QuímicaMedio2 pts

Sistema periódico y propiedades periódicas

También trata: Estructura atómica y números cuánticos

Extremadura · 2020 · Septiembre

Enunciado

Los elementos A, B, C y D tienen los números atómicos 19, 25, 31 y 35, respectivamente.

a) (0,80 puntos) Para cada elemento, escribir su configuración electrónica e indicar el número de electrones del último nivel.

b) (0,40 puntos) Indicar el grupo y nivel al que pertenecen los cuatro elementos.

c) (0,80 puntos) Justificar el orden creciente de radio atómico y electronegatividad.

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Resultado

a) A: $[\text{Ar}]\,4s^1$ (1); B: $[\text{Ar}]\,4s^2\,3d^5$ (2); C: $[\text{Ar}]\,4s^2\,3d^{10}\,4p^1$ (3); D: $[\text{Ar}]\,4s^2\,3d^{10}\,4p^5$ (7).
b) Periodo 4; grupos 1 (A), 7 (B), 13 (C) y 17 (D).
c) Radio: $\text{D} < \text{C} < \text{B} < \text{A}$ ; electronegatividad: $\text{A} < \text{B} < \text{C} < \text{D}$ .

Ver la solución paso a pasoestrategia, desarrollo y consejo

Estrategia

Se escriben las configuraciones siguiendo el diagrama de Moeller (

\ldots 4s\,3d\,4p

). Los cuatro acaban en el nivel

n = 4

, así que están en el mismo periodo; el grupo lo da el electrón diferenciador (bloque

s

d

p

).

Al estar en el mismo periodo, las dos propiedades se comparan con un solo argumento: al avanzar hacia la derecha crece

Z

y con él la carga nuclear efectiva que notan los electrones externos, que siguen en el mismo nivel. Eso encoge el átomo y aumenta su tendencia a atraer electrones.

Desarrollo

a) Configuraciones electrónicas.

Elemento	$Z$	Configuración	Electrones del nivel $n = 4$
A	19	$1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^6\,4s^1$	1
B	25	$1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^6\,4s^2\,3d^5$	2
C	31	$1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^6\,4s^2\,3d^{10}\,4p^1$	3
D	35	$1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^6\,4s^2\,3d^{10}\,4p^5$	7

En B los electrones

3d

pertenecen al nivel 3: el último nivel (

n = 4

) solo tiene los dos

4s

. En C y D el nivel 4 tiene

4s^2\,4p^1

(3 electrones) y

4s^2\,4p^5

(7 electrones).

b) Grupo y nivel (periodo).

Los cuatro tienen su capa de valencia en

n = 4

: pertenecen al periodo 4 (cuarto nivel).

A: termina en $4s^1$ → bloque $s$ , grupo 1 (alcalinos). Es el potasio, K.
B: termina en $4s^2\,3d^5$ → bloque $d$ , grupo 7 (metal de transición). Es el manganeso, Mn.
C: termina en $4p^1$ → bloque $p$ , grupo 13 (térreos, grupo del boro). Es el galio, Ga.
D: termina en $4p^5$ → bloque $p$ , grupo 17 (halógenos). Es el bromo, Br.

c) Radio atómico y electronegatividad.

Los cuatro están en el mismo periodo y aparecen en el orden A → B → C → D de izquierda a derecha. Al avanzar en el periodo:

$Z$ aumenta (19 → 35) y cada electrón nuevo entra en el mismo nivel externo o en el $3d$ interior, que apantallan poco.
Por tanto aumenta la carga nuclear efectiva sobre los electrones del nivel 4, que son atraídos con más fuerza hacia el núcleo.

Radio atómico. Más carga nuclear efectiva con el mismo número de capas significa electrones externos más cerca del núcleo: el radio disminuye hacia la derecha. Orden creciente:

r(\text{D}) < r(\text{C}) < r(\text{B}) < r(\text{A}) \qquad (\text{Br} < \text{Ga} < \text{Mn} < \text{K})

Electronegatividad. Es la tendencia de un átomo a atraer hacia sí los electrones de un enlace. Un átomo pequeño y con mucha carga nuclear efectiva atrae más: la electronegatividad aumenta hacia la derecha (el Br, al que le falta un electrón para el octeto, es muy electronegativo; el K, que tiende a perder su único electrón

4s

, muy poco). Orden creciente:

\chi(\text{A}) < \chi(\text{B}) < \chi(\text{C}) < \chi(\text{D}) \qquad (\text{K} < \text{Mn} < \text{Ga} < \text{Br})

(Valores de Pauling: K

0{,}82

; Mn

1{,}55

; Ga

1{,}81

; Br

2{,}96

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

Consejo

En los metales de transición, el «último nivel» es el de mayor $n$ , no el último subnivel que se llena: el Mn termina de llenar el $3d$ , pero su capa de valencia es la $4s^2$ (2 electrones).

En c) no basta con citar «el radio disminuye hacia la derecha»: la nota está en explicar por qué (más carga nuclear efectiva, mismo número de capas).

Paso 1 de 3

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