T1: Estructura atómica · Configuración electrónica y propiedades periódicas

Configuración electrónica y propiedades periódicas

Teoría

2024 · Ordinaria · Titular

A.1

Considere los elementos A, B y C, con números atómicos $Z$ , $Z+1$ y $Z+2$ , respectivamente. Sabiendo que B es el gas noble del segundo periodo, responda a las siguientes preguntas:

a) Para cada elemento identifique su nombre y símbolo, escriba su configuración electrónica, e indique cuántos electrones desapareados tiene.b) Justifique cuál es el ion más estable de los elementos A y C, indicando el tipo de ion y el símbolo.c) Razone cuál de ellos tiene el mayor radio iónico.d) Formule y nombre el compuesto formado con los elementos A y C, y explique qué tipo de enlace presenta.

Estructura atómicaPropiedades periódicas

Dado que el elemento B es el gas noble del segundo periodo, su número atómico es $Z+1 = 10$ . A partir de este dato, se deduce que el número atómico de A es $Z = 9$ y el de C es $Z+2 = 11$ .

a) El elemento A (

Z = 9

) es el flúor,

\ce{F}

. Aplicando el principio de Aufbau, su configuración electrónica es

1s^2 2s^2 2p^5

. De acuerdo con la regla de máxima multiplicidad de Hund, posee un electrón desapareado en los orbitales

2p

.a) El elemento B (

Z = 10

) es el neón,

\ce{Ne}

. Su configuración electrónica es

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

. Al tener todas sus capas y subcapas completas cumpliendo el principio de exclusión de Pauli, presenta 0 electrones desapareados.a) El elemento C (

Z = 11

) es el sodio,

\ce{Na}

. Su configuración electrónica es

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

. Tiene un electrón desapareado situado en el nivel de energía superior

n=3

.b) El ion más estable de A es el anión fluoruro,

\ce{F-}

. Al ganar un electrón, completa su octeto alcanzando la configuración electrónica de gas noble (

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

). El ion más estable de C es el catión sodio,

\ce{Na+}

, que al perder su único electrón de valencia adquiere también la configuración de gas noble (

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

), la cual es altamente estable por tener niveles de energía completos.c) El ion con mayor radio es

\ce{F-}

. Ambos iones son isoelectrónicos, pues tienen la misma configuración electrónica (

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

) y, por tanto, el mismo apantallamiento (

S

) ejercido por los electrones internos. Sin embargo, el núcleo del sodio tiene una carga nuclear (

Z=11

) superior a la del flúor (

Z=9

). Esto resulta en una mayor carga nuclear efectiva (

Z_{ef} = Z - S

) para el

\ce{Na+}

, lo que ejerce una mayor fuerza de atracción sobre la nube electrónica, compactándola y reduciendo su radio en comparación con el

\ce{F-}

.d) Fluoruro de sodio

\ce{NaF}

Este compuesto presenta enlace iónico. Se debe a la gran diferencia de electronegatividad entre el elemento C (metal con baja energía de ionización) y el elemento A (no metal con alta afinidad electrónica). Se produce una transferencia del electrón de valencia del sodio al flúor, originando iones de carga opuesta que se mantienen unidos en una red cristalina mediante interacciones electrostáticas.