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Configuración electrónica y propiedades periódicas
Teoría
2020 · Ordinaria · Suplente
B1
Examen

Sean dos elementos A y B cuyos números atómicos son: Z(A)=30Z(A) = 30 y Z(B)=35Z(B) = 35.

a) Escriba la configuración electrónica del estado fundamental de ambos elementos.b) Justifique cuál de los dos tiene mayor energía de ionización.c) En caso de que los elementos A y B se pudieran combinar para formar un compuesto estable y neutro, justifique cuál es la fórmula más probable para este compuesto.
configuración electrónicaenergía de ionización
a) Escriba la configuración electrónica del estado fundamental de ambos elementos.

Siguiendo el principio de Aufbau, la regla de máxima multiplicidad de Hund y el principio de exclusión de Pauli, los electrones se distribuyen en los orbitales por orden creciente de energía:

A(Z=30):1s22s22p63s23p64s23d10\ce{A} (Z = 30): 1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 4s^2 3d^{10}
B(Z=35):1s22s22p63s23p64s23d104p5\ce{B} (Z = 35): 1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 4s^2 3d^{10} 4p^5
b) Justifique cuál de los dos tiene mayor energía de ionización.

Ambos elementos sitúan sus electrones de valencia en el mismo nivel principal de energía (n=4n=4). Al desplazarnos a la derecha en un mismo periodo, aumenta el número atómico (ZZ). Aunque el número de electrones internos es el mismo, el aumento del apantallamiento (SS) por los electrones que se añaden a la misma capa es muy pequeño frente al incremento de la carga nuclear.Esto provoca que la carga nuclear efectiva (Zef=ZSZ_{ef} = Z - S) que actúa sobre los electrones externos sea significativamente mayor en el elemento B (Z=35Z=35) que en el elemento A (Z=30Z=30). Al ser mayor la ZefZ_{ef} en B, la fuerza de atracción del núcleo sobre los electrones periféricos es más intensa, por lo que se requiere un mayor aporte energético para arrancar un electrón. Por tanto, el elemento B tiene mayor energía de ionización.

c) En caso de que los elementos A y B se pudieran combinar para formar un compuesto estable y neutro, justifique cuál es la fórmula más probable para este compuesto.

El elemento A, con configuración externa 4s23d104s^2 3d^{10}, tiende a alcanzar una configuración estable de subcapa dd completa perdiendo sus dos electrones del orbital 4s4s, formando el catión A2+A^{2+}. El elemento B, cuya configuración es 4s24p54s^2 4p^5, tiende a captar un electrón para completar su octeto en la capa de valencia (4s24p64s^2 4p^6) y adquirir configuración de gas noble, formando el anión BB^{-}.Para que el compuesto resultante sea eléctricamente neutro, la suma de las cargas de los iones debe ser cero. Esto se logra combinando un catión A2+A^{2+} con dos aniones BB^{-}, resultando en la fórmula:

ABX2\ce{AB2}