Problema resuelto de Química: Sistema periódico y propiedades periódicasSelectividad (PAU) · País Vasco 2021 · Junio

a) Electrones de cada especie.

• Ar (Z = 18): 18 protones y 18 electrones.
• Ca²⁺ (Z = 20): 20 protones y 20 − 2 = 18 electrones.
• Cl⁻ (Z = 17): 17 protones y 17 + 1 = 18 electrones.

Configuraciones. Las tres tienen la misma:$$\text{Ar},\ \text{Ca}^{2+},\ \text{Cl}^-:\quad 1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^6$$(Ca neutro: $1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^6\,4s^2$, pierde los dos electrones 4s; Cl neutro: $1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^5$, completa el 3p.) Son especies isoelectrónicas, con configuración de gas noble.

b) Mismos electrones, distinta carga nuclear. Los 18 electrones ocupan las mismas capas en las tres especies, con el mismo apantallamiento, pero los atrae un núcleo con distinto número de protones: 17 en el Cl⁻, 18 en el Ar y 20 en el Ca²⁺.

Consecuencia. Cuantos más protones, mayor es la carga nuclear efectiva, más atraída está la nube electrónica y menor es el radio. En el Cl⁻, con un protón menos que electrones, la repulsión entre electrones expande la nube; en el Ca²⁺, con dos protones de más, se contrae.

Orden creciente de radio.$$r(\text{Ca}^{2+}) < r(\text{Ar}) < r(\text{Cl}^-)$$