Ejercicio resuelto de Propiedades periódicas · Química · 2022

Considere los elementos $\text{A }(Z=11)$, $\text{B }(Z=15)$ y $\text{C }(Z=17)$.

a) Escriba la configuración electrónica de cada elemento, indicando grupo y periodo. [0,5 puntos]

b) Justifique cuál es el elemento que tiene menor energía de ionización. [0,5 puntos]

$\mathbf{\text{a)}}\mathbf{\text{Escriba}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{configuraci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{electr}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{nica}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{cada}}\mathbf{\text{elemento,}}\mathbf{\text{indicando}}\mathbf{\text{grupo}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{periodo.}}\mathbf{\text{[0,5}}\mathbf{\text{puntos]}}$

Los orbitales se llenan por orden creciente de energía. El periodo lo da el mayor valor de $n$ ocupado y el grupo, los electrones de la capa de valencia.

$\mathrm{A}(Z=11):1s^{2}2s^{2}2p^{6}3s^1$ — $\mathbf{\text{sodio}}$, periodo 3, grupo 1 (alcalinos).

$\mathrm{B}(Z=15):1s^{2}2s^{2}2p^{6}3s^{2}3p^3$ — $\mathbf{\text{f}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{sforo}}$, periodo 3, grupo 15.

$\mathrm{C}(Z=17):1s^{2}2s^{2}2p^{6}3s^{2}3p^5$ — $\mathbf{\text{cloro}}$, periodo 3, grupo 17 (halógenos).

Los tres pertenecen al mismo periodo, el tercero, y se diferencian solo en cuántos electrones tienen en la capa 3.

$\mathbf{\text{b)}}\mathbf{\text{Justifique}}\mathbf{\text{cu}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{l}}\mathbf{\text{es}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{elemento}}\mathbf{\text{que}}\mathbf{\text{tiene}}\mathbf{\text{menor}}\mathbf{\text{energ}}\acute{\mathbf{\text{ı}}}\mathbf{\text{a}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{ionizaci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n.}}\mathbf{\text{[0,5}}\mathbf{\text{puntos]}}$

El $\mathbf{\text{sodio}}$.

Al estar los tres en el mismo periodo, basta con la variación a lo largo de él. Hacia la derecha aumenta la carga nuclear mientras los electrones siguen entrando en la misma capa, de modo que el apantallamiento apenas cambia y la carga nuclear efectiva crece: los electrones externos quedan más atraídos y cuesta más arrancarlos.

El sodio es el que está más a la izquierda, así que es el de menor energía de ionización. Y hay una segunda razón, aún más contundente: al perder su único electrón $3s^1$ adquiere la configuración del neón, un gas noble, lo que hace el proceso especialmente favorable.

$\mathrm{E}{\mathrm{I}}_1(\mathrm{N}\mathrm{a})<\mathrm{E}{\mathrm{I}}_1(\mathrm{P})<\mathrm{E}{\mathrm{I}}_1(\mathrm{C}\mathrm{l})$