Ejercicio resuelto de Propiedades periódicas · Química · 2025

a) Escriba las configuraciones electrónicas de los iones $\text{Li}^{+}$, $\text{F}^{-}$, $\text{Na}^{+}$, $\text{Mg}^{2+}$, $\text{S}^{2-}$ y $\text{Cl}^{-}$ en su estado fundamental. [1,5 puntos]

b) Considere los elementos boro, carbono y aluminio. Explique, razonadamente, cuál de los tres tiene: [1 punto]

b.1) mayor radio atómico. [0,25 puntos]

b.2) menor radio atómico. [0,25 puntos]

b.3) mayor energía de ionización. [0,25 puntos]

b.4) menor energía de ionización. [0,25 puntos]

$\textbf{a) Escriba las configuraciones electrónicas de los iones Li⁺, F⁻, Na⁺, Mg²⁺, S²⁻ y Cl⁻ en su estado fundamental. [1,5 puntos]}$

Se parte de la configuración del átomo neutro y se quitan electrones —empezando por la capa más externa— si el ion es positivo, o se añaden si es negativo.

Ion	$Z$	Electrones	Configuración electrónica $\text{Li}^{+}$	3	2	$1s^{2}$ $\text{F}^{-}$	9	10	$1s^{2}\,2s^{2}\,2p^{6}$ $\text{Na}^{+}$	11	10	$1s^{2}\,2s^{2}\,2p^{6}$ $\text{Mg}^{2+}$	12	10	$1s^{2}\,2s^{2}\,2p^{6}$ $\text{S}^{2-}$	16	18	$1s^{2}\,2s^{2}\,2p^{6}\,3s^{2}\,3p^{6}$ $\text{Cl}^{-}$	17	18	$1s^{2}\,2s^{2}\,2p^{6}\,3s^{2}\,3p^{6}$

Todos son isoelectrónicos con un gas noble, que es precisamente la razón de su estabilidad: el $\text{Li}^{+}$ con el helio; el $\text{F}^{-}$, el $\text{Na}^{+}$ y el $\text{Mg}^{2+}$ con el neón; y el $\text{S}^{2-}$ y el $\text{Cl}^{-}$ con el argón.

Conviene notar que tener la misma configuración no significa tener el mismo tamaño: entre los tres isoelectrónicos con el neón, el $\text{F}^{-}$ es con diferencia el mayor y el $\text{Mg}^{2+}$ el menor, porque con los mismos diez electrones el magnesio tiene doce protones atrayéndolos y el flúor solo nueve.

$\textbf{b) Considere los elementos boro, carbono y aluminio. Explique, razonadamente, cuál de los tres tiene mayor y menor radio atómico y mayor y menor energía de ionización. [1 punto]}$

Primero se sitúan los tres elementos en la tabla:

Elemento	$Z$	Configuración	Periodo	Grupo Boro	5	$[\text{He}]\,2s^{2}2p^{1}$	2	13 Carbono	6	$[\text{He}]\,2s^{2}2p^{2}$	2	14 Aluminio	13	$[\text{Ne}]\,3s^{2}3p^{1}$	3	13

El radio atómico aumenta al bajar en un grupo (se añade una capa) y disminuye hacia la derecha en un periodo (crece la carga nuclear efectiva sin añadir capas). La energía de ionización sigue exactamente la tendencia contraria: cuanto más pequeño y más fuertemente atraído está el electrón externo, más cuesta arrancarlo.

$\textbf{b.1) Mayor radio atómico: el aluminio.}$ Es el único del periodo 3, con tres capas ocupadas frente a las dos del boro y el carbono.

$\textbf{b.2) Menor radio atómico: el carbono.}$ Está en el mismo periodo que el boro pero un lugar a la derecha, con un protón más en el núcleo y el mismo apantallamiento.

$\textbf{b.3) Mayor energía de ionización: el carbono.}$ Es el más pequeño y el de mayor carga nuclear efectiva, así que retiene con más fuerza su electrón externo.

$\textbf{b.4) Menor energía de ionización: el aluminio.}$ Su electrón $3p^{1}$ está en una capa más alejada y muy apantallado por las dos interiores completas.