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T1: Estructura atómica
Propiedades periódicas
Teoría
2022 · Ordinaria · Suplente
B2
Examen

Considerando los siguientes elementos Mg\ce{Mg}, Si\ce{Si} y Cl\ce{Cl}, justifique:

a) Cuál de ellos tiene mayor radio.b) Cuál de ellos tiene mayor tendencia a formar cationes.c) Cuál presenta el mayor número de electrones desapareados.
radio atómicopropiedades periódicas
Configuraciones electrónicas y propiedades periódicas

Para justificar las propiedades de los elementos, primero establecemos sus configuraciones electrónicas en estado fundamental siguiendo el principio de Aufbau:

Mg(Z=12):1s22s22p63s2\ce{Mg} (Z=12): 1s^2 2s^2 2p^6 3s^2
Si(Z=14):1s22s22p63s23p2\ce{Si} (Z=14): 1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^2
Cl(Z=17):1s22s22p63s23p5\ce{Cl} (Z=17): 1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^5
a) El elemento con mayor radio es el Mg\ce{Mg}. Los tres elementos se sitúan en el mismo nivel de energía principal (n=3n=3). A medida que aumenta el número atómico (ZZ) de izquierda a derecha en el periodo, el apantallamiento (SS) ejercido por los electrones internos se mantiene constante. Esto provoca un aumento de la carga nuclear efectiva (Zef=Z−SZ_{ef} = Z - S), lo que genera una mayor fuerza de atracción del núcleo sobre la capa de valencia, comprimiendo el átomo. Al tener la menor ZefZ_{ef}, el Mg\ce{Mg} es el que experimenta menor atracción y presenta el radio mayor.b) El Mg\ce{Mg} tiene la mayor tendencia a formar cationes. La tendencia a formar cationes está relacionada con una baja energía de ionización. Como se ha justificado anteriormente, el Mg\ce{Mg} posee la menor carga nuclear efectiva (ZefZ_{ef}) de los tres elementos para un mismo nivel energético (n=3n=3). Debido a esta menor atracción nuclear sobre los electrones externos, se requiere aportar menos energía para eliminar un electrón de su capa de valencia en comparación con el Si\ce{Si} o el Cl\ce{Cl}.c) El Si\ce{Si} presenta el mayor número de electrones desapareados. Según la Regla de Máxima Multiplicidad de Hund, los electrones de un subnivel (pp, en este caso) se distribuyen ocupando el mayor número de orbitales posibles con espines paralelos. El Mg\ce{Mg} (3s23s^2) tiene todos sus electrones apareados. El Si\ce{Si} (3p23p^2) distribuye sus dos electrones en dos orbitales pp diferentes, resultando en 2 electrones desapareados. El Cl\ce{Cl} (3p53p^5) llena dos orbitales pp con parejas de electrones y el tercero con un solo electrón, resultando en solo 1 electrón desapareado.