Ejercicio resuelto de Propiedades periódicas · Química · 2025

Responda a las siguientes cuestiones:

a) Indique el número de protones, neutrones y electrones que tendrá el ion $\text{X}^{2+}$ de $Z = 20$ y $A = 43$, así como el grupo y periodo del elemento X en la tabla periódica. (0,5 puntos)

b) Escriba la configuración electrónica del elemento ${}^{73}_{34}\text{Z}$ y justifique su posible valencia iónica. (0,5 puntos)

c) Razone cuál de los dos elementos X o Z tendrá una mayor energía de ionización. (0,5 puntos)

d) Formule o nombre los siguientes compuestos: (0,5 puntos)

d.1) $\text{NaHSO}_4$

d.2) $\text{H}_3\text{BO}_3$

d.3) $\text{K}_2\text{Se}$

d.4) Pentacloruro de antimonio [cloruro de antimonio (V)]

d.5) Nitrato de zinc [trioxidonitrato de zinc]

$\textbf{a) Indique el número de protones, neutrones y electrones que tendrá el ion X²⁺ de Z = 20 y A = 43, así como el grupo y periodo del elemento X en la tabla periódica. (0,5 puntos)}$

El número atómico da los protones, el número másico es la suma de protones y neutrones, y la carga del ion indica cuántos electrones se han perdido o ganado respecto del átomo neutro.

$\text{protones} = Z = 20$

$\text{neutrones} = A - Z = 43 - 20 = 23$

$\text{electrones} = Z - 2 = 20 - 2 = 18$

Para situarlo en la tabla se escribe la configuración del átomo neutro:

$\mathrm{X}: \quad 1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^6\,4s^2$

La capa más externa ocupada es la cuarta, así que X está en el $\textbf{periodo 4}$, y como tiene dos electrones de valencia en un orbital $s$, en el $\textbf{grupo 2}$, el de los alcalinotérreos. Se trata del calcio.

Que forme el catión $\mathrm{X^{2+}}$ es coherente: al perder esos dos electrones queda con la configuración del argón.

$\textbf{b) Escriba la configuración electrónica del elemento ⁷³₃₄Z y justifique su posible valencia iónica. (0,5 puntos)}$

Hay 34 electrones que repartir siguiendo el orden de llenado:

$\mathrm{Z}: \quad 1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^6\,4s^2\,3d^{10}\,4p^4$

Es el selenio. Su capa de valencia es la cuarta y en ella tiene $4s^2\,4p^4$, es decir, seis electrones: pertenece al grupo 16.

Le faltan dos electrones para completar el octeto, y le resulta mucho más fácil ganarlos que ceder seis. Por tanto, su valencia iónica es $\textbf{--2}$ y el ion estable que forma es:

$\mathrm{Z^{2-}}: \quad 1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^6\,4s^2\,3d^{10}\,4p^6$

que es la configuración del kriptón.

$\textbf{c) Razone cuál de los dos elementos X o Z tendrá una mayor energía de ionización. (0,5 puntos)}$

La energía de ionización es la energía necesaria para arrancar el electrón más externo a un átomo neutro en estado gaseoso. Los dos elementos están en el mismo periodo, el cuarto, así que hay que comparar sus posiciones dentro de él.

Al avanzar hacia la derecha de un periodo aumenta la carga nuclear, mientras que los electrones se añaden a la misma capa y se apantallan mal entre sí. La carga nuclear efectiva sobre los electrones de valencia crece, el radio disminuye y cuesta más arrancarlos.

X está en el grupo 2 y Z en el grupo 16, mucho más a la derecha, luego:

$\mathrm{EI_1(X)} < \mathrm{EI_1(Z)}$

La energía de ionización mayor es la del $\textbf{selenio}$. Además, al calcio le favorece perder sus dos electrones $4s$ para adquirir configuración de gas noble, lo que refuerza que se ionice con facilidad.

$\textbf{d) Formule o nombre los siguientes compuestos: (0,5 puntos)}$

$\textbf{d.1)}$ $\mathrm{NaHSO_4}$ — $\textbf{hidrogenosulfato de sodio}$. Es una sal ácida: de los dos hidrógenos del ácido sulfúrico solo se ha sustituido uno.

$\textbf{d.2)}$ $\mathrm{H_3BO_3}$ — $\textbf{ácido bórico}$, o trioxidoborato de trihidrógeno. El boro actúa con $+3$.

$\textbf{d.3)}$ $\mathrm{K_2Se}$ — $\textbf{seleniuro de potasio}$. El selenio actúa con $-2$ y el potasio con $+1$, de ahí los dos potasios.

$\textbf{d.4)}$ Pentacloruro de antimonio [cloruro de antimonio (V)] — $\mathrm{SbCl_5}$. El antimonio actúa con su valencia superior, $+5$.

$\textbf{d.5)}$ Nitrato de zinc [trioxidonitrato de zinc] — $\mathrm{Zn(NO_3)_2}$. El zinc actúa siempre con $+2$, así que necesita dos aniones nitrato, $\mathrm{NO_3^-}$.