Ejercicio resuelto de Sistema periódico · Química · 2023

Dadas las configuraciones electrónicas: A $= 1s^{2}2s^{2}2p^{5}$; B $= 1s^{2}2s^{2}2p^{6}3s^{2}3p^{6}3d^{5}4s^{2}$ y C $= 1s^{2}2s^{2}2p^{6}3s^{2}$

a) Justifique el grupo y el periodo de los elementos A y B. [0,5 puntos]

b) Explique el carácter metálico o no metálico de los elementos A y C. [0,5 puntos]

c) Indique los iones más estables de los elementos A y C, escribiendo sus correspondientes configuraciones electrónicas. [0,5 puntos]

$\textbf{a) Justifique el grupo y el periodo de los elementos A y B. [0,5 puntos]}$

El período es el valor más alto de $n$ que aparece en la configuración, y el grupo se cuenta a partir de los electrones de la capa de valencia.

$\mathrm{A} = 1s^2\,2s^2\,2p^5$

El mayor $n$ es 2, así que está en el período 2. Tiene siete electrones de valencia ($2s^2\,2p^5$), lo que lo sitúa en el grupo 17, el de los halógenos. Es el flúor, $Z = 9$.

$\mathrm{B} = 1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^6\,3d^5\,4s^2$

El mayor $n$ es 4: período 4. Es un elemento de transición, y en ellos el grupo se obtiene sumando los electrones $d$ y $s$ más externos: $5 + 2 = 7$, luego grupo 7. Es el manganeso, $Z = 25$.

$\textbf{b) Explique el carácter metálico o no metálico de los elementos A y C. [0,5 puntos]}$

$\mathrm{A}$ (flúor) tiene siete electrones de valencia y le falta uno para el octeto. Le resulta facilísimo captarlo y carísimo ceder siete, así que tiene energía de ionización y electronegatividad muy altas: es un no metal, el más electronegativo de todos.

$\mathrm{C} = 1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2$ (magnesio) tiene solo dos electrones de valencia, y perdiéndolos alcanza la configuración del neón. Su energía de ionización es baja y su electronegatividad también: es un metal.

$\textbf{c) Indique los iones más estables de los elementos A y C, escribiendo sus correspondientes configuraciones electrónicas. [0,5 puntos]}$

Cada uno va a la configuración de gas noble más cercana, que en ambos casos es la del neón:

$\mathrm{F} + e^- \rightarrow \mathrm{F^-}: \quad 1s^2\,2s^2\,2p^6$

$\mathrm{Mg} \rightarrow \mathrm{Mg^{2+}} + 2\,e^-: \quad 1s^2\,2s^2\,2p^6$

Los dos iones son isoelectrónicos entre sí y con el neón. Eso sí, el $\mathrm{F^-}$ es bastante mayor que el $\mathrm{Mg^{2+}}$, porque el magnesio tiene tres protones más sujetando a los mismos diez electrones.