QuímicaFácil2 pts

Estructura atómica y números cuánticos

También trata: Sistema periódico y propiedades periódicas · Enlace químico y geometría molecular

Comunidad de Madrid · 2020 · Julio (coincidentes)

Enunciado

Considere los elementos A (

Z = 12

) y B (

Z = 17

).

a) (0,5 puntos) Escriba sus configuraciones electrónicas e identifique cada elemento con nombre y símbolo.

b) (0,5 puntos) Indique el símbolo y la configuración electrónica del ion más estable que forma cada uno de ellos. Justifique la respuesta.

c) (0,5 puntos) Determine la fórmula del compuesto formado por combinación de A y B y justifique el tipo de enlace.

d) (0,5 puntos) Justifique qué valor de la primera energía de ionización,

7{,}64\ \text{eV}

12{,}97\ \text{eV}

, corresponde a cada elemento.

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Resultado

a) A: $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2$ , magnesio (Mg); B: $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^5$ , cloro (Cl).
b) $\text{Mg}^{2+}$ : $1s^2 2s^2 2p^6$ ; $\text{Cl}^-$ : $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6$ (configuración de gas noble).
c) $\text{MgCl}_2$ , enlace iónico.
d) Mg: $7{,}64\ \text{eV}$ ; Cl: $12{,}97\ \text{eV}$ .

Ver la solución paso a pasoestrategia, desarrollo y consejo

Estrategia

Con

Z

se escribe la configuración y de ella se lee todo lo demás:

la capa de valencia dice el periodo, el grupo y, por tanto, el elemento;
el ion estable es el que alcanza la configuración del gas noble más próximo (perdiendo o ganando los menos electrones posibles);
el tipo de enlace sale de la diferencia de electronegatividad (un metal muy electropositivo con un no metal muy electronegativo → iónico);
la energía de ionización crece a lo largo de un periodo.

Desarrollo

a) Configuraciones e identificación.

A ( $Z = 12$ ): $1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2$ . Periodo 3, grupo 2 (alcalinotérreos): magnesio, Mg.
B ( $Z = 17$ ): $1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^5$ . Periodo 3, grupo 17 (halógenos): cloro, Cl.

b) Ion más estable.

El Mg tiene dos electrones de valencia ( $3s^2$ ). Le cuesta mucho menos perderlos que ganar seis, y al perderlos queda con la configuración del neón:

\text{Mg}^{2+}:\ 1s^2\,2s^2\,2p^6

El Cl tiene siete electrones de valencia ( $3s^2\,3p^5$ ). Le falta uno para completar el octeto, y al ganarlo adquiere la configuración del argón:

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

En los dos casos el ion es estable porque tiene la configuración electrónica de un gas noble (capa externa completa).

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

c) Compuesto y tipo de enlace.

Para que el compuesto sea neutro, cada

\text{Mg}^{2+}

necesita dos

\text{Cl}^-

: la fórmula es $\text{MgCl}_2$ (cloruro de magnesio).

El enlace es iónico: se da entre un metal de baja energía de ionización y muy electropositivo (Mg) y un no metal muy electronegativo y con alta afinidad electrónica (Cl). La gran diferencia de electronegatividad hace que el Mg transfiera sus dos electrones de valencia a dos átomos de Cl, y los iones formados se mantienen unidos por atracción electrostática en una red cristalina.

d) Energías de ionización.

Los dos elementos están en el mismo periodo (el 3). Al avanzar hacia la derecha en un periodo aumenta la carga nuclear y, como los electrones se añaden a la misma capa, aumenta la carga nuclear efectiva y disminuye el radio. El electrón más externo está más atraído y cuesta más arrancarlo: la energía de ionización aumenta.

El Cl está más a la derecha que el Mg, así que:

Mg: $7{,}64\ \text{eV}$ (la menor).
Cl: $12{,}97\ \text{eV}$ (la mayor).

Consejo

Para el ion estable, piensa en cuántos electrones hay que mover: el Mg pierde 2 (no gana 6) y el Cl gana 1 (no pierde 7). Y dilo con la razón: «alcanza la configuración de gas noble».

En d) no basta con «la energía de ionización aumenta hacia la derecha»: justifícalo con la carga nuclear efectiva y el radio, que es lo que el corrector espera.

Paso 1 de 3

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(2 puntos: 0,5 puntos cada apartado) El ion