, CH₃Cl, CHCl₃ y CCl₄, la respuesta de examen en dos pasos y el NH₃ frente al NF₃.
11Fuerzas intermoleculares
- Teoría

Fuerzas intermoleculares: London, dipolo-dipolo y enlace de hidrógeno (animación)
5:54Enlaces dentro y fuerzas entre moléculas: dipolo-dipolo, dispersión de London, dipolo-dipolo inducido, qué es Van der Waals y el enlace de hidrógeno, con la prueba de los hidruros del grupo 16. Por qué el HCl hierve más bajo que el Cl₂ y tres preguntas para ordenar puntos de ebullición.
12Propiedades de las sustancias
- Problema

Propiedades y fuerzas: cuestiones de la PAU resueltas (animación)
5:29«¿Qué hay que vencer?» aplicado a la EBAU de julio de 2024 entera, a tres parejas de punto de ebullición y a la conductividad eléctrica (calcio, CaF₂ sólido y fundido, F₂ y grafito). Para comparar, primero se clasifica.
00¿Qué hay que saber de la tabla periódica para entender un enlace?
Las propiedades periódicas que vas a usar a cada paso: cómo atrae el núcleo a los electrones de valencia y cuál de dos átomos se queda con el par.
¿Qué hay que saber de la tabla periódica para entender un enlace?
Las propiedades periódicas que vas a usar a cada paso: cómo atrae el núcleo a los electrones de valencia y cuál de dos átomos se queda con el par.
El cesio tiene 55 protones y el flúor, solo 9. Y sin embargo, arrancarle un electrón al flúor cuesta más de cuatro veces lo que al cesio: 1681 kJ/mol frente a 376. La razón la viste al final de la UD2, y es la que vas a usar en toda esta unidad.
Un enlace es cosa de electrones de valencia: quién los pierde, quién los gana y quién se queda el par cuando se comparten. Todo eso depende de una sola pregunta: ¿con qué fuerza atrae el núcleo a sus electrones de valencia? Este bloque recoge lo que te traes de la UD2 para contestarla y para qué lo vas a usar.
Una sola pregunta, cuatro propiedades
Las cuatro propiedades periódicas son la misma pregunta hecha de cuatro maneras. Pasa las imágenes:
- Radio atómico: ¿a qué distancia tiene el núcleo sus electrones de valencia? Si los atrae más, los acerca y el radio es menor.
- Energía de ionización: ¿cuánto cuesta arrancarle uno? Si los atrae más, cuesta más.
- Afinidad electrónica: ¿cuánta energía se libera cuando gana uno? Si atrae más al que entra, se libera más.
- Electronegatividad: en un enlace, ¿con qué fuerza atrae los electrones del par? Si atrae más los suyos, también atrae más los del enlace.
Tres cosas en todo razonamiento
Esa fuerza depende de la carga nuclear efectiva, Z*, que es la parte de la carga del núcleo que le llega de verdad a un electrón de valencia, descontado lo que le tapan los demás electrones; y del nivel en el que están los electrones de valencia. Por eso cualquier justificación lleva tres pasos.
En un periodo, hacia la derecha:
- Los electrones de valencia están en el mismo nivel.
- Cada elemento tiene un protón más y el electrón que se añade va a esa misma capa, que apantalla poco: la carga nuclear efectiva aumenta.
- Los electrones de valencia están más atraídos por el núcleo: el radio es menor, la energía de ionización y la electronegatividad son mayores, y al captar un electrón se libera más energía.
En un grupo, hacia abajo:
- Tienen el mismo número de electrones de valencia, pero cada vez en un nivel de energía más alto.
- Hay muchos más protones, pero también muchos más electrones internos, que apantallan casi del todo: la carga nuclear efectiva aumenta, pero mucho menos que Z. Es más relevante el nivel: cuanto mayor es, mayor es el orbital y más lejos del núcleo están los electrones de valencia.
- Están menos atraídos: el radio es mayor, la energía de ionización y la electronegatividad son menores, y al captar un electrón se libera menos energía.
Los dos primeros pasos son iguales para las cuatro propiedades: lo único que cambia es el tercero. Si en tu justificación falta alguno de los tres, está incompleta. Y al bajar en un grupo la carga nuclear efectiva no disminuye: aumenta, aunque mucho menos que Z.
Cada propiedad, con sus excepciones, sus ejercicios y sus simuladores, está en la UD2:
La electronegatividad, y quién es metal
De las cuatro, la que más vas a usar es la electronegatividad: la tendencia de un átomo a atraer hacia sí los electrones del enlace que forma con otro. Es la única que necesita dos átomos. No se mide en un átomo suelto: es una comparación, y no tiene unidades.
En la escala de Pauling va de 0,79, en el cesio, a 3,98, en el flúor. El helio, el neón y el argón no tienen valor, porque no forman enlaces: no es que valga cero.
En esta unidad decide dos cosas:
- El tipo de enlace. Si uno de los dos átomos atrae con fuerza los electrones y el otro los pierde con facilidad, el par no se comparte: un electrón pasa de un átomo al otro y se forman iones. Si los dos los atraen con fuerza, los comparten.
- La polaridad. Cuando dos átomos distintos comparten un par, no lo hacen a partes iguales: el par queda más cerca del más electronegativo y el enlace es polar, como el H–F de la figura.
Entre compartir el par y ceder el electrón no hay una frontera nítida, sino una rampa. Se ve en el bloque 02, y allí verás también que, en los ejercicios, el tipo de enlace se decide con la regla del electrón diferenciador.
Metales y no metales
Químicamente, un metal es un elemento que pierde sus electrones de valencia con facilidad: su energía de ionización y su electronegatividad son bajas. Un no metal atrae con fuerza sus electrones de valencia y tiende a ganar más: su energía de ionización y su electronegatividad son altas.
- Hacia la izquierda en un periodo, los electrones de valencia siguen en el mismo nivel, pero sienten menos carga nuclear efectiva: están menos atraídos y el átomo los pierde con más facilidad. Es más metálico.
- Hacia abajo en un grupo, los electrones de valencia están en un nivel de energía más alto: aunque la carga nuclear efectiva aumenta, lo hace muy poco, y están más lejos del núcleo y menos atraídos. También es más metálico.
Para el enlace, lo que importa es quién se une con quién: un metal con un no metal, dos no metales o dos metales. Cómo se decide en el examen si un elemento es metal a partir de su configuración se ve en el bloque 02. Ojo con el hidrógeno: es un no metal, aunque se coloque encima del grupo 1. El carácter metálico y la reactividad, con más detalle, están en el bloque 07 de la UD2.
Lo que vas a usar en esta unidad
Cada propiedad tiene su trabajo en el enlace:
| Propiedad | Para qué la vas a usar | Dónde |
|---|---|---|
| Energía de ionización | Cuántos electrones pierde un metal, es decir, la carga de su catión, y cuánta energía cuesta arrancarlos | Bloques 01 y 03 |
| Afinidad electrónica | Cuántos electrones gana un no metal, y cuánta energía se libera al captar el primero | Bloques 01 y 03 |
| Radio atómico y de los iones | Lo cerca que quedan los iones en un cristal: cuanto más pequeños, más cerca, y más fuerte es la red | Bloques 01, 03 y 04 |
| Electronegatividad | Si los electrones se ceden o se comparten, si un enlace es polar y, de ahí, las fuerzas entre moléculas | Bloques 02, 10 y 11 |
Ordena por radio, ionización o electronegatividad
El simulador de la UD2, con las propiedades mezcladas: cuatro series de cuatro elementos en cada ronda, que se ordenan, y en cada una se elige por qué el último supera al penúltimo. Al corregir, cada pareja sale justificada con frases, como en el examen.
Trabaja: radio atómico, energía de ionización y electronegatividad, con las tres cosas de todo razonamiento
Si al rubidio le cuesta tan poco perder su electrón 5s, ¿por qué no pierde también el segundo y forma Rb²⁺?
Vídeos de este apartado (3)01¿Por qué el sodio forma Na⁺ y nunca Na²⁺?
Arrancar electrones uno detrás de otro dice dónde se para cada elemento. De ahí salen sus iones, su configuración y su tamaño.
¿Por qué el sodio forma Na⁺ y nunca Na²⁺?
Arrancar electrones uno detrás de otro dice dónde se para cada elemento. De ahí salen sus iones, su configuración y su tamaño.
Si al sodio se le arrancan los electrones uno detrás de otro, lo que cuesta no sube de forma regular: hay tres pisos, y son sus tres niveles. Las capas se ven en los datos, sin dibujar ninguna órbita.
Con esa idea se contesta la pregunta del bloque: por qué cada elemento forma el ion que forma, y no otro. De ahí salen también la configuración de los iones y su tamaño, que son las piezas con las que se construye el enlace iónico.
Arrancar electrones uno detrás de otro
La primera energía de ionización es lo que cuesta arrancar el primer electrón de un átomo gaseoso. Pero se puede seguir: arrancar el segundo al ion que ha quedado, después el tercero, y así hasta dejar el núcleo desnudo. Son las energías de ionización sucesivas:
Na (g) → Na⁺ (g) + e⁻ EI₁
Na⁺ (g) → Na²⁺ (g) + e⁻ EI₂
En la gráfica se ven dos cosas:
- Cada una cuesta más que la anterior, siempre. El ion que queda es cada vez más positivo y quedan menos electrones que se repelen entre sí: los que siguen están más atraídos.
- En un punto concreto, lo que cuesta se dispara. En el sodio, la segunda es nueve veces la primera (4562 frente a 496 kJ/mol). En el magnesio, la segunda es solo el doble de la primera (1451 frente a 738), y es la tercera la que se multiplica por cinco (7733).
El salto llega justo cuando se acaban los electrones de valencia y hay que empezar a arrancar los de la capa anterior, la del neón. Esos electrones están en un nivel más bajo, más cerca del núcleo, y mucho menos apantallados: un electrón 2p del sodio siente una carga nuclear efectiva de 6,80, frente a los 2,51 de su electrón 3s.
Un elemento pierde con facilidad tantos electrones como hay antes del salto: esos son sus electrones de valencia, y de ahí sale la carga de su catión.
Pero ninguna energía de ionización es «barata». Arrancar los dos electrones del magnesio cuesta 738 + 1451 = 2189 kJ/mol. El magnesio no «quiere» ser Mg²⁺: formar el ion cuesta mucha energía. Si el Mg²⁺ existe en el MgO o en el MgCl₂ es porque formar la red cristalina devuelve todavía más, y eso se ve en el bloque 03.
Otro ejemplo de este tipo, el del aluminio, está en el bloque 05 de la UD2.
Encuentra el salto
El simulador de la UD2: tres elementos en cada ronda con sus energías de ionización sucesivas. Busca dónde se dispara y deduce cuántos electrones de valencia tiene cada uno, de qué grupo es y cuál es. La carga de su catión es ese mismo número.
Trabaja: energías de ionización sucesivas y la carga del catión
El ion más probable
Con la idea del salto se entiende la carga de casi todos los iones de los elementos representativos. Sale por grupos, porque todos los elementos de un grupo tienen los mismos electrones de valencia:
| Grupo | 1 | 2 | 13 | 15 | 16 | 17 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Valencia | ns¹ | ns² | ns² np¹ | ns² np³ | ns² np⁴ | ns² np⁵ |
| Ion | M⁺ | M²⁺ | M³⁺ | X³⁻ | X²⁻ | X⁻ |
| Ejemplo | Na⁺ | Mg²⁺ | Al³⁺ | N³⁻ | O²⁻ | Cl⁻ |
- Los metales de los grupos 1, 2 y 13 tienen pocos electrones de valencia, poco atraídos por el núcleo, y una energía de ionización baja: los pierden y se quedan con la configuración del gas noble anterior.
- Los no metales de los grupos 15, 16 y 17 tienen muchos electrones de valencia, muy atraídos por el núcleo: perderlos costaría muchísimo, así que ganan los que les faltan para completar el subnivel p y se quedan con la configuración del gas noble siguiente.
