T1: Estructura atómica
Propiedades periódicas
Teoría
B4
Dados los elementos F, Cl y Al, indique razonadamente si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas:
a) El Cl es el elemento que tiene menor energía de ionización.b) El Al es el elemento que tiene mayor afinidad electrónica.c) El F es el que tiene menor radio atómico.Configuraciones electrónicas
Para justificar las propiedades de los elementos, primero determinamos sus configuraciones electrónicas en estado fundamental siguiendo el principio de construcción (Aufbau):
a) Falso. La energía de ionización (EI) es la energía necesaria para arrancar un electrón de un átomo gaseoso en su estado fundamental. Al comparar el () y el (), ambos tienen sus electrones externos en el nivel de energía . Sin embargo, el posee una mayor carga nuclear efectiva () debido al mayor número de protones para un apantallamiento () de electrones internos similar, lo que atrae con más fuerza a los electrones. Por otro lado, al comparar el con el , el tiene sus electrones en un nivel de energía inferior (), lo que implica una menor distancia al núcleo y menor apantallamiento, resultando en una EI mucho mayor. Por tanto, el elemento con menor energía de ionización es el , no el .b) Falso. La afinidad electrónica (AE) es el cambio de energía cuando un átomo gaseoso acepta un electrón. Los halógenos como el y el tienen afinidades electrónicas muy elevadas (negativas) porque al captar un electrón adquieren la configuración de gas noble (). El es un metal con baja tendencia a ganar electrones. Entre los halógenos, el presenta la mayor afinidad electrónica de la tabla periódica (el es menor debido a las repulsiones interelectrónicas en su pequeño orbital ). Por consiguiente, el es el que tiene mayor AE, no el .c) Verdadero. El radio atómico depende del nivel de energía más externo ocupado () y de la carga nuclear efectiva (). El tiene sus electrones de valencia en el nivel , mientras que el y el los tienen en el nivel . Al tener un nivel de energía menos, el tamaño del orbital es menor y los electrones están más cerca del núcleo. Comparando los elementos del mismo periodo ( y ), el radio disminuye hacia la derecha al aumentar la , por lo que el es más pequeño que el . Dado que el está en un nivel inferior y tiene una alta para su periodo, es el elemento con menor radio atómico de los tres.