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.

T1: Estructura atómicaPropiedades periódicas

a) La configuración electrónica se obtiene siguiendo el principio de Aufbau, llenando los orbitales en orden creciente de energía.

Para el elemento $A$ ( $Z = 17$ ):

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

Nombre: Cloro. Símbolo: $\ce{Cl}$ . Al tener su electrón diferenciador en el nivel $n=3$ , pertenece al periodo 3. Al terminar en $p^5$ , pertenece al grupo 17.Para el elemento $B$ ( $Z = 12$ ):

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

Nombre: Magnesio. Símbolo: $\ce{Mg}$ . Al tener su electrón diferenciador en el nivel $n=3$ , pertenece al periodo 3. Al terminar en $s^2$ , pertenece al grupo 2.

b) La energía de ionización aumenta al desplazarse a la derecha en un periodo. Ambos elementos tienen sus electrones de valencia en el mismo nivel de energía (

n=3

Al aumentar el número atómico de $B$ ( $Z = 12$ ) a $A$ ( $Z = 17$ ) dentro del mismo periodo, el apantallamiento ( $S$ ) ejercido por los electrones internos permanece prácticamente constante. Sin embargo, la carga nuclear ( $Z$ ) aumenta, lo que resulta en un incremento de la carga nuclear efectiva ( $Z_{ef} = Z - S$ ) sobre los electrones externos. Una mayor $Z_{ef}$ implica una mayor atracción del núcleo hacia los electrones, por lo que se requiere más energía para arrancarlos. Por tanto, el elemento $A$ (cloro) tiene una mayor energía de ionización que el elemento $B$ (magnesio).

c) Los elementos tienden a ganar o perder electrones para alcanzar la configuración de gas noble (regla del octeto) por ser energéticamente más estable.

El elemento $A$ ( $\ce{Cl}$ ) tiene 7 electrones en su capa de valencia ( $3s^2 3p^5$ ). Su ion más estable es el anión cloruro, $\ce{Cl-}$ , formado al ganar un electrón para completar el nivel $n=3$ .

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

El elemento $B$ ( $\ce{Mg}$ ) tiene 2 electrones en su capa de valencia ( $3s^2$ ). Su ion más estable es el catión magnesio, $\ce{Mg^2+}$ , formado al perder esos dos electrones para quedarse con la configuración del gas noble anterior (neón).

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

d) El radio del ion más estable de

A

(

\ce{Cl-}

) es mayor que el de su átomo neutro (

\ce{Cl}

). Al ganar un electrón, la carga nuclear se mantiene igual, pero aumenta la repulsión interelectrónica entre los electrones de la capa de valencia, lo que provoca una expansión de la nube electrónica.

El radio del ion más estable de $B$ ( $\ce{Mg^2+}$ ) es menor que el de su átomo neutro ( $\ce{Mg}$ ). Al perder los dos electrones del nivel $n=3$ , el ion tiene un nivel de energía ocupado menos. Además, al haber menos electrones para la misma carga nuclear, la atracción del núcleo por los electrones restantes es mayor, contrayendo la corteza electrónica.