Admisión UNAL · Química III · Enlace

Del enlace al nombre

Éste es el estudio bisagra. Recibe del anterior los electrones de valencia y la electronegatividad, y entrega al siguiente las fórmulas y los nombres sobre los que se escriben todas las reacciones. Sin él la nomenclatura es memoria pura; con él es la consecuencia de dos números.

La tesis: el enlace no es una lista de tres tipos, es un continuo. Lo que decide es cuánto tira cada átomo de los electrones compartidos, y la frontera entre «covalente polar» e «iónico» es un corte de convenio — aquí se dice, en vez de presentarlo como una ley de la naturaleza.

Escala de referencia — ΔEN < 0,4 covalente apolar · 0,4 – 1,7 covalente polar · > 1,7 iónico. Electronegatividades de Pauling. Los trece casos de VSEPR van completos, incluidos los de número estérico 5.
1

El enlace no son tres cajones: es una escala

Iónico, covalente polar y covalente apolar no son tres fenómenos distintos. Son tres tramos de una misma pregunta: ¿cuánto más tira uno de los dos átomos de los electrones compartidos? Esa diferencia de tirón se llama ΔEN y se mide restando electronegatividades.

ΔEN = |ENA − ENB|
ΔEN es la resta en valor absoluto de las electronegatividades de Pauling. El resto del panel es leer en qué tramo cae.
Elija una pareja de átomos enlazados
2,23ΔEN = |0,93 − 3,16| · cloruro de sodio, NaCl
ΔEN = 03,5
covalente apolar · 0 – 0,4covalente polar · 0,4 – 1,7iónico · más de 1,7
Iónico. Un átomo se queda con los electrones y el otro los cede. Lo que hay después no son moléculas: es una red de iones.
El corte es un convenio, no una constante. El 1,7 es el valor más extendido en los textos de bachillerato; hay tablas que lo ponen en 1,8 y algunas en 2,0. En la realidad no hay ninguna frontera: el HF tiene ΔEN = 1,78 y se comporta como covalente polar, no como sal. Si una pregunta cae justo en el borde, la respuesta la fija el enunciado, no la regla.
El cuarto caso, que no sale de la resta

Entre dos metales la ΔEN es pequeña, pero el enlace no es covalente: es metálico. Los átomos ceden sus electrones de valencia a un fondo común que recorre todo el sólido — el «mar de electrones».

EnlaceEntreConsecuencia observable
Iónicometal + no metalsólido duro y quebradizo, alto punto de fusión, conduce fundido o disuelto
Covalenteno metal + no metalmoléculas discretas, puntos de fusión bajos, no conduce
Metálicometal + metalconduce en estado sólido, dúctil y maleable, brillo
La columna de la derecha es la que el examen usa como pista: describe una propiedad y pregunta el tipo de enlace. «Conduce disuelto en agua pero no en estado sólido» es iónico; «conduce en estado sólido» es metálico. Las dos frases se parecen y significan cosas distintas.
La trampa
Decir que el NaCl «es una molécula». No lo es. En un cristal iónico no existe una unidad NaCl aislada: cada Na⁺ está rodeado de seis Cl⁻ y viceversa. La fórmula NaCl es una proporción, no una molécula, y por eso se llama fórmula unidad.
2

Lewis: contar electrones antes de dibujar nada

Una estructura de Lewis no se adivina, se cuenta. Primero cuántos electrones de valencia hay en total, luego cuántos se gastan en enlaces, y lo que sobra son pares libres. Si al final algún átomo no llega a ocho, hay que subir el orden del enlace — o estar ante una de las excepciones conocidas.

H₂Oagua
4 enlazantes4 en pares libres
valencia total1×2 + 6 = 8 = 8 electrones
enlaces2 pares enlazantes (4 electrones)
pares libres2 pares (4 electrones)
comprobación4 + 4 = 8 ✓
Dos enlaces sencillos O–H y dos pares libres sobre el oxígeno. El hidrógeno se conforma con dos electrones, no con ocho.
La rutina, en cuatro pasos
1

Sume los electrones de valencia de todos los átomos

Del grupo sale la cuenta: grupo 14 aporta 4, grupo 15 aporta 5, grupo 16 aporta 6, grupo 17 aporta 7. Si la especie es un ion, sume la carga negativa y reste la positiva.

