Ejercicio resuelto de Sistema periódico · Química · 2021

Cuestión 1. Configuración electrónica. Propiedades atómicas y periódicas.

Considere los elementos A ($Z=16$) y B ($Z=19$) y conteste a las siguientes cuestiones: (0,5 puntos cada apartado)

a) A partir de la configuración electrónica, indique el grupo y el periodo de la tabla periódica al que pertenece cada elemento.

b) Indique razonadamente el elemento que, previsiblemente, tendrá un mayor radio atómico.

c) Indique razonadamente el elemento que, previsiblemente, tendrá una menor primera energía de ionización.

d) Proponga la fórmula molecular del compuesto que se formará, de manera preferente, cuando se combinen ambos elementos. Indique qué tipo de enlace se establece. Razone las respuestas.

$\mathbf{\text{a)}}\mathbf{\text{A}}\mathbf{\text{partir}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{configuraci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{electr}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{nica,}}\mathbf{\text{indique}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{grupo}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{periodo}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{tabla}}\mathbf{\text{peri}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{dica}}\mathbf{\text{al}}\mathbf{\text{que}}\mathbf{\text{pertenece}}\mathbf{\text{cada}}\mathbf{\text{elemento.}}\mathbf{\text{(0,5}}\mathbf{\text{puntos)}}$

$A(Z=16):1s^{2}2s^{2}2p^{6}3s^{2}3p^4$

El nivel más alto ocupado es el 3, luego está en el $\mathbf{\text{periodo}}\mathbf{\text{3}}$; tiene 6 electrones de valencia ($3s^{2}3p^4$) y es un elemento del bloque p, así que pertenece al $\mathbf{\text{grupo}}\mathbf{\text{16}}$. Es el azufre.

$B(Z=19):1s^{2}2s^{2}2p^{6}3s^{2}3p^{6}4s^1$

Ha empezado un nivel nuevo, el 4, luego está en el $\mathbf{\text{periodo}}\mathbf{\text{4}}$, con un único electrón de valencia: $\mathbf{\text{grupo}}\mathbf{\text{1}}$. Es el potasio.

$\mathbf{\text{b)}}\mathbf{\text{Indique}}\mathbf{\text{razonadamente}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{elemento}}\mathbf{\text{que,}}\mathbf{\text{previsiblemente,}}\mathbf{\text{tendr}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{un}}\mathbf{\text{mayor}}\mathbf{\text{radio}}\mathbf{\text{at}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{mico.}}\mathbf{\text{(0,5}}\mathbf{\text{puntos)}}$

Los dos factores apuntan en la misma dirección, así que no hay ambigüedad.

El potasio está en un $\mathbf{\text{periodo}}\mathbf{\text{posterior}}$: su electrón más externo ocupa el nivel 4, más alejado del núcleo y apantallado por todas las capas interiores.

Y además está mucho más a la $\mathbf{\text{izquierda}}$, donde la carga nuclear efectiva es menor y los electrones están menos atraídos.

El radio atómico es mayor en el $\mathbf{\text{potasio}}\mathbf{\text{(B)}}$.

$\mathbf{\text{c)}}\mathbf{\text{Indique}}\mathbf{\text{razonadamente}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{elemento}}\mathbf{\text{que,}}\mathbf{\text{previsiblemente,}}\mathbf{\text{tendr}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{una}}\mathbf{\text{menor}}\mathbf{\text{primera}}\mathbf{\text{energ}}\acute{\mathbf{\text{ı}}}\mathbf{\text{a}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{ionizaci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n.}}\mathbf{\text{(0,5}}\mathbf{\text{puntos)}}$

Radio grande y energía de ionización pequeña van de la mano: cuanto más lejos y peor sujeto está el electrón externo, menos cuesta arrancarlo.

En el potasio se suma un motivo de peso: al perder su único electrón $4s$ adquiere la configuración del argón, un gas noble, lo que favorece mucho el proceso.

La primera energía de ionización es menor en el $\mathbf{\text{potasio}}\mathbf{\text{(B)}}$.

$\mathbf{\text{d)}}\mathbf{\text{Proponga}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{f}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{rmula}}\mathbf{\text{molecular}}\mathbf{\text{del}}\mathbf{\text{compuesto}}\mathbf{\text{que}}\mathbf{\text{se}}\mathbf{\text{formar}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{,}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{manera}}\mathbf{\text{preferente,}}\mathbf{\text{cuando}}\mathbf{\text{se}}\mathbf{\text{combinen}}\mathbf{\text{ambos}}\mathbf{\text{elementos.}}\mathbf{\text{Indique}}\mathbf{\text{qu}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{tipo}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{enlace}}\mathbf{\text{se}}\mathbf{\text{establece.}}\mathbf{\text{Razone}}\mathbf{\text{las}}\mathbf{\text{respuestas.}}\mathbf{\text{(0,5}}\mathbf{\text{puntos)}}$

El potasio es un $\mathbf{\text{metal}}\mathbf{\text{alcalino}}$, con tendencia acusada a ceder su electrón, y el azufre un $\mathbf{\text{no}}\mathbf{\text{metal}}$ al que le faltan dos para completar el octeto. La diferencia de electronegatividad es grande, así que hay transferencia de electrones y el enlace es $\mathbf{\text{i}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{nico}}$.

Cada potasio solo puede ceder uno, y el azufre necesita dos, así que hacen falta dos átomos de potasio por cada uno de azufre:

${\mathrm{K}}_2\mathrm{S}$, sulfuro de potasio.

Conviene precisar el término del enunciado: al ser un compuesto iónico no existen moléculas de ${\mathrm{K}}_2\mathrm{S}$ como tales, sino una red cristalina; la fórmula indica la proporción entre iones, no una molécula.