Ejercicio resuelto de Propiedades periódicas · Química · 2025

BLOQUE E (Consta de dos cuestiones, debes responder a 1 de ellas)
E1. Los elementos A, B y C presentan Z = 10, 17 y 19, respectivamente.

a) Escribir las configuraciones electrónicas de los tres átomos y los cuatro números cuánticos del último electrón de valencia de C. (0,50)
b) Razonar qué átomo presentará un potencial de ionización más bajo, B o C. (0,50)
c) Indicar el tipo de enlace del compuesto CB e identificar qué elemento será el menos reactivo de los tres. (0,50)

$\mathbf{\text{a)}}\mathbf{\text{Escribir}}\mathbf{\text{las}}\mathbf{\text{configuraciones}}\mathbf{\text{electr}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{nicas}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{los}}\mathbf{\text{tres}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{tomos}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{los}}\mathbf{\text{cuatro}}\mathbf{\text{n}}\acute{\mathbf{\text{u}}}\mathbf{\text{meros}}\mathbf{\text{cu}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{nticos}}\mathbf{\text{del}}\acute{\mathbf{\text{u}}}\mathbf{\text{ltimo}}\mathbf{\text{electr}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{valencia}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{C.}}\mathbf{\text{(0,50)}}$

Se colocan los electrones por orden creciente de energía siguiendo el principio de construcción, hasta agotar los que indica cada número atómico.

$\text{A }(Z=10):1s^{2}2s^{2}2p^6$

$\text{B }(Z=17):1s^{2}2s^{2}2p^{6}3s^{2}3p^5$

$\text{C }(Z=19):1s^{2}2s^{2}2p^{6}3s^{2}3p^{6}4s^1$

De cada configuración se deduce la posición del elemento en la tabla periódica y su identidad:

Elemento	$Z$	Configuración abreviada	Periodo y grupo	Identidad A	10	$1s^{2}2s^{2}2p^6$	2, grupo 18	neón B	17	$[\mathrm{N}\mathrm{e}]3s^{2}3p^5$	3, grupo 17	cloro C	19	$[\mathrm{A}\mathrm{r}]4s^1$	4, grupo 1	potasio

El último electrón de C ocupa el orbital $4s$. El número cuántico principal es el de la capa; el secundario vale cero porque el subnivel es de tipo $s$; el magnético solo admite el valor cero cuando el secundario es cero, y el de espín se toma positivo por convenio al ser el primer electrón del orbital.

$(n,l,m_l,m_s)=(4,0,0,+\frac{1}{2})$

Los tres elementos son el neón, el cloro y el potasio, y el electrón más externo del potasio queda descrito por los números cuánticos $4$, $0$, $0$ y $+\frac{1}{2}$.

$\mathbf{\text{b)}}\mathbf{\text{Razonar}}\mathbf{\text{qu}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{tomo}}\mathbf{\text{presentar}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{un}}\mathbf{\text{potencial}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{ionizaci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{m}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{s}}\mathbf{\text{bajo,}}\mathbf{\text{B}}\mathbf{\text{o}}\mathbf{\text{C.}}\mathbf{\text{(0,50)}}$

El potencial de ionización es la energía necesaria para arrancar el electrón más externo, así que será más bajo en el átomo que lo retenga con menos fuerza. Se comparan las posiciones en la tabla periódica: B es el cloro, del periodo 3 y grupo 17, y C el potasio, del periodo 4 y grupo 1.

En el potasio el electrón que se arranca está en la capa $n=4$, más alejada del núcleo y muy apantallada por las capas internas completas del argón, de modo que la carga nuclear efectiva que lo retiene es pequeña. En el cloro está en la capa $n=3$ y sufre una carga nuclear efectiva mucho mayor.

$\mathrm{K}\to {\mathrm{K}}^{+}([\mathrm{A}\mathrm{r}])+e^{-}\Rightarrow \text{el cati}\acute{\text{o}}\text{n adquiere estructura de gas noble}$

$\mathrm{C}\mathrm{l}\to \mathrm{C}{\mathrm{l}}^{+}+e^{-}\Rightarrow \text{el cati}\acute{\text{o}}\text{n se aleja de la estructura de gas noble}$

Hay además un argumento de estabilidad: al perder su único electrón de valencia el potasio alcanza la configuración del argón, muy estable, mientras que el cloro, al que solo le falta un electrón para completar el octeto, no tiene ninguna tendencia a perderlo.

El potencial de ionización más bajo lo presenta C, el potasio, como corresponde a un metal alcalino: son los elementos que con más facilidad ceden electrones y forman cationes.

$\mathbf{\text{c)}}\mathbf{\text{Indicar}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{tipo}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{enlace}}\mathbf{\text{del}}\mathbf{\text{compuesto}}\mathbf{\text{CB}}\mathbf{\text{e}}\mathbf{\text{identificar}}\mathbf{\text{qu}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{elemento}}\mathbf{\text{ser}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{menos}}\mathbf{\text{reactivo}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{los}}\mathbf{\text{tres.}}\mathbf{\text{(0,50)}}$

Para el tipo de enlace se atiende al carácter de los dos elementos y a su diferencia de electronegatividad. C es el potasio, un metal alcalino de electronegatividad muy baja, y B el cloro, un no metal muy electronegativo: la diferencia es grande y el potasio cede su electrón de valencia al cloro.

$\mathrm{K}\to {\mathrm{K}}^{+}+e^{-}([\mathrm{A}\mathrm{r}]);\mathrm{C}\mathrm{l}+e^{-}\to \mathrm{C}{\mathrm{l}}^{-}([\mathrm{A}\mathrm{r}])$

$\mathrm{C}\mathrm{B}\Rightarrow \mathrm{K}\mathrm{C}\mathrm{l}\Rightarrow \text{enlace i}\acute{\text{o}}\text{nico}$

Los dos iones alcanzan configuración de gas noble y se ordenan en una red cristalina en la que cada uno se rodea de iones de signo contrario.

Para la reactividad se examinan las tres configuraciones. El potasio tiene un electrón suelto que cede con facilidad y el cloro tiene el octeto incompleto, al que le falta uno, así que ambos reaccionan con gran facilidad; de hecho reaccionan entre sí. El neón, en cambio, tiene la capa de valencia completa con ocho electrones.

$\text{A}:2s^{2}2p^6\Rightarrow \text{octeto completo, ni cede ni capta electrones}$

El compuesto CB es el cloruro de potasio y su enlace es iónico. El elemento menos reactivo de los tres es A, el neón, por ser un gas noble con la capa de valencia completa: su configuración es ya la más estable posible y no gana nada formando enlaces.