Ejercicio resuelto de Propiedades periódicas · Química · 2023

Conteste las siguientes cuestiones:

a) Defina energía de ionización. (Hasta 0,5 puntos)

b) Los valores de la primera energía de ionización, 496, 1313, 1521 $\text{kJ}\cdot {\text{mol}}^{-1}$, pertenecen a alguno de los siguientes elementos: $\text{Ar}$, $\text{Na}$ y $\text{O}$. Asigne de forma justificada cada valor a cada uno de los elementos anteriores. (Hasta 1,0 puntos)

c) Justifique cuál de los siguientes iones tiene mayor radio: ${\text{S}}^{2-}$ y ${\text{K}}^{+}$. (Hasta 0,5 puntos)

$\mathbf{\text{a)}}\mathbf{\text{Defina}}\mathbf{\text{energ}}\acute{\mathbf{\text{ı}}}\mathbf{\text{a}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{ionizaci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n.}}\mathbf{\text{(Hasta}}\mathbf{\text{0,5}}\mathbf{\text{puntos)}}$

La $\mathbf{\text{primera}}\mathbf{\text{energ}}\acute{\mathbf{\text{ı}}}\mathbf{\text{a}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{ionizaci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}$ es la energía mínima necesaria para arrancar el electrón más externo a un átomo neutro, en estado gaseoso y en su estado fundamental, dando el catión monopositivo:

$\mathrm{X}(g)+\mathrm{E}{\mathrm{I}}_1\to {\mathrm{X}}^{+}(g)+e^{-}$

Siempre es positiva, porque hay que vencer la atracción del núcleo. Se mide en $\mathrm{k}\mathrm{J}\cdot \mathrm{m}\mathrm{o}{\mathrm{l}}^{-1}$ y, dentro de la tabla periódica, crece hacia la derecha de un periodo y hacia arriba de un grupo.



Basta ordenar los tres elementos según lo que cuesta arrancarles el electrón más externo.

El $\mathbf{\text{sodio}}$ es el más fácil de ionizar con diferencia: al perder su único electrón $3s^1$ adquiere configuración de gas noble, que es muy estable. Le corresponde el valor más bajo, $496\mathrm{k}\mathrm{J}\cdot \mathrm{m}\mathrm{o}{\mathrm{l}}^{-1}$.

El $\mathbf{\text{arg}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}$ es el más difícil: ya tiene el octeto completo, así que arrancarle un electrón lo desestabiliza. Le corresponde $1521\mathrm{k}\mathrm{J}\cdot \mathrm{m}\mathrm{o}{\mathrm{l}}^{-1}$.

El $\mathbf{\text{ox}}\acute{\mathbf{\text{ı}}}\mathbf{\text{geno}}$ queda en medio, $1313\mathrm{k}\mathrm{J}\cdot \mathrm{m}\mathrm{o}{\mathrm{l}}^{-1}$: está a la derecha del periodo 2, con carga nuclear efectiva alta, pero aún le faltan dos electrones para el octeto, de modo que no le compensa perder ninguno.

$\mathrm{E}{\mathrm{I}}_1(\mathrm{N}\mathrm{a})<\mathrm{E}{\mathrm{I}}_1(\mathrm{O})<\mathrm{E}{\mathrm{I}}_1(\mathrm{A}\mathrm{r})$

$\mathbf{\text{c)}}\mathbf{\text{Justifique}}\mathbf{\text{cu}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{l}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{los}}\mathbf{\text{siguientes}}\mathbf{\text{iones}}\mathbf{\text{tiene}}\mathbf{\text{mayor}}\mathbf{\text{radio:}}\mathbf{\text{S²⁻}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{K⁺.}}\mathbf{\text{(Hasta}}\mathbf{\text{0,5}}\mathbf{\text{puntos)}}$

Los dos iones son $\mathbf{\text{isoelectr}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{nicos}}$: tienen 18 electrones cada uno, la configuración del argón.

${\mathrm{S}}^{2-}(Z=16){\mathrm{K}}^{+}(Z=19)$

Al tener el mismo número de electrones, lo que decide es la carga del núcleo. El potasio tiene tres protones más, así que atrae la misma nube electrónica con más fuerza y la contrae.

El ion de mayor radio es, por tanto, el $\mathbf{\text{sulfuro}}$, ${\mathrm{S}}^{2-}$. La regla general para especies isoelectrónicas es que el radio disminuye al aumentar el número atómico.