QuímicaMedioCuestión · 1,5 pts

Sistema periódico y propiedades periódicas

Andalucía · 2017 · Reserva 4 · Opción A

Enunciado

Opción A · Cuestión 2. Dados los elementos

\text{A}

(

Z = 9

) y

\text{B}

(

Z = 25

):

a) Escriba las configuraciones electrónicas de los elementos neutros en estado fundamental y justifique el grupo y el periodo de cada uno de los elementos.

b) Justifique el carácter metálico o no metálico de cada uno de los elementos en base a una propiedad periódica.

c) Justifique el ion más estable de los elementos

\text{A}

\text{B}

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Resultado

\boxed{\;\textbf{a) } \text{A}: 1s^2 2s^2 2p^5, \text{ período 2, grupo 17}; \quad \text{B}: [\text{Ar}]4s^2 3d^5, \text{ período 4, grupo 7}\;}

\boxed{\;\textbf{b) } \text{A} \text{ no metal } (\chi = 3{,}98); \quad \text{B} \text{ metal } (\chi = 1{,}55)\;}

\boxed{\;\textbf{c) } \text{F}^- = [\text{Ne}]; \qquad \text{Mn}^{2+} = [\text{Ar}]\,3d^5\;}

Ver la solución paso a pasoestrategia, desarrollo y consejo

Estrategia

Escribe las dos configuraciones respetando el orden de llenado (el

4s

antes que el

3d

\text{A} \; (Z = 9): 1s^2\,2s^2\,2p^5 \qquad\qquad \text{B} \; (Z = 25): [\text{Ar}]\,4s^2\,3d^5

Con ellas a la vista:

El mayor $n$ da el período; los electrones de valencia, el grupo (en el bloque $d$ , sumando $s$ y $d$ ).
El carácter metálico se justifica con la electronegatividad (o con la energía de ionización).
El ion estable se deduce viendo qué configuración se alcanza al ganar o perder electrones.

Desarrollo

a) Configuraciones y posición en la tabla.

Elemento $\text{A}$ (

Z = 9

1s^2\,2s^2\,2p^5 \qquad (\textbf{flúor})

El mayor

n

es 2 (período 2) y tiene

2 + 5 = 7

electrones de valencia en el bloque

p

(grupo 17, halógenos).

Elemento $\text{B}$ (

Z = 25

1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^6\,4s^2\,3d^5 \;=\; [\text{Ar}]\,4s^2\,3d^5 \qquad (\textbf{manganeso})

El mayor

n

es 4 (período 4) y pertenece al bloque $d$ ; su grupo se obtiene sumando los electrones de las subcapas más externas:

2 + 5 = 7

(grupo 7, metales de transición).

b) Carácter metálico.

La propiedad periódica más directa es la electronegatividad:

$\text{A}$ (flúor): $\chi = 3{,}98$ , el valor más alto de toda la tabla periódica. Atrae con enorme fuerza los electrones de un enlace y tiende a captarlos: es un no metal por excelencia. Su energía de ionización también es altísima ( $1681\ \text{kJ}\,\text{mol}^{-1}$ ).

$\text{B}$ (manganeso): $\chi = 1{,}55$ , un valor bajo. Cede electrones con facilidad (su primera energía de ionización es de solo $717\ \text{kJ}\,\text{mol}^{-1}$ ) y forma cationes: es un metal, como todos los elementos del bloque $d$ .

c) Iones más estables.

Flúor. Le falta un electrón para completar el octeto; captándolo alcanza la configuración del neón:

\text{F} + e^- \longrightarrow \mathbf{F^-}: \; 1s^2\,2s^2\,2p^6 = [\text{Ne}]

Es el ion más estable, y su formación está muy favorecida por la elevadísima afinidad electrónica del flúor.

Manganeso. Como todo metal de transición, pierde primero los electrones de la capa más externa, es decir, los dos del $4s$ :

\text{Mn} \longrightarrow \mathbf{Mn^{2+}} + 2\,e^-: \; [\text{Ar}]\,3d^5

La configuración resultante tiene la subcapa

3d

exactamente semillena, una situación de estabilidad especial (los cinco orbitales con un electrón cada uno, espines paralelos). Por eso el

\text{Mn}^{2+}

es el catión más común del manganeso, aunque el elemento presenta también otros estados de oxidación (

+4

en el

\text{MnO}_2

+7

en el

\text{MnO}_4^-

Simulación interactivaVisualiza este problema en una simulación (se abre en una nueva pestaña)

Consejo

En las configuraciones del período 4, no te saltes el paso del $4s$ : se llena antes que el $3d$ , y además se vacía antes al formar el catión. Escribir $\text{Mn}^{2+} = [\text{Ar}]4s^2 3d^3$ es el error clásico de los metales de transición.

En b), el enunciado pide justificar «en base a una propiedad periódica»: elige una (la electronegatividad es la más directa) y da valores concretos. Nombrar varias sin datos vale menos que una bien argumentada.

Y en c), la estabilidad de la subcapa semillena ( $d^5$ ) es el argumento que explica por qué el $\text{Mn}^{2+}$ es tan común. Es el mismo principio que hace estable al $\text{Fe}^{3+}$ .