Ejercicio resuelto de Propiedades periódicas · Química · 2026

Responda a las siguientes cuestiones:

a) Deduzca de forma justificada qué anión divalente es isoelectrónico con $\text{Na}^{+}$. Escriba su símbolo y carga. [0,5 puntos]

b) Razone cuántos electrones con los números cuánticos $n=4$, $l=2$ y $m_l=0$ pueden pertenecer a un mismo átomo. Escriba en qué orbital(es) se encuentra(n) dicho(s) electrón(es). [0,5 puntos]

c) Defina la primera energía de ionización y justifique cuál de los elementos, Mg o Be, presenta mayor valor. [1 punto]

d) Razone el tipo de enlace químico presente en el compuesto $\text{H}_2\text{S}$. Justifique su solubilidad en agua. [0,5 puntos]

$\textbf{a) (0,5 puntos) Deduzca qué anión divalente es isoelectrónico con el catión sodio.}$

El sodio tiene 11 electrones y al perder uno se queda en 10:

$\text{Na}:\ 1s^{2}2s^{2}2p^{6}3s^{1}\;\Rightarrow\;\text{Na}^{+}:\ 1s^{2}2s^{2}2p^{6}\ \ (10\ \text{electrones})$

Ser isoelectrónico significa tener ese mismo número de electrones. Un anión divalente ha ganado dos, así que el átomo neutro de partida debe tener 8, es decir, ser el oxígeno:

$\text{O}^{2-}:\ 1s^{2}2s^{2}2p^{6}\ \ (10\ \text{electrones})$

El anión pedido es el óxido, $\text{O}^{2-}$.

$\textbf{b) (0,5 puntos) Razone cuántos electrones con los números cuánticos n = 4, l = 2 y m(l) = 0 puede haber en un mismo átomo.}$

Los tres números dados fijan un orbital concreto: $n=4$ es la cuarta capa y $l=2$ corresponde a los orbitales $d$, de modo que se trata de uno de los cinco orbitales $4d$, precisamente el que tiene $m_l=0$.

Queda libre el cuarto número cuántico, el de espín, que solo admite dos valores. Por el principio de exclusión de Pauli, dos electrones del mismo átomo no pueden tener los cuatro números cuánticos iguales:

$m_s=+\tfrac{1}{2}\quad\text{y}\quad m_s=-\tfrac{1}{2}$

Puede haber como máximo 2 electrones, y están en un orbital $4d$.

$\textbf{c) (1 punto) Defina la primera energía de ionización y justifique cuál de los dos elementos, magnesio o berilio, presenta mayor valor.}$

La primera energía de ionización es la energía mínima necesaria para arrancar el electrón más externo de un átomo gaseoso en su estado fundamental, formando un catión monopositivo:

$\text{X (g)}+E_I\ \longrightarrow\ \text{X}^{+}\text{ (g)}+e^{-}$

Los dos elementos son del grupo 2, pero el berilio está en el segundo periodo y el magnesio en el tercero. Al bajar en un grupo aumenta el número de capas: el electrón que se arranca está más lejos del núcleo y, además, más apantallado por los electrones interiores, así que el núcleo lo retiene con menos fuerza.

$E_I(\text{Be})>E_I(\text{Mg})$

El berilio presenta la mayor primera energía de ionización.

$\textbf{d) (0,5 puntos) Razone el tipo de enlace del sulfuro de hidrógeno y justifique su solubilidad en agua.}$

El $\text{H}_2\text{S}$ está formado por hidrógeno y azufre, dos no metales de electronegatividad parecida: comparten electrones, luego el enlace es covalente.

La molécula es angular, porque el azufre tiene dos pares de electrones no enlazantes que comprimen el ángulo. Al no ser lineal, los momentos dipolares de los dos enlaces S-H, que ya son polares por la diferencia de electronegatividad, no se anulan: la molécula es polar.

Como el agua también es polar y lo semejante disuelve a lo semejante, el sulfuro de hidrógeno es soluble en agua (además puede formar interacciones dipolo-dipolo con ella).