T1: Estructura atómica

Propiedades periódicas y iones

Teoría

2023 · Ordinaria · Titular

Razone si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas:

a) Los elementos del grupo 17 (halógenos) tienen tendencia a ganar dos o más electrones.b) El ion

\ce{Ca^2+}

tiene la configuración electrónica de un gas noble.c) El radio del ion

\ce{Br-}

es mayor que el del átomo de

\ce{Br}

radio iónicoconfiguración electrónica

a) Falso. Los elementos del grupo 17, conocidos como halógenos, presentan una configuración electrónica en su capa de valencia de tipo

ns^2 np^5

Para alcanzar la configuración de gas noble ( $ns^2 np^6$ ), que proporciona la máxima estabilidad siguiendo la regla del octeto, estos átomos tienden a ganar únicamente un electrón para formar aniones monovalentes $\ce{X^-}$ . La ganancia de dos o más electrones implicaría empezar a completar un nuevo nivel de energía ( $n+1$ ), lo cual no es favorable energéticamente debido al elevado apantallamiento ( $S$ ) de las capas internas y la baja carga nuclear efectiva ( $Z_{ef}$ ) sobre ese nuevo nivel.

b) Verdadero. El calcio tiene un número atómico

Z = 20

. Siguiendo el principio de Aufbau para el llenado de orbitales, su configuración electrónica en estado fundamental es:

\ce{1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 4s^2}

Para formar el ion $\ce{Ca^2+}$ , el átomo pierde los dos electrones de su capa de valencia (orbital $4s$ ). La configuración electrónica del ion resultante es:

\ce{1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6}

Esta configuración coincide con la del gas noble Argón ( $\ce{Ar}$ ), lo que le confiere una gran estabilidad al completar el octeto en su última capa (nivel $n = 3$ ).

c) Verdadero. El radio de un anión es siempre mayor que el radio de su átomo neutro correspondiente.

En el bromo ( $Z = 35$ ), tanto el átomo de $\ce{Br}$ como el ion $\ce{Br^-}$ tienen el mismo número de protones en el núcleo. Sin embargo, el ion $\ce{Br^-}$ posee un electrón más en su capa de valencia. Este electrón adicional aumenta las repulsiones interelectrónicas, lo que se traduce en un mayor apantallamiento ( $S$ ). Al aumentar $S$ , la carga nuclear efectiva ( $Z_{ef} = Z - S$ ) que experimenta cada electrón disminuye, permitiendo que la nube electrónica se expanda y, por tanto, el radio iónico sea mayor que el radio atómico.