Dos matices para no generalizar de más. El grupo 14 no forma iones sencillos en los compuestos habituales: el carbono y el silicio comparten electrones (y, en el grupo 13, el boro tampoco forma B³⁺); el estaño y el plomo, más abajo y más metálicos, sí forman cationes (Sn²⁺, Pb²⁺). Y los metales de transición forman varios iones (Fe²⁺ y Fe³⁺, Cu⁺ y Cu²⁺), la mayoría sin configuración de gas noble. El gas noble no es la razón de la carga de un ion: la razón es la energía.
En la PAU, el ion estable de un elemento representativo aparece como apartado dentro de otras preguntas: qué ion forma y con qué configuración. Un ion de un metal de transición solo ha caído una vez en las 36 convocatorias de 2009 a 2026: en la EBAU de julio de 2022, un M²⁺ que resultaba ser el cromo (está resuelto en el bloque 07 de la UD1). La misma idea del ion estable, contada con las cajas del sodio y del cloro, está en el bloque 03 de la UD2.
La configuración de los iones
Un ion tiene los mismos protones que su átomo y distinto número de electrones: el Fe²⁺ sigue siendo hierro, con 26 protones y 24 electrones. Por eso lo primero es siempre contar: carga +2, dos electrones menos; carga −2, dos más.
Los aniones ganan: se completa el subnivel
Los electrones que llegan se colocan donde tocaría el siguiente, siguiendo el orden de llenado:
S: [Ne] 3s² 3p⁴ → S²⁻: [Ne] 3s² 3p⁶ = [Ar]
Br: [Ar] 4s² 3d¹⁰ 4p⁵ → Br⁻: [Ar] 4s² 3d¹⁰ 4p⁶ = [Kr]
Los cationes pierden del nivel más alto
Los electrones se quitan del nivel más alto, el de mayor n, no del último subnivel que se escribió.
En los grupos 1, 2 y 13 las dos cosas coinciden: Na [Ne] 3s¹ → Na⁺ [Ne]; Al [Ne] 3s² 3p¹ → Al³⁺ [Ne]. Donde no coinciden es en los metales de transición, y ahí se falla todos los años.
- El hierro es [Ar] 4s² 3d⁶. Al escribir la configuración, el 3d va detrás del 4s, porque se llena después.
- Pero en el átomo ya formado el 4s es el más externo: está en el nivel 4, más lejos del núcleo. Así que se van primero los dos 4s: Fe²⁺ = [Ar] 3d⁶, con cuatro electrones desapareados.
- El tercero sale ya de un 3d: Fe³⁺ = [Ar] 3d⁵, con cinco desapareados, uno en cada orbital.
[Ar] 4s² 3d⁴El Fe²⁺ quitando «lo último que se llenó». Está mal, y la PAU lo penaliza: el orden en que se llenan los orbitales no es el orden en que se vacían.
Pasa lo mismo en el bloque p con los metales de más abajo: el Ga³⁺ es [Ar] 3d¹⁰, porque pierde los dos electrones del 4s y el del 4p, y el 3d¹⁰, que es del nivel 3, se queda. Por qué el 4s se vacía antes que el 3d, con las cajas y el simulador de iones, está en el bloque 07 de la UD1.
El tamaño de los iones
Dos reglas, y las dos salen de contar protones y electrones:
- Un catión es siempre más pequeño que su átomo. Pierde electrones y, muchas veces, la capa entera: el Na⁺ ya no tiene nivel 3. Los que quedan se repelen menos y sienten más carga nuclear efectiva. El sodio pasa de 154 a 102 pm.
- Un anión es siempre más grande que su átomo. Gana electrones sin ganar protones: el Cl⁻ tiene 17 protones para 18 electrones. La repulsión entre ellos aumenta, la carga nuclear efectiva que siente cada uno disminuye y la nube se expande. El cloro pasa de 99 a 181 pm.
Y una tercera, que sale de las dos: entre dos iones del mismo elemento, el de más carga es más pequeño. El Fe²⁺ mide 78 pm y el Fe³⁺, 65: tienen los mismos protones y el Fe³⁺, un electrón menos.
Esto importa mucho en el enlace iónico: la fuerza de una red depende de lo cerca que estén los iones, es decir, de su tamaño. Es lo que se usa en los bloques 03 y 04.
Para saber más: especies isoelectrónicas
Dos especies son isoelectrónicas si tienen el mismo número de electrones, como el S²⁻, el Cl⁻, el K⁺ y el Ca²⁺, que tienen los 18 del argón. Con la misma configuración ya no se pueden comparar por capas: lo único que las distingue es cuántos protones atraen a esos electrones.
La frase para el examen: «Tienen los mismos electrones; el que tiene más protones los atrae más y su radio es menor». Ante cualquier serie de iones, lo primero es contar los electrones para ver si son isoelectrónicos. La serie de los diez electrones del neón, dibujada a escala, y un ejemplo resuelto están en el bloque 04 de la UD2.
¿Qué ion forma?
Cuatro elementos dados solo por su número atómico y una pareja de iones en cada ronda. De cada elemento, el ion estable que forma, su configuración y si es más grande o más pequeño que el átomo; de la pareja, cuál de los dos cationes es mayor. Al corregir, cada respuesta sale razonada con frases, como en el examen.
Trabaja: el ion más probable, la configuración de los iones y su tamaño
Pasar un electrón de un átomo a otro para formar iones cuesta energía, y aun así casi ningún átomo de la naturaleza está solo. ¿Por qué se unen los átomos?
Vídeos de este apartado (1)02¿Por qué dos átomos de hidrógeno se unen y dos de helio no?
Los átomos se unen cuando juntos tienen menos energía que separados. Quién se une con quién decide el tipo de enlace.
¿Por qué dos átomos de hidrógeno se unen y dos de helio no?
Los átomos se unen cuando juntos tienen menos energía que separados. Quién se une con quién decide el tipo de enlace.
Casi ningún átomo de la naturaleza está solo. El hidrógeno del aire es H₂, el oxígeno es O₂ y la sal es una red de millones de iones. Las excepciones son los gases nobles, y precisamente por eso llaman la atención: el helio no se une a nada, ni siquiera a otro átomo de helio.
La pregunta del bloque no se puede contestar con la regla del octeto: ni el H₂ ni el helio tienen ocho electrones. Hay que contestarla con energía. Con esa misma idea vas a ver de dónde sale la regla del octeto, por qué falla y cómo se decide qué tipo de enlace forman dos elementos, que es lo que pregunta la PAU.
La energía, no el octeto
Dos átomos de hidrógeno que se acercan
Es el caso más sencillo que existe: dos átomos con un protón y un electrón cada uno. Lo que hay que mirar es qué le pasa a la energía del conjunto cuando se acercan.
Muy lejos el uno del otro, no se enteran de que existen. Esa situación se toma como energía cero: no es que no haya energía, es que se decide contar desde ahí.
Cuando se acercan aparecen cuatro interacciones que antes no había:
- Dos atracciones. Cada núcleo atrae al electrón del otro átomo.
- Dos repulsiones. Los dos núcleos se repelen entre sí, y los dos electrones también.
A distancias grandes ganan las atracciones, porque los electrones se colocan en la zona de entre los dos núcleos y los dos protones atraen a la misma nube. La energía baja. Pero si siguen acercándose, los dos núcleos quedan tan cerca que su repulsión domina, y la energía se dispara.
Entre lo uno y lo otro hay una distancia en la que la energía es la más baja posible. Ahí es donde se quedan los dos átomos. Eso es el enlace.
Las dos magnitudes del enlace, leídas de la misma curva
- La longitud de enlace es la distancia a la que está el mínimo: en el H₂, 74 pm. Los átomos no están quietos ahí: vibran alrededor de esa distancia.
- La energía de enlace es la profundidad del pozo: en el H₂, 436 kJ/mol. Es la energía que hay que aportar para separar los dos átomos del todo.
Formar un enlace siempre libera energía. Romper un enlace siempre cuesta energía. Sin excepciones y en todos los tipos de enlace. Si haciendo un problema te sale que romper un enlace libera energía, hay un error en alguna parte. En la unidad de termodinámica se paga caro.
Y el helio, que no se une a nada
Si se hace el mismo dibujo con dos átomos de helio, no hay pozo que se pueda aprovechar. La curva baja un poquito y vuelve a subir, pero el mínimo es tan pequeño que cualquier choque a temperatura ambiente lo deshace.
La razón está en su configuración, 1s²: el único orbital de su capa ya está lleno con dos electrones. Acercar otro átomo de helio no permite compartir nada: solo amontona electrones donde ya no caben, y eso cuesta energía.
Fíjate en el orden del razonamiento: el helio no se une porque su 1s no tiene hueco y la energía no baja, no porque «ya esté satisfecho». La regla del octeto viene ahora, y viene como consecuencia.
Para saber más: la molécula de helio existe, pero no cuenta
El He₂ se ha llegado a detectar en el laboratorio, a temperaturas cercanísimas al cero absoluto. Es una unión tan débil, y con los dos átomos tan separados, que a cualquier temperatura normal se rompe sola. Por eso, a efectos de química, el helio no forma moléculas. No cae en la PAU.
Dos átomos se unen cuando, al acercarse, la energía del conjunto baja.
El enlace es el mínimo de esa curva.
La regla del octeto: lo que es y lo que no es
Dos personas, el mismo año, la misma idea
En 1916, dos científicos llegaron por separado a la misma idea: el alemán Walther Kossel y el estadounidense Gilbert N. Lewis. Se dieron cuenta de que, cuando los átomos se combinan, muchas veces acaban con la misma configuración electrónica que un gas noble. Kossel se fijó en los electrones que pasan de un átomo a otro, el enlace iónico; Lewis, en los que se comparten, el covalente.
Conviene saber la fecha: 1916 es diez años antes de la ecuación de Schrödinger. Kossel y Lewis no tenían orbitales, ni números cuánticos, ni espín. Lewis se imaginaba el átomo como un cubo con un electrón en cada vértice.
La regla del octeto: al formar enlaces, los átomos tienden a quedarse con ocho electrones en su capa de valencia, que es la configuración de un gas noble. Los átomos muy pequeños (H, He, Li, Be) se quedan con dos.
¿Por qué ocho? Porque es un aforo
El ocho no es un número mágico. En los periodos 2 y 3, la capa de valencia tiene un orbital s y tres p. Son cuatro orbitales, y en cada uno caben dos electrones: ocho. El octeto es, simplemente, el aforo de esos cuatro orbitales.
Y por eso falla donde cambia el aforo
Dicho así, se entiende enseguida dónde tiene que fallar la regla:
- Arriba, en el hidrógeno y el helio, que solo tienen el orbital 1s: el aforo es dos, no ocho. El H₂ existe con dos electrones compartidos.
- Abajo, a partir del periodo 3: alrededor de un átomo central grande caben más de cuatro pares de electrones. Lo verás en el PCl₅ y el SF₆, en las estructuras de Lewis.
- En medio, en los metales de transición: el Fe²⁺, el Fe³⁺, el Cu⁺ y el Zn²⁺ no tienen la configuración de un gas noble, y existen perfectamente. Lo viste al configurar los iones.
El octeto no es la causa de nada
Vas a leer en muchos sitios frases como «los átomos buscan la configuración de gas noble», «los átomos quieren ocho electrones» o «la estabilidad se obtiene al llegar al octeto». Están mal planteadas, y no por un detalle: los átomos no buscan ni quieren nada.
La causa de que dos átomos se unan es que la energía del conjunto baja. El octeto es una regularidad: se cumple muchas veces y es muy útil para predecir fórmulas, pero es la consecuencia, no el motivo. Si alguna vez tienes que elegir entre «esto cumple el octeto» y «esto tiene menos energía», gana siempre lo segundo.
Los tres tipos de enlace
Quién con quién
Hay tres maneras de que baje la energía al unirse los átomos, y cuál se da depende de quién se une con quién:
| Quién con quién | Los electrones | Enlace | Qué se forma |
|---|---|---|---|
| Metal + no metal | se transfieren | iónico | una red cristalina de iones |
| No metal + no metal | se comparten | covalente | moléculas, o una red covalente |
| Metal + metal | se deslocalizan | metálico | una red de cationes en una nube de electrones |
«Ceden» y «comparten» son atajos, y conviene saber qué significan. En el iónico el electrón sí pasa de un átomo a otro, y eso se puede medir. En el metálico, en cambio, los metales no ceden sus electrones a nadie: los electrones de valencia se deslocalizan por toda la red. Si lees que los metales «ceden sus electrones hasta alcanzar la configuración de gas noble», no lo copies.
