Ejercicio resuelto de Propiedades periódicas · Química · 2025

Los elementos Na, Mg, S y Cl pertenecen al tercer período de la tabla periódica y tienen, respectivamente, 1, 2, 6 y 7 electrones en la capa de valencia.

a) ¿Cuál de los cuatro elementos anteriores presenta la energía de ionización más elevada? Justifique la respuesta.

b) Razone cuáles serán los iones monoatómicos más estables de los elementos Na y S.

c) Formule el compuesto que previsiblemente formará el Mg con el Cl e indique el tipo de enlace existente en este compuesto.

d) Razone el tipo de enlace que se establecerá entre el S y el Cl cuando estos dos elementos reaccionen entre sí para formar dicloruro de azufre ($\mathrm{SCl_2}$). ¿Se trata de un compuesto polar o apolar? Justifique la respuesta.

$\textbf{a) ¿Cuál de los cuatro elementos anteriores presenta la energía de ionización más elevada? Justifique la respuesta.}$

La primera energía de ionización es la energía mínima necesaria para arrancar el electrón más externo a un átomo neutro en estado gaseoso:

$\mathrm{X}(g) + \mathrm{EI_1} \rightarrow \mathrm{X^+}(g) + e^-$

Los cuatro elementos están en el mismo periodo, el tercero, así que todos tienen el electrón más externo en el nivel $n = 3$, a una distancia parecida del núcleo. Lo que cambia al avanzar hacia la derecha es la carga nuclear, que aumenta de uno en uno mientras el apantallamiento de las capas internas se mantiene igual: la carga nuclear efectiva crece y el electrón externo queda más atraído.

Por tanto la energía de ionización crece de izquierda a derecha:

$\mathrm{EI_1(Na)} < \mathrm{EI_1(Mg)} < \mathrm{EI_1(S)} < \mathrm{EI_1(Cl)}$

El valor más alto es el del $\textbf{cloro}$, que es el que está más a la derecha de los cuatro. Además, al ionizarse se aleja de la configuración de gas noble en vez de acercarse a ella, que es justo lo contrario de lo que le ocurre al sodio.

$\textbf{b) Razone cuáles serán los iones monoatómicos más estables de los elementos Na y S.}$

Cada átomo gana o pierde los electrones que le hagan falta para alcanzar la configuración electrónica del gas noble más próximo, que es la más estable.

El $\textbf{sodio}$ tiene un solo electrón de valencia, $1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^1$. Le sale mucho más a cuenta cederlo que ganar siete, así que forma un catión monopositivo:

$\mathrm{Na} \rightarrow \mathrm{Na^+} + e^- \qquad 1s^2\,2s^2\,2p^6$, la configuración del neón.

El $\textbf{azufre}$ tiene seis electrones de valencia, $1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^4$. Le faltan dos para el octeto, así que gana dos electrones y forma un anión dinegativo:

$\mathrm{S} + 2\,e^- \rightarrow \mathrm{S^{2-}} \qquad 1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^6$, la configuración del argón.

$\textbf{c) Formule el compuesto que previsiblemente formará el Mg con el Cl e indique el tipo de enlace existente en este compuesto.}$

El magnesio cede sus dos electrones de valencia y forma $\mathrm{Mg^{2+}}$; el cloro gana uno y forma $\mathrm{Cl^-}$. Para que el compuesto sea eléctricamente neutro hacen falta dos cloruros por cada catión:

$\mathrm{MgCl_2}$, cloruro de magnesio.

El enlace es $\textbf{iónico}$: un metal alcalinotérreo y un no metal muy electronegativo, con una diferencia de electronegatividad grande, de modo que hay transferencia de electrones y no compartición. El sólido resultante es una red cristalina de iones, con punto de fusión alto, duro y frágil, y conductor de la electricidad fundido o en disolución, pero no en estado sólido.

$\textbf{d) Razone el tipo de enlace que se establecerá entre el S y el Cl cuando estos dos elementos reaccionen entre sí para formar dicloruro de azufre (SCl₂). ¿Se trata de un compuesto polar o apolar? Justifique la respuesta.}$

Ahora los dos elementos son $\textbf{no metales}$ y sus electronegatividades son parecidas (2,6 el azufre y 3,2 el cloro), así que ninguno es capaz de arrancarle los electrones al otro: los comparten. El enlace es $\textbf{covalente}$, y polar, porque el cloro es algo más electronegativo y atrae hacia sí el par compartido.

Para la polaridad de la molécula hay que mirar la geometría. El azufre tiene seis electrones de valencia: emplea dos en los enlaces con los cloros y le quedan $\textbf{dos pares no enlazantes}$. En total hay cuatro pares alrededor del azufre, que se disponen en tetraedro, pero como solo dos posiciones están ocupadas por átomos la geometría molecular es $\textbf{angular}$, con un ángulo algo menor de 109,5° porque los pares libres ocupan más espacio.

Al estar la molécula doblada, los dos momentos dipolares de los enlaces S–Cl no están enfrentados y su suma vectorial no se anula. Además el propio par libre contribuye al dipolo. Por tanto el $\mathrm{SCl_2}$ es un compuesto $\textbf{polar}$.