QuímicaMedioCuestión · 1,5 pts

Sistema periódico y propiedades periódicas

Andalucía · 2021 · Junio
Enunciado
Bloque B · B4. Razone si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas:

a) La primera energía de ionización del magnesio es menor que la del sodio.

b) En los elementos del grupo 2, el radio iónico es mayor que el radio atómico.

c) En general, los elementos del grupo 1 tienen electronegatividad baja.
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Resultado
  a) FALSA  −  EI(Mg)=738>EI(Na)=496 kJ⋅mol−1  \boxed{\;\textbf{a) FALSA} \;-\; EI(\text{Mg}) = 738 > EI(\text{Na}) = 496 \text{ kJ}\cdot\text{mol}^{-1}\;}  b) FALSA  −  el catioˊn M2+ pierde una capa: rioˊnico≪ratoˊmico  \boxed{\;\textbf{b) FALSA} \;-\; \text{el catión } \text{M}^{2+} \text{ pierde una capa: } r_{\text{iónico}} \ll r_{\text{atómico}}\;}  c) VERDADERA  −  son los elementos de menor electronegatividad (0,7–1,0)  \boxed{\;\textbf{c) VERDADERA} \;-\; \text{son los elementos de menor electronegatividad } (0{,}7\text{–}1{,}0)\;}
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Estrategia

Tres afirmaciones sobre propiedades periódicas:
  • a) Comparación dentro de un periodo: la energía de ionización crece hacia la derecha.
  • b) Relación entre el átomo neutro y su catión: al perder electrones, el radio siempre disminuye.
  • c) Tendencia de la electronegatividad: mínima en el extremo inferior izquierdo de la tabla.
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Desarrollo

a) FALSA. El magnesio tiene mayor energía de ionización.Na  (Z=11):[Ne] 3s1Mg  (Z=12):[Ne] 3s2\text{Na} \;(Z=11): [\text{Ne}]\,3s^1 \qquad \text{Mg} \;(Z=12): [\text{Ne}]\,3s^2Los dos están en el periodo 3, con la misma capa de valencia, pero el magnesio tiene un protón más. El electrón adicional entra en el mismo orbital 3s3s y apantalla mal, así que la carga nuclear efectiva aumenta:Zef(Na)≈2,2  <  Zef(Mg)≈2,85Z_{\text{ef}}(\text{Na}) \approx 2{,}2 \;<\; Z_{\text{ef}}(\text{Mg}) \approx 2{,}85EI(Na)=496  <  EI(Mg)=738  kJ⋅mol−1EI(\text{Na}) = 496 \;<\; EI(\text{Mg}) = 738 \; \text{kJ}\cdot\text{mol}^{-1}Hay además un argumento de estabilidad: al sodio le basta perder un electrón para adquirir la configuración del neón, mientras que el magnesio tendría que perder dos.
Simulación interactivaVisualiza este problema en una simulación (se abre en una nueva pestaña)
b) FALSA. El radio iónico es mucho menor que el atómico.

Los elementos del grupo 2 son metales alcalinotérreos (ns2ns^2) que forman cationes divalentes:M⟶M2++2e−\text{M} \longrightarrow \text{M}^{2+} + 2e^-Al perder los dos electrones nsns, el átomo pierde su capa más externa entera, y encima quedan más protones que electrones, lo que comprime aún más la nube restante:r(Be)=112→r(Be2+)=45 pmr(\text{Be}) = 112 \to r(\text{Be}^{2+}) = 45 \text{ pm}r(Mg)=160→r(Mg2+)=72 pmr(\text{Mg}) = 160 \to r(\text{Mg}^{2+}) = 72 \text{ pm}r(Ca)=197→r(Ca2+)=100 pmr(\text{Ca}) = 197 \to r(\text{Ca}^{2+}) = 100 \text{ pm}En todos los casos el catión mide menos de la mitad. La regla general:catioˊn<aˊtomo neutro<anioˊn\text{catión} < \text{átomo neutro} < \text{anión}c) VERDADERA.

Los elementos del grupo 1 (alcalinos) tienen un solo electrón de valencia, muy alejado del núcleo y fuertemente apantallado por las capas internas. Su tendencia natural es cederlo, no atraer electrones ajenos.χ(Li)=1,0χ(Na)=0,9χ(K)=0,8χ(Rb)=0,8χ(Cs)=0,7\chi(\text{Li}) = 1{,}0 \quad \chi(\text{Na}) = 0{,}9 \quad \chi(\text{K}) = 0{,}8 \quad \chi(\text{Rb}) = 0{,}8 \quad \chi(\text{Cs}) = 0{,}7Comparados con el flúor (χ=4,0\chi = 4{,}0), son los elementos menos electronegativos de la tabla periódica. De hecho, el cesio y el francio ostentan los valores mínimos conocidos.

La electronegatividad crece hacia arriba y hacia la derecha, así que el mínimo está justamente en la esquina inferior izquierda, donde viven los alcalinos pesados.
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Consejo

El apartado b) contiene el error conceptual más repetido del tema. Grábate la regla completa y su porqué:catioˊn  <  aˊtomo  <  anioˊn\textbf{catión} \;<\; \text{átomo} \;<\; \textbf{anión}
  • Un catión pierde electrones (a menudo, la capa externa entera) y los protones restantes tiran con más fuerza de los que quedan: se encoge mucho.
  • Un anión gana electrones, aumenta la repulsión entre ellos y el mismo núcleo debe sujetar a más: se hincha.
Y una precisión sobre a): aunque la tendencia general se cumple aquí, existen dos anomalías conocidas en cada periodo, entre los grupos 2 y 13 (EI(Mg)>EI(Al)EI(\text{Mg}) > EI(\text{Al})) y entre los 15 y 16 (EI(N)>EI(O)EI(\text{N}) > EI(\text{O})). Conocerlas evita sorpresas.
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