Ejercicio resuelto de Propiedades periódicas · Química · 2022

A.1 Considere los elementos: A (Z = 9) y B (Z = 13).

a) (0,5 puntos) Escriba la configuración electrónica de cada uno.
b) (0,5 puntos) Identifique el nombre, símbolo, grupo y periodo de cada elemento.
c) (0,5 puntos) Justifique cuál es el elemento de menor energía de ionización.
d) (0,5 puntos) Formule el compuesto binario formado por los elementos A y B, nómbrelo e indique el tipo de enlace que presenta.

$\textbf{a) Escriba la configuración electrónica de cada uno. (0{,}5 puntos)}$

Se llenan los orbitales por orden creciente de energía hasta agotar los electrones.

$\mathrm{A}\ (Z = 9): \quad 1s^2\,2s^2\,2p^5$

$\mathrm{B}\ (Z = 13): \quad 1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^1$

$\textbf{b) Identifique el nombre, símbolo, grupo y periodo de cada elemento. (0{,}5 puntos)}$

El periodo lo da el mayor número cuántico principal ocupado, y el grupo, los electrones de valencia.

$\mathrm{A}$: el nivel más externo es el 2 y tiene siete electrones de valencia. Es el $\textbf{flúor}$, $\mathrm{F}$, $\textbf{grupo 17, periodo 2}$.

$\mathrm{B}$: el nivel más externo es el 3 y tiene tres electrones de valencia. Es el $\textbf{aluminio}$, $\mathrm{Al}$, $\textbf{grupo 13, periodo 3}$.

$\textbf{c) Justifique cuál es el elemento de menor energía de ionización. (0{,}5 puntos)}$

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.

Las dos tendencias periódicas juegan aquí a favor del aluminio. Está en el periodo 3, con una capa más que el flúor, de modo que su electrón externo se encuentra más lejos del núcleo y mejor apantallado. Y está mucho más a la izquierda, donde la carga nuclear efectiva es menor.

El de $\textbf{menor}$ energía de ionización es el $\textbf{aluminio (B)}$. Es coherente con su comportamiento químico: es un metal y tiende a ceder electrones, mientras que al flúor, al que solo le falta uno para completar el octeto, arrancarle un electrón le cuesta muchísimo.

$\textbf{d) Formule el compuesto binario formado por los elementos A y B, nómbrelo e indique el tipo de enlace que presenta. (0{,}5 puntos)}$

El aluminio cede sus tres electrones de valencia y cada flúor capta uno, así que hacen falta tres átomos de flúor por cada uno de aluminio:

$\mathrm{Al^{3+}} + 3\,\mathrm{F^-} \rightarrow \mathrm{AlF_3}$

El compuesto es el $\textbf{trifluoruro de aluminio}$, o fluoruro de aluminio.

El enlace es $\textbf{iónico}$: se combinan un metal de energía de ionización baja y el no metal más electronegativo de todos, así que la diferencia de electronegatividad es enorme y hay transferencia de electrones, no reparto. Lo que se forma es una red cristalina tridimensional, y de ahí que sea un sólido de punto de fusión muy elevado que solo conduce la corriente fundido o disuelto.