SO₄²⁻ → 6 + 6×4 + 2 = 32 electrones
2

Ponga el átomo central y un enlace sencillo a cada uno

El central es casi siempre el menos electronegativo, y nunca el hidrógeno. Cada enlace se lleva 2 electrones de la bolsa.

3

Reparta lo que sobra como pares libres, empezando por los de fuera

Los átomos exteriores completan su octeto primero. Lo que quede después va al central.

4

Si el central no llega a ocho, suba el orden del enlace

Un par libre de un átomo exterior se convierte en enlace: sencillo → doble → triple. Cada subida le da dos electrones más al central sin gastar de la bolsa.

La trampa
Aplicar el octeto a rajatabla. Tiene tres excepciones que sí caen: el hidrógeno se conforma con 2 (dueto); el berilio y el boro se quedan cortos, con 4 y 6; y a partir del tercer periodo el octeto se puede expandir —PCl₅ con 10, SF₆ con 12—. Una pregunta que pide «cuál NO cumple la regla del octeto» está preguntando exactamente por esta lista.
3

VSEPR: los pares libres ocupan más sitio del que parece

La forma de una molécula la deciden todos los grupos de electrones alrededor del átomo central, enlazantes y libres, que se colocan lo más lejos posible unos de otros. Pero el nombre de la geometría solo cuenta los átomos: por eso el agua es «angular» y no «tetraédrica», aunque sus cuatro grupos sí formen un tetraedro.

NE = enlaces σ + pares libres
Número estérico = átomos unidos al central + pares libres del central. Un enlace doble o triple cuenta como UN grupo, no como dos o tres.
Número estérico
Pares libres sobre el átomo central
Tetraédrica109,5°
Geometría electrónica tetraédrica, geometría molecular tetraédrica.
ejemplo CH₄, CCl₄polaridad La simetría cancela los dipolos de enlace: la molécula es apolar, aunque sus enlaces no lo sean.
Los trece casos, para comparar de un vistazo
NEPares libresGeometría molecularÁnguloEjemplo
20Lineal180°CO₂, BeCl₂
30Trigonal plana120°BF₃, SO₃
31Angular< 120°SO₂
40Tetraédrica109,5°CH₄, CCl₄
41Pirámide trigonal≈ 107°NH₃, PH₃
42Angular≈ 104,5°H₂O
50Bipirámide trigonal120° y 90°PCl₅
51Balancín< 120° y < 90°SF₄
52Forma de T≈ 90°ClF₃
53Lineal180°XeF₂
60Octaédrica90°SF₆
61Pirámide cuadrada< 90°BrF₅
62Cuadrada plana90°XeF₄
La trampa
Contar un enlace doble como dos grupos. No lo es: los dos pares de un doble enlace apuntan en la misma dirección, así que ocupan una sola posición. El CO₂ tiene dos dobles enlaces y número estérico 2 — de ahí que sea lineal y no angular, que es la respuesta que más se marca.
4

Una molécula puede tener enlaces polares y no ser polar

Éste es el punto que más se falla del bloque. La polaridad de la molécula no es la suma de las polaridades de sus enlaces: es su suma vectorial, y la geometría decide si se cancelan. El CO₂ tiene dos enlaces muy polares y es apolar, porque tiran en direcciones opuestas.