Cómo se decide si un elemento es metal
Con la configuración electrónica, por el subnivel en el que está su electrón diferenciador. Es la regla con la que corrige la Universidad de Cantabria en la PAU:
- Electrón diferenciador en un subnivel s: es un metal.
- Electrón diferenciador en un subnivel p incompleto: es un no metal.
- Electrón diferenciador en un d o un f: es un metal de transición.
Las excepciones que hay que tener en la cabeza
- El hidrógeno tiene su diferenciador en el 1s y no es un metal, igual que el helio. En la PAU de julio de 2025, la solución oficial lo justifica diciendo que es un no metal «por estar situado en el primer período».
- El aluminio, el estaño y el plomo tienen el diferenciador en un p y son metales. Lo mismo les pasa a los demás metales del bloque p: el galio, el indio, el talio y el bismuto.
- El boro, el silicio, el germanio, el arsénico, el antimonio y el teluro son semimetales: están en la escalera que separa los metales de los no metales y a ratos se comportan de una manera y a ratos de otra. Con los no metales comparten electrones. El silicio es el que más vas a encontrar.
La electronegatividad: una rampa, no un escalón
Hay libros que dan una regla del tipo «si la diferencia de electronegatividad es mayor que 1,7, el enlace es iónico». No te fíes de ese número. El tetrafluoruro de silicio (SiF₄) tiene una diferencia de 2,1 y es covalente; el fluoruro de hidrógeno (HF), de 1,8, y es covalente; el trifluoruro de boro (BF₃), de 1,9, y también.
Lo que sí es verdad es que, entre dos átomos distintos, ningún enlace es puramente iónico ni puramente covalente. El átomo más electronegativo atrae con más fuerza los electrones del enlace, y la diferencia de electronegatividad mide cuánto se parece el enlace a uno iónico. Se habla de porcentaje de carácter iónico, y en los cloruros del periodo 3 baja sin ningún salto:
| Enlace | ΔEN | Carácter iónico |
|---|---|---|
| Na–Cl | 2,23 | 71 % |
| Mg–Cl | 1,85 | 57 % |
| Al–Cl | 1,55 | 45 % |
| Si–Cl | 1,26 | 33 % |
| P–Cl | 0,97 | 21 % |
| S–Cl | 0,58 | 8 % |
No hay ningún escalón: es una rampa continua (el libro da del 67 % al 6 % porque usa la escala de electronegatividad antigua; la conclusión es la misma). Incluso el H₂, con los dos átomos iguales, tiene según Pauling un 2 % de carácter iónico. Los enlaces puros no existen; existen enlaces que se parecen más a uno o a otro.
Para decidir el tipo de enlace en un ejercicio, usa la regla del electrón diferenciador. La electronegatividad la vas a necesitar más adelante, dentro del enlace covalente, para decidir si una molécula es polar.
Los sólidos covalentes como el cuarzo o el diamante no han caído nunca en la PAU, pero conviene reconocerlos: los verás con el carbono.
¿Qué enlace hay?
La pregunta de la PAU, con solo los números atómicos: subnivel del electrón diferenciador, metal o no metal y tipo de enlace. Cada corrección viene redactada como se escribe en el examen, con los iones y la fórmula de los iónicos.
Trabaja: la regla del electrón diferenciador, sus excepciones y los tres tipos de enlace
El sodio y el cloro forman sal porque, juntos, tienen menos energía que separados. Pero arrancarle el electrón al sodio cuesta más energía de la que libera el cloro al captarlo. ¿Quién paga la diferencia?
Vídeos de este apartado (2)03¿Quién paga la energía que cuesta pasar un electrón del sodio al cloro?
Pasar el electrón cuesta energía; la devuelve con creces la red, en la que cada ion está rodeado de iones de signo contrario.
¿Quién paga la energía que cuesta pasar un electrón del sodio al cloro?
Pasar el electrón cuesta energía; la devuelve con creces la red, en la que cada ion está rodeado de iones de signo contrario.
Pasar un electrón del sodio al cloro, con los dos átomos en fase gas, cuesta energía: hay que aportar 147 kJ/mol. Y, sin embargo, la sal es uno de los compuestos más estables que hay.
Alguien paga esa cuenta, y con creces. En este bloque vas a ver quién, por qué la sal es un cristal y no un gas de moléculas, qué dice de verdad su fórmula y qué hace que una red iónica sea más fuerte que otra.
Quién paga la cuenta
Partimos de un átomo de sodio y uno de cloro, los dos en fase gas, y pasamos el electrón de uno a otro:
| Proceso | Qué es | kJ/mol |
|---|---|---|
| Na(g) → Na⁺(g) + e⁻ | Energía de ionización del sodio: hay que aportarla | +496 |
| Cl(g) + e⁻ → Cl⁻(g) | Afinidad electrónica del cloro: se desprende energía | −349 |
| Balance | Hay que aportar energía | +147 |
El sodio no «quiere» perder su electrón ni el cloro «quiere» completar su octeto. Perderlo le cuesta al sodio más energía de la que desprende el cloro al captarlo. El compuesto se forma porque, después, el sistema recupera esa energía con creces. Hay dos maneras de que los iones lo hagan.
Primera manera: una pareja de iones
Un Na⁺ y un Cl⁻ solos se atraen y forman una pareja: la molécula de NaCl. No es un dibujo de pizarra: existe en el vapor de la sal, a más de mil grados, y se ha medido. Sus dos iones están a 236,1 pm y su momento dipolar vale 8,97 D, que es enorme: la prueba de que el electrón ha cambiado de átomo de verdad.
Formar esa pareja a partir de los iones gaseosos desprende 559 kJ/mol. Ya bastaría para pagar los 147. Pero la sal no es un gas de parejas.
Para saber más: la ley de Coulomb casi acierta ella sola
Si se calcula la energía de atracción entre dos cargas opuestas separadas 236,1 pm solo con la ley de Coulomb, salen 588 kJ/mol. El valor medido es 559. La diferencia, unos 29 kJ/mol, es la repulsión entre las cortezas de los dos iones cuando se tocan: la misma que hace subir por la izquierda la curva de energía de dos átomos del bloque 02.
Que un modelo tan sencillo acierte con un 5 % de error dice mucho: el enlace iónico es, en el fondo, atracción electrostática entre cargas de signo contrario.
Segunda manera: el cristal
En la red del cloruro de sodio, cada Na⁺ no tiene un Cl⁻ al lado: tiene seis, a 282 pm. Un poco más lejos, a 399 pm, tiene doce Na⁺ que lo repelen. Más allá, otra capa de Cl⁻ que lo atraen, y así hasta el borde del cristal.
Sumando todas esas atracciones y repulsiones, formar el cristal a partir de los iones gaseosos desprende 786 kJ/mol: un 40 % más que la pareja. La sal es un cristal, y no un gas de moléculas, por una razón de energía.
| Paso | Proceso | kJ/mol |
|---|---|---|
| Pasar el electrón | Na(g) + Cl(g) → Na⁺(g) + Cl⁻(g) | +147 |
| Formar el cristal | Na⁺(g) + Cl⁻(g) → NaCl(s) | −786 |
| Balance total | Desde los átomos gaseosos | −639 |
La red paga la cuenta, y con creces.
La fórmula, una proporción
Lo práctico: cómo se saca la fórmula de un compuesto iónico. Es lo que ha caído en la PAU de este bloque: el compuesto que forman dos elementos de los que te dan el número atómico, su tipo de enlace y su fórmula (ocho veces entre 2010 y 2019; la última, en la EBAU de julio de 2019).
El método: se escriben las semirreacciones de formación de los dos iones y se igualan los electrones que cede el metal con los que capta el no metal, porque el cristal tiene que salir neutro.
Cuando ninguno divide al otro
El aluminio cede 3 electrones y el oxígeno capta 2. Con un aluminio no llega y con dos sobra: hay que buscar el menor número al que llegan los dos, el 6. Prueba a hacerlo antes de pulsar el botón.
2 Al × 3 e− = 6 electrones cedidos · 3 O × 2 e− = 6 electrones captados.
Qué dice la fórmula
NaCl no es una molécula. Es la proporción en la que están los iones dentro de la red: un Na⁺ por cada Cl⁻. A esa proporción se la llama unidad fórmula. Na₂S dice que hay dos Na⁺ por cada S²⁻, y Al₂O₃, dos Al³⁺ por cada tres O²⁻.
Por eso la fórmula se escribe con los números enteros más pequeños posibles: existe el NaCl, no el Na₂Cl₂. Y en la fórmula no van las cargas: las cargas van en los iones.
¿Por qué NaCl y no NaCl₂? ¿Y por qué MgCl₂ y no MgCl?
Las semirreacciones dicen cuántos electrones pierde cada metal, pero no por qué se para ahí. Eso lo decide la energía, con la misma cuenta que la de la sal, desde los átomos en fase gas:
| Compuesto | Arrancar los electrones | Los captan los cloros | Formar la red | Balance |
|---|---|---|---|---|
| NaCl | +496 | −349 | −786 | −639 |
| MgCl₂ | 738 + 1451 = +2189 | 2 · (−349) = −698 | −2527 | −1036 |
| NaCl₂ (no existe) | 496 + 4562 = +5058 | −698 | −2527 si fuera tan fuerte como la del MgCl₂ | +1833 |
El magnesio tiene 2 electrones de valencia, en el 3s. Arrancar los dos cuesta 738 + 1451 =2189 kJ/mol, el segundo casi el doble que el primero. Pero el Mg²⁺ forma con el Cl⁻ una red mucho más fuerte que la del NaCl, porque su carga es doble: −2527 kJ/mol. El balance, −1036 kJ/mol, es muy favorable.
Un MgCl tendría iones Mg⁺ y Cl⁻, de cargas 1 y 1, y el Mg⁺, que conserva un electrón en el 3s, sería más grande que el Na⁺. Su red sería más débil que la del NaCl. Aun suponiendo que fuera igual de fuerte (−786 kJ/mol), el balance se quedaría en −397 kJ/mol, frente a los −1036 del MgCl₂. El segundo electrón cuesta, pero la red del Mg²⁺ lo devuelve con creces: el magnesio forma MgCl₂.
En el sodio, en cambio, el segundo electrón ya no es de valencia: sale de la capa completa del neón, más cerca del núcleo y mucho más atraído, y cuesta 4562 kJ/mol, nueve veces el primero. Aunque la red de un NaCl₂ fuera tan fuerte como la del MgCl₂, el balance quedaría en +1833 kJ/mol: el NaCl₂ tendría más energía que los átomos separados, y no se forma. El sodio se queda en Na⁺, como ya anunciaban sus ionizaciones sucesivas (bloque 01).
La fórmula la decide el balance de energía, no un número mágico de electrones. La regla del octeto acierta aquí porque arrancar un electrón de una capa interna cuesta muchísimo, no al revés.
La red cristalina
Un compuesto iónico es una red: cada ion rodeado de iones de signo contrario, y ese motivo repetido en las tres direcciones del espacio hasta el borde del cristal.
El índice de coordinación de un ion es el número de iones de signo contrario que lo rodean y lo tocan. Hay dos redes que conviene conocer:
- Red del NaCl, índice de coordinación 6:6. Cada Na⁺ tiene seis Cl⁻ en los vértices de un octaedro, y cada Cl⁻ tiene seis Na⁺. Cristalizan así el NaF, el KCl, el MgO, el CaO y muchos más.
- Red del CsCl, índice de coordinación 8:8. Cada Cs⁺ está en el centro de un cubo formado por ocho Cl⁻, y cada Cl⁻ en el centro de un cubo de ocho Cs⁺.
Qué red se forma lo decide sobre todo el tamaño relativo de los iones: un catión grande, como el Cs⁺, deja sitio a su alrededor para más vecinos de signo contrario.
