QuímicaMedioCuestión · 1,5 pts

Sistema periódico y propiedades periódicas

Andalucía · 2021 · Julio

Enunciado

Bloque B · B4. Razone si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas:

a) La primera energía de ionización del

\text{Ar}

es mayor que la del

\text{Cl}

.

b) La afinidad electrónica del

\text{Fe}

es mayor que la del

\text{O}

.

c) El

\text{As}

tiene mayor radio atómico que el

\text{Se}

Comprobar el resultadocompara con lo que te ha salido

Resultado

\boxed{\;\textbf{a) VERDADERA} \;-\; EI(\text{Ar}) = 1\,521 > EI(\text{Cl}) = 1\,251 \text{ kJ}\cdot\text{mol}^{-1}\;}

\boxed{\;\textbf{b) FALSA} \;-\; AE(\text{O}) \approx -141 \text{ frente a } AE(\text{Fe}) \approx -15 \text{ kJ}\cdot\text{mol}^{-1}\;}

\boxed{\;\textbf{c) VERDADERA} \;-\; \text{mismo periodo y } Z_{\text{ef}}(\text{As}) < Z_{\text{ef}}(\text{Se}) \Rightarrow r(\text{As}) > r(\text{Se})\;}

Ver la solución paso a pasoestrategia, desarrollo y consejo

Estrategia

Sitúa los elementos antes de razonar:

\text{Cl} \;(Z=17): [\text{Ne}]3s^23p^5 \qquad \text{Ar} \;(Z=18): [\text{Ne}]3s^23p^6 \qquad \text{(periodo 3)}

\text{As} \;(Z=33): [\text{Ar}]4s^23d^{10}4p^3 \qquad \text{Se} \;(Z=34): [\text{Ar}]4s^23d^{10}4p^4 \qquad \text{(periodo 4)}

\text{Fe} \;(Z=26): \text{ metal de transición} \qquad \text{O} \;(Z=8): \text{ no metal del grupo 16}

Las tres comparaciones se resuelven con tendencias periódicas: dos dentro de un periodo y una entre un metal y un no metal.

Desarrollo

a) VERDADERA.

El cloro y el argón son vecinos en el periodo 3. Al pasar del cloro al argón aumenta la carga nuclear en una unidad sin añadir capas, así que crece la carga nuclear efectiva y los electrones quedan más sujetos:

EI(\text{Cl}) = 1\,251 \;<\; EI(\text{Ar}) = 1\,521 \; \text{kJ}\cdot\text{mol}^{-1}

Hay además un argumento estructural decisivo: el argón es un gas noble con la capa de valencia completa (

3s^2 3p^6

), la configuración más estable posible. Arrancarle un electrón obliga a romper ese octeto, lo que resulta especialmente costoso.

De hecho, los gases nobles tienen las energías de ionización más altas de cada periodo, y ese es el pico que cierra la tendencia creciente hacia la derecha.

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

b) FALSA. La afinidad electrónica del oxígeno es mucho mayor.

La afinidad electrónica mide la energía liberada al captar un electrón en fase gaseosa:

\text{X}(g) + e^- \longrightarrow \text{X}^-(g) + \text{energía}

El oxígeno es un no metal del grupo 16: le faltan dos electrones para el octeto y capta el primero liberando mucha energía.
El hierro es un metal de transición: su tendencia natural es ceder electrones ( $\text{Fe}^{2+}$ , $\text{Fe}^{3+}$ ), no captarlos. Ganar uno no le aporta ninguna estabilidad especial.

AE(\text{O}) = -141 \qquad AE(\text{Fe}) = -15 \; \text{kJ}\cdot\text{mol}^{-1}

(Los valores son negativos porque el proceso es exotérmico; en magnitud, el del oxígeno es casi diez veces mayor.)

La regla general: la afinidad electrónica crece hacia arriba y hacia la derecha, así que los no metales la tienen alta y los metales, muy baja.

c) VERDADERA.

El arsénico y el selenio son vecinos en el periodo 4, con la misma capa de valencia (

n = 4

), pero el selenio tiene un protón más. El electrón adicional entra en el mismo subnivel

4p

y apantalla mal, así que la carga nuclear efectiva aumenta y la nube electrónica se contrae:

Z_{\text{ef}}(\text{As}) < Z_{\text{ef}}(\text{Se}) \;\Longrightarrow\; r(\text{As}) > r(\text{Se})

La diferencia es pequeña, porque son vecinos inmediatos, pero la tendencia se cumple: dentro de un periodo el radio disminuye hacia la derecha.

Consejo

Cuando compares dos elementos, lo primero es situarlos: ¿mismo periodo, mismo grupo, o ninguno de los dos? De ahí sale el criterio:
Mismo periodo (apartados a y c): decide la carga nuclear efectiva. Hacia la derecha, radio menor, $EI$ y $AE$ mayores.
Mismo grupo: decide el número de capas. Hacia abajo, radio mayor, $EI$ y $AE$ menores.
Ni lo uno ni lo otro (apartado b): recurre al carácter metálico o no metálico.
Y para b), la idea de fondo en una frase: los metales ceden electrones, los no metales los captan. Cualquier comparación de afinidad electrónica entre un metal y un no metal la gana el no metal, sin necesidad de datos.