CO₂ — lineal
←O=C=O→
Dos dipolos iguales y opuestos → se cancelan. Molécula apolar.
H₂O — angular
H–O–H↓
Dos dipolos que no se oponen → se suman. Molécula polar.
Regla práctica que resuelve casi todos los casos del examen: si el átomo central no tiene pares libres y todos los átomos que lo rodean son iguales, la molécula es apolar. Un solo par libre —NH₃, H₂O, SO₂— o un átomo distinto —CH₃Cl— rompe la simetría y la vuelve polar.
Las cuatro fuerzas, de menor a mayor
Fuerza
Puente de hidrógeno
Un caso extremo de dipolo–dipolo, y solo aparece cuando el hidrógeno está unido a F, O o N.
dónde se ve Es la razón de que el agua sea líquida a temperatura ambiente cuando moléculas de masa parecida —CH₄, H₂S— son gases.
Puntos de ebullición a 1 atm — el efecto es visible
H₂O100 °C
HF20 °C
NH₃-33 °C
HCl-85 °C
H₂S-60 °C
CH₄-162 °C
Compare CH₄ (−162 °C) con H₂O (100 °C): masas casi iguales, 16 y 18, y 262 grados de diferencia. Toda esa diferencia es el puente de hidrógeno. Y compare H₂S (−60 °C) con H₂O: el azufre es más pesado que el oxígeno, así que por masa el H₂S debería hervir más alto — hierve 160 grados más bajo porque no forma puentes.
El NH₃ (−33 °C) hierve por encima del HCl (−85 °C) aun siendo más ligero, y el HF (20 °C) por encima de los dos. La masa manda solo cuando el tipo de fuerza es el mismo.
La trampa
Creer que hay puente de hidrógeno «porque la molécula tiene hidrógeno». Hace falta que ese hidrógeno esté unido directamente a flúor, oxígeno o nitrógeno. El etanol (CH₃–CH₂–OH) lo forma por el OH; el éter dimetílico (CH₃–O–CH₃) tiene la misma fórmula molecular y no lo forma, porque ninguno de sus hidrógenos cuelga del oxígeno. Sus puntos de ebullición se llevan más de cien grados.
5

Nomenclatura: cruzar cargas y luego decir el número

La nomenclatura inorgánica tiene fama de memorística y no lo es tanto. Casi todo sale de dos movimientos: la fórmula sale de cruzar las cargas y el nombre sale de decir la carga del metal cuando ese metal tiene más de una. Lo que hay que memorizar de verdad son las cargas de unos pocos aniones.

Catión
El hierro tiene dos estados: elija uno
Anión
FeO
cruceFe2+ y O2− → subíndices 1 y 1 · comprobación de neutralidad: 1 × (+2) + 1 × (−2) = 0
stockóxido de hierro (II)
tradicionalóxido ferroso — la terminación -oso es la carga menor y -ico la mayor
sistemáticamonoóxido de hierro — cuenta átomos, no cargas
El cruce funciona porque el compuesto tiene que ser neutro. Y hay que simplificar: Ca²⁺ con O²⁻ da CaO, no Ca₂O₂ — se dividen los dos subíndices entre su máximo común divisor. Esa simplificación es el paso que más se olvida.
Las cuatro familias binarias, y cómo se reconocen
FamiliaFormaEjemploNombre
Óxidometal + OFe₂O₃óxido de hierro (III)
Hidróxidometal + (OH)Ca(OH)₂hidróxido de calcio
Hidrurometal + HNaHhidruro de sodio
Sal binariametal + no metalAlCl₃cloruro de aluminio
Los hidrácidos son el caso aparte: no metal del grupo 16 o 17 con hidrógeno, y en disolución acuosa se nombran como ácidos. HCl es cloruro de hidrógeno en estado gaseoso y ácido clorhídrico disuelto en agua. H₂S, sulfuro de hidrógeno, es ácido sulfhídrico en agua.
La trampa
Poner el número romano cuando el metal no lo necesita. «Óxido de sodio (I)» está mal: el sodio solo actúa con +1, así que no hay ambigüedad que resolver. El romano se reserva para los metales con más de un estado —hierro, cobre, plomo, estaño, cromo, manganeso—, y ponerlo de más se corrige igual que ponerlo de menos.
6

Oxácidos y oxisales: dos sufijos y dos prefijos

Aquí está la parte que de verdad hay que aprenderse, y es más corta de lo que parece. Un oxácido lleva hidrógeno, un no metal y oxígeno. Cuando pierde los hidrógenos queda un oxoanión, y ese oxoanión con un metal delante es una oxisal. El nombre del ácido y el de la sal están ligados por una correspondencia fija.