Gira la red del cloruro de sodio y pulsa un ion para contar sus vecinos:
arrastra para girar · rueda o pellizco para acercar · pulsa un ion para contar sus vecinos
En un cristal iónico no hay moléculas. Un grano de sal de un milímetro tiene del orden de 10¹⁹ iones, y cada uno está unido igual de fuerte a sus seis vecinos: no hay manera de señalar dos y decir «estos van juntos». La molécula de NaCl solo existe en el vapor de la sal, a más de mil grados. Por eso, en esta unidad, se dice «unidad fórmula» y nunca «molécula de sal».
La energía reticular
La magnitud que mide la fuerza de la red es la energía reticular o energía de red, U: la energía que se pone en juego cuando se forma un mol de cristal iónico a partir de sus iones en estado gaseoso, infinitamente separados.
Na⁺(g) + Cl⁻(g) → NaCl(s)
Para el cloruro de sodio, U = −786 kJ/mol. Es siempre negativa, porque formar la red desprende energía. Cuanto más negativa, más fuerte es la red.
Muchos libros dan la energía reticular positiva, porque la definen al revés: como la energía que hay que aportar para romper la red y separar los iones. Es el mismo número con el signo cambiado, pero mezclar los dos convenios en un ejercicio es un error muy frecuente. En este curso, U siempre es negativa.
Al comparar, se dice «mayor en valor absoluto». Si U(MgO) = −3795 kJ/mol y U(NaF) = −923 kJ/mol, −3795 es menor que −923; lo que se quiere decir es que la red del MgO es más fuerte: |U(MgO)| > |U(NaF)|.
De qué depende
La energía reticular es energía electrostática, así que depende de lo mismo que la atracción entre dos cargas: su valor absoluto crece con la carga de los iones y disminuye cuando sus centros se separan.
|U| ∝ Z⁺ · Z⁻ / d
- Z⁺ y Z⁻ son las cargas de los iones, sin signo. Para el CaCl₂, Z⁺ · Z⁻ = 2 · 1 = 2.
- d es la distancia entre los centros de los dos iones, que es la suma de sus radios: d = r₊ + r₋. Como en la red no hay moléculas, no se llama longitud de enlace: es la distancia interiónica.
Ojo con el exponente: la fuerza entre dos cargas va con 1/d², que es la ley de Coulomb de Física; la energía va con 1/d. En la energía reticular lo que interesa es la energía.
Cómo se comparan dos compuestos
Primero, las cargas. Después, y solo si son iguales, el tamaño.
| Compuesto | Iones | Z⁺ · Z⁻ | d (pm) | U (kJ/mol) |
|---|---|---|---|---|
| LiF | Li⁺ y F⁻ | 1 | 201 | −1030 |
| NaF | Na⁺ y F⁻ | 1 | 232 | −923 |
| NaCl | Na⁺ y Cl⁻ | 1 | 282 | −786 |
| NaBr | Na⁺ y Br⁻ | 1 | 299 | −747 |
| KCl | K⁺ y Cl⁻ | 1 | 315 | −719 |
| NaI | Na⁺ y I⁻ | 1 | 324 | −704 |
| MgO | Mg²⁺ y O²⁻ | 4 | 211 | −3795 |
| CaO | Ca²⁺ y O²⁻ | 4 | 241 | −3414 |
| SrO | Sr²⁺ y O²⁻ | 4 | 258 | −3217 |
| BaO | Ba²⁺ y O²⁻ | 4 | 276 | −3029 |
U: Shriver-Atkins, tabla 3.7. d: distancia entre los centros de dos iones vecinos, medida en el cristal. Todos tienen la red del NaCl.
La energía reticular no se puede medir directamente: se calcula con un ciclo de energías que sí se miden, el ciclo de Born-Haber, que verás en la UD4 con la ley de Hess.
En la PAU de Cantabria, la energía reticular y la red no han caído ni una vez en las 36 convocatorias de 2009 a 2026, ni para calcularla ni para comparar dos compuestos. Se estudian porque están en la programación, entran en el examen de la unidad y, sobre todo, porque explican las propiedades de los compuestos iónicos, que sí caen.
Encuentra el error en la fórmula
Seis fórmulas mal escritas en cada ronda: deduce el ion de cada elemento, la proporción en la que tienen que estar y la fórmula buena, y di qué fallaba.
Trabaja: la fórmula de un compuesto iónico, una proporción
¿Qué red es más fuerte?
Elige dos compuestos iónicos y decide cuál tiene mayor energía reticular en valor absoluto. El razonamiento sale paso a paso, como se escribe en el examen: primero las cargas, después el tamaño, la sustitución en Z⁺·Z⁻/d y el dato.
Trabaja: la energía reticular y de qué depende
La red ha pagado la cuenta. ¿Qué le pasa cuando se la pone a prueba con calor, con un golpe, con corriente o con agua?
Vídeos de este apartado (3)04¿Por qué la sal funde a 801 °C y se parte de un golpe?
El cristal puesto a prueba: el calor, un golpe, la corriente y el agua. Todo sale de la red.
¿Por qué la sal funde a 801 °C y se parte de un golpe?
El cristal puesto a prueba: el calor, un golpe, la corriente y el agua. Todo sale de la red.
La sal de cocina funde a 801 °C; el cloruro de hidrógeno, que también lleva cloro, funde a −114 °C. Cuesta rayarla, pero si le das un golpe seco a un cristal de sal no se abolla ni se dobla: se parte, y los trozos salen con caras planas.
En este bloque vas a poner el cristal a prueba cuatro veces. Las cuatro respuestas salen de lo mismo: un compuesto iónico es una red de iones en la que cada uno está rodeado de iones de signo contrario que lo atraen.
- El calor. Funden muy alto y son duros.
- Un golpe. Son frágiles: se parten sin deformarse antes.
- El agua. Muchos se disuelven, pero no todos.
- La corriente. Solo conducen fundidos o disueltos.
El calor: para fundirlo hay que deshacer la red
En un compuesto iónico no hay moléculas. Cada ion está rodeado de iones de signo contrario y atraído por todos ellos a la vez: en el NaCl, cada Na+ tiene seis Cl− alrededor, y cada Cl−, seis Na+.
Para fundirlo hay que deshacer esa red ordenada, y eso exige vencer atracciones en todas las direcciones a la vez. Por eso los compuestos iónicos son sólidos a temperatura ambiente y funden muy alto: el NaCl, a 801 °C, y el MgO, a 2852 °C. El HCl, que está formado por moléculas, funde a −114 °C: para fundirlo basta con separar unas moléculas de otras, sin romper ningún enlace.
Y son duros
Rayar un cristal es arrancar o desplazar iones de su superficie, y eso también obliga a vencer la atracción de sus vecinos. Por eso cuesta rayarlos: los compuestos iónicos son duros, y lo son más cuanto más fuerte es su red.
Aquí la comparación es segura porque las cargas son muy distintas. En la parada siguiente verás que no siempre lo es.
«Cuanto mayor es |U|, más alto funde»… pero no siempre
De la parada anterior sale una regla que vas a leer en muchos sitios: cuanto mayor es la energía reticular en valor absoluto, más alto funde el compuesto. Algunos libros llegan a decir que el punto de fusión es directamente proporcional a |U|. No lo es. Mira estos datos:
| Compuesto | U (kJ/mol) | Punto de fusión (°C) |
|---|---|---|
| KCl | −719 | 772 |
| CaCl2 | −2256 | 772 |
| MgCl2 | −2527 | 714 |
| LiF | −1030 | 845 |
| NaF | −923 | 993 |
| KF | −821 | 858 |
- El KCl y el CaCl2 funden los dos a 772 °C, y la energía reticular del CaCl2 es tres veces mayor en valor absoluto.
- El MgCl2 tiene la energía reticular más alta en valor absoluto de los tres cloruros y es el que funde más bajo.
- En los fluoruros, el orden de la energía reticular en valor absoluto es LiF > NaF > KF, y el de los puntos de fusión, NaF > KF > LiF.
Por qué falla: fundir no es separar los iones
La energía reticular es la energía que se pone en juego al formar un mol de cristal a partir de sus iones en estado gaseoso, infinitamente separados. Al fundir no se llega a separarlos: en el líquido los iones se siguen tocando y se siguen atrayendo. Lo que se pierde es el orden de la red.
Por eso en el punto de fusión pesan, además de la energía reticular, otros factores: cómo está construido el cristal y, cuando el catión es pequeño o tiene mucha carga, como el Li+ o el Mg2+, el carácter covalente parcial del enlace.
Lo que sí puedes afirmar: a mayor energía reticular en valor absoluto, mayor punto de fusión cuando solo cambia el anión, con el mismo catión, o cuando las cargas son muy distintas (1 · 1 frente a 2 · 2, como el NaCl, que funde a 801 °C, y el MgO, a 2852 °C). Si cambia el catión, la energía reticular no basta para asegurarlo.
Cuidado con el libro de texto. Su ejemplo resuelto 7 del tema 3 (pág. 81) ordena por la energía reticular los puntos de fusión MgCl2 > CaCl2 > SrCl2 > BaCl2. El razonamiento parece impecable, pero el primer paso ya está al revés: el MgCl2 funde a 714 °C, por debajo del CaCl2 (772 °C). Y la solución de su actividad 7 c) da LiF > NaF > KF, cuando los datos dicen NaF (993 °C) > KF (858 °C) > LiF (845 °C).
Un golpe: duros, pero frágiles
Un cristal de sal es duro: cuesta rayarlo. Pero un golpe seco no lo abolla ni lo dobla: lo parte. Parece una contradicción, y no lo es. Dale al martillo y fíjate en la fila del medio.
Duro y frágil no se contradicen. Duro quiere decir que cuesta rayarlo; frágil, que se rompe sin deformarse antes. La sal es las dos cosas, y por la misma razón: su red de iones de signo alterno.
Guarda este dibujo: en el bloque siguiente le damos el mismo golpe a un metal, y el resultado es el contrario.
El agua: muchos se disuelven, pero no todos
Cómo deshace el agua la red
La molécula de agua es neutra, pero no reparte la carga por igual: el oxígeno atrae más los electrones de los enlaces O–H y queda con una carga parcial negativa (δ−), y los hidrógenos, con una carga parcial positiva (δ+). Es una molécula polar; lo verás con calma en la polaridad de las moléculas.
Al poner un cristal iónico en agua, sus moléculas se orientan hacia los iones de la superficie: el oxígeno, hacia los cationes, y los hidrógenos, hacia los aniones. Entre cada ion y las moléculas de agua aparecen atracciones ion–dipolo: el ion queda rodeado de moléculas de agua y se separa de la red. Es la solvatación, que se llama hidratación cuando el disolvente es el agua.
Disolver es un balance entre dos números grandes
Disolver un compuesto iónico tiene dos partes. Deshacer la red cuesta energía: en el NaCl, unos +786 kJ/mol, el valor absoluto de su energía reticular. Hidratar los iones la devuelve: unos −782 kJ/mol.
El balance es de unos +4 kJ/mol: disolver sal en agua absorbe un poco de calor, y el agua se enfría ligeramente. Aun así la sal se disuelve, porque el proceso lo favorece también el aumento de desorden, que estudiarás en la UD4.
Y las dos partes crecen a la vez: un ion pequeño y con mucha carga forma una red muy fuerte, pero también se hidrata muy bien. El CaCl2, con una energía reticular enorme (−2256 kJ/mol), se disuelve desprendiendo 82 kJ/mol; es una de las razones por las que se usa para deshelar las carreteras.
Y hay compuestos iónicos que casi no se disuelven, como el carbonato de calcio de la tiza y del mármol o el sulfato de bario. Con tantos factores en juego, la solubilidad no se puede deducir de la energía reticular.
De la energía reticular se deduce la dureza y, con las precauciones de la parada 2, el punto de fusión. La solubilidad, no. Depende del balance entre la red y la hidratación, y del desorden.
