Ejercicio resuelto de Propiedades periódicas · Química · 2020

Un elemento X tiene un número atómico 34 y un número másico de 79.

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

b) Justifique cuántos electrones posee en la capa de valencia y su valencia iónica. (0,5 puntos)

c) Formule un posible compuesto del elemento X con cloro ($Z=17$) y razone si será iónico o covalente. (0,5 puntos)

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

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

d.2) Trioxidosulfato de dilitio [sulfito de litio]

d.3) Tetrahidruro de silicio [hidruro de silicio (IV)]

d.4) ${\text{MgCO}}_3$

d.5) ${\text{NaHSO}}_4$

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

El número atómico da los protones, que en el átomo neutro coinciden con los electrones, y el número másico es la suma de protones y neutrones.

$\text{protones}=Z=34$

$\text{neutrones}=A-Z=79-34=45$

$\text{electrones}=34$

Repartiendo esos 34 electrones según el orden de llenado de los orbitales:

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

El elemento X es el selenio.

$\mathbf{\text{b)}}\mathbf{\text{Justifique}}\mathbf{\text{cu}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{ntos}}\mathbf{\text{electrones}}\mathbf{\text{posee}}\mathbf{\text{en}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{capa}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{valencia}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{su}}\mathbf{\text{valencia}}\mathbf{\text{i}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{nica.}}\mathbf{\text{(0,5}}\mathbf{\text{puntos)}}$

La capa de valencia es la más externa ocupada, que aquí es la cuarta. En ella hay:

$4s^{2}4p^4\Rightarrow 2+4=6\text{ electrones de valencia}$

Los electrones $3d$ no cuentan como de valencia, porque pertenecen a una capa interior ya completa.

Con seis electrones de valencia, X pertenece al grupo 16 y le faltan dos para completar el octeto. Le resulta mucho más fácil ganar esos dos que ceder seis, de modo que su valencia iónica es $\mathbf{\text{–2}}$ y el ion estable que forma es:

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

que es la configuración del kriptón.

$\mathbf{\text{c)}}\mathbf{\text{Formule}}\mathbf{\text{un}}\mathbf{\text{posible}}\mathbf{\text{compuesto}}\mathbf{\text{del}}\mathbf{\text{elemento}}\mathbf{\text{X}}\mathbf{\text{con}}\mathbf{\text{cloro}}\mathbf{\text{(Z}}\mathbf{\text{=}}\mathbf{\text{17)}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{razone}}\mathbf{\text{si}}\mathbf{\text{ser}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{i}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{nico}}\mathbf{\text{o}}\mathbf{\text{covalente.}}\mathbf{\text{(0,5}}\mathbf{\text{puntos)}}$

Se escribe la configuración del cloro:

$\mathrm{C}\mathrm{l}(Z=17):1s^{2}2s^{2}2p^{6}3s^{2}3p^5$

Con siete electrones de valencia, es un halógeno al que le falta uno para el octeto. Ambos elementos son, por tanto, $\mathbf{\text{no}}\mathbf{\text{metales}}$ con electronegatividades altas y relativamente próximas: ninguno arranca los electrones del otro, sino que los comparten. El enlace será $\mathbf{\text{covalente}}$.

Aplicando la regla del octeto, el selenio necesita dos electrones y cada cloro uno, de modo que hacen falta dos cloros:

$\mathrm{S}\mathrm{e}\mathrm{C}{\mathrm{l}}_2$

Al estar el selenio en el periodo 4 dispone además de orbitales $d$ y puede ampliar el octeto, así que también existe el $\mathrm{S}\mathrm{e}\mathrm{C}{\mathrm{l}}_4$. Cualquiera de los dos es una respuesta válida.

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

$\mathbf{\text{d.1)}}$ $\mathrm{H}\mathrm{N}{\mathrm{O}}_2$ — $\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{cido}}\mathbf{\text{nitroso}}$. La terminación -oso corresponde al nitrógeno actuando con $+3$, frente al $+5$ del ácido nítrico.

$\mathbf{\text{d.2)}}$ Trioxidosulfato de dilitio [sulfito de litio] — $\mathrm{L}{\mathrm{i}}_2\mathrm{S}{\mathrm{O}}_3$. El anión sulfito lleva el azufre con $+4$.

$\mathbf{\text{d.3)}}$ Tetrahidruro de silicio [hidruro de silicio (IV)] — $\mathrm{S}\mathrm{i}{\mathrm{H}}_4$. Es el silano, análogo del metano.

$\mathbf{\text{d.4)}}$ $\mathrm{M}\mathrm{g}\mathrm{C}{\mathrm{O}}_3$ — $\mathbf{\text{carbonato}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{magnesio}}$. Catión $\mathrm{M}{\mathrm{g}}^{2+}$ y anión $\mathrm{C}{\mathrm{O}}_3^{2-}$, ambos divalentes.

$\mathbf{\text{d.5)}}$ $\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{H}\mathrm{S}{\mathrm{O}}_4$ — $\mathbf{\text{hidrogenosulfato}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{sodio}}$. Sal ácida del ácido sulfúrico, con uno solo de sus dos hidrógenos sustituido.