Ejercicio resuelto de Propiedades periódicas · Química · 2024

Para la especie química ${}_{16}^{32}{\text{X}}^{2-}$:

a) Indique el número de protones, neutrones y electrones que posee. (0,5 puntos)

b) ¿Podrá tener esa especie la misma configuración electrónica que ${}_{19}^{39}{\text{Y}}^{1+}$? Justifique su respuesta. (0,5 puntos)

c) Teniendo en cuenta la posición de X e Y en la tabla periódica, razone qué tipo de enlace se formará entre los elementos (X) e (Y) y escriba la fórmula del compuesto resultante. (0,5 puntos)

d) Nombre o formule los siguientes compuestos: (0,5 puntos)

d.1) ${\text{ZnH}}_2$

d.2) ${\text{Sb}}_2{\text{O}}_3$

d.3) ${\text{Sr(OH)}}_2$

d.4) Selenato de cobalto (III) [tris(tetraoxidoselenato) de dicobalto]

d.5) Yodato de potasio [trioxidoyodato de potasio]

$\mathbf{\text{a)}}\mathbf{\text{Indique}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{n}}\acute{\mathbf{\text{u}}}\mathbf{\text{mero}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{protones,}}\mathbf{\text{neutrones}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{electrones}}\mathbf{\text{que}}\mathbf{\text{posee.}}\mathbf{\text{(0,5}}\mathbf{\text{puntos)}}$

El subíndice es el número atómico y el superíndice de la izquierda, el número másico; la carga indica los electrones ganados o perdidos respecto del átomo neutro.

$\text{protones}=Z=16$

$\text{neutrones}=A-Z=32-16=16$

Al tratarse de un anión con dos cargas negativas, ha ganado dos electrones:

$\text{electrones}=16+2=18$

El elemento X, con $Z=16$, es el azufre, y la especie es el ion sulfuro.

$\mathbf{\text{b)}}\mathbf{\text{¿Podr}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{tener}}\mathbf{\text{esa}}\mathbf{\text{especie}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{misma}}\mathbf{\text{configuraci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{electr}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{nica}}\mathbf{\text{que}}\mathbf{\text{³⁹₁₉Y¹⁺?}}\mathbf{\text{Justifique}}\mathbf{\text{su}}\mathbf{\text{respuesta.}}\mathbf{\text{(0,5}}\mathbf{\text{puntos)}}$

Sí, y la razón es que lo único que determina la configuración electrónica es el número de electrones.

$\mathrm{Y}$ tiene $Z=19$, es decir, 19 electrones en el átomo neutro; al perder uno para formar el catión le quedan 18:

$\text{electrones de }{\mathrm{Y}}^{+}=19-1=18$

Las dos especies tienen, por tanto, los mismos 18 electrones y la misma configuración:

${\mathrm{X}}^{2-},{\mathrm{Y}}^{+}:1s^{2}2s^{2}2p^{6}3s^{2}3p^6$

que es la del argón. Se dice que son especies $\mathbf{\text{isoelectr}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{nicas}}$. No son idénticas, sin embargo: sus cargas nucleares son distintas (16 y 19 protones), de modo que el catión ${\mathrm{Y}}^{+}$ atrae con más fuerza esa misma nube electrónica y es bastante más pequeño que el anión ${\mathrm{X}}^{2-}$.

$\mathbf{\text{c)}}\mathbf{\text{Teniendo}}\mathbf{\text{en}}\mathbf{\text{cuenta}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{posici}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{X}}\mathbf{\text{e}}\mathbf{\text{Y}}\mathbf{\text{en}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{tabla}}\mathbf{\text{peri}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{dica,}}\mathbf{\text{razone}}\mathbf{\text{qu}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{tipo}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{enlace}}\mathbf{\text{se}}\mathbf{\text{formar}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{entre}}\mathbf{\text{los}}\mathbf{\text{elementos}}\mathbf{\text{(X)}}\mathbf{\text{e}}\mathbf{\text{(Y)}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{escriba}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{f}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{rmula}}\mathbf{\text{del}}\mathbf{\text{compuesto}}\mathbf{\text{resultante.}}\mathbf{\text{(0,5}}\mathbf{\text{puntos)}}$

Se sitúan ambos a partir de sus configuraciones:

$\mathrm{X}(Z=16):1s^{2}2s^{2}2p^{6}3s^{2}3p^4$ — periodo 3, grupo 16. Es un no metal, el azufre, muy electronegativo, al que le faltan dos electrones para el octeto.

$\mathrm{Y}(Z=19):1s^{2}2s^{2}2p^{6}3s^{2}3p^{6}4s^1$ — periodo 4, grupo 1. Es un metal alcalino, el potasio, poco electronegativo, con un único electrón de valencia que cede con facilidad.

Al ser la diferencia de electronegatividad muy grande, no hay compartición sino transferencia de electrones: el enlace es $\mathbf{\text{i}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{nico}}$.

Cada potasio cede un electrón y cada azufre necesita dos, así que hacen falta dos cationes por cada anión:

$2{\mathrm{K}}^{+}+{\mathrm{S}}^{2-}\to {\mathrm{K}}_2\mathrm{S}$

La fórmula del compuesto es ${\mathrm{K}}_2\mathrm{S}$, sulfuro de potasio, que en realidad no forma moléculas sino una red cristalina iónica.

$\mathbf{\text{d)}}\mathbf{\text{Nombre}}\mathbf{\text{o}}\mathbf{\text{formule}}\mathbf{\text{los}}\mathbf{\text{siguientes}}\mathbf{\text{compuestos:}}\mathbf{\text{(0,5}}\mathbf{\text{puntos)}}$

$\mathbf{\text{d.1)}}$ $\mathrm{Z}\mathrm{n}{\mathrm{H}}_2$ — $\mathbf{\text{hidruro}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{zinc}}$, o dihidruro de zinc. El zinc actúa siempre con $+2$ y el hidrógeno, frente a un metal, con $-1$.

$\mathbf{\text{d.2)}}$ $\mathrm{S}{\mathrm{b}}_2{\mathrm{O}}_3$ — $\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{xido}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{antimonio(III)}}$, o trióxido de diantimonio.

$\mathbf{\text{d.3)}}$ $\mathrm{S}\mathrm{r}(\mathrm{O}\mathrm{H}{)}_2$ — $\mathbf{\text{hidr}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{xido}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{estroncio}}$. El estroncio es alcalinotérreo y actúa con $+2$, de ahí los dos hidroxilos.

$\mathbf{\text{d.4)}}$ Selenato de cobalto (III) [tris(tetraoxidoselenato) de dicobalto] — $\mathrm{C}{\mathrm{o}}_2(\mathrm{S}\mathrm{e}{\mathrm{O}}_4{)}_3$. Tres aniones $\mathrm{S}\mathrm{e}{\mathrm{O}}_4^{2-}$ compensan a dos cationes $\mathrm{C}{\mathrm{o}}^{3+}$.

$\mathbf{\text{d.5)}}$ Yodato de potasio [trioxidoyodato de potasio] — $\mathrm{K}\mathrm{I}{\mathrm{O}}_3$. El anión yodato es el $\mathrm{I}{\mathrm{O}}_3^{-}$, con el yodo actuando con $+5$.