Cómo lo pregunta la PAU
La solubilidad ha caído en 9 de las 36 convocatorias de Cantabria entre 2009 y 2026. Cuando aparece un compuesto iónico, suele ser una sal como el KCl, comparada con una sustancia molecular: «El CH4 es insoluble en agua y el KCl es soluble» (EBAU julio 2021 y julio 2024). La solución oficial lo justifica en una línea: el agua es un disolvente polar y disuelve los compuestos iónicos por interacción ion–dipolo. Tu respuesta tiene que contarlo con frases.
En la PAU basta con esto. Pero no lo conviertas en una regla: «es iónico, luego es soluble» es falso, como acabas de ver con la tiza.
La corriente: solo conducen si los iones se pueden mover
Para conducir la corriente hacen falta cargas que se puedan mover. En un compuesto iónico, esas cargas son los iones, no electrones sueltos: al conectar una pila, los cationes se desplazan hacia el electrodo negativo y los aniones, hacia el positivo.
| Estado | ¿Conduce? | Por qué |
|---|---|---|
| Sólido | Prácticamente no | Los iones ocupan posiciones fijas en la red: tienen carga, pero no se pueden desplazar. |
| Fundido | Sí | La red se ha deshecho y los iones se pueden mover. |
| Disuelto | Sí | Los iones, hidratados, se mueven por la disolución. |
- «No conduce en estado sólido» es un casi. En toda red real hay defectos por los que algún ion puede saltar, y conduce muy poco. En el examen se escribe «prácticamente no conduce».
- El ensayo que distingue de verdad un compuesto iónico es el del fundido, no el de la disolución. El HCl y el ácido acético son covalentes, y sus disoluciones conducen porque reaccionan con el agua y forman iones. Fundidos, no conducen.
Todo sale de la red
| La propiedad | Por qué la tiene |
|---|---|
| Funden y hierven a temperaturas altas | Para fundirlos hay que deshacer la red, venciendo atracciones entre iones de signo contrario en todas las direcciones a la vez. |
| Son duros | Rayarlos obliga a desplazar iones de su sitio en la red, venciendo la atracción de sus vecinos. |
| Son frágiles | Un golpe desplaza un plano de la red: cada ion queda enfrentado a iones de su mismo signo, se repelen y el cristal se parte por ese plano. |
| Muchos son solubles en agua | Las moléculas de agua, polares, rodean a los iones (interacción ion–dipolo) y los separan de la red. Depende del balance entre la red y la hidratación: no todos se disuelven. |
| Solo conducen fundidos o disueltos | En el sólido, los iones están fijos en la red. Fundido o disuelto, se pueden mover y transportan la carga. |
De la energía reticular se deducen la dureza y, con cuidado, el punto de fusión. La solubilidad, no.
¿Lo asegura la energía reticular?
Cinco parejas de compuestos iónicos en cada ronda. Decide si la energía reticular permite asegurar cuál funde a mayor temperatura, y por qué. Al corregir salen la energía reticular y el punto de fusión medido.
Trabaja: punto de fusión y energía reticular, con su límite
Un trozo de sodio también es un sólido cristalino, pero se dobla en vez de partirse y conduce la corriente en estado sólido. Y en él todos los átomos son iguales: ninguno le da un electrón a otro. ¿Qué lo mantiene unido?
Vídeos de este apartado (1)05¿Por qué un metal se dobla y una sal se parte?
Los electrones de valencia de los metales no son de nadie: con esa idea salen todas sus propiedades. Las bandas explican además los semiconductores.
¿Por qué un metal se dobla y una sal se parte?
Los electrones de valencia de los metales no son de nadie: con esa idea salen todas sus propiedades. Las bandas explican además los semiconductores.
Los metales son casi el 80 % de la tabla periódica y, químicamente, parecen poca cosa: no forman moléculas, y un trozo de cobre es cobre y nada más. Lo raro es lo físico. Son casi los únicos sólidos que conducen la electricidad sin que haya que fundirlos ni disolverlos, se dejan estirar en hilos sin romperse y brillan. Y sus puntos de fusión van del mercurio, líquido a temperatura ambiente, al wolframio, que aguanta hasta 3422 °C.
En el bloque 04, la sal se partía de un golpe. Con el mismo golpe, un trozo de cobre se abolla. Todo esto sale de una sola idea: en un metal, los electrones de valencia no pertenecen a ningún átomo.
- El modelo. De dónde sale el gas electrónico y qué es.
- Las propiedades. Cinco, explicadas con esa idea. La conductividad es lo que pregunta la PAU.
- El golpe. Por qué un metal se dobla y una sal se parte.
- Las bandas. Un modelo más fino para lo que el gas electrónico no explica, como los semiconductores. Es ampliación: no ha caído nunca en la PAU.
Electrones que no son de nadie
Dos cosas que ya sabes de los metales
El modelo no hay que aprenderlo de memoria: sale de dos rasgos de los metales que viste en la UD2.
- Pocos electrones de valencia y muchos orbitales de valencia vacíos. En los metales de los grupos 1, 2 y 13, uno, dos o tres electrones de valencia. El sodio, [Ne] 3s¹, tiene un electrón de valencia y cuatro orbitales de valencia: el 3s y los tres 3p.
- Energía de ionización baja. Arrancar el electrón 3s del sodio cuesta 496 kJ/mol; arrancar un electrón 2p del flúor, 1681 kJ/mol. Los electrones de valencia de un metal están poco atraídos por su núcleo.
Junta ahora millones de átomos de sodio en un cristal. Cada electrón de valencia tiene a su alrededor muchos orbitales vacíos de los átomos vecinos, todos con energías parecidas. No hay ninguna razón para que se quede en el suyo: se reparte por todo el cristal.
El modelo del gas electrónico
Un metal es una red de cationes en posiciones fijas, sumergida en una nube de electrones de valencia deslocalizados que se mueven libremente por todo el cristal.
También se le llama mar de electrones. Los cationes, todos positivos, se repelen entre sí; lo que los mantiene juntos es que cada uno está atraído por la nube que lo rodea. Esa atracción entre los cationes y la nube es el enlace metálico.
«En posiciones fijas» no quiere decir quietos: cada catión vibra alrededor de su sitio, y más cuanto mayor es la temperatura. Te hará falta al final del bloque.
Dos frases que vas a leer y que no son correctas
- «En el metal, la atracción entre el núcleo y los electrones de valencia es nula». Es justo al revés: esa atracción es el enlace metálico. Sin ella, el metal se desharía.
- «Los metales ceden sus electrones hasta alcanzar la configuración de gas noble». No los ceden a nadie, porque no hay a quién, y no alcanzan ninguna configuración de gas noble: el hierro metálico no es argón.
En un metal, los electrones de valencia no se ceden: se deslocalizan. Cada catión queda rodeado por la nube y atraído por ella.
Cinco propiedades de una sola idea
Con el gas electrónico salen seguidas cinco propiedades de los metales:
| Propiedad | Por qué, con el gas electrónico |
|---|---|
| Conduce la electricidad | Sus electrones de valencia ya están deslocalizados: al aplicar una diferencia de potencial, se desplazan por el cristal. |
| Conduce el calor | Esos mismos electrones móviles transportan la energía de un extremo a otro del sólido. |
| Es maleable y dúctil | Las capas de cationes se deslizan y la nube se reajusta: la atracción no se pierde. |
| Tiene brillo metálico | La nube absorbe la luz que llega a la superficie y la vuelve a emitir. |
| Funde a temperaturas muy distintas | La atracción entre los cationes y la nube depende de cuántos electrones aporta cada átomo y del tamaño del catión. |
La electricidad: cargas que ya están libres
Para conducir hacen falta cargas que se puedan mover. En la sal había que liberarlas fundiéndola o disolviéndola; en un metal, los electrones de valencia ya se mueven por todo el cristal.
Sin una diferencia de potencial, los electrones de la nube se mueven en todas direcciones y no hay corriente. Al aplicarla, a ese movimiento se suma un desplazamiento de todos hacia el polo positivo: eso es la corriente. Por cada electrón que sale por un extremo entra otro por el otro, así que el metal ni se gasta ni se carga.
El calor y el brillo
El calor. Los mismos electrones que transportan la carga transportan la energía: la reciben donde el metal está caliente y la llevan hasta el extremo frío. Por eso los metales son también buenos conductores del calor.
El brillo. La luz que llega a un metal no lo atraviesa: la nube de la superficie la absorbe y la vuelve a emitir. Ese es el brillo metálico, y por eso un metal recién cortado brilla aunque sea tan blando como el sodio.
Para saber más: por qué el oro es dorado
Si la nube devolviera todos los colores por igual, todos los metales serían grises. El hierro o la plata casi lo hacen. El oro y el cobre se quedan con parte de la luz azul, y la luz que devuelven tira a dorado o a rojizo.
Los puntos de fusión
La atracción entre los cationes y la nube no es igual de fuerte en todos los metales. En general es mayor cuantos más electrones aporta cada átomo a la nube y cuanto más pequeño es el catión. Por eso el mercurio es líquido a temperatura ambiente (funde a −39 °C) y el wolframio funde a 3422 °C, y los dos son metales.
Lo que pregunta la PAU
La guía de la PAU pide explicar la conductividad eléctrica y térmica con el modelo del gas electrónico. Del enlace metálico solo ha caído una pregunta en 36 convocatorias (2009-2026): si conduce el magnesio, en julio de 2025. La solución oficial dice solo que conduce «al ser una sustancia metálica». Tú escríbelo con el modelo, que es lo que pide la guía.
Por qué un metal se dobla y una sal se parte
Es la comparación más útil de la unidad, y es el mismo golpe del bloque 04.
- En un cristal iónico, al desplazar una capa, cada ion queda enfrentado a iones de su mismo signo. Se repelen y el cristal se parte.
- En un metal, al desplazar una capa, los cationes siguen rodeados por la misma nube de electrones, que no tiene posiciones fijas y se reajusta. La atracción entre los cationes y la nube se mantiene, y el metal se deforma sin romperse.
Un cristal iónico se rompe porque sus cargas están ordenadas; un metal se deforma porque las suyas no lo están.
Por eso los metales son maleables, se pueden extender en láminas, como el papel de aluminio, y dúctiles, se pueden estirar en hilos, como los cables. Y es la misma diferencia que explica la conductividad: en la sal, las cargas móviles hay que liberarlas fundiéndola o disolviéndola; en el cobre, ya están libres.
Lo que decide si un sólido se parte o se dobla no es la fuerza del enlace: el iónico y el metálico son fuertes. Es lo que le pasa al entorno de cada ion cuando se desliza una capa.
Iónico y metálico, frente a frente
| Iónico | Metálico | |
|---|---|---|
| Qué partículas hay | Cationes y aniones | Cationes y nube de electrones |
| Qué las une | Atracción entre iones de signo contrario, en toda la red | Atracción entre los cationes y la nube |
| Punto de fusión | Alto | Muy variable, de −39 a 3422 °C |
| Ante un golpe | Duros, pero frágiles | Maleables y dúctiles |
| Conduce en sólido | Prácticamente no | Sí |
| Conduce fundido | Sí | Sí |
| Solubilidad en agua | Variable | No se disuelven |
Las sustancias con enlace covalente, moleculares y sólidos covalentes, se comparan con estas dos en el bloque 12.
Las bandas: lo que el gas electrónico no explica
Ampliación: no cae en la PAU. La guía nombra la teoría de bandas, pero en 36 convocatorias no ha salido ninguna pregunta sobre ella. Sirve para entender los semiconductores; lo que se examina del enlace metálico es el gas electrónico.
Por qué hace falta otro modelo
El gas electrónico explica mucho, pero se atasca con dos preguntas:
- El magnesio es [Ne] 3s²: sus dos electrones de valencia llenan el 3s. Si en el orbital ya no cabe ninguno más, ¿por qué conduce?
- El silicio no conduce como un metal, pero tampoco es un aislante como el diamante. ¿Qué es?
De dos átomos a una banda
Con el litio, [He] 2s¹, juntando átomos poco a poco:
- Un átomo: un orbital 2s, un nivel de energía y un electrón.
- Dos átomos: los dos orbitales 2s se combinan y dan dos niveles, uno algo más bajo y otro algo más alto. Los dos electrones ocupan el de abajo.
- Cuatro átomos: cuatro niveles, más juntos.
