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T1: Estructura atómica
Propiedades periódicas
Teoría
2018 · Ordinaria · Suplente
2A
Examen

Indique, razonadamente, si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas:

a) El ion FX−\ce{F-} tiene mayor radio que el ion NaX+.\ce{Na+}.b) La primera energía de ionización del Cs\ce{Cs} es mayor que la del K.\ce{K}.c) Los elementos con Z=11Z = 11 y Z=17Z = 17 pertenecen al mismo periodo.
Estructura atómicaRadio iónico
a) Verdadero. El ion FX−\ce{F-} tiene una carga nuclear de Z=9Z = 9 y 10 electrones (1s22s22p61s^2 2s^2 2p^6). El ion NaX+\ce{Na+} tiene una carga nuclear de Z=11Z = 11 y 10 electrones (1s22s22p61s^2 2s^2 2p^6). Ambos iones son isoelectrónicos, es decir, tienen la misma configuración electrónica y el mismo número de electrones. En una serie isoelectrónica, el radio iónico disminuye a medida que aumenta la carga nuclear. Dado que el NaX+\ce{Na+} tiene una carga nuclear mayor (Z=11Z = 11) que el FX−\ce{F-} (Z=9Z = 9), los electrones son atraídos con mayor fuerza hacia el núcleo en el NaX+\ce{Na+}, resultando en un radio iónico más pequeño para el NaX+\ce{Na+} y, por lo tanto, un radio mayor para el FX−\ce{F-}.b) Falso. La primera energía de ionización es la energía necesaria para arrancar el electrón más externo de un átomo neutro en estado gaseoso. El K\ce{K} (Z=19Z=19) tiene la configuración electrónica [Ar]\ce{[Ar]} 4s14s^1, y el Cs\ce{Cs} (Z=55Z=55) tiene la configuración electrónica [Xe]\ce{[Xe]} 6s16s^1. Ambos son metales alcalinos y se encuentran en el mismo grupo. Al descender en un grupo, el número de capas electrónicas aumenta, lo que significa que el electrón de valencia se encuentra a mayor distancia del núcleo en el Cs\ce{Cs} (capa 6) que en el K\ce{K} (capa 4). Además, el efecto de apantallamiento (SS) de los electrones internos es mayor en el Cs\ce{Cs}, lo que reduce la carga nuclear efectiva (ZefZ_{ef}) experimentada por el electrón de valencia. Debido a la mayor distancia y al mayor apantallamiento, la fuerza de atracción entre el núcleo y el electrón más externo es menor en el Cs\ce{Cs}, requiriendo menos energía para arrancarlo. Por lo tanto, la primera energía de ionización del Cs\ce{Cs} es menor que la del K\ce{K}.c) Verdadero. El periodo de un elemento está determinado por el número cuántico principal (n) de la capa de valencia que se está llenando. Para el elemento con Z=11Z = 11 (Na\ce{Na}), la configuración electrónica es 1s22s22p63s11s^2 2s^2 2p^6 3s^1. La capa de valencia es la capa 3 (3s13s^1), por lo que pertenece al periodo 3. Para el elemento con Z=17Z = 17 (Cl\ce{Cl}), la configuración electrónica es 1s22s22p63s23p51s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^5. La capa de valencia es la capa 3 (3s23p53s^2 3p^5), por lo que también pertenece al periodo 3. Ambos elementos pertenecen al mismo periodo.