Ejercicio resuelto de Sistema periódico · Química · Aragón · 2024

Dados los elementos químicos A, B y C con números atómicos 12, 17 y 30, respectivamente, responda a las siguientes cuestiones de forma razonada:

a) Escriba sus configuraciones electrónicas, identifíquelos e indique a qué grupo y periodo pertenecen. (0,75 puntos)

b) De los tres elementos, razone cuál tendrá un menor radio atómico y cuál será el más electronegativo. (0,5 puntos)

c) Justifique qué tipo de enlace (iónico, covalente o metálico) dará lugar a la unión de A-B, B-B y C-C. ¿Cuál será la fórmula del compuesto resultante entre A y B? (0,75 puntos)

$\textbf{a) Escriba sus configuraciones electrónicas, identifíquelos e indique a qué grupo y periodo pertenecen. (0,75 puntos)}$

Las configuraciones se construyen repartiendo los electrones por orden creciente de energía. El periodo lo da el mayor número cuántico principal ocupado, y el grupo, la posición de los electrones de valencia.

$\mathrm{A}\ (Z = 12): \quad 1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2$

Es el magnesio, Mg. Termina en $3s^2$, luego pertenece al grupo 2 (alcalinotérreos) y al periodo 3.

$\mathrm{B}\ (Z = 17): \quad 1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^5$

Es el cloro, Cl. Con siete electrones de valencia está en el grupo 17 (halógenos), periodo 3.

$\mathrm{C}\ (Z = 30): \quad 1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^6\,3d^{10}\,4s^2$

Es el cinc, Zn. Tiene el subnivel $3d$ completo y dos electrones en el $4s$, de modo que es un elemento de transición del grupo 12, periodo 4.

$\textbf{b) De los tres elementos, razone cuál tendrá un menor radio atómico y cuál será el más electronegativo. (0,5 puntos)}$

El radio atómico disminuye al avanzar en un periodo, porque la carga nuclear efectiva aumenta y atrae más los electrones, y crece al bajar en un grupo, porque se añaden capas.

Magnesio y cloro comparten periodo, y el cloro está al final de él: es el más pequeño de los dos. El cinc pertenece al periodo 4, con una capa más. Por tanto el de menor radio atómico es el cloro.

La electronegatividad sigue la tendencia contraria: aumenta hacia la derecha y hacia arriba. El cloro es el que está más a la derecha y más arriba de los tres, así que es también el más electronegativo.

$\textbf{c) Justifique qué tipo de enlace (iónico, covalente o metálico) dará lugar a la unión de A-B, B-B y C-C. ¿Cuál será la fórmula del compuesto resultante entre A y B? (0,75 puntos)}$

A–B, es decir Mg–Cl: se unen un metal alcalinotérreo y un no metal muy electronegativo. La diferencia de electronegatividad es grande y hay transferencia de electrones, no reparto: el enlace es iónico.

El magnesio cede sus dos electrones de valencia y cada cloro capta uno, de modo que hacen falta dos cloros por cada magnesio para que ambos alcancen la configuración de gas noble:

$\mathrm{Mg^{2+}} + 2\,\mathrm{Cl^-} \rightarrow \mathrm{MgCl_2}$

B–B, es decir Cl–Cl: dos átomos no metálicos idénticos, con la misma electronegatividad. Ninguno puede arrancarle el electrón al otro, así que lo comparten y el enlace es covalente.

C–C, es decir Zn–Zn: dos átomos metálicos. Sus electrones de valencia se deslocalizan formando una nube que envuelve a los cationes ordenados en una red cristalina; el enlace es metálico, y de ahí la conductividad y el brillo característicos de los metales.