La correspondencia — se aplica siempre, sin excepción
Estado de oxidaciónÁcidoAnión y sal
el más bajohipo — osohipo — ito
bajo— oso— ito
alto— ico— ato
el más altoper — icoper — ato
Dos frases y ya está: -oso pasa a -ito, -ico pasa a -ato, y los prefijos hipo- y per- viajan sin cambiar. «Ácido sulfúrico → sulfato», «ácido nitroso → nitrito». Si sabe el ácido, sabe la sal, y al revés.
Elija el no metal central
Nº ox.ÁcidoNombreAniónSal de sodio
+1HClOácido hipoclorosoClO⁻ · hipocloritoNaClO
+3HClO₂ácido clorosoClO₂⁻ · cloritoNaClO₂
+5HClO₃ácido clóricoClO₃⁻ · cloratoNaClO₃
+7HClO₄ácido perclóricoClO₄⁻ · percloratoNaClO₄
El cloro es el único de la lista con los cuatro estados, y por eso es el ejemplo canónico: hipoclorito, clorito, clorato y perclorato. El hipoclorito de sodio es el blanqueador doméstico.
Cómo se deduce la carga del oxoanión sin memorizarla
1

Escriba el ácido

Los hidrógenos que lleva delante son los que puede soltar.

H₂SO₄ — dos hidrógenos
2

Quítelos todos: cada uno se lleva su carga positiva

Lo que queda arrastra tantas cargas negativas como hidrógenos se fueron.

H₂SO₄ − 2 H⁺ → SO₄²⁻
3

Cruce con el metal como en cualquier sal

El oxoanión se trata como un bloque, y si hace falta más de uno se encierra en paréntesis.

Al³⁺ + SO₄²⁻ → Al₂(SO₄)₃
La trampa
Olvidar el paréntesis. Al₂SO₄₃ no significa nada: sin paréntesis el subíndice 3 se pega solo al oxígeno. Cuando un ion poliatómico entra más de una vez —(OH)₂, (SO₄)₃, (NO₃)₂— el paréntesis no es decoración, es lo que dice que el bloque entero se repite.
Tres frases. El tipo de enlace es una resta: ΔEN, y los tres nombres son tramos de una escala continua, no cajones. La forma la deciden los pares libres, el nombre solo los átomos: por eso el agua es angular con geometría electrónica tetraédrica, y por eso una molécula de enlaces polares puede ser apolar si la simetría los cancela. Y la nomenclatura son dos movimientos: cruzar cargas para la fórmula, decir la carga del metal para el nombre — lo demás es la tabla de -oso/-ito y -ico/-ato.
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Sources & bibliography

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  1. 01

    DIPA — Demostración Interactiva de la Prueba de Admisión

    Universidad Nacional de Colombia · Dirección Nacional de Admisiones

    Herramienta oficial y repetible para practicar con preguntas de los cinco componentes; entrega un puntaje por componente y un puntaje estandarizado al terminar. La propia página advierte que sirve para familiarizarse con el tipo de pregunta y que no hace parte del proceso de admisión. Es la referencia contra la que conviene contrastar la dificultad de cualquier banco generado, incluido este.

  2. 02

    Prueba de admisión — estructura y componentes

    Universidad Nacional de Colombia · Dirección Nacional de Admisiones

    120 preguntas de opción múltiple en 3 horas y 30 minutos, repartidas en cinco componentes: análisis textual 25, matemáticas 25, ciencias naturales 25, ciencias sociales 25 y análisis de la imagen 20. De ahí sale el ritmo promedio de 1 min 45 s por pregunta que usa el cronómetro de los bancos.

  3. 03

    Compendium of Chemical Terminology (Gold Book)

    International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC)

    Definiciones formales de los términos que estos estudios usan de manera estricta: número atómico, número de masa, isótopo, electronegatividad, energía de ionización, afinidad electrónica, enlace de hidrógeno, número de oxidación, catalizador, energía de activación, pH, quiralidad y aromaticidad.

  4. 04

    Nomenclature of Inorganic Chemistry — IUPAC Recommendations (Libro Rojo)

    International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC)

    La numeración de los grupos de 1 a 18 que usan la tabla interactiva y los enunciados, y las reglas de nomenclatura inorgánica: notación de Stock con número romano, nomenclatura sistemática con prefijos multiplicadores, y la correspondencia hipo-/-oso/-ico/per- de los oxácidos con -ito y -ato de sus sales.

