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)

$\textbf{a) Defina energía de ionización. (Hasta 0,5 puntos)}$

La $\textbf{primera energía de ionización}$ 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:

$\mathrm{X}(g) + \mathrm{EI_1} \rightarrow \mathrm{X^+}(g) + e^-$

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

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

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

El $\textbf{sodio}$ 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, $496\ \mathrm{kJ\cdot mol^{-1}}$.

El $\textbf{argón}$ es el más difícil: ya tiene el octeto completo, así que arrancarle un electrón lo desestabiliza. Le corresponde $1521\ \mathrm{kJ\cdot mol^{-1}}$.

El $\textbf{oxígeno}$ queda en medio, $1313\ \mathrm{kJ\cdot mol^{-1}}$: 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.

$\mathrm{EI_1(Na)} < \mathrm{EI_1(O)} < \mathrm{EI_1(Ar)}$

$\textbf{c) Justifique cuál de los siguientes iones tiene mayor radio: S²⁻ y K⁺. (Hasta 0,5 puntos)}$

Los dos iones son $\textbf{isoelectrónicos}$: tienen 18 electrones cada uno, la configuración del argón.

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

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 $\textbf{sulfuro}$, $\mathrm{S^{2-}}$. La regla general para especies isoelectrónicas es que el radio disminuye al aumentar el número atómico.