QuímicaFácilCuestión · 1,5 pts

Sistema periódico y propiedades periódicas

Andalucía · 2018 · Septiembre · Opción A

Enunciado

Opción A · Cuestión 2. Sean los elementos cuyas configuraciones electrónicas son

\text{A} = 1s^2\,2s^2

;

\text{B} = 1s^2\,2s^2\,2p^1

;

\text{C} = 1s^2\,2s^2\,2p^5

. Justifique cuál de ellos tiene:

a) Menor radio.

b) Mayor energía de ionización.

c) Menor electronegatividad.

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Resultado

\boxed{\;\textbf{a) Menor radio: } \text{C} \; (\text{flúor})\;}

\boxed{\;\textbf{b) Mayor energía de ionización: } \text{C} \; (\text{flúor})\;}

\boxed{\;\textbf{c) Menor electronegatividad: } \text{A} \; (\text{berilio})\;}

Ver la solución paso a pasoestrategia, desarrollo y consejo

Estrategia

Identifica los tres elementos contando electrones y sitúalos en la tabla:

\text{A} \; (4\ e^-): \textbf{berilio}, \; \text{grupo 2} \qquad \text{B} \; (5\ e^-): \textbf{boro}, \; \text{grupo 13} \qquad \text{C} \; (9\ e^-): \textbf{flúor}, \; \text{grupo 17}

Los tres pertenecen al período 2, así que tienen el mismo número de capas y las tres propiedades se deciden con un único criterio: la carga nuclear efectiva, que aumenta hacia la derecha.

\text{Hacia la derecha}: \quad r \downarrow, \quad \text{EI} \uparrow, \quad \chi \uparrow

Desarrollo

a) Menor radio: el elemento $\text{C}$ (flúor).

Los tres tienen sus electrones de valencia en la capa

n = 2

, pero el flúor posee nueve protones frente a los cuatro del berilio. Como los electrones que se van añadiendo ocupan la misma capa y se apantallan mal entre sí, la carga nuclear efectiva crece de forma continua:

Z_{ef}(\text{C}) > Z_{ef}(\text{B}) > Z_{ef}(\text{A}) \qquad\Longrightarrow\qquad r(\text{C}) < r(\text{B}) < r(\text{A})

r(\text{Be}) = 112 \; > \; r(\text{B}) = 87 \; > \; r(\text{F}) = 42\ \text{pm} \qquad (\text{radios atómicos calculados})

b) Mayor energía de ionización: el elemento $\text{C}$ (flúor).

Es la consecuencia directa de lo anterior: cuanto mayor es la carga nuclear efectiva y menor el radio, con más fuerza se retiene el electrón externo y más energía cuesta arrancarlo.

\text{EI}(\text{F}) = 1681 \; \ggg \; \text{EI}(\text{Be}) = 899 \; > \; \text{EI}(\text{B}) = 801\ \text{kJ}\,\text{mol}^{-1}

Además, el flúor está a un solo electrón de completar su octeto: perder uno lo aleja de esa configuración estable, mientras que el berilio y el boro ceden electrones con relativa facilidad.

(Un matiz interesante: entre el berilio y el boro la tendencia se invierte ligeramente, porque el electrón del boro es un $2p$ , más apantallado y de mayor energía que el $2s^2$ lleno del berilio. Es una de las pequeñas anomalías del sistema periódico, pero no afecta a la conclusión: el flúor tiene, con mucho, el valor mayor.)

c) Menor electronegatividad: el elemento $\text{A}$ (berilio).

La electronegatividad mide la tendencia de un átomo a atraer los electrones de un enlace, y aumenta hacia la derecha del período por la misma razón que la energía de ionización:

\chi(\text{Be}) = 1{,}57 \; < \; \chi(\text{B}) = 2{,}04 \; < \; \chi(\text{F}) = 3{,}98

El berilio, como metal alcalinotérreo, tiende a ceder sus dos electrones de valencia, no a atraer los ajenos. El flúor, en el extremo opuesto, es el elemento más electronegativo de toda la tabla periódica.

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

Consejo

Lo primero es comprobar que los tres están en el mismo período: entonces solo interviene un factor —la carga nuclear efectiva— y las tres propiedades se ordenan a la vez. Si estuvieran en períodos distintos habría que ponderar además el número de capas.

Ten claro que radio y electronegatividad van en sentidos opuestos: a menor radio, mayor electronegatividad y mayor energía de ionización. Con esa relación, contestar los tres apartados es casi inmediato.

Y el flúor es una referencia útil que conviene memorizar: es el elemento más electronegativo de la tabla ( $3{,}98$ en la escala de Pauling), lo que lo convierte en la respuesta habitual de este tipo de comparaciones.