Ejercicio resuelto de Propiedades periódicas · Química · 2022

A.1 Considere los elementos A (un halógeno cuyo anión contiene 18 ${\mathrm{e}}^{-}$), B (un metal alcalinotérreo del tercer periodo) y C (un elemento del grupo 16 que contiene 16 ${\mathrm{e}}^{-}$).

a) (1 punto) Identifique los elementos A, B y C con su nombre y símbolo, y escriba la configuración electrónica de cada uno de ellos en su estado fundamental.
b) (1 punto) Justifique si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas:
b.1. El elemento C es el que presenta una mayor energía de ionización.
b.2. El elemento con mayor radio atómico es el B.

$\mathbf{\text{a)}}\mathbf{\text{Identifique}}\mathbf{\text{los}}\mathbf{\text{elementos}}\mathbf{\text{A,}}\mathbf{\text{B}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{C}}\mathbf{\text{con}}\mathbf{\text{su}}\mathbf{\text{nombre}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{s}}\acute{\mathbf{\text{ı}}}\mathbf{\text{mbolo,}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{escriba}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{configuraci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{electr}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{nica}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{cada}}\mathbf{\text{uno}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{ellos}}\mathbf{\text{en}}\mathbf{\text{su}}\mathbf{\text{estado}}\mathbf{\text{fundamental.}}\mathbf{\text{(1}}\mathbf{\text{punto)}}$

$\mathbf{\text{A}}$: un halógeno cuyo anión tiene 18 electrones. Al ser halógeno gana uno solo, así que el átomo neutro tenía 17. Es el $\mathbf{\text{cloro}}$, $\mathrm{C}\mathrm{l}$:

$1s^{2}2s^{2}2p^{6}3s^{2}3p^5$

$\mathbf{\text{B}}$: un metal alcalinotérreo del tercer periodo, es decir, del grupo 2 con el nivel 3 como más externo. Es el $\mathbf{\text{magnesio}}$, $\mathrm{M}\mathrm{g}$ ($Z=12$):

$1s^{2}2s^{2}2p^{6}3s^2$

$\mathbf{\text{C}}$: un elemento del grupo 16 con 16 electrones, luego $Z=16$. Es el $\mathbf{\text{azufre}}$, $\mathrm{S}$:

$1s^{2}2s^{2}2p^{6}3s^{2}3p^4$

Conviene fijarse en que los tres pertenecen al $\mathbf{\text{periodo}}\mathbf{\text{3}}$, lo que hace muy directa la comparación de los apartados siguientes.

$\mathbf{\text{b)}}\mathbf{\text{Justifique}}\mathbf{\text{si}}\mathbf{\text{las}}\mathbf{\text{siguientes}}\mathbf{\text{afirmaciones}}\mathbf{\text{son}}\mathbf{\text{verdaderas}}\mathbf{\text{o}}\mathbf{\text{falsas.}}\mathbf{\text{(1}}\mathbf{\text{punto)}}$

$\mathbf{\text{b.1.}}\mathbf{\text{El}}\mathbf{\text{elemento}}\mathbf{\text{C}}\mathbf{\text{es}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{que}}\mathbf{\text{presenta}}\mathbf{\text{una}}\mathbf{\text{mayor}}\mathbf{\text{energ}}\acute{\mathbf{\text{ı}}}\mathbf{\text{a}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{ionizaci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n.}}$

$\mathbf{\text{Falsa.}}$ La 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.

Como los tres elementos están en el mismo periodo, la comparación se reduce a una sola tendencia: al avanzar hacia la derecha aumenta la carga nuclear sin que se añadan capas, de modo que la carga nuclear efectiva crece y los electrones quedan más retenidos.

$\mathrm{E}\mathrm{I}(\mathrm{M}\mathrm{g})<\mathrm{E}\mathrm{I}(\mathrm{S})<\mathrm{E}\mathrm{I}(\mathrm{C}\mathrm{l})$

El de mayor energía de ionización es el cloro (A), no el azufre. Además al cloro le falta un solo electrón para el octeto, así que perder uno lo alejaría mucho de la configuración de gas noble.

$\mathbf{\text{b.2.}}\mathbf{\text{El}}\mathbf{\text{elemento}}\mathbf{\text{con}}\mathbf{\text{mayor}}\mathbf{\text{radio}}\mathbf{\text{at}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{mico}}\mathbf{\text{es}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{B.}}$

$\mathbf{\text{Verdadera.}}$ De nuevo los tres están en el mismo periodo, y a lo largo de un periodo el radio atómico $\mathbf{\text{disminuye}}$ hacia la derecha: se añaden electrones a la misma capa mientras crece la carga nuclear, que los atrae cada vez con más fuerza y contrae la nube.

$r(\mathrm{M}\mathrm{g})>r(\mathrm{S})>r(\mathrm{C}\mathrm{l})$

El magnesio, que es el que está más a la izquierda, es el de mayor radio. Nótese que las dos propiedades varían en sentidos opuestos, y por la misma razón: cuanto más contraído está el átomo, más cuesta arrancarle un electrón.