T1: Estructura atómica

Propiedades periódicas

Teoría

2024 · Extraordinaria · Titular

El número de protones de cuatro átomos es el siguiente: A = 8; B = 9; C = 12 y D = 20. Razone:

a) ¿Cuál es el más electronegativo?b) ¿Cuál posee menor energía de ionización?c) ¿Cuál puede convertirse en anión divalente estable?

electronegatividadenergía de ionización

Configuración electrónica de los átomos

Siguiendo el principio de Aufbau, el principio de exclusión de Pauli y la regla de máxima multiplicidad de Hund, las configuraciones electrónicas de los elementos según su número de protones ( $Z$ ) son:

\begin{aligned} &\text{A } (Z=8): 1s^2 2s^2 2p^4 \ &\text{B } (Z=9): 1s^2 2s^2 2p^5 \ &\text{C } (Z=12): 1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 \ &\text{D } (Z=20): 1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 4s^2 \end{aligned}

a) El átomo B es el más electronegativo. Los elementos A y B pertenecen al periodo 2 (

n=2

), mientras que C y D pertenecen a los periodos 3 (

n=3

) y 4 (

n=4

) respectivamente. Al tener sus electrones en niveles de energía más bajos, el apantallamiento (

S

) es menor y la atracción del núcleo sobre los electrones de enlace es mayor. Comparando A (

Z=8

) y B (

Z=9

), ambos tienen el mismo apantallamiento de electrones internos, pero B posee una mayor carga nuclear. Esto resulta en una mayor carga nuclear efectiva (

Z_{ef}

) para B, lo que le confiere una mayor capacidad para atraer el par electrónico de enlace.b) El átomo D posee la menor energía de ionización. La energía de ionización disminuye al aumentar el nivel de energía principal (

n

) de los electrones de valencia y el efecto de apantallamiento (

S

). El átomo D tiene sus electrones externos en el nivel

n=4

, el más alejado del núcleo de los cuatro elementos propuestos. Debido a este mayor nivel energético y al mayor número de capas electrónicas internas que aumentan el apantallamiento, la fuerza de atracción nuclear sobre los electrones de valencia es menor en D, por lo que se requiere menos energía para extraer su electrón más externo.c) El átomo A puede convertirse en un anión divalente estable. De acuerdo con su configuración electrónica

1s^2 2s^2 2p^4

, el átomo A posee seis electrones en su capa de valencia (

n=2

). Para alcanzar la configuración de gas noble de máxima estabilidad (isoelectrónica con el Neón,

1s^2 2s^2 2p^6

), este átomo tiende a captar dos electrones adicionales. Al completar su octeto electrónico, se forma el anión

\ce{A^2-}

, el cual es una especie divalente estable.