T1: Estructura atómica

Propiedades periódicas

Teoría

2023 · Extraordinaria · Suplente

Responda razonadamente si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas:

a) La carga nuclear efectiva para los elementos de un mismo periodo aumenta cuanto mayor es el número atómico del elemento.b) El

\ce{Na+}

tiene menor radio que el

\ce{Al^3+}

c) El

\ce{Li}

tiene mayor energía de ionización que el

\ce{K}

Radio atómicoEnergía de ionizaciónCarga nuclear efectiva

a) Verdadero. Para los elementos de un mismo periodo, el número atómico

Z

aumenta progresivamente mientras que los electrones se incorporan al mismo nivel de energía, lo que hace que el apantallamiento

S

de los electrones internos permanezca prácticamente constante. Según la expresión de la carga nuclear efectiva

Z_{ef} = Z - S

, al aumentar

Z

y mantenerse

S

constante, el valor de

Z_{ef}

aumenta de izquierda a derecha a lo largo del periodo, atrayendo con más fuerza a los electrones de la capa de valencia.b) Falso. Los iones

\ce{Na+}

(

Z = 11

) y

\ce{Al^3+}

(

Z = 13

) poseen 10 electrones cada uno, lo que los define como especies isoelectrónicas con la siguiente configuración electrónica:

1s^{2} 2s^{2} 2p^{6}

Al poseer el mismo número de electrones, el apantallamiento $S$ es similar en ambas especies. Sin embargo, el aluminio tiene un mayor número de protones en el núcleo, lo que resulta en una carga nuclear efectiva $Z_{ef}$ significativamente superior para el $\ce{Al^3+}$ . Esta mayor $Z_{ef}$ ejerce una fuerza de atracción superior sobre la nube electrónica, contrayéndola más hacia el núcleo y provocando que el radio del $\ce{Al^3+}$ sea menor que el del $\ce{Na+}$ .

c) Verdadero. El

\ce{Li}

(

Z = 3

) y el

\ce{K}

(

Z = 19

) pertenecen al grupo de los metales alcalinos. El electrón diferenciador del

\ce{Li}

se encuentra en el nivel de energía

n = 2

, mientras que el del

\ce{K}

se sitúa en el nivel

n = 4

Al descender en el grupo, el incremento del nivel de energía $n$ y el aumento del apantallamiento $S$ de las capas internas tienen un efecto predominante sobre el aumento de la carga nuclear $Z$ . La mayor distancia del electrón de valencia al núcleo en el $\ce{K}$ debilita la atracción electrostática experimentada por dicho electrón. Por tanto, se requiere una mayor energía para arrancar el electrón del $\ce{Li}$ , al estar este en un nivel $n$ más bajo y, en consecuencia, más fuertemente atraído por el núcleo.