QuímicaMedioCuestión · 1,5 pts

Sistema periódico y propiedades periódicas

Andalucía · 2020 · Reserva 2

Enunciado

Bloque B · B4. Dados los elementos

\text{A}

\text{B}

\text{C}

de números atómicos 10, 11 y 12, respectivamente:

a) Asigne razonadamente los valores siguientes, correspondientes a la primera energía de ionización, a cada uno de los tres elementos del enunciado:

496\ \text{kJ}/\text{mol}

738\ \text{kJ}/\text{mol}

2070\ \text{kJ}/\text{mol}

.

b) Indique justificadamente el ion más probable que forman los elementos

\text{B}

\text{C}

.

c) Justifique cuál de los tres elementos tendrá mayor radio.

Comprobar el resultadocompara con lo que te ha salido

Resultado

\boxed{\;\textbf{a) } \text{A} = 2070;\quad \text{B} = 496;\quad \text{C} = 738 \;\; (\text{kJ}/\text{mol})\;}

\boxed{\;\textbf{b) } \text{B} \to \text{B}^+ \;(\text{Na}^+); \qquad \text{C} \to \text{C}^{2+}\;(\text{Mg}^{2+})\;}

\boxed{\;\textbf{c) Mayor radio: } \text{B} \;(\text{sodio})\;}

Ver la solución paso a pasoestrategia, desarrollo y consejo

Estrategia

Escribe las tres configuraciones antes de nada: con ellas a la vista, los tres apartados salen solos.

\text{A} \;(Z=10): [\text{He}]\,2s^2\,2p^6 \qquad \text{B} \;(Z=11): [\text{Ne}]\,3s^1 \qquad \text{C} \;(Z=12): [\text{Ne}]\,3s^2

Lo importante es ver que A cierra el período 2 (es un gas noble) y que B y C abren el período 3. Ese salto de período es el que explica los valores tan dispares de energía de ionización y el orden de radios.

Desarrollo

a) Asignación de las energías de ionización.

$\text{A}$ ( $Z = 10$ , neón): $2070\ \text{kJ}/\text{mol}$ . Tiene la capa $n=2$ completa, una configuración de gas noble muy estable. Arrancarle un electrón rompe ese octeto y además hay que vencer una carga nuclear efectiva alta sobre electrones muy próximos al núcleo: por eso su valor es, con diferencia, el mayor.

$\text{B}$ ( $Z = 11$ , sodio): $496\ \text{kJ}/\text{mol}$ . Su único electrón $3s^1$ está en una capa nueva, muy apantallada por el núcleo de neón que hay debajo. Perderlo cuesta poquísimo y, además, deja al ion con configuración de gas noble: es el valor más bajo.

$\text{C}$ ( $Z = 12$ , magnesio): $738\ \text{kJ}/\text{mol}$ . Está en el mismo período que el sodio pero con un protón más, así que su carga nuclear efectiva es mayor y retiene mejor sus electrones $3s^2$ . Su energía de ionización es intermedia.

\text{EI}(\text{B}) < \text{EI}(\text{C}) \ll \text{EI}(\text{A})

b) Iones más probables de $\text{B}$ y $\text{C}$ .

Ambos alcanzan la configuración de neón perdiendo sus electrones de valencia:

\text{B}: [\text{Ne}]\,3s^1 \;\xrightarrow{-1e^-}\; \text{B}^+ = [\text{Ne}] \qquad\Longrightarrow\qquad \mathbf{Na^+}

\text{C}: [\text{Ne}]\,3s^2 \;\xrightarrow{-2e^-}\; \text{C}^{2+} = [\text{Ne}] \qquad\Longrightarrow\qquad \mathbf{Mg^{2+}}

Ir más allá exigiría romper la capa de neón ya completa, lo que supone una segunda (o tercera) energía de ionización desproporcionadamente alta, imposible de compensar en una reacción química ordinaria.

c) Elemento de mayor radio: $\text{B}$ (sodio).

Se comparan con los dos criterios habituales:

A frente a B y C: el neón pertenece al período 2 y sus electrones ocupan una capa menos; los otros dos tienen una capa más ( $n = 3$ ), que está claramente más alejada del núcleo. Por tanto $\text{A}$ es el más pequeño.
B frente a C: ambos están en el período 3, pero al avanzar hacia la derecha aumenta la carga nuclear sin añadir capas, así que los electrones se atraen con más fuerza y el radio disminuye. El magnesio es menor que el sodio.

r(\text{A}) < r(\text{C}) < r(\text{B})

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

Consejo

El salto brutal entre $496$ y $2070\ \text{kJ}/\text{mol}$ no se explica por la tendencia periódica suave, sino por el cambio de período: el neón cierra una capa y el sodio empieza otra. Detectar ese salto es lo que se puntúa en a); asignar los valores «de menor a mayor $Z$ » sin razonar da la respuesta equivocada.

En b), justifica siempre con la configuración resultante, no con la regla del octeto recitada: di explícitamente que $\text{Na}^+$ y $\text{Mg}^{2+}$ quedan como $[\text{Ne}]$ .

Y en c), la comparación tiene dos partes (mismo período y distinto período): resuélvelas por separado. Mezclarlas en una sola frase suele llevar a colocar mal el gas noble.