Ejercicio resuelto de Propiedades periódicas · Química · 2022

Dados los elementos (A) y (B) con números atómicos 8 y 19 respectivamente:

a) Escriba la configuración electrónica de cada uno de ellos. (0,5 puntos)

b) Justifique, en base a sus configuraciones electrónicas, el grupo y el periodo al que pertenece cada uno. (0,5 puntos)

c) Razone qué tipo de enlace se formará entre los elementos (A) y (B) y cuál sería la fórmula del compuesto resultante. (0,5 puntos)

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

d.1) $\text{H}_3\text{PO}_4$

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

d.3) $\text{Co(OH)}_3$

d.4) Ácido nitroso [hidrogeno(dioxidonitrato)]

d.5) Sulfato de sodio [tetraoxidosulfato de disodio]

$\textbf{a) Escriba la configuración electrónica de cada uno de ellos. (0,5 puntos)}$

Se reparten los electrones siguiendo el orden de llenado de los orbitales.

$\mathrm{A}\ (Z = 8): \quad 1s^2\,2s^2\,2p^4$

Es el oxígeno.

$\mathrm{B}\ (Z = 19): \quad 1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^6\,4s^1$

Es el potasio. Nótese que el electrón número 19 entra en el orbital $4s$ y no en el $3d$, porque el $4s$ tiene menor energía.

$\textbf{b) Justifique, en base a sus configuraciones electrónicas, el grupo y el periodo al que pertenece cada uno. (0,5 puntos)}$

El periodo lo da el número cuántico principal más alto ocupado, y el grupo, los electrones de la capa de valencia.

A termina en $2s^2\,2p^4$: la capa más externa es la segunda y contiene seis electrones, así que pertenece al $\textbf{periodo 2}$ y al $\textbf{grupo 16}$, la familia de los anfígenos.

B termina en $4s^1$: la capa más externa es la cuarta y contiene un solo electrón, así que pertenece al $\textbf{periodo 4}$ y al $\textbf{grupo 1}$, la familia de los metales alcalinos.

$\textbf{c) Razone qué tipo de enlace se formará entre los elementos (A) y (B) y cuál sería la fórmula del compuesto resultante. (0,5 puntos)}$

A es un no metal muy electronegativo, al que le faltan dos electrones para completar el octeto; B es un metal alcalino muy poco electronegativo, con un único electrón de valencia que cede con gran facilidad.

Al ser enorme la diferencia de electronegatividad, no hay compartición sino transferencia de electrones: el enlace es $\textbf{iónico}$.

Cada potasio cede un electrón y cada oxígeno necesita dos, de modo que hacen falta dos cationes por cada anión:

$2\,\mathrm{K^+} + \mathrm{O^{2-}} \rightarrow \mathrm{K_2O}$

La fórmula del compuesto es $\mathrm{K_2O}$, óxido de potasio, que no forma moléculas sino una red cristalina iónica.

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

$\textbf{d.1)}$ $\mathrm{H_3PO_4}$ — $\textbf{ácido fosfórico}$. El fósforo actúa con $+5$; es un ácido triprótico.

$\textbf{d.2)}$ $\mathrm{Fe_2O_3}$ — $\textbf{óxido de hierro(III)}$, o trióxido de dihierro.

$\textbf{d.3)}$ $\mathrm{Co(OH)_3}$ — $\textbf{hidróxido de cobalto(III)}$. Tres hidroxilos exigen que el cobalto actúe con $+3$.

$\textbf{d.4)}$ Ácido nitroso [hidrogeno(dioxidonitrato)] — $\mathrm{HNO_2}$. El nitrógeno actúa con $+3$.

$\textbf{d.5)}$ Sulfato de sodio [tetraoxidosulfato de disodio] — $\mathrm{Na_2SO_4}$. Dos cationes sodio compensan un anión sulfato.