Ejercicio resuelto de Propiedades periódicas · Química · 2020

Cuestión 1.- Estructura atómica. Propiedades periódicas.

Considere los elementos con número atómico A = 9, B = 11, C = 15 y D = 17. Responda las siguientes cuestiones:

a) Escriba la configuración electrónica de cada uno de los elementos propuestos en su estado fundamental e indique el ion más estable que formará cada uno de ellos. (0,8 puntos)

b) Defina energía de ionización y ordene razonadamente los elementos en función de su primera energía de ionización. (0,8 puntos)

c) Proponga un compuesto iónico y otro molecular formado por el elemento A combinado con cualquier otro de los propuestos. (0,4 puntos)

$\mathbf{\text{a)}}\mathbf{\text{Escriba}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{configuraci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{electr}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{nica}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{cada}}\mathbf{\text{uno}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{los}}\mathbf{\text{elementos}}\mathbf{\text{propuestos}}\mathbf{\text{en}}\mathbf{\text{su}}\mathbf{\text{estado}}\mathbf{\text{fundamental}}\mathbf{\text{e}}\mathbf{\text{indique}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{ion}}\mathbf{\text{m}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{s}}\mathbf{\text{estable}}\mathbf{\text{que}}\mathbf{\text{formar}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{cada}}\mathbf{\text{uno}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{ellos.}}\mathbf{\text{(0,8}}\mathbf{\text{puntos)}}$

$A(Z=9):1s^{2}2s^{2}2p^5$ — el $\mathbf{\text{fl}}\acute{\mathbf{\text{u}}}\mathbf{\text{or}}$. Le falta un electrón para el octeto, así que forma ${\mathrm{F}}^{-}$: $1s^{2}2s^{2}2p^6$, como el neón.

$B(Z=11):1s^{2}2s^{2}2p^{6}3s^1$ — el $\mathbf{\text{sodio}}$. Cede su único electrón de valencia y forma $\mathrm{N}{\mathrm{a}}^{+}$: $1s^{2}2s^{2}2p^6$, también como el neón.

$C(Z=15):1s^{2}2s^{2}2p^{6}3s^{2}3p^3$ — el $\mathbf{\text{f}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{sforo}}$. Gana tres electrones y forma ${\mathrm{P}}^{3-}$: $1s^{2}2s^{2}2p^{6}3s^{2}3p^6$, como el argón.

$D(Z=17):1s^{2}2s^{2}2p^{6}3s^{2}3p^5$ — el $\mathbf{\text{cloro}}$. Gana uno y forma $\mathrm{C}{\mathrm{l}}^{-}$: $1s^{2}2s^{2}2p^{6}3s^{2}3p^6$, como el argón.

$\mathbf{\text{b)}}\mathbf{\text{Defina}}\mathbf{\text{energ}}\acute{\mathbf{\text{ı}}}\mathbf{\text{a}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{ionizaci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{ordene}}\mathbf{\text{razonadamente}}\mathbf{\text{los}}\mathbf{\text{elementos}}\mathbf{\text{en}}\mathbf{\text{funci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{su}}\mathbf{\text{primera}}\mathbf{\text{energ}}\acute{\mathbf{\text{ı}}}\mathbf{\text{a}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{ionizaci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n.}}\mathbf{\text{(0,8}}\mathbf{\text{puntos)}}$

La $\mathbf{\text{primera}}\mathbf{\text{energ}}\acute{\mathbf{\text{ı}}}\mathbf{\text{a}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{ionizaci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}$ es la energía mínima necesaria para arrancar el electrón más externo a un átomo neutro, en estado gaseoso y en su estado fundamental, dando el catión monopositivo:

$\mathrm{X}(g)+\mathrm{E}{\mathrm{I}}_1\to {\mathrm{X}}^{+}(g)+e^{-}$

Es siempre positiva, porque hay que vencer la atracción del núcleo, y crece hacia la derecha y hacia arriba de la tabla.

El $\mathbf{\text{sodio}}$ es el más fácil de ionizar con diferencia: su electrón $3s^1$ está muy apantallado y al perderlo adquiere configuración de gas noble.

El $\mathbf{\text{f}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{sforo}}$ y el $\mathbf{\text{cloro}}$ están los dos en el periodo 3; el cloro, más a la derecha, tiene mayor carga nuclear efectiva y cuesta más ionizarlo.

Y el $\mathbf{\text{fl}}\acute{\mathbf{\text{u}}}\mathbf{\text{or}}$ es el que más cuesta: pertenece al mismo grupo que el cloro pero al periodo 2, con los electrones mucho más cerca del núcleo.

$\mathrm{E}{\mathrm{I}}_1(\mathrm{N}\mathrm{a})<\mathrm{E}{\mathrm{I}}_1(\mathrm{P})<\mathrm{E}{\mathrm{I}}_1(\mathrm{C}\mathrm{l})<\mathrm{E}{\mathrm{I}}_1(\mathrm{F})$

$\mathbf{\text{c)}}\mathbf{\text{Proponga}}\mathbf{\text{un}}\mathbf{\text{compuesto}}\mathbf{\text{i}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{nico}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{otro}}\mathbf{\text{molecular}}\mathbf{\text{formado}}\mathbf{\text{por}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{elemento}}\mathbf{\text{A}}\mathbf{\text{combinado}}\mathbf{\text{con}}\mathbf{\text{cualquier}}\mathbf{\text{otro}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{los}}\mathbf{\text{propuestos.}}\mathbf{\text{(0,4}}\mathbf{\text{puntos)}}$

$\mathbf{\text{I}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{nico}}$: $\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{F}$, fluoruro de sodio. Une un metal alcalino con un halógeno, con una diferencia de electronegatividad enorme, así que hay transferencia de electrones: $\mathrm{N}{\mathrm{a}}^{+}$ y ${\mathrm{F}}^{-}$ en relación 1 a 1.

$\mathbf{\text{Molecular}}$: $\mathrm{P}{\mathrm{F}}_3$, trifluoruro de fósforo. Los dos son no metales, así que comparten electrones; al fósforo le faltan tres y a cada flúor uno.

Sirve igualmente $\mathrm{C}\mathrm{l}\mathrm{F}$, entre los elementos A y D, por la misma razón.