- Un cristal, con unos 1023 átomos: 1023 niveles, tan juntos que en la práctica forman una franja continua. Eso es una banda.
Banda de valencia, banda de conducción y gap
- Banda de valencia: la ocupada por los electrones de valencia.
- Banda de conducción: la que tiene niveles vacíos a los que puede pasar un electrón.
- Gap, o banda prohibida: el hueco de energía entre las dos, si es que lo hay.
Un material conduce cuando un electrón puede pasar a otro nivel con un empujón muy pequeño, que es lo que le da un campo eléctrico. Para eso necesita niveles vacíos justo encima de los ocupados.
En el litio, la banda 2s está medio llena: cada átomo aporta un electrón y en cada nivel caben dos. Hay niveles vacíos justo encima de los ocupados, así que el litio conduce.
Y el magnesio, con el 3s lleno
Su banda 3s está completa, así que, en principio, no debería conducir. Pero la banda 3s y la banda 3p se solapan: la 3p empieza antes de que termine la 3s. No hay hueco entre ellas y hay niveles vacíos justo encima de los ocupados: por eso el magnesio conduce.
Conductores, semiconductores y aislantes
Sigue siendo teoría de bandas, así que tampoco cae en la PAU. Con ella se contesta la segunda pregunta: qué es el silicio. Lo decide el gap.
| Material | Gap | Qué es |
|---|---|---|
| Metales | Sin gap: banda medio llena o bandas solapadas | Conductor |
| Germanio | 0,66 eV | Semiconductor |
| Silicio | 1,11 eV | Semiconductor |
| Diamante | 5,47 eV | Aislante |
Fíjate en que el diamante y el silicio tienen la misma estructura: cada átomo, unido a otros cuatro en un tetraedro. Uno es aislante y el otro semiconductor, y lo único que cambia es el tamaño del gap.
El criterio que de verdad los distingue: la temperatura
- Un metal conduce peor al calentarlo. Los cationes de la red vibran más y dificultan el paso de los electrones.
- Un semiconductor conduce mejor al calentarlo. La energía térmica hace pasar electrones de la banda de valencia a la de conducción a través del gap, y cuantos más electrones llegan a la banda de conducción, mejor conduce.
Si dudas de si un material es un metal que conduce mal o un semiconductor, lo calientas y miras qué le pasa a su conductividad.
Para saber más: de dónde sale el color de un LED
Si un electrón puede subir de la banda de valencia a la de conducción, también puede bajar. Al bajar, la diferencia de energía sale en forma de un fotón:
Efotón = Egap = h · ν
Es la misma ecuación que usaste con el modelo de Bohr en la UD1. Allí el salto era entre dos niveles de un átomo y daba una raya del espectro; aquí es entre dos bandas de un cristal, y da el color del LED.
| Gap | Emite hacia | |
|---|---|---|
| LED rojo | 1,9 eV | 650 nm |
| LED azul | 2,7 eV | 460 nm |
| Silicio | 1,11 eV | 1100 nm: infrarrojo |
Por eso los LED que ves no son de silicio, aunque casi toda la electrónica lo sea: con su gap emitiría en el infrarrojo, que no se ve.
¿Conduce a temperatura ambiente?
Cuatro sustancias en cada ronda, como en la PAU de julio de 2025: qué enlace tiene cada una, si conduce la corriente eléctrica a temperatura ambiente y por qué. Al corregir, cada una sale razonada como en el examen.
Trabaja: el modelo del gas electrónico y la conductividad de metales, compuestos iónicos y sustancias moleculares
Las dos gráficas
Dos gráficas de conductividad frente a temperatura, con el punto de fusión marcado: una es de un metal y la otra de un cristal iónico. Di cuál es cuál y por qué.
Trabaja: la conductividad del metal y del cristal iónico, en sólido y fundidos
En el metal, los electrones de valencia se deslocalizan; en el iónico, pasan del metal al no metal. ¿Y si se unen dos átomos a los que les cuesta mucho perder electrones, como dos átomos de cloro? Ninguno de los dos cede, y sin embargo el Cl₂ existe.
Vídeos de este apartado (1)06¿Cómo se reparten los electrones cuando ninguno de los dos átomos cede?
Construir una estructura de Lewis razonando cada paso, y la cuenta que la comprueba.
¿Cómo se reparten los electrones cuando ninguno de los dos átomos cede?
Construir una estructura de Lewis razonando cada paso, y la cuenta que la comprueba.
Dos átomos de cloro tienen siete electrones de valencia cada uno, en el 3s y el 3p. Arrancarle uno a cualquiera de los dos cuesta 1251 kJ/mol, y los dos desprenden energía al captar uno: ninguno va a ceder el suyo al otro. Y sin embargo el Cl₂ existe, como el H₂, el agua o el CO₂.
La salida es compartir: los dos átomos ponen electrones en común, y cada par compartido es un enlace covalente. Una estructura de Lewis dice quién se une con quién y con cuántos pares. En este bloque la construyes razonando, átomo a átomo, y al final la compruebas con una cuenta.
- Compartir electrones. Qué es el enlace covalente y las dos teorías que lo explican.
- Las estructuras de Lewis. Los símbolos, las rayas, cómo se construye una estructura y la cuenta que la comprueba. Es lo que pregunta la PAU.
- Cuando el octeto no se cumple. Por defecto, por exceso, con un número impar de electrones, y el enlace dativo.
- Orden, longitud y energía de enlace. Más pares compartidos, enlace más corto y más fuerte.
- Para saber más: resonancia y carga formal. Ampliación: no ha caído nunca en la PAU.
Compartir electrones
Cuando ninguno de los dos cede
La respuesta ya estaba en la curva del hidrógeno del bloque 02. Cuando dos átomos de hidrógeno se acercan, la energía baja hasta un mínimo a 74 pm: esa curva es un enlace covalente, el más sencillo que existe.
Compartir no es que cada átomo tenga medio electrón: es que los dos núcleos atraen a la vez el mismo par, y por eso la energía baja.
El enlace covalente es la unión entre dos átomos que comparten uno o más pares de electrones. Se da entre no metales. Lo que se forma son moléculas, con un número fijo de átomos (el H₂O, el CO₂, el CH₄), o, en unos pocos casos, redes covalentes que no se cierran nunca, como el diamante o el cuarzo, que se ven en el bloque 09.
Dos teorías para el mismo enlace
Antes de dibujar una sola molécula conviene tener el mapa de lo que viene, porque el enlace covalente se explica con dos teorías distintas que llegan a lo mismo por caminos diferentes.
- La teoría de Lewis (1916) cuenta electrones: dice quién está unido a quién y con cuántos pares. Es anterior a la mecánica cuántica: Lewis no sabía nada de orbitales. No explica qué es el enlace en sí, no dice qué forma tiene la molécula y hay moléculas que no cumplen su regla del octeto.
- La forma de la molécula la da la TRPECV, la teoría de repulsión de los pares de electrones de la capa de valencia, en el bloque 07.
- La teoría del enlace de valencia (TEV, 1927-1931), de Heitler y London y después de Pauling, es Lewis pasado por la mecánica cuántica: el enlace es el solapamiento de dos orbitales con un electrón cada uno. Distingue enlaces σ y π y explica cuántos enlaces puede formar cada átomo.
- En esta rama, la hibridación describe con orbitales la geometría que predice la TRPECV: bloques 08 y 09.
Por la izquierda y por la derecha se llega a la misma geometría. Se enseñan las dos porque la primera es la rápida y la segunda explica el porqué. Este bloque y el siguiente van por la izquierda.
Estructuras de Lewis
Una estructura de Lewis no se calcula: se razona átomo a átomo, y la cuenta se hace al final, para comprobar.
Los símbolos de Lewis
Se escribe el símbolo del elemento y, alrededor, sus electrones de valencia: uno por lado hasta ocupar los cuatro lados, y después se emparejan. Los electrones desapareados son los enlaces que puede formar el átomo: el carbono, cuatro; el nitrógeno, tres; el oxígeno, dos; el flúor, uno. No hay que memorizar ninguna tabla de valencias: sale de contar.
| Átomo | e⁻ de valencia | Pares | Desapareados | Enlaces |
|---|---|---|---|---|
| Li | 1 | 0 | 1 | 1 |
| Be | 2 | 0 | 2 | 2 |
| B | 3 | 0 | 3 | 3 |
| C | 4 | 0 | 4 | 4 |
| N | 5 | 1 | 3 | 3 |
| O | 6 | 2 | 2 | 2 |
| F | 7 | 3 | 1 | 1 |
| Ne | 8 | 4 | 0 | 0 |
Para saber más: una contradicción que se resuelve en el bloque 08
En las cajas de la UD1, el carbono, 1s² 2s² 2p², solo tiene dos electrones desapareados. En su símbolo de Lewis tiene cuatro, y forma cuatro enlaces en el metano, en el CO₂ y en toda la química orgánica. Quién tiene razón, y por qué, lo explica la promoción electrónica del bloque 08.
Una raya por cada par compartido
Un par compartido se dibuja como una raya entre los dos átomos. Los pares que no se comparten, pares libres o no enlazantes, se dibujan como dos puntos o como una rayita junto a su átomo.
- Enlace sencillo: un par compartido, una raya (H–Cl).
- Enlace doble: dos pares compartidos, dos rayas (O=O).
- Enlace triple: tres pares compartidos, tres rayas (N≡N).
Al principio conviene dibujar con puntos y cruces, los puntos para los electrones de un átomo y las cruces para los del otro, para llevar la cuenta de quién puso cada electrón. Los electrones son todos iguales: el punto y la cruz solo sirven para contar. En la PAU se corrige con rayas.
Cómo se construye, razonando
- Se elige el átomo central. Es el que se une a más átomos, que suele ser el menos electronegativo. El hidrógeno nunca va en el centro, porque solo forma un enlace, y el flúor tampoco. El oxígeno va en el centro cuando es el átomo que se une a los demás: en el agua, el OF₂ y el Cl₂O, en los peróxidos (–O–O–) y en los grupos –O–H.
- Se ponen los electrones de valencia del central, con su símbolo de Lewis.
- Se ponen los demás átomos alrededor, cada uno con los suyos.
- Se emparejan los electrones desapareados: cada desapareado del central con uno desapareado de un vecino. Si con enlaces sencillos no se emparejan todos, se emparejan también entre los mismos dos átomos y forman un enlace doble o triple.
- Se unen: cada par compartido, una raya. Lo que sobra son pares libres.
- Se comprueba: ocho electrones alrededor de cada átomo, y dos alrededor de cada hidrógeno.
La pregunta que decide cada molécula es siempre la misma: ¿cuántos electrones desapareados tiene el átomo central? Esa es la respuesta a cuántos pares compartidos puede formar.
Los enlaces múltiples salen solos
En el CO₂, el carbono tiene cuatro electrones desapareados y cada oxígeno, dos. Si cada oxígeno pusiera un solo electrón, al carbono le quedarían dos desapareados y a cada oxígeno, uno. La única manera de emparejarlos todos es que cada oxígeno comparta dos pares con el carbono: dos enlaces dobles, O=C=O.
El enlace múltiple no se elige: sale de que no quede ningún electrón desapareado.
- HCN: el carbono pone un electrón en el enlace con el hidrógeno y los otros tres con los tres desapareados del nitrógeno: H–C≡N, con un par libre en el nitrógeno.
- N₂: tres desapareados frente a tres desapareados, N≡N, con un par libre en cada nitrógeno. Es uno de los enlaces más fuertes que existen, 945 kJ/mol: por eso el nitrógeno del aire casi no reacciona.
El esqueleto: quién va en el centro
Con el ácido hipocloroso, HClO, se pueden escribir dos estructuras en las que todos los átomos tienen su octeto: H–Cl–O y H–O–Cl. Por electronegatividad iría en el centro el cloro (3,16, frente a 3,44 del oxígeno), y sin embargo la buena es la segunda.
- El H y el F van siempre en los extremos: solo forman un enlace.
- El átomo central suele ser el menos electronegativo de los demás.
