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T1: Estructura atómica
Sistema periódico
Teoría
2025 · Extraordinaria · Reserva
1A
Examen

Justifique la veracidad o falsedad de las siguientes afirmaciones:

a) Los iones SX2−\ce{S^{2-}} y ClX−\ce{Cl-} son especies isoelectrónicas.b) El aluminio tiene menor energía de ionización que el azufre.c) El X11X2121H\ce{^1_1H} y el X24X2224He\ce{^4_2He} son isótopos.d) Los iones OX2−\ce{O^{2-}} y SX2−\ce{S^{2-}} tienen el mismo número de protones.
Estructura atómicaPropiedades periódicas
a) Verdadero. Dos especies son isoelectrónicas cuando poseen el mismo número de electrones y la misma configuración electrónica. El azufre (Z=16Z = 16) en su estado neutro tiene 16 electrones; al ganar dos electrones para formar el anión SX2−\ce{S^{2-}}, alcanza un total de 18 electrones. Por su parte, el cloro (Z=17Z = 17) tiene 17 electrones en estado neutro; al ganar un electrón para formar el anión ClX−\ce{Cl-}, también suma 18 electrones. Siguiendo el principio de Aufbau, ambos presentan la configuración electrónica 1s22s22p63s23p61s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6.b) Verdadero. El aluminio (Z=13Z = 13) y el azufre (Z=16Z = 16) tienen sus electrones de valencia en el mismo nivel de energía (n=3n = 3). Al desplazarnos a la derecha en un periodo, aumenta la carga nuclear (ZZ), pero el apantallamiento (SS) de los electrones internos se mantiene prácticamente constante y el de los electrones del mismo nivel es pequeño. Esto provoca un aumento de la carga nuclear efectiva (Zef=Z−SZ_{ef} = Z - S). Dado que el azufre tiene una mayor ZefZ_{ef} y un menor radio que el aluminio, ejerce una mayor atracción sobre sus electrones externos, requiriendo más energía para arrancarlos. Por tanto, el aluminio posee una menor energía de ionización.c) Falso. Los isótopos se definen como átomos de un mismo elemento químico, lo que implica que deben tener el mismo número atómico (ZZ, número de protones) pero distinto número másico (AA, debido al número de neutrones). El hidrógeno (X11X2121H\ce{^1_1H}) tiene Z=1Z = 1, mientras que el helio (X24X2224He\ce{^4_2He}) tiene Z=2Z = 2. Al poseer distinto número de protones, son elementos químicos diferentes y no pueden ser isótopos entre sí.d) Falso. El número de protones de una especie química está determinado únicamente por su número atómico (ZZ), el cual no varía durante la formación de iones. El oxígeno tiene Z=8Z = 8, por lo que el ion OX2−\ce{O^{2-}} contiene 8 protones. El azufre tiene Z=16Z = 16, por lo que el ion SX2−\ce{S^{2-}} contiene 16 protones. Aunque ambos iones han ganado dos electrones para completar su capa de valencia, sus núcleos permanecen distintos.