Ejercicio resuelto de Propiedades periódicas · Química · 2025

1A El indio es un elemento metálico perteneciente al grupo de los boroideos o térreos y de alto valor económico por sus aplicaciones tecnológicas. Se utiliza para fabricar un compuesto denominado ITO (Indium Tin Oxide), un óxido de indio(III) dopado con óxido de estaño(IV), que es un componente de las pantallas táctiles.

a) Los dos metales presentes en el ITO, el indio y el estaño, son elementos representativos y contiguos en el Sistema Periódico. Escriba sus símbolos atómicos e indique a qué periodo pertenecen. (0,40 puntos)
b) Escriba las configuraciones electrónicas de ambos metales y, en base a ellas, justifique brevemente los estados de oxidación que presentan en el ITO, indicando qué electrones pierde cada uno de ellos. (0,60 puntos)
c) El indio debe su nombre a una línea brillante de color índigo de su espectro atómico de emisión. Si un electrón excitado del indio se encuentra en un orbital 4f, indique qué valor tomará su número cuántico l. (0,30 puntos)
d) En la siguiente tabla se dan los valores de dos propiedades atómicas para el indio y el estaño. Explique brevemente cuál de ellos se corresponderá con el Elemento 1 y cuál con el Elemento 2. (0,40 puntos)

$$	Elemento 1	Elemento 2 Radio atómico (Å)	1,56	1,45 Energía de ionización ($\mathrm{k}\mathrm{J}\cdot \mathrm{m}\mathrm{o}{\mathrm{l}}^{-1}$)	558	709

e) Teniendo en cuenta la tabla anterior, explique brevemente a cuál de los dos elementos (1 o 2) corresponderá un valor de electronegatividad 1,8 y a cuál un valor 2,0. (0,30 puntos)

$\mathbf{\text{a)}}\mathbf{\text{Escriba}}\mathbf{\text{sus}}\mathbf{\text{s}}\acute{\mathbf{\text{ı}}}\mathbf{\text{mbolos}}\mathbf{\text{at}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{micos}}\mathbf{\text{e}}\mathbf{\text{indique}}\mathbf{\text{a}}\mathbf{\text{qu}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{periodo}}\mathbf{\text{pertenecen.}}\mathbf{\text{(0,40}}\mathbf{\text{puntos)}}$

El indio y el estaño son In y Sn. Que sean representativos y contiguos los sitúa uno junto al otro en el mismo periodo, el $\mathbf{\text{quinto}}$: el indio en el grupo 13, el de los boroideos que menciona el enunciado, y el estaño en el 14, inmediatamente a su derecha.

$\mathbf{\text{b)}}\mathbf{\text{Escriba}}\mathbf{\text{las}}\mathbf{\text{configuraciones}}\mathbf{\text{electr}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{nicas}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{ambos}}\mathbf{\text{metales}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{justifique}}\mathbf{\text{los}}\mathbf{\text{estados}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{oxidaci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{que}}\mathbf{\text{presentan}}\mathbf{\text{en}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{ITO,}}\mathbf{\text{indicando}}\mathbf{\text{qu}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{electrones}}\mathbf{\text{pierde}}\mathbf{\text{cada}}\mathbf{\text{uno.}}\mathbf{\text{(0,60}}\mathbf{\text{puntos)}}$

$\mathrm{I}\mathrm{n}(Z=49):[\mathrm{K}\mathrm{r}]5s^{2}4d^{10}5p^1$

$\mathrm{S}\mathrm{n}(Z=50):[\mathrm{K}\mathrm{r}]5s^{2}4d^{10}5p^2$

La subcapa $4d$ está completa y actúa como capa interna; la valencia de ambos está en el nivel 5.

El indio actúa con $+3$ porque pierde su único electrón $5p$ y los dos $5s$, y queda con la configuración de capa llena $[\mathrm{K}\mathrm{r}]4d^{10}$.

El estaño actúa con $+4$ por la misma razón: cede los dos electrones $5p$ y los dos $5s$, y llega también a $[\mathrm{K}\mathrm{r}]4d^{10}$.

En ambos casos se pierden primero los electrones $p$ y después los $s$ del mismo nivel, que son los más externos.

$\mathbf{\text{c)}}\mathbf{\text{Si}}\mathbf{\text{un}}\mathbf{\text{electr}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{excitado}}\mathbf{\text{del}}\mathbf{\text{indio}}\mathbf{\text{se}}\mathbf{\text{encuentra}}\mathbf{\text{en}}\mathbf{\text{un}}\mathbf{\text{orbital}}\mathbf{\text{4f,}}\mathbf{\text{indique}}\mathbf{\text{qu}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{valor}}\mathbf{\text{tomar}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{su}}\mathbf{\text{n}}\acute{\mathbf{\text{u}}}\mathbf{\text{mero}}\mathbf{\text{cu}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{ntico}}\mathbf{\text{l.}}\mathbf{\text{(0,30}}\mathbf{\text{puntos)}}$

El número cuántico secundario $l$ es el que fija el tipo de orbital, con la correspondencia $s=0$, $p=1$, $d=2$, $f=3$.

Para un orbital $4f$, por tanto:

$n=4,l=3$

$\mathbf{\text{d)}}\mathbf{\text{Explique}}\mathbf{\text{brevemente}}\mathbf{\text{cu}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{l}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{ellos}}\mathbf{\text{se}}\mathbf{\text{corresponder}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{con}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{Elemento}}\mathbf{\text{1}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{cu}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{l}}\mathbf{\text{con}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{Elemento}}\mathbf{\text{2.}}\mathbf{\text{(0,40}}\mathbf{\text{puntos)}}$

Los dos están en el mismo periodo, así que basta con la variación a lo largo de un periodo: hacia la derecha aumenta la carga nuclear efectiva, de modo que el radio atómico disminuye y la energía de ionización aumenta.

El Elemento 1 tiene el radio mayor (1,56 Å) y la energía de ionización menor (558 kJ·mol⁻¹): es el que está más a la izquierda, el $\mathbf{\text{indio}}$.

El Elemento 2 tiene el radio menor (1,45 Å) y la energía de ionización mayor (709 kJ·mol⁻¹): es el $\mathbf{\text{esta}}\widetilde{\mathbf{\text{n}}}\mathbf{\text{o}}$.

Las dos propiedades apuntan en el mismo sentido, que es la comprobación de que la asignación es coherente.

$\mathbf{\text{e)}}\mathbf{\text{Explique}}\mathbf{\text{brevemente}}\mathbf{\text{a}}\mathbf{\text{cu}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{l}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{los}}\mathbf{\text{dos}}\mathbf{\text{elementos}}\mathbf{\text{(1}}\mathbf{\text{o}}\mathbf{\text{2)}}\mathbf{\text{corresponder}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{un}}\mathbf{\text{valor}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{electronegatividad}}\mathbf{\text{1,8}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{a}}\mathbf{\text{cu}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{l}}\mathbf{\text{un}}\mathbf{\text{valor}}\mathbf{\text{2,0.}}\mathbf{\text{(0,30}}\mathbf{\text{puntos)}}$

La electronegatividad sigue la misma tendencia que la energía de ionización: crece hacia la derecha del periodo, porque un átomo más pequeño y con más carga nuclear efectiva atrae con más fuerza el par de electrones de un enlace.

El valor 1,8, el menor, corresponde al Elemento 1, el indio; y el 2,0 al Elemento 2, el estaño.