- En los ácidos con oxígeno, el H va unido a un O, que hace de puente entre el H y el resto de la molécula: H–O–Cl, H–O–N…
La cuenta de la sección siguiente sale igual para H–Cl–O y para H–O–Cl: dice cuántos enlaces hay, pero no decide el esqueleto. El esqueleto lo deciden estas reglas.
La cuenta que lo comprueba
Cuando la estructura ya está razonada, se comprueba con cuatro números. Conviene entender por qué funciona la cuenta, porque así se entiende también cuándo falla.
| Número | Qué es | En el agua |
|---|---|---|
| n | Los electrones que harían falta si cada átomo tuviera su octeto por separado: 8 por átomo y 2 por cada H | 8 + 2 · 2 = 12 |
| V | Los electrones de valencia que hay entre todos | 6 + 2 · 1 = 8 |
| C = n − V | Los compartidos; C / 2, los pares compartidos | 4: dos enlaces |
| S = V − C | Los que sobran; S / 2, los pares libres | 4: dos pares libres |
Por qué C = n − V son los compartidos. Un electrón compartido lo cuentan los dos átomos. En n, cada electrón de un enlace está contado dos veces, una en el octeto de cada átomo; en V, una sola. Así que la diferencia entre lo que haría falta y lo que hay es justo el número de electrones contados dos veces, que son los compartidos. Cada enlace son dos: pares compartidos = C / 2. Lo que no se gasta en enlaces queda en pares libres: pares libres = S / 2.
- Primero se razona y después se cuenta. Si el dibujo y la cuenta coinciden, está bien. Si no coinciden, o hay un error o la molécula es una excepción, y las dos cosas son información.
- En los iones, la carga va en V: un anión tiene tantos electrones más como carga negativa, y un catión, tantos menos. En el NH₄⁺, V = 5 + 4 · 1 − 1 = 8.
- El fallo más repetido: contar 8 para el hidrógeno al calcular n. Son 2.
Lo que pregunta la PAU
En los ejercicios, la estructura de Lewis se pide de tres maneras:
- Dando la fórmula: hay que elegir el central y colocar.
- Dando los elementos: primero hay que deducir la fórmula. Los del grupo 17 forman un enlace; los del 16, dos; los del 15, tres; los del 14, cuatro. Es el que más se falla, y no por Lewis: por la fórmula.
- Con excepciones: el átomo central no va a tener ocho electrones. Ahí la cuenta no vale, y hay que razonar.
Lewis ha caído en 6 de 36 convocatorias (2009-2026), siempre de moléculas neutras y casi nunca sola: es el apartado a) de una pregunta que sigue con la geometría y la polaridad. La forma reciente es «represente la estructura de Lewis e indique cuántos pares no enlazantes tiene el átomo central». Sin Lewis no hay geometría: si la estructura está mal, todo lo que sigue está mal aunque suene bien.
Cuando el octeto no se cumple
El método funciona casi siempre. Pero hay tres maneras de salirse del octeto, y en las tres la cuenta lo delata, porque se apoya en que todos los átomos tengan ocho electrones.
Por defecto: el berilio, el boro y el aluminio
BF₃, razonando. El boro tiene tres electrones desapareados y cada flúor, uno. Se forman tres enlaces B–F, y al boro no le queda ningún electrón: se rodea de seis. La estructura aceptada es esta: tres enlaces B–F iguales; el doble B=F que pediría la cuenta no existe.
BF₃, con la cuenta. n = 32, V = 24 y C = 8: cuatro pares compartidos. Habría que poner un enlace doble B=F, que no existe.
¿Quién tiene razón? El razonamiento. La cuenta falla porque supone que el boro tiene su octeto, y el boro no lo tiene: el número de electrones que harían falta está inflado desde el principio. Si para el boro se cuentan 6 en vez de 8, sale n = 30 y C = 6: tres pares compartidos, los que hay. Lo que falla es el supuesto del octeto, no la resta.
Lo mismo pasa con el BeCl₂, en el que el berilio se queda con cuatro electrones, y con el AlCl₃ en fase gas, a alta temperatura. Son átomos con pocos electrones de valencia: berilio, boro y aluminio.
Por exceso: del tercer periodo en adelante
En el PCl₅, para unirse a cinco cloros, el fósforo separa su par: sus cinco electrones de valencia quedan desapareados, cada uno forma un enlace con un cloro, y el fósforo se rodea de diez. En el SF₆, el azufre separa sus dos pares, forma seis enlaces y se rodea de doce. La cuenta lo avisa: en el SF₆ daC = 8, cuatro pares compartidos, y para unir seis átomos de flúor hacen falta seis.
- Solo pasa del tercer periodo en adelante: son átomos centrales grandes, con sitio para cinco o seis vecinos, casi siempre muy electronegativos (F, Cl, O). Nunca con el N, el O o el F: existe el PCl₅ y no existe el NCl₅.
- Muchos libros lo explican diciendo que esos electrones de más «van a orbitales d». Los cálculos actuales muestran que los orbitales d casi no intervienen: los enlaces son muy polares y la carga se reparte entre los átomos de fuera. Basta con saber que ocurre a partir del tercer periodo.
Con un número impar de electrones
El NO tiene 5 + 6 = 11 electrones de valencia. Con un número impar es imposible emparejarlos todos: siempre queda uno desapareado. La estructura buena es N=O con el electrón desapareado en el nitrógeno, que se queda con siete. La cuenta lo avisa: C = 16 − 11 = 5, impar, que se lee como dos pares compartidos y un electrón desapareado. Estas moléculas se llaman radicales y son muy reactivas; el NO sale de los motores de los coches.
| Excepción | Dónde pasa | Qué da la cuenta | Ejemplos |
|---|---|---|---|
| Octeto por defecto | Be, B y Al de central | Más pares compartidos de los que hay | BeCl₂, BF₃, AlCl₃ |
| Octeto por exceso | Central del periodo 3 en adelante | Menos pares compartidos de los que hacen falta | PCl₅, SF₆ |
| Número impar de electrones | V impar | C impar: un electrón desapareado | NO |
Si razonando y contando no sale lo mismo, se fía uno del razonamiento. Y estas excepciones son la primera prueba de que la teoría de Lewis tiene límites: el octeto es una regularidad, no la causa del enlace.
El enlace dativo
Hasta aquí, cada átomo ponía un electrón de cada par compartido. En el enlace dativo, o coordinado, un átomo pone el par entero y el otro pone un orbital vacío.
- NH₄⁺: el amoniaco tiene un par libre, y el H⁺ es un protón solo, sin ningún electrón. El nitrógeno le presta su par y se forma el cuarto enlace.
- H₃O⁺: lo mismo, con uno de los dos pares libres del agua.
Una vez formado, el enlace dativo no se distingue de los demás. Los cuatro enlaces N–H del amonio son idénticos: miden lo mismo, tienen la misma energía y el ion es un tetraedro perfecto. «Dativo» cuenta de dónde salieron los electrones, no cómo es el enlace.
Vuelve en la UD7: un ácido cede un H⁺ y una base lo recoge con un par libre. El amoniaco es una base precisamente porque tiene un par que prestar.
Ni el octeto por exceso, ni los radicales, ni el enlace dativo han caído en la PAU, y las excepciones al octeto solo se han preguntado como tales una vez (EBAU junio 2018). Pero el BF₃ y el BeCl₂ están entre las moléculas que más salen, ocho y seis veces en 36 convocatorias, para preguntar su geometría y su polaridad: hay que saber dibujarlas bien. Lo demás se estudia porque está en el currículo, porque la cuenta n·V·C·S solo se entiende del todo con ello y porque el dativo hace falta en la UD7.
Orden, longitud y energía
El orden de enlace es el número de pares compartidos entre dos átomos: 1 en un enlace sencillo, 2 en uno doble y 3 en uno triple. Con el enlace carbono-carbono se ve qué cambia al pasar de uno a otro.
| Enlace | Orden | Longitud (pm) | Energía (kJ/mol) |
|---|---|---|---|
| C–C (etano) | 1 | 154 | 348 |
| C=C (eteno) | 2 | 134 | 612 |
| C≡C (etino) | 3 | 120 | 837 |
A mayor orden de enlace, menor longitud y mayor energía de enlace: más pares compartidos entre los dos núcleos los atraen con más fuerza y los acercan.
- 612 no es el doble de 348, ni 837 el triple: valdrían 696 y 1044. El segundo par compartido aporta menos que el primero, y el tercero, todavía menos, porque son enlaces de otro tipo, los π del bloque 08.
- La misma relación vale para otros átomos: el N≡N, triple, es uno de los enlaces más fuertes que existen (945 kJ/mol).
- La PAU lo ha preguntado una vez (EBAU septiembre 2018): por qué el enlace C–C del eteno, de 0,134 nm, es más corto que el del etano, de 0,154 nm.
Para saber más: resonancia y carga formal
Ampliación: no cae en la PAU. En 36 convocatorias (2009-2026) no ha salido ninguna pregunta de resonancia ni de carga formal, y la guía de la Universidad de Cantabria no las nombra. Están en muchos libros y conviene saber qué son.
La resonancia: un dibujo que no llega
Si se dibuja el ozono, O₃, razonando como con el CO₂, salen dos estructuras igual de buenas: el enlace doble a la izquierda o a la derecha. Pero los dos enlaces del ozono se han medido y miden lo mismo, 128 pm, entre lo que mide un enlace sencillo O–O (148 pm) y uno doble O=O (121 pm).
- Ninguno de los dos dibujos es el ozono: el ozono es un híbrido de los dos, con dos enlaces iguales de orden 1,5. Por eso miden lo mismo, y su longitud está entre la del sencillo y la del doble.
- La flecha de doble punta entre las dos estructuras significa «la molécula real está entre estas dos». No es la de una reacción ni la de un equilibrio.
- La resonancia no es una molécula que cambia: es un dibujo que no llega. Lewis obliga a poner cada par entre dos átomos concretos, y en el ozono uno de los pares está repartido entre los tres. El ozono no oscila entre las dos estructuras: un mulo no es un caballo unas veces y un burro otras, es un animal distinto, todo el tiempo.
La carga formal: para elegir entre dos estructuras
CF = e⁻ de valencia − e⁻ en pares libres − n.º de enlaces
Se calcula átomo a átomo. La estructura más probable es la que tiene todas las cargas formales nulas o, si no puede ser, las más pequeñas, con la negativa en el átomo más electronegativo y sin dos cargas del mismo signo en átomos vecinos. En un ion, las cargas formales suman la carga del ion: en el NH₄⁺, la del N es 5 − 0 − 4 = +1.
Un aviso: la carga formal elige estructuras, pero no dice dónde están de verdad los electrones. Para eso está la polaridad del bloque 10.
Construye el Lewis, razonando
Elige una molécula y constrúyela en el orden de clase: quién va en el centro, los electrones de valencia de cada elemento, el dibujo con los pares compartidos y libres y, al final, la cuenta n·V·C·S. Después de cada paso, el razonamiento escrito como en el examen.
Trabaja: las estructuras de Lewis razonadas, la cuenta que las comprueba y las excepciones al octeto
Lewis dice quién se une con quién y con cuántos pares, pero no qué forma tiene la molécula. El agua y el CO₂ tienen tres átomos cada una: ¿por qué el agua es angular y el CO₂ lineal?
Vídeos de este apartado (4)07¿Por qué el agua es angular y el CO₂ lineal?
Los pares de electrones del átomo central se alejan todo lo que pueden. De ahí sale la forma de la molécula.
¿Por qué el agua es angular y el CO₂ lineal?
Los pares de electrones del átomo central se alejan todo lo que pueden. De ahí sale la forma de la molécula.
Con la estructura de Lewis del bloque 06 sabes quién está unido a quién y cuántos pares de electrones rodean a cada átomo. Lo que Lewis no dice es la forma de la molécula. El CO₂ y el H₂O tienen los dos un átomo central unido a otros dos, y el CO₂ es recto, con 180° entre sus enlaces, mientras que el agua está doblada, con 104,5°. Para la forma hace falta otra teoría.
En el mapa de las dos teorías del enlace covalente, venimos por la izquierda: la teoría de Lewis no dice nada de la forma, y la forma la predice la TRPECV. La derecha, la teoría del enlace de valencia con la hibridación, describe con orbitales esa misma geometría, y es el bloque 08.
