QuímicaFácilCuestión · 1,5 pts

Sistema periódico y propiedades periódicas

Andalucía · 2020 · Reserva 4

Enunciado

Bloque B · B2. Dos elementos presentan las siguientes configuraciones electrónicas:

\text{X}: 1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^6

\text{Y}: 1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^1

.

a) Indique razonadamente su posición (grupo y periodo) en el sistema periódico.

b) Si los valores de las primeras energías de ionización son

496

1520\ \text{kJ}/\text{mol}

, justifica cuál será el valor asociado a cada elemento.

c) Razone cuál de ellos tiene tendencia a formar enlace iónico.

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Resultado

\boxed{\;\textbf{a) } \text{X}: \text{período 3, grupo 18 (Ar)}; \quad \text{Y}: \text{período 3, grupo 1 (Na)}\;}

\boxed{\;\textbf{b) } \text{Y}: 496\ \text{kJ/mol}; \qquad \text{X}: 1520\ \text{kJ/mol}\;}

\boxed{\;\textbf{c) } \text{Y (sodio), por su baja energía de ionización}\;}

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Estrategia

Cuenta primero los electrones de cada configuración para identificar los elementos:

\text{X}: 2+2+6+2+6 = 18 \qquad\qquad \text{Y}: 2+2+6+1 = 11

Con eso ya sabes que

\text{X}

es el argón e

\text{Y}

el sodio, y los tres apartados se leen de sus configuraciones:

El mayor $n$ da el período y los electrones de valencia, el grupo.
La energía de ionización depende de lo estable que sea la configuración de partida.
La tendencia al enlace iónico depende de la facilidad para ceder o captar electrones.

Desarrollo

a) Posición en el sistema periódico.

Elemento $\text{X}$ (

18\ e^-

, argón):

1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^6

El mayor número cuántico principal es

n = 3

, luego está en el período 3. Su capa de valencia

3s^2\,3p^6

está completa (8 electrones), así que pertenece al grupo 18: es un gas noble.

Elemento $\text{Y}$ (

11\ e^-

, sodio):

1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^1

También tiene

n = 3

como máximo, luego está en el período 3. Tiene un solo electrón de valencia en un orbital

s

, así que pertenece al grupo 1: es un metal alcalino.

b) Asignación de las energías de ionización.

\text{EI}(\text{Y}) = \mathbf{496\ kJ/mol} \qquad\qquad \text{EI}(\text{X}) = \mathbf{1520\ kJ/mol}

El sodio tiene un único electrón

3s^1

, muy apantallado por el núcleo de neón que hay debajo y débilmente retenido. Al perderlo alcanza además la configuración de gas noble, así que la ionización está doblemente favorecida: su energía es baja.

El argón, en cambio, parte de un octeto completo. Arrancarle un electrón significa romper una configuración muy estable, y sobre él actúa la mayor carga nuclear efectiva del período: su energía de ionización es alta. De hecho, los gases nobles presentan los valores máximos de cada período.

c) Tendencia al enlace iónico: el elemento $\text{Y}$ (sodio).

Su baja energía de ionización hace que ceda con facilidad su electrón

3s^1

\text{Y} \;\longrightarrow\; \text{Y}^+ + e^- \qquad \text{Y}^+ = [\text{Ne}]

Ese catión puede unirse electrostáticamente a un anión formado por un no metal electronegativo (por ejemplo,

\text{NaCl}

), que es justamente la definición del enlace iónico.

El elemento

\text{X}

no forma prácticamente ningún compuesto: su capa de valencia está completa, no gana estabilidad ni cediendo ni captando electrones, y por eso los gases nobles son químicamente inertes.

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

Consejo

Antes de razonar nada, cuenta los electrones: identificar que $\text{X}$ es un gas noble y que $\text{Y}$ es un alcalino convierte los tres apartados en preguntas casi inmediatas.

En b), la diferencia entre $496$ y $1520$ es enorme, y no se explica por la tendencia periódica suave, sino por el contraste entre una configuración estable (octeto) y una inestable (un electrón suelto sobre un núcleo de gas noble). Menciona ese contraste explícitamente.

Y en c), no te limites a decir «el sodio». Explica que forma cationes con facilidad y que el gas noble es inerte por tener la capa completa: lo que se puntúa es el razonamiento, no el nombre.