QuímicaMedioCuestión · 1,5 pts

Sistema periódico y propiedades periódicas

Andalucía · 2020 · Reserva 1

Enunciado

Bloque B · B1. Sea el elemento químico de configuración electrónica

1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^6\,3d^{10}\,4s^2\,4p^5

. Justifique si se puede afirmar que:

a) Es un metal.

b) Puede formar un catión monovalente estable.

c) Es más electronegativo que el elemento de número atómico

32

Comprobar el resultadocompara con lo que te ha salido

Resultado

\boxed{\;\textbf{a) NO: es el bromo } (Z=35), \text{ un no metal del grupo 17}\;}

\boxed{\;\textbf{b) NO: su ion estable es el anión } \text{Br}^- \;([\text{Kr}])\;}

\boxed{\;\textbf{c) SÍ: } \chi(\text{Br}) = 2{,}96 > \chi(\text{Ge}) = 2{,}01\;}

Ver la solución paso a pasoestrategia, desarrollo y consejo

Estrategia

Lo primero es identificar el elemento sumando los electrones y leyendo su capa de valencia:

Z = 2+2+6+2+6+10+2+5 = \mathbf{35}

\text{valencia}: \; 4s^2 4p^5 \;\Rightarrow\; \textbf{7 electrones} \;\Rightarrow\; \text{grupo 17, periodo 4}

Es el bromo, un halógeno. Con eso, los tres apartados salen del comportamiento característico de esa familia.

Desarrollo

a) NO es un metal: es un no metal.

Su configuración de valencia,

4s^2 4p^5

, lo sitúa en el grupo 17 (halógenos), en la zona derecha de la tabla periódica, donde viven los no metales.

Las propiedades que lo confirman:

Le falta un solo electrón para completar el octeto, así que su tendencia es captar electrones, no cederlos.
Su energía de ionización es alta ( $1\,140\ \text{kJ}\cdot\text{mol}^{-1}$ ) y su electronegatividad también ( $\chi = 2{,}96$ en la escala de Pauling).
Su afinidad electrónica es de las mayores de la tabla.

Ojo con un despiste frecuente: los

3d^{10}

no lo convierten en un metal de transición. Ese subnivel está completo y en una capa interior, así que no cuenta como valencia. El bromo es un no metal, y a temperatura ambiente es de hecho el único líquido entre ellos.

b) NO puede formar un catión monovalente estable.

Al perder un electrón, el bromo quedaría con:

\text{Br}^+: \; [\text{Ar}]\,4s^2 3d^{10} 4p^4

Esa configuración no tiene ninguna estabilidad especial: no es la de un gas noble ni la de un subnivel completo. Además, arrancarle ese electrón exige una energía muy alta, porque el bromo lo retiene con fuerza.

Su comportamiento natural es el contrario: captar un electrón para alcanzar la configuración del kriptón:

\text{Br} + 1e^- \longrightarrow \text{Br}^- \qquad [\text{Ar}]\,4s^2 3d^{10} 4p^6 = [\text{Kr}]

El ion estable del bromo es, por tanto, el anión $\text{Br}^-$ , no un catión.

c) SÍ es más electronegativo.

El elemento con

Z = 32

es el germanio:

\text{Ge}: \; [\text{Ar}]\,4s^2 3d^{10} 4p^2 \qquad (\text{periodo 4, grupo 14})

Los dos están en el mismo periodo, pero el bromo tiene tres protones más y los electrones adicionales entran en el mismo subnivel

4p

, donde se apantallan mal. La carga nuclear efectiva es mayor y la atracción sobre los electrones de enlace también:

Z_{\text{ef}}(\text{Ge}) < Z_{\text{ef}}(\text{Br}) \;\Longrightarrow\; \chi(\text{Ge}) < \chi(\text{Br})

\chi(\text{Ge}) = 2{,}01 \;<\; \chi(\text{Br}) = 2{,}96 \qquad (\text{escala de Pauling})

Coherente también con su naturaleza: el germanio es un semimetal y el bromo un no metal típico.

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

Consejo

El error clásico con configuraciones como esta es contar los $3d^{10}$ como valencia y clasificar el elemento entre los metales de transición. La valencia son solo los electrones del $n$ más alto: aquí, los $4s^2 4p^5$ , siete en total.

Y en b), la pregunta correcta no es "¿podría perder un electrón?" (todo átomo puede, con suficiente energía), sino "¿sería estable el ion resultante?". La respuesta se obtiene mirando qué configuración queda: $\text{configuraciones estables típicas: gas noble, } d^{10} \text{ o } d^5$ El $\text{Br}^+$ ( $4p^4$ ) no cumple ninguna, mientras que el $\text{Br}^-$ ( $4p^6$ ) alcanza la del kriptón. Ese es el argumento.