- La idea. Las nubes del átomo central (cada enlace y cada par libre) se alejan todo lo que pueden. Se cuentan nubes, no pares.
- La tabla. De dos a seis nubes, con y sin pares libres: cómo se distribuyen las nubes y qué geometría tiene la molécula.
- El ángulo. Por qué un par libre cierra el ángulo: 109,5°, 107° y 104,5°.
- El método. La cadena de pasos y cómo se escribe en el examen. La geometría ha caído en 26 de las 36 convocatorias de la PAU de 2009 a 2026.
Los pares se alejan
La idea, en una frase
Los pares de electrones que rodean al átomo central, los enlazantes y los libres, se repelen y se colocan lo más lejos posible unos de otros, para que la repulsión entre ellos sea mínima. La forma de la molécula es la que resulta de esa colocación.
Es la teoría de repulsión de los pares de electrones de la capa de valencia, la TRPECV. En algunos apuntes y libros aparece como TRPENV, «del nivel de valencia»: es la misma teoría. En inglés se llama VSEPR, que es como la encontrarás en internet.
No hace falta nada más: ni orbitales, ni energías, ni cálculos. La mejor imagen son unos globos atados por el nudo. Tres globos se colocan solos en un triángulo y cuatro en un tetraedro: nadie les dice dónde ponerse, se empujan hasta que no pueden separarse más.
Se cuentan nubes, no pares
Antes de la primera molécula, el error más común: contar un enlace doble como dos. Los dos pares de un enlace doble, y los tres de un triple, están en el mismo sitio, entre los mismos dos átomos, y empujan como si fueran uno. Por eso alrededor del átomo central se cuentan nubes electrónicas, zonas de alta densidad electrónica:
- un enlace sencillo, doble o triple es una nube;
- un par libre es otra nube.
Las soluciones oficiales de la PAU escriben «pares», no «nubes», y aclaran que un enlace múltiple cuenta como un solo par. Es lo mismo dicho de otra manera: puedes escribir cualquiera de las dos palabras, siempre que cuentes el enlace doble o triple como uno.
El par libre no se ve
Cuando el átomo central tiene pares libres, hay que distinguir dos cosas:
- Cómo se distribuyen las nubes: dónde se colocan todos los pares del átomo central, los enlazantes y los libres.
- La geometría de la molécula: dónde están los átomos. Es la que se nombra.
El par libre repele a los demás pares, pero en su extremo no hay ningún átomo, así que no se ve en la forma de la molécula. Cuando el átomo central no tiene pares libres, los dos dibujos coinciden.
Se nombra la geometría de la molécula, la de los átomos, y se justifica con la distribución de las nubes.
La tabla de las geometrías
Dos nubes: lineal
Lo más lejos que pueden estar dos nubes es en lados opuestos del átomo central, a 180°.
Tres nubes: triangular plana o angular
Tres nubes se colocan en un plano, hacia los vértices de un triángulo equilátero, a 120°. Aquí aparece por primera vez la diferencia entre la distribución de las nubes y la geometría de la molécula:
- BF₃. El boro tiene tres electrones de valencia y forma tres enlaces B–F; no le queda ningún par libre. Las tres nubes son enlazantes y en los tres vértices hay un flúor: la molécula es triangular plana, con 120°.
- O₃, el ozono. El oxígeno central forma un enlace doble con uno de los otros dos oxígenos y uno sencillo con el otro, y le queda un par libre. Tiene tres nubes en triángulo, pero una es el par libre: los tres átomos forman un ángulo y la molécula es angular, con 116,8°.
La estructura de Lewis del ozono tiene algo más, que está en el «Para saber más» del bloque 06. Para la geometría no cambia nada: el oxígeno central tiene tres nubes y una de ellas es un par libre.
Cuatro nubes: el tetraedro y sus hijos
Cuatro nubes se dirigen hacia los vértices de un tetraedro, a 109,5°. Es el caso más importante: la mayoría de las moléculas que caen en la PAU tienen cuatro nubes. Según cuántas de ellas sean pares libres, salen tres geometrías distintas:
- CH₄. Las cuatro nubes son enlazantes y en cada vértice hay un hidrógeno: la molécula es tetraédrica.
- NH₃. Tres nubes enlazantes y un par libre. Un vértice lo ocupa el par libre: el nitrógeno y los tres hidrógenos forman una pirámide trigonal, (también se dice piramidal trigonal).
- H₂O. Dos nubes enlazantes y dos pares libres. Quedan tres átomos que forman un ángulo: la molécula es angular.
La geometría la decide el recuento de nubes, no quiénes son los átomos de alrededor. En el diclorometano, CH₂Cl₂, el carbono está unido a dos hidrógenos y a dos cloros: tiene cuatro nubes enlazantes y ningún par libre, así que la molécula es tetraédrica, aunque sus cuatro vecinos no sean iguales. Lo único que cambia es que los ángulos se apartan un poco de 109,5°.
Cinco y seis nubes, para reconocerlas
Solo sin pares libres, y para reconocerlas: no han caído en la PAU.
- PCl₅, bipirámide trigonal. Tres cloros en un triángulo alrededor del fósforo, a 120° entre sí, y dos arriba y abajo, a 90° de los otros tres. No es una pirámide: son dos pirámides pegadas por la base.
- SF₆, octaédrica. Seis flúores en los vértices de un octaedro, cada uno a 90° de sus cuatro vecinos más próximos.
El fósforo y el azufre se rodean aquí de diez y de doce electrones. Son átomos grandes, del periodo 3, y pueden rodearse de más de ocho: es el octeto expandido del bloque 06.
La tabla
Todo lo anterior en una tabla. Es la que hay que saberse:
| Nubes | Enl. | Libres | Distribución de las nubes | Geometría de la molécula | Ángulo | Ejemplo |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 2 | 2 | 0 | lineal | lineal | 180° | BeCl₂, CO₂, HCN |
| 3 | 3 | 0 | triangular plana | triangular plana | 120° | BF₃ |
| 3 | 2 | 1 | triangular plana | angular | algo menos de 120° | O₃ (116,8°) |
| 4 | 4 | 0 | tetraédrica | tetraédrica | 109,5° | CH₄, CF₄, NH₄⁺ |
| 4 | 3 | 1 | tetraédrica | pirámide trigonal | algo menos de 109,5° | NH₃ (107°) |
| 4 | 2 | 2 | tetraédrica | angular | menos aún que con un par libre | H₂O (104,5°) |
| 5 | 5 | 0 | bipirámide trigonal | bipirámide trigonal | 90° y 120° | PCl₅ |
| 6 | 6 | 0 | octaédrica | octaédrica | 90° | SF₆ |
- Las dos columnas de geometría son lo que más se confunde. En el examen se nombra la de la molécula; la de las nubes es el paso intermedio que la justifica, y también hay que escribirla.
- La forma no depende de quiénes sean los átomos de alrededor, pero el ángulo exacto sí cambia un poco de una molécula a otra. El nombre de la geometría no cambia.
Dos errores de material que circula. El SF₆ aparece rotulado como «triangular plano» en el libro (pág. 108): es octaédrico. Y el PCl₅ aparece en algunas tablas como «pirámide trigonal»: es una bipirámide trigonal.
El par libre cierra el ángulo
Las tres moléculas de cuatro nubes no tienen el mismo ángulo: 109,5° el metano, 107° el amoniaco y 104,5° el agua. Cuantos más pares libres tiene el átomo central, más se cierra el ángulo entre los enlaces.
Por qué
- Un par enlazante está entre dos núcleos, el del átomo central y el del otro átomo, que lo atraen los dos: queda estirado y estrecho entre ellos.
- Un par libre lo atrae un solo núcleo, el del átomo central: queda más ancho y más cerca de él, y ocupa más sitio.
Por eso un par libre repele a los pares enlazantes con más fuerza que ellos entre sí, y los enlaces se acercan. Con un par libre, el ángulo baja de 109,5° a 107°; con dos, que además se repelen entre sí, baja a 104,5°.
par libre – par libre > par libre – par enlazante > par enlazante – par enlazante
La PAU no pide ángulos exactos: le basta con el nombre de la geometría bien justificado. En el examen de la unidad sí entran los de la tabla y el porqué de que un par libre los cierre.
El método, en una cadena
Cualquier molécula de la unidad se resuelve con la misma cadena de pasos:
- Fórmula. Quién es el átomo central.
- Estructura de Lewis. Cuántos enlaces forma el átomo central y cuántos pares libres le quedan.
- Nubes del átomo central. Cuántas son enlazantes (un enlace doble o triple, una sola) y cuántas son pares libres.
- Cómo se distribuyen las nubes. Lo más separadas posible: el dibujo 1.
- Geometría de la molécula y ángulo. Solo los átomos: el dibujo 2.
- ¿Polar o apolar? Es el bloque 10.
Dos dibujos, siempre separados
Primero se dibujan las nubes, lo más separadas posible, con los pares libres. Después, la forma que queda con los átomos, sin los pares libres: esa es la que se nombra. Si todas las nubes son enlazantes, la distribución de las nubes y la geometría de la molécula coinciden.
Cómo se escribe en el examen
Para el amoniaco, así se escribe en el examen:
El átomo central se rodea de cuatro nubes electrónicas, tres pares enlazantes y uno no enlazante, que se dirigen hacia los vértices de un tetraedro para que las repulsiones sean mínimas. Como uno de los vértices lo ocupa el par libre, la molécula es una pirámide trigonal, con ángulos algo menores de 109,5°.
- Lo que puntúa es el recuento: cuántas nubes, cuántas libres y cómo se distribuyen. El nombre de la forma sin justificar no cuenta como razonado.
- Sin Lewis no hay geometría: si la estructura de Lewis está mal, todo lo que sigue está mal aunque el nombre suene bien.
Lo que no vale nunca es nombrar la regla sin explicarla: «por la TRPECV, el agua es angular». Hay que decir cuántas nubes tiene el átomo central, cuántas son pares libres, cómo se distribuyen y qué forma queda con los átomos.
Hay dos formas de escribirlo bien: la teoría general primero y después cada molécula, o molécula a molécula con la regla explicada en cada una. Las dos valen. Aquí tienes la misma pregunta de las dos maneras:
La solución publicada de esta pregunta escribe que el BeCl₂ es «triangular plano»: es una errata. Con dos nubes y ningún par libre, el BeCl₂ es lineal.
Lo que pregunta la PAU
La geometría ha caído en 26 de las 36 convocatorias, casi siempre encadenada con la estructura de Lewis antes y con la polaridad después: Lewis, geometría y polaridad son, en realidad, una sola pregunta. Pide el nombre de la geometría de la molécula (lineal, angular, triangular plana, tetraédrica o pirámide trigonal) razonado con el recuento de pares, y nunca los ángulos.
¿Qué geometría tiene?
Elige una molécula y recórrela como en el examen: las nubes del átomo central, cómo se distribuyen, la geometría de la molécula y el ángulo. Cada paso sale razonado, y los dos dibujos, el de las nubes y el de la molécula, se pueden girar.
Trabaja: la TRPECV: recuento de nubes, distribución de las nubes, geometría de la molécula y ángulo
Las moléculas en 3D
La simulación de clase: gira cada molécula con el ratón o con las flechas, enciende y apaga los pares libres y las nubes, y prueba el «Modo pregunta», que tapa la geometría hasta que la pides. Razónala antes de mirarla.
Trabaja: la distribución de las nubes y la geometría de la molécula, en tres dimensiones
Llevas todo el bloque diciendo que el metano es un tetraedro, con cuatro enlaces iguales a 109,5°. Pero los electrones de valencia del carbono están en el orbital 2s y en los 2p, y los tres orbitales 2p forman 90° entre sí: con ellos saldrían enlaces a 90°. ¿Cómo describe la teoría del enlace de valencia los cuatro enlaces del metano?
Vídeos de este apartado (2)08¿Cómo forma el carbono cuatro enlaces iguales si tiene dos electrones desapareados?
La teoría del enlace de valencia describe con orbitales la forma que ya predice la TRPECV.
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