QuímicaMedio2,5 pts

Sistema periódico y propiedades periódicas

También trata: Enlace químico y geometría molecular
Extremadura · 2019 · Julio · Opción A
Enunciado
Sean los elementos químicos: Se, Br, Kr, Rb y Sr.

a) (0,75 puntos) Ordenar los cinco elementos por su radio atómico.

b) (1 punto) Razonar cual es el ion más estable que pueden formar cada uno de estos elementos.

c) (0,75 puntos) Razonar, qué tipo de enlace se puede dar entre Br y Sr. Indica dos propiedades de este tipo de enlace.

Datos: números atómicos (ZZ): Se=34\text{Se} = 34; Br=35\text{Br} = 35; Kr=36\text{Kr} = 36; Rb=37\text{Rb} = 37; Sr=38\text{Sr} = 38.
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Resultado
  • a) r(Rb)>r(Sr)>r(Se)>r(Br)>r(Kr)r(\text{Rb}) > r(\text{Sr}) > r(\text{Se}) > r(\text{Br}) > r(\text{Kr})
  • b) Se2−\text{Se}^{2-}, Br−\text{Br}^-, Rb+\text{Rb}^+ y Sr2+\text{Sr}^{2+}, todos con configuración de Kr; el Kr no forma iones.
  • c) Enlace iónico (SrBr2\text{SrBr}_2): puntos de fusión altos y conducción solo fundido o disuelto.
Ver la solución paso a pasoestrategia, desarrollo y consejo
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Estrategia

Lo primero es escribir la configuración electrónica de cada elemento para situarlo en la tabla: Se, Br y Kr cierran el periodo 4 (grupos 16, 17 y 18) y Rb y Sr abren el periodo 5 (grupos 1 y 2).
  • a) El radio crece al bajar en un grupo (una capa más) y disminuye a lo largo de un periodo (aumenta la carga nuclear efectiva con la misma capa externa).
  • b) Cada elemento tiende al ion que le da la configuración del gas noble más cercano, que aquí es el Kr para todos.
  • c) Un metal muy poco electronegativo (Sr) frente a un no metal muy electronegativo (Br): enlace iónico.
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Desarrollo

Configuraciones y posición en la tabla
ElementoZZConfiguraciónPeriodoGrupo
Se3434[Ar] 3d10 4s2 4p4[\text{Ar}]\,3d^{10}\,4s^2\,4p^4441616
Br3535[Ar] 3d10 4s2 4p5[\text{Ar}]\,3d^{10}\,4s^2\,4p^5441717
Kr3636[Ar] 3d10 4s2 4p6[\text{Ar}]\,3d^{10}\,4s^2\,4p^6441818
Rb3737[Kr] 5s1[\text{Kr}]\,5s^15511
Sr3838[Kr] 5s2[\text{Kr}]\,5s^25522
a) Orden de radios atómicos
  • Rb y Sr tienen su electrón más externo en la capa n=5n = 5, una capa más que Se, Br y Kr (n=4n = 4): son los más grandes.
  • Dentro de un mismo periodo, al avanzar hacia la derecha aumenta ZZ en una unidad y el electrón que se añade va a la misma capa, que apantalla poco. La carga nuclear efectiva crece y los electrones externos son atraídos con más fuerza: el radio disminuye. Así, r(Rb)>r(Sr)r(\text{Rb}) > r(\text{Sr}) y r(Se)>r(Br)>r(Kr)r(\text{Se}) > r(\text{Br}) > r(\text{Kr}).
r(Rb)>r(Sr)>r(Se)>r(Br)>r(Kr)r(\text{Rb}) > r(\text{Sr}) > r(\text{Se}) > r(\text{Br}) > r(\text{Kr})b) Ion más estable

Cada elemento gana o pierde los electrones justos para alcanzar la configuración de gas noble (ns2 np6ns^2\,np^6), la más estable:
  • Se (4s2 4p44s^2\,4p^4): le faltan 2 electrones para completar el octeto; gana 2 y forma el Se2−\text{Se}^{2-}, con configuración [Kr][\text{Kr}].
  • Br (4s2 4p54s^2\,4p^5): le falta 1 electrón; forma el Br−\text{Br}^-, [Kr][\text{Kr}].
  • Kr (4s2 4p64s^2\,4p^6): ya tiene configuración de gas noble y una energía de ionización muy alta; no tiende a formar iones.
  • Rb (5s15s^1): pierde su único electrón externo (energía de ionización muy baja) y forma el Rb+\text{Rb}^+, [Kr][\text{Kr}].
  • Sr (5s25s^2): pierde sus 2 electrones externos y forma el Sr2+\text{Sr}^{2+}, [Kr][\text{Kr}].
Los cuatro iones son isoelectrónicos con el Kr (36 electrones).

c) Enlace entre Br y Sr

El Sr es un metal alcalinotérreo de baja energía de ionización y baja electronegatividad: cede con facilidad sus dos electrones 5s5s. El Br es un halógeno muy electronegativo y con afinidad electrónica alta: capta un electrón. La gran diferencia de electronegatividad hace que haya transferencia de electrones:Sr⟶Sr2++2 e−2 Br+2 e−⟶2 Br−\text{Sr} \longrightarrow \text{Sr}^{2+} + 2\,e^-\qquad 2\,\text{Br} + 2\,e^- \longrightarrow 2\,\text{Br}^-Los iones se atraen electrostáticamente y forman una red cristalina: el enlace es iónico y el compuesto es el SrBr2\text{SrBr}_2 (bromuro de estroncio).

Propiedades de los compuestos iónicos (basta con dos):
  • Son sólidos a temperatura ambiente, con puntos de fusión y ebullición altos (la red es muy estable).
  • No conducen la electricidad en estado sólido, pero sí fundidos o disueltos, cuando los iones pueden moverse.
  • Suelen ser solubles en agua y en disolventes polares.
  • Son duros pero frágiles: un golpe desplaza los planos de iones y enfrenta cargas del mismo signo.
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Consejo

Para ordenar radios no te fíes solo del número atómico: el Rb (Z=37Z = 37) es mucho mayor que el Kr (Z=36Z = 36) porque estrena la capa 5. Primero mira la capa (periodo) y solo después la posición dentro del periodo.

En b) explica siempre la razón: «gana o pierde electrones hasta la configuración del gas noble». Y no olvides decir qué pasa con el gas noble: el Kr no forma iones.
Paso 1 de 3
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