QuímicaFácilCuestión · 2 pts

Problema resuelto de Química: Estructura atómica y números cuánticosSelectividad (PAU) · País Vasco 2017 · Julio · Opción A

También trata: Sistema periódico y propiedades periódicas

Enunciado

Considerando los siguientes elementos

Z = 9

;

Z = 11

;

Z = 15

Z = 17

:

a) Escribir sus configuraciones electrónicas e indicar la posición de los mismos en la tabla periódica (periodo y grupo). (1 punto)

b) Ordenar en orden creciente los elementos según su radio atómico. Razonar la respuesta. (0,5 puntos)

c) Ordenar razonadamente los elementos en orden creciente en función de su energía de ionización. (0,5 puntos)

Comprobar el resultadocompara con lo que te ha salido

Resultado

a) F:

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

, periodo 2, grupo 17. Na:

[\text{Ne}]\,3s^1

, periodo 3, grupo 1. P:

[\text{Ne}]\,3s^2 3p^3

, periodo 3, grupo 15. Cl:

[\text{Ne}]\,3s^2 3p^5

, periodo 3, grupo 17.

b)

r_{\text{F}} < r_{\text{Cl}} < r_{\text{P}} < r_{\text{Na}}

.

c)

EI_{\text{Na}} < EI_{\text{P}} < EI_{\text{Cl}} < EI_{\text{F}}

Ver la solución paso a pasoestrategia, desarrollo y consejo

Estrategia

Con el número atómico se escribe la configuración electrónica siguiendo el orden de llenado. La capa más alta ocupada da el periodo, y los electrones de esa capa (y el subnivel en que acaba) dan el grupo. Así reconocemos los elementos: F, Na, P y Cl.

Para ordenar radios y energías de ionización hay que mirar dos tendencias: dentro de un periodo, al avanzar hacia la derecha aumenta la carga nuclear efectiva y los electrones de valencia están en la misma capa; dentro de un grupo, al bajar se añade una capa. El F está en el periodo 2 y los otros tres en el 3.

Desarrollo

a) Configuraciones y posición en la tabla

Z	Configuración	Periodo	Grupo	Elemento
9	$1s^2\,2s^2\,2p^5$	2	17 (halógenos)	F
11	$1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^1$	3	1 (alcalinos)	Na
15	$1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^3$	3	15 (nitrogenoideos)	P
17	$1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^5$	3	17 (halógenos)	Cl

El periodo es el número cuántico principal más alto (

n = 2

para el F y

n = 3

para los demás). El grupo se deduce de los electrones de valencia:

ns^1

es el grupo 1;

ns^2\,np^3

(5 electrones de valencia), el 15;

ns^2\,np^5

(7), el 17.

b) Radio atómico

En un periodo, de izquierda a derecha aumenta $Z$ y con él la carga nuclear efectiva, mientras que los electrones de valencia siguen en la misma capa. El núcleo los atrae con más fuerza y el radio disminuye: en el periodo 3, $r_{\text{Na}} > r_{\text{P}} > r_{\text{Cl}}$ .
En un grupo, al bajar se añade una capa electrónica más alejada del núcleo (y más apantallada), así que el radio aumenta: $r_{\text{Cl}} > r_{\text{F}}$ .

Orden creciente:

r_{\text{F}} < r_{\text{Cl}} < r_{\text{P}} < r_{\text{Na}}

c) Energía de ionización

La primera energía de ionización es la energía mínima necesaria para arrancar el electrón más externo de un átomo en estado gaseoso. Cuanto más cerca del núcleo esté ese electrón y mayor sea la carga nuclear efectiva que siente, más energía hace falta.

En un periodo, hacia la derecha aumenta la carga nuclear efectiva y disminuye el radio: la energía de ionización aumenta ( $\text{Na} < \text{P} < \text{Cl}$ ). El Na, con un solo electrón en $3s$ , lo pierde con mucha facilidad (y queda con configuración de gas noble).
En un grupo, al bajar el electrón está más lejos y más apantallado: la energía de ionización disminuye, así que $\text{Cl} < \text{F}$ .

Orden creciente:

EI_{\text{Na}} < EI_{\text{P}} < EI_{\text{Cl}} < EI_{\text{F}}

Es el orden inverso al de los radios, como cabe esperar.

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

Consejo

En b) y c) se puntúa el razonamiento, no solo la lista ordenada: explica las dos tendencias (en el periodo, carga nuclear efectiva con la misma capa; en el grupo, una capa más) y aplícalas a estos elementos.

Escribe el grupo con la numeración actual (1 a 18). Si además das el nombre de la familia (alcalinos, halógenos), mejor, pero no lo uses en lugar del número.

Paso 1 de 3

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