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T1: Estructura atómica
Sistema periódico
Teoría
2025 · Extraordinaria · Reserva
1A
Examen

Justifique la veracidad o falsedad de las siguientes afirmaciones:

a) Los iones SX2−\ce{S^{2-}} y ClX−\ce{Cl-} son especies isoelectrónicas.b) El aluminio tiene menor energía de ionización que el azufre.c) El X11X2121H\ce{^1_1H} y el X24X2224He\ce{^4_2He} son isótopos.d) Los iones OX2−\ce{O^{2-}} y SX2−\ce{S^{2-}} tienen el mismo número de protones.
Estructura atómicaPropiedades periódicas
a) VERDADERO. Dos especies son isoelectrónicas cuando tienen el mismo número de electrones. El azufre tiene número atómico Z=16Z = 16, por lo que el ion SX2−\ce{S^{2-}} ha ganado 2 electrones y posee 16+2=1816 + 2 = 18 electrones. El cloro tiene Z=17Z = 17, por lo que el ion ClX−\ce{Cl-} ha ganado 1 electrón y posee 17+1=1817 + 1 = 18 electrones. Ambos iones tienen 18 electrones, con configuración electrónica 1s2 2s2 2p6 3s2 3p61s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^6, por lo que son isoelectrónicos.b) VERDADERO. La energía de ionización depende de la carga nuclear efectiva (ZefZ_{ef}) que actúa sobre el electrón diferenciador. El aluminio (Z=13Z = 13) tiene configuración [Ne] 3s2 3p1[\text{Ne}]\,3s^2\,3p^1 y el azufre (Z=16Z = 16) tiene configuración [Ne] 3s2 3p4[\text{Ne}]\,3s^2\,3p^4. Ambos tienen el electrón diferenciador en el nivel 3p3p, pero el azufre presenta mayor ZZ y, aunque el apantallamiento SS también aumenta ligeramente, el incremento de ZefZ_{ef} es mayor, lo que atrae con más fuerza los electrones. Además, el aluminio tiene un solo electrón 3p3p, que está menos ligado que los electrones 3p3p del azufre por la mayor ZefZ_{ef} de este último. Por tanto, la energía de ionización del aluminio es menor que la del azufre.c) FALSO. Los isótopos son átomos del mismo elemento (mismo número de protones, mismo ZZ) pero con distinto número de neutrones (distinto número másico AA). El X11X2121H\ce{^1_1H} tiene Z=1Z = 1 (1 protón) y el X24X2224He\ce{^4_2He} tiene Z=2Z = 2 (2 protones). Al tener distinto número de protones, pertenecen a elementos químicos diferentes (hidrógeno y helio respectivamente), por lo que no pueden ser isótopos.d) FALSO. El número de protones de un ion es igual al número atómico del elemento que lo origina, independientemente de la carga iónica. El oxígeno tiene Z=8Z = 8, por lo que OX2−\ce{O^{2-}} tiene 8 protones. El azufre tiene Z=16Z = 16, por lo que SX2−\ce{S^{2-}} tiene 16 protones. Al pertenecer a elementos distintos, tienen distinto número de protones. Lo que sí comparten ambos iones es el número de electrones (8+2=108 + 2 = 10 para OX2−\ce{O^{2-}} y 16+2=1816 + 2 = 18 para SX2−\ce{S^{2-}}), aunque tampoco coincide, por lo que tampoco son isoelectrónicos entre sí.