Ejercicio resuelto de Propiedades periódicas · Química · 2020

Dados los elementos A $(Z = 17)$, B $(Z = 19)$ y C $(Z = 20)$, responda a las siguientes cuestiones:

a) Escriba sus configuraciones electrónicas ordenadas. (Hasta 0,6 puntos)

b) Ordene razonadamente estos elementos según el valor creciente del tamaño de sus átomos. (Hasta 0,5 puntos)

c) Razone cuál será el ion más estable para cada uno de esos átomos. (Hasta 0,5 puntos)

d) Escriba la fórmula de un compuesto que contenga solamente los elementos A y C. Indique cuál será el tipo de enlace que explique mejor sus propiedades. (Hasta 0,4 puntos)

$\textbf{a) Escriba sus configuraciones electrónicas ordenadas. (Hasta 0,6 puntos)}$

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

$\mathrm{B}\ (Z = 19): \quad 1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^6\,4s^1$ — el potasio.

$\mathrm{C}\ (Z = 20): \quad 1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^6\,4s^2$ — el calcio.

$\textbf{b) Ordene razonadamente estos elementos según el valor creciente del tamaño de sus átomos. (Hasta 0,5 puntos)}$

El radio atómico disminuye a lo largo de un periodo, porque aumenta la carga nuclear efectiva sin añadir capas, y aumenta al bajar en un grupo, porque se añade una capa nueva.

El cloro está en el periodo 3 y muy a la derecha, así que es el más pequeño con diferencia.

El potasio y el calcio están los dos en el periodo 4, con una capa más; entre ellos, el calcio tiene un protón más y atrae con más fuerza a sus electrones, de modo que es algo menor que el potasio.

$r(\mathrm{A}) < r(\mathrm{C}) < r(\mathrm{B})$

Es decir, cloro menor que calcio, y este menor que potasio.

$\textbf{c) Razone cuál será el ion más estable para cada uno de esos átomos. (Hasta 0,5 puntos)}$

Cada elemento busca la configuración de gas noble más próxima.

Al $\textbf{cloro}$ le falta un electrón para completar el subnivel $3p$, así que lo gana y forma $\mathrm{Cl^-}$, con la configuración del argón.

El $\textbf{potasio}$ cede su único electrón $4s^1$ y forma $\mathrm{K^+}$, también con la configuración del argón.

El $\textbf{calcio}$ cede sus dos electrones $4s^2$ y forma $\mathrm{Ca^{2+}}$, igualmente como el argón.

Los tres iones son isoelectrónicos: los tres tienen 18 electrones.

$\textbf{d) Escriba la fórmula de un compuesto que contenga solamente los elementos A y C. Indique cuál será el tipo de enlace que explique mejor sus propiedades. (Hasta 0,4 puntos)}$

El calcio cede dos electrones y cada cloro capta uno, así que hacen falta dos cloros por cada calcio:

$\mathrm{CaCl_2}$, cloruro de calcio.

El enlace es $\textbf{iónico}$: uno es un metal alcalinotérreo, muy poco electronegativo, y el otro un halógeno, muy electronegativo, de modo que hay transferencia de electrones y no compartición. Eso explica sus propiedades: sólido cristalino de punto de fusión alto, duro pero frágil, soluble en agua y conductor solo cuando está fundido o disuelto.