  5. 05

    The Nature of the Chemical Bond

    Linus Pauling · 1939

    Obra donde se introduce la escala de electronegatividad que estos estudios usan para clasificar enlaces. La escala es relativa y adimensional por construcción, y no la publica ningún organismo de normalización: por eso los valores concretos figuran como no verificados y el corte de ΔEN se declara como convenio.

  6. 06

    Definition of the hydrogen bond — IUPAC Recommendations 2011

    International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) · 2011

    Recomendación que fija qué cuenta como enlace de hidrógeno. Es la base del panel 4 y de la regla que el material aplica: hace falta que el hidrógeno esté unido a un átomo suficientemente electronegativo, lo que en la práctica escolar significa flúor, oxígeno o nitrógeno.

  7. 07

    El modelo de repulsión de pares electrónicos de la capa de valencia (VSEPR)

    Ronald J. Gillespie y Ronald S. Nyholm

    Modelo del que sale la tabla de los trece casos del panel 3: la geometría la fija el número de grupos electrónicos alrededor del átomo central, y los pares libres ocupan más espacio angular que los enlazantes. Se cita el modelo y sus autores; los ángulos concretos de cada caso figuran como no verificados.

Open questions

These are in the material but their provenance is not established. They are listed rather than omitted, so nothing here reads as settled when it isn't.

  • Los cortes de ΔEN en 0,4 y 1,7 para clasificar el enlace.Son un convenio de clasificación de textos de bachillerato, no una constante medida. Hay tablas que sitúan la frontera iónica en 1,8 y otras en 2,0, y el propio panel lo declara y da el contraejemplo del HF (ΔEN ≈ 1,78), que se comporta como covalente polar. Lo que existe físicamente es un continuo.
  • Los ángulos de enlace aproximados de la tabla VSEPR (≈ 107° en NH₃, ≈ 104,5° en H₂O).Son los valores citados por la literatura de manera consistente y el orden que producen —el agua por debajo del amoníaco, y éste por debajo del tetraédrico ideal— es lo que el examen pregunta. No se tomaron de una determinación estructural citada. Los valores ideales (180°, 120°, 109,5°, 90°) sí son geométricos y no dependen de ninguna medida.
  • Los puntos de ebullición del panel 4 (H₂O 100 · HF 20 · NH₃ −33 · H₂S −60 · HCl −85 · CH₄ −162 °C).Son los valores tabulados de uso corriente a 1 atm, redondeados. Sostienen comparaciones —el agua muy por encima del H₂S, el HF por encima del HCl— que son robustas frente a cualquier redondeo razonable. No proceden de una tabla citada, así que valen como orden y no como dato de laboratorio.
  • Los puntos de fusión del bloque de contexto del banco (801 · 1.064 · 1.710 · −23 °C).Corresponden a cloruro de sodio, oro, cuarzo y tetracloruro de carbono, y son los valores tabulados corrientes. El ejercicio no depende de su exactitud: depende de que estén separados por órdenes de magnitud, que es lo que permite clasificar el tipo de sólido.
  • Que la prueba se aplique en dos partes de 60 preguntas cada una, con 2 horas para la primera (análisis textual y matemáticas, más parte de ciencias) y 1 hora 30 minutos para la segunda (ciencias, sociales y análisis de imagen).Aparece de forma consistente en material preuniversitario, pero NO en las páginas de la Dirección Nacional de Admisiones, que solo declaran 120 preguntas y 3 h 30 min en total. Si fuera cierta, el ritmo real sería de 2 min por pregunta en la primera parte y de 1 min 30 s en la segunda, no de 1 min 45 s en todas. Por eso el cronómetro de los bancos ofrece los tres ritmos etiquetados por su procedencia en vez de imponer el promedio.
  • Las 25 preguntas del banco y sus respuestas.Están escritas para este material, no tomadas de exámenes publicados. La aritmética está verificada numéricamente; el estilo y la dificultad son una aproximación al examen real, no una muestra de él.