Ejercicio resuelto de Propiedades periódicas · Química · 2023

Responda a las siguientes cuestiones:

a) Indique el número total de protones, neutrones y electrones que contiene el ion ${\text{Sr}}^{2+}$ ($Z=38$ y $A=87$). (0,5 puntos)

b) Teniendo en cuenta las configuraciones electrónicas de los elementos $\text{A }(Z=16)$, $\text{B }(Z=9)$ y $\text{C }(Z=8)$, justifique cuál de ellos será el menos electronegativo. (0,5 puntos)

c) Razone qué tipo de enlace se producirá cuando se unan A y B, y dé una posible fórmula del compuesto. (0,5 puntos)

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

d.1) ${\text{CaCO}}_3$

d.2) ${\text{KMnO}}_4$

d.3) $({\text{NH}}_4{)}_2{\text{SO}}_4$

d.4) Yoduro de plomo (IV) [tetrayoduro de plomo]

d.5) Cloruro de cromo (III) [tricloruro de cromo]

$\mathbf{\text{a)}}\mathbf{\text{Indique}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{n}}\acute{\mathbf{\text{u}}}\mathbf{\text{mero}}\mathbf{\text{total}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{protones,}}\mathbf{\text{neutrones}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{electrones}}\mathbf{\text{que}}\mathbf{\text{contiene}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{ion}}\mathbf{\text{Sr²⁺}}\mathbf{\text{(Z}}\mathbf{\text{=}}\mathbf{\text{38}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{A}}\mathbf{\text{=}}\mathbf{\text{87).}}\mathbf{\text{(0,5}}\mathbf{\text{puntos)}}$

El número atómico da los protones, el másico es la suma de protones y neutrones, y la carga indica los electrones perdidos respecto del átomo neutro.

$\text{protones}=Z=38$

$\text{neutrones}=A-Z=87-38=49$

$\text{electrones}=38-2=36$

Los 36 electrones son los del kriptón: el estroncio, alcalinotérreo del periodo 5, pierde sus dos electrones $5s$ y adquiere así configuración de gas noble.

$\mathbf{\text{b)}}\mathbf{\text{Teniendo}}\mathbf{\text{en}}\mathbf{\text{cuenta}}\mathbf{\text{las}}\mathbf{\text{configuraciones}}\mathbf{\text{electr}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{nicas}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{los}}\mathbf{\text{elementos}}\mathbf{\text{A}}\mathbf{\text{(Z}}\mathbf{\text{=}}\mathbf{\text{16),}}\mathbf{\text{B}}\mathbf{\text{(Z}}\mathbf{\text{=}}\mathbf{\text{9)}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{C}}\mathbf{\text{(Z}}\mathbf{\text{=}}\mathbf{\text{8),}}\mathbf{\text{justifique}}\mathbf{\text{cu}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{l}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{ellos}}\mathbf{\text{ser}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{menos}}\mathbf{\text{electronegativo.}}\mathbf{\text{(0,5}}\mathbf{\text{puntos)}}$

Se escriben las tres configuraciones y se sitúa cada elemento:

$\mathrm{A}(Z=16):1s^{2}2s^{2}2p^{6}3s^{2}3p^4$ — periodo 3, grupo 16. Es el azufre.

$\mathrm{B}(Z=9):1s^{2}2s^{2}2p^5$ — periodo 2, grupo 17. Es el flúor.

$\mathrm{C}(Z=8):1s^{2}2s^{2}2p^4$ — periodo 2, grupo 16. Es el oxígeno.

La electronegatividad crece hacia la derecha y hacia arriba de la tabla periódica, porque aumenta la carga nuclear efectiva y disminuye el radio atómico.

B y C están en el periodo 2, con los electrones de valencia muy cerca del núcleo; A, en el periodo 3, los tiene en una capa más y mejor apantallados. Además A está a la izquierda de B.

El $\mathbf{\text{menos}}\mathbf{\text{electronegativo}}$ es, por tanto, el elemento $\mathbf{\text{A}}$, el azufre. El orden completo es A < C < B, siendo el flúor el elemento más electronegativo de toda la tabla.

$\mathbf{\text{c)}}\mathbf{\text{Razone}}\mathbf{\text{qu}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{tipo}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{enlace}}\mathbf{\text{se}}\mathbf{\text{producir}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{cuando}}\mathbf{\text{se}}\mathbf{\text{unan}}\mathbf{\text{A}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{B,}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{d}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{una}}\mathbf{\text{posible}}\mathbf{\text{f}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{rmula}}\mathbf{\text{del}}\mathbf{\text{compuesto.}}\mathbf{\text{(0,5}}\mathbf{\text{puntos)}}$

Los dos son no metales, con electronegatividades altas y relativamente próximas, de modo que ninguno arranca los electrones del otro: los comparten. El enlace es $\mathbf{\text{covalente}}$.

Aplicando la regla del octeto, al azufre le faltan dos electrones y a cada flúor uno, así que hacen falta dos flúores por cada azufre:

$\mathrm{S}{\mathrm{F}}_2$

Al estar el azufre en el periodo 3 dispone además de orbitales $d$ y puede ampliar el octeto, de modo que también existen el $\mathrm{S}{\mathrm{F}}_4$ y, sobre todo, el $\mathrm{S}{\mathrm{F}}_6$, que es el compuesto más estable de los tres. Cualquiera de ellos es una respuesta válida.

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

$\mathbf{\text{d.1)}}$ $\mathrm{C}\mathrm{a}\mathrm{C}{\mathrm{O}}_3$ — $\mathbf{\text{carbonato}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{calcio}}$. Catión $\mathrm{C}{\mathrm{a}}^{2+}$ y anión $\mathrm{C}{\mathrm{O}}_3^{2-}$, ambos divalentes.

$\mathbf{\text{d.2)}}$ $\mathrm{K}\mathrm{M}\mathrm{n}{\mathrm{O}}_4$ — $\mathbf{\text{permanganato}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{potasio}}$. El manganeso actúa con $+7$, su número de oxidación máximo, y de ahí su carácter fuertemente oxidante.

$\mathbf{\text{d.3)}}$ $(\mathrm{N}{\mathrm{H}}_4{)}_2\mathrm{S}{\mathrm{O}}_4$ — $\mathbf{\text{sulfato}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{amonio}}$. Dos cationes amonio compensan un anión sulfato.

$\mathbf{\text{d.4)}}$ Yoduro de plomo (IV) [tetrayoduro de plomo] — $\mathrm{P}\mathrm{b}{\mathrm{I}}_4$. El plomo actúa con $+4$ y el yodo con $-1$.

$\mathbf{\text{d.5)}}$ Cloruro de cromo (III) [tricloruro de cromo] — $\mathrm{C}\mathrm{r}\mathrm{C}{\mathrm{l}}_3$. El cromo actúa con $+3$.