Problema resuelto de Química: Estructura atómica y números cuánticosSelectividad (PAU) · Comunitat Valenciana 2017 · Junio · Opción B

a) Configuraciones electrónicas

Electrones de cada especie: $\text{S}^{2-}$: $16 + 2 = 18$; Cl: 17; $\text{Ca}^{2+}$: $20 - 2 = 18$; Fe: 26.$$\text{S}^{2-}:\ 1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^6$$$$\text{Cl}:\ 1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^5$$$$\text{Ca}^{2+}:\ 1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^6$$$$\text{Fe}:\ 1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^6\,4s^2\,3d^6$$El $\text{S}^{2-}$ y el $\text{Ca}^{2+}$ son isoelectrónicos (18 electrones, como el argón). En el hierro se llena antes el $4s$ que el $3d$, que queda con 6 electrones.

b) Posición en la tabla

De las configuraciones: el S ($[\text{Ne}]\,3s^2\,3p^4$) está en el periodo 3, grupo 16; el Cl ($[\text{Ne}]\,3s^2\,3p^5$), en el periodo 3, grupo 17; el Ca ($[\text{Ar}]\,4s^2$), en el periodo 4, grupo 2.

b.1) Energía de ionización del S y del Cl: FALSA

El S y el Cl están en el mismo periodo, con el electrón más externo en la misma capa ($n = 3$). El cloro tiene un protón más, así que su carga nuclear efectiva es mayor: atrae con más fuerza al electrón de valencia y cuesta más arrancarlo. Por tanto $EI_1(\text{Cl}) > EI_1(\text{S})$ y la afirmación es falsa. (Los valores reales: unos 1000 kJ/mol para el S y 1251 kJ/mol para el Cl.)

b.2) Radio del Cl y del Ca: FALSA

El calcio tiene sus electrones de valencia en la capa $n = 4$, una capa más que el cloro ($n = 3$); además está a la izquierda de su periodo, donde la carga nuclear efectiva es pequeña. El cloro está a la derecha del periodo 3, con una carga nuclear efectiva grande que contrae la nube. El radio del Ca es mucho mayor que el del Cl, y la afirmación es falsa.