Ejercicio resuelto de Propiedades periódicas · Química · 2022

Cuestión 1. Configuración electrónica. Propiedades atómicas y periódicas.

Responda razonadamente a las cuestiones siguientes:

a) ¿Qué átomo tiene mayor la primera energía de ionización, el calcio ($Z=20$) o el germanio ($Z=32$)? (0,7 puntos)
b) ¿Qué átomo tiene mayor electronegatividad, el potasio ($Z=19$) o el arsénico ($Z=33$)? (0,7 puntos)
c) ¿Qué átomo tiene mayor radio, el magnesio ($Z=12$) o el cloro ($Z=17$)? (0,6 puntos)

$\mathbf{\text{a)}}\mathbf{\text{¿Qu}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{tomo}}\mathbf{\text{tiene}}\mathbf{\text{mayor}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{primera}}\mathbf{\text{energ}}\acute{\mathbf{\text{ı}}}\mathbf{\text{a}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{ionizaci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n,}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{calcio}}\mathbf{\text{(Z}}\mathbf{\text{=}}\mathbf{\text{20)}}\mathbf{\text{o}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{germanio}}\mathbf{\text{(Z}}\mathbf{\text{=}}\mathbf{\text{32)?}}\mathbf{\text{(0,7}}\mathbf{\text{puntos)}}$

Lo primero es situarlos en la tabla a partir de su configuración:

$\mathrm{C}\mathrm{a}(Z=20):[\mathrm{A}\mathrm{r}]4s^2$ — periodo 4, grupo 2.

$\mathrm{G}\mathrm{e}(Z=32):[\mathrm{A}\mathrm{r}]3d^{10}4s^{2}4p^2$ — periodo 4, grupo 14.

Están en el $\mathbf{\text{mismo}}\mathbf{\text{periodo}}$, así que decide la posición horizontal. Al avanzar hacia la derecha aumenta la carga nuclear sin que el electrón de valencia cambie de nivel, de modo que queda más fuertemente atraído y cuesta más arrancarlo.

El $\mathbf{\text{germanio}}$ tiene mayor primera energía de ionización.

$\mathbf{\text{b)}}\mathbf{\text{¿Qu}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{tomo}}\mathbf{\text{tiene}}\mathbf{\text{mayor}}\mathbf{\text{electronegatividad,}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{potasio}}\mathbf{\text{(Z}}\mathbf{\text{=}}\mathbf{\text{19)}}\mathbf{\text{o}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{ars}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{nico}}\mathbf{\text{(Z}}\mathbf{\text{=}}\mathbf{\text{33)?}}\mathbf{\text{(0,7}}\mathbf{\text{puntos)}}$

$\mathrm{K}(Z=19):[\mathrm{A}\mathrm{r}]4s^1$ — periodo 4, grupo 1.

$\mathrm{A}\mathrm{s}(Z=33):[\mathrm{A}\mathrm{r}]3d^{10}4s^{2}4p^3$ — periodo 4, grupo 15.

De nuevo el mismo periodo. La electronegatividad mide la tendencia a atraer los electrones de un enlace, y sigue la misma lógica que la energía de ionización: aumenta hacia la derecha.

El $\mathbf{\text{ars}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{nico}}$ es más electronegativo. Tiene sentido: el potasio es un metal alcalino, de los que ceden electrones con máxima facilidad, mientras que el arsénico es un semimetal que ya tiende a captarlos.

$\mathbf{\text{c)}}\mathbf{\text{¿Qu}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{tomo}}\mathbf{\text{tiene}}\mathbf{\text{mayor}}\mathbf{\text{radio,}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{magnesio}}\mathbf{\text{(Z}}\mathbf{\text{=}}\mathbf{\text{12)}}\mathbf{\text{o}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{cloro}}\mathbf{\text{(Z}}\mathbf{\text{=}}\mathbf{\text{17)?}}\mathbf{\text{(0,6}}\mathbf{\text{puntos)}}$

$\mathrm{M}\mathrm{g}(Z=12):[\mathrm{N}\mathrm{e}]3s^2$ — periodo 3, grupo 2.

$\mathrm{C}\mathrm{l}(Z=17):[\mathrm{N}\mathrm{e}]3s^{2}3p^5$ — periodo 3, grupo 17.

Ambos tienen sus electrones de valencia en el nivel 3, así que el tamaño lo decide la atracción del núcleo. El cloro tiene cinco protones más y el mismo apantallamiento interno, de modo que atrae la nube electrónica con más fuerza y la contrae.

El $\mathbf{\text{magnesio}}$ tiene mayor radio atómico. El radio disminuye de izquierda a derecha en un periodo, justo al contrario que las dos propiedades anteriores.