Ejercicio resuelto de Propiedades periódicas · Química · 2021

i) Determine la configuración electrónica fundamental de los elementos aluminio, cloro y potasio. [0,75 puntos]

ii) Defina afinidad electrónica e indique, razonadamente, cuál de estos elementos presentará mayor afinidad electrónica. [0,50 puntos]

iii) Ordene los elementos aluminio, cloro y potasio de mayor a menor radio atómico justificando su respuesta. [0,75 puntos]

Datos: Aluminio, $Z=13$; Cloro, $Z=17$; Potasio, $Z=19$.

$\mathbf{\text{i)}}\mathbf{\text{Determine}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{configuraci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{electr}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{nica}}\mathbf{\text{fundamental}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{los}}\mathbf{\text{elementos}}\mathbf{\text{aluminio,}}\mathbf{\text{cloro}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{potasio.}}\mathbf{\text{[0,75}}\mathbf{\text{puntos]}}$

$\mathrm{A}\mathrm{l}(Z=13):1s^{2}2s^{2}2p^{6}3s^{2}3p^1$

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

$\mathrm{K}(Z=19):1s^{2}2s^{2}2p^{6}3s^{2}3p^{6}4s^1$

El aluminio y el cloro pertenecen al tercer periodo, con tres y siete electrones de valencia; el potasio estrena la capa 4 y es, por tanto, del cuarto.

$\mathbf{\text{ii)}}\mathbf{\text{Defina}}\mathbf{\text{afinidad}}\mathbf{\text{electr}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{nica}}\mathbf{\text{e}}\mathbf{\text{indique,}}\mathbf{\text{razonadamente,}}\mathbf{\text{cu}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{l}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{estos}}\mathbf{\text{elementos}}\mathbf{\text{presentar}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{mayor}}\mathbf{\text{afinidad}}\mathbf{\text{electr}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{nica.}}\mathbf{\text{[0,50}}\mathbf{\text{puntos]}}$

La afinidad electrónica es la energía que se intercambia cuando un átomo neutro, en estado gaseoso y en su estado fundamental, capta un electrón y se convierte en un anión mononegativo:

$\mathrm{X}(g)+e^{-}\to {\mathrm{X}}^{-}(g)+\mathrm{A}\mathrm{E}$

Cuanto mayor es la carga nuclear efectiva y menor el radio, con más fuerza sujeta el átomo al electrón añadido y más energía se desprende. La tendencia es, por tanto, a crecer hacia la derecha y hacia arriba de la tabla.

El $\mathbf{\text{cloro}}$ es el que presenta mayor afinidad electrónica: está en el extremo derecho de su periodo y le falta un solo electrón para alcanzar la configuración del argón. El potasio, en el otro extremo y en un periodo inferior, es el que menos.

$\mathbf{\text{iii)}}\mathbf{\text{Ordene}}\mathbf{\text{los}}\mathbf{\text{elementos}}\mathbf{\text{aluminio,}}\mathbf{\text{cloro}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{potasio}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{mayor}}\mathbf{\text{a}}\mathbf{\text{menor}}\mathbf{\text{radio}}\mathbf{\text{at}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{mico}}\mathbf{\text{justificando}}\mathbf{\text{su}}\mathbf{\text{respuesta.}}\mathbf{\text{[0,75}}\mathbf{\text{puntos]}}$

El radio crece al bajar en un grupo, porque se estrena una capa, y disminuye hacia la derecha en un periodo, porque la carga nuclear efectiva contrae la nube electrónica.

El potasio es el mayor de los tres: es el único del cuarto periodo y además está en el grupo 1. Entre los otros dos, ambos del tercero, el aluminio está mucho más a la izquierda que el cloro.

$\mathrm{K}>\mathrm{A}\mathrm{l}>\mathrm{C}\mathrm{l}$