Ejercicio resuelto de Propiedades periódicas · Química · 2022

C3. A y Z son átomos de distintos elementos situados en el mismo período y que tienen 5 y 7 electrones de valencia, respectivamente. Responder razonadamente si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas:

a) A tiene la primera energía de ionización mayor que Z. (0,50)
b) Z tiene menor afinidad electrónica que A. (0,50)
c) A tiene mayor radio atómico que Z. (0,50)

Los dos átomos están en el mismo periodo, de modo que sus electrones de valencia ocupan la misma capa y solo interviene una de las tendencias periódicas: la que depende de avanzar hacia la derecha. El número de electrones de valencia coincide con el grupo, así que Z está más a la derecha que A.

Átomo	$e^-$ de valencia	Grupo	Posición en el periodo	Protones A	5	15	más a la izquierda	menos Z	7	17	más a la derecha	más

Al avanzar hacia la derecha aumenta la carga nuclear efectiva, porque se añaden protones sin que se añadan capas y el apantallamiento apenas cambia. De ahí se siguen las tres tendencias: el radio disminuye, y la energía de ionización y la afinidad electrónica aumentan.

$Z_{\text{ef}}(\text{Z})>Z_{\text{ef}}(\text{A})$

$\textbf{a) A tiene la primera energía de ionización mayor que Z. (0,50)}$

La energía de ionización es la que hay que aportar para arrancar el electrón más externo, y será mayor cuanto más fuertemente esté retenido.

Los dos átomos tienen sus electrones de valencia en el mismo nivel, de modo que la distancia al núcleo es semejante; lo que los diferencia es el número de protones. En A hay menos, así que atrae con menos fuerza a sus electrones y resulta más fácil arrancárselos.

$E_i(\text{Z})>E_i(\text{A})$

La afirmación es falsa: la primera energía de ionización es mayor en Z, no en A. La energía de ionización crece hacia la derecha dentro de un periodo.

$\textbf{b) Z tiene menor afinidad electrónica que A. (0,50)}$

La afinidad electrónica mide la tendencia a captar un electrón, y crece con la carga nuclear efectiva: cuanto más atrae el núcleo, más favorable resulta incorporar un electrón adicional.

$\text{afinidad electrónica}\ \uparrow\ \text{al avanzar en el periodo}$

Z está más a la derecha y tiene más protones, y además le falta un solo electrón para completar el octeto, mientras que a A le faltan tres. Su tendencia a captar un electrón es por tanto mucho mayor.

$\mathrm{AE}(\text{Z})>\mathrm{AE}(\text{A})$

La afirmación es falsa: Z tiene mayor afinidad electrónica que A, y no menor.

$\textbf{c) A tiene mayor radio atómico que Z. (0,50)}$

El radio atómico disminuye al avanzar hacia la derecha en un periodo, precisamente porque la carga nuclear efectiva creciente contrae la nube electrónica sin que se añadan capas nuevas.

$r(\text{A})>r(\text{Z})$

La afirmación es verdadera: A, situado más a la izquierda, tiene el radio atómico mayor. Es coherente con los dos apartados anteriores: el átomo más grande es también el que retiene peor sus electrones y el que menos tiende a captar otro.