Opción A · Cuestión 2. Tres elementos tienen las siguientes configuraciones electrónicas: \text{A}: 1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^6 \qquad \text{B}: 1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^6\,4s^1 \qquad \text{C}: 1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2 La primera energía de ionización de estos elementos (no en ese orden) es: 419\ \text{kJ}\cdot\text{mol}^{-1}, 735\ \text{kJ}\cdot\text{mol}^{-1} y 1527\ \text{kJ}\cdot\text{mol}^{-1}, y los radios atómicos son 97, 160 y 235\ \text{pm} (1\ \text{pm} = 10^{-12}\ \text{m}). a) Indique de qué elementos se tratan \text{A} y \text{C}. b) Relacione, de forma justificada, cada valor de energía con cada elemento. c) Asigne, de forma justificada, a cada elemento el valor del radio correspondiente.

QuímicaMedioCuestión · 1,5 pts

Sistema periódico y propiedades periódicas

Andalucía · 2017 · Junio · Opción A

Enunciado

Opción A · Cuestión 2. Tres elementos tienen las siguientes configuraciones electrónicas:

\text{A}: 1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^6 \qquad \text{B}: 1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^6\,4s^1 \qquad \text{C}: 1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2

La primera energía de ionización de estos elementos (no en ese orden) es:

419\ \text{kJ}\cdot\text{mol}^{-1}

735\ \text{kJ}\cdot\text{mol}^{-1}

1527\ \text{kJ}\cdot\text{mol}^{-1}

, y los radios atómicos son

97

160

235\ \text{pm}

(

1\ \text{pm} = 10^{-12}\ \text{m}

).

a) Indique de qué elementos se tratan

\text{A}

\text{C}

.

b) Relacione, de forma justificada, cada valor de energía con cada elemento.

c) Asigne, de forma justificada, a cada elemento el valor del radio correspondiente.

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Resultado

\boxed{\;\textbf{a) } \text{A} = \text{argón} \; (Z = 18); \quad \text{C} = \text{magnesio} \; (Z = 12)\;}

\boxed{\;\textbf{b) } \text{A}: 1527; \quad \text{B}: 419; \quad \text{C}: 735 \; \text{kJ}\,\text{mol}^{-1}\;}

\boxed{\;\textbf{c) } \text{A}: 97; \quad \text{B}: 235; \quad \text{C}: 160 \; \text{pm}\;}

Ver la solución paso a pasoestrategia, desarrollo y consejo

Estrategia

Cuenta los electrones de cada configuración y sitúa los tres elementos en la tabla:

\text{A} \; (18\ e^-): \textbf{argón}, \; \text{período 3, grupo 18} \qquad \text{B} \; (19\ e^-): \textbf{potasio}, \; \text{período 4, grupo 1}

\text{C} \; (12\ e^-): \textbf{magnesio}, \; \text{período 3, grupo 2}

Con eso, los dos apartados de asignación se resuelven ordenando cualitativamente las propiedades antes de mirar los números:

Energía de ionización: el gas noble tiene la mayor y el alcalino, la menor.
Radio: el del período 4 es el mayor y el gas noble del período 3, el menor.

Desarrollo

a) Identificación de $\text{A}$ y $\text{C}$ .

\text{A} \; (Z = 18): \; \textbf{argón}, \; \text{gas noble con la capa } n=3 \text{ completa}

\text{C} \; (Z = 12): \; \textbf{magnesio}, \; \text{alcalinotérreo del período 3}

(Y el elemento

\text{B}

, con

Z = 19

, es el potasio, un metal alcalino del período 4.)

b) Asignación de las energías de ionización.

$\text{B}$ (potasio): $419\ \text{kJ}\,\text{mol}^{-1}$ . Su único electrón $4s^1$ está en una capa nueva, muy apantallada por el núcleo de argón que hay debajo. Perderlo cuesta poquísimo y además lo deja con configuración de gas noble: es el valor más bajo.

$\text{C}$ (magnesio): $735\ \text{kJ}\,\text{mol}^{-1}$ . Está en el período 3, con una capa menos que el potasio, y su carga nuclear efectiva es mayor. Valor intermedio.

$\text{A}$ (argón): $1527\ \text{kJ}\,\text{mol}^{-1}$ . Tiene el octeto completo, una configuración muy estable, y la mayor carga nuclear efectiva del período 3. Arrancarle un electrón rompe esa estabilidad: es el valor más alto, como ocurre siempre con los gases nobles.

\text{EI}(\text{B}) < \text{EI}(\text{C}) \ll \text{EI}(\text{A})

c) Asignación de los radios atómicos.

El orden es exactamente el inverso del anterior, porque radio y energía de ionización son magnitudes opuestas:

$\text{B}$ (potasio): $235\ \text{pm}$ . Es el único del período 4: tiene una capa electrónica más, muy alejada del núcleo. Es, con diferencia, el mayor.

$\text{C}$ (magnesio): $160\ \text{pm}$ . Período 3, cerca del extremo izquierdo: su carga nuclear efectiva es todavía moderada.

$\text{A}$ (argón): $97\ \text{pm}$ . Período 3 y máxima carga nuclear efectiva de la serie: los electrones están fuertemente atraídos y la nube se contrae. Es el más pequeño.

r(\text{A}) < r(\text{C}) < r(\text{B})

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

Consejo

La estrategia ganadora en estas cuestiones de asignación es ordenar primero cualitativamente y solo después emparejar con los números. Identificar quién es el gas noble y quién el alcalino resuelve los dos apartados de golpe.

Ten presente que radio y energía de ionización van en sentidos opuestos: el elemento más grande es el que menos retiene su electrón externo. En esta cuestión, si tus dos asignaciones no son inversas entre sí, revísalas.

Y no olvides mencionar el cambio de período: el salto entre $735$ y $419\ \text{kJ}\,\text{mol}^{-1}$ no se explica por la tendencia suave dentro de una fila, sino porque el potasio empieza una capa nueva.