T1: Estructura atómica

Propiedades periódicas

Teoría

2023 · Extraordinaria · Titular

A.1

Considere los elementos: A ( $Z = 17$ ) y B ( $Z = 12$ ).

a) Escriba la configuración electrónica e indique el nombre, símbolo, grupo y periodo de ambos.b) Justifique cuál es el elemento de mayor energía de ionización.c) Justifique cuál es el ion más estable de cada elemento y escriba sus configuraciones electrónicas.d) Explique si el radio del ion más estable de cada elemento es mayor o menor que el de su respectivo átomo neutro.

Configuración electrónicaEnergía de ionización

a) Escriba la configuración electrónica e indique el nombre, símbolo, grupo y periodo de ambos.

Para el elemento A ( $Z = 17$ ), siguiendo el principio de Aufbau, la configuración electrónica es:

1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^5

Su electrón diferenciador está en el nivel $n = 3$ , subnivel $p$ , con 7 electrones de valencia ( $s^2 p^5$ ). Se trata del cloro, símbolo $\ce{Cl}$ , situado en el periodo 3 y grupo 17 (halógenos).Para el elemento B ( $Z = 12$ ), siguiendo el principio de Aufbau, la configuración electrónica es:

1s^2 2s^2 2p^6 3s^2

Su electrón diferenciador está en el nivel $n = 3$ , subnivel $s$ , con 2 electrones de valencia ( $s^2$ ). Se trata del magnesio, símbolo $\ce{Mg}$ , situado en el periodo 3 y grupo 2 (alcalinotérreos).

b) Justifique cuál es el elemento de mayor energía de ionización.

Ambos elementos pertenecen al mismo periodo ( $n = 3$ ). Al avanzar de izquierda a derecha en un periodo, aumenta la carga nuclear ( $Z$ ) mientras que el apantallamiento ( $S$ ) ejercido por los electrones internos se mantiene prácticamente constante. Como consecuencia, la carga nuclear efectiva ( $Z_{ef} = Z - S$ ) aumenta de B a A.Una mayor $Z_{ef}$ implica una mayor atracción electrostática del núcleo sobre los electrones externos, lo que requiere un mayor aporte energético para arrancar el electrón. Por tanto, el elemento A (cloro) tiene una mayor energía de ionización que el elemento B (magnesio).

c) Justifique cuál es el ion más estable de cada elemento y escriba sus configuraciones electrónicas.

Los elementos tienden a ganar o perder electrones para alcanzar la configuración de gas noble (octeto completo), que proporciona máxima estabilidad.El elemento A ( $s^2 p^5$ ) tiende a ganar un electrón para completar su capa de valencia, formando el anión cloruro $\ce{Cl-}$ . Su configuración electrónica es:

\ce{Cl-}: 1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6

El elemento B ( $s^2$ ) tiende a perder sus dos electrones de valencia para adquirir la configuración del gas noble anterior (neón), formando el catión magnesio $\ce{Mg^2+}$ . Su configuración electrónica es:

\ce{Mg^2+}: 1s^2 2s^2 2p^6

d) Explique si el radio del ion más estable de cada elemento es mayor o menor que el de su respectivo átomo neutro.

Para el elemento A, el radio del anión $\ce{Cl-}$ es mayor que el del átomo neutro $\ce{Cl}$ . Al ganar un electrón manteniendo la misma carga nuclear ( $Z = 17$ ), aumenta la repulsión interelectrónica, lo que provoca una expansión de la nube electrónica.Para el elemento B, el radio del catión $\ce{Mg^2+}$ es menor que el del átomo neutro $\ce{Mg}$ . La pérdida de los dos electrones de la capa $n = 3$ hace que el ion tenga un nivel de energía menos. Además, al haber menos electrones para la misma carga nuclear ( $Z = 12$ ), la $Z_{ef}$ sobre los electrones restantes aumenta, atrayéndolos con más fuerza hacia el núcleo.