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]

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

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.

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

$\mathrm{B}\ (Z = 15): \quad 1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^3$ — $\textbf{fósforo}$, periodo 3, grupo 15.

$\mathrm{C}\ (Z = 17): \quad 1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^5$ — $\textbf{cloro}$, 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.

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

El $\textbf{sodio}$.

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.

$\mathrm{EI_1(Na)} < \mathrm{EI_1(P)} < \mathrm{EI_1(Cl)}$