Problema resuelto de Química: Sistema periódico y propiedades periódicasSelectividad (PAU) · Comunitat Valenciana 2021 · Julio

a) Números atómico y másico$$Z = \text{protones}, \qquad A = \text{protones} + \text{neutrones}$$

• Átomo A: $Z = 12$, $A = 12 + 14 = 26$ (es el magnesio, ${}^{26}_{12}\text{Mg}$).
• Átomo B: $Z = 17$, $A = 17 + 20 = 37$ (es el cloro, ${}^{37}_{17}\text{Cl}$).

Configuraciones en estado fundamental.$$\text{A}\ (Z = 12):\ 1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2 \qquad \text{B}\ (Z = 17):\ 1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^5$$A está en el periodo 3, grupo 2 (alcalinotérreo); B en el periodo 3, grupo 17 (halógeno).

b) Primera energía de ionización

Los dos tienen su electrón más externo en la capa $n = 3$, pero B tiene 5 protones más en el núcleo, apantallados solo en parte por los electrones de la misma capa. Su carga nuclear efectiva es mayor y su radio menor, así que atrae con más fuerza al electrón externo y cuesta más arrancarlo. La primera energía de ionización es mayor en B (cloro) que en A (magnesio).

Además, A cumple el octeto perdiendo electrones (le sobran dos), mientras que B tiende a ganar uno: arrancarle un electrón a B lo aleja de la configuración de gas noble.

c) Iones más estables y sus radios

• A pierde sus dos electrones $3s$ y forma $\text{A}^{2+}$ ($\text{Mg}^{2+}$): $1s^2\,2s^2\,2p^6$, configuración del neón.
• B gana un electrón y forma $\text{B}^-$ ($\text{Cl}^-$): $1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^6$, configuración del argón.

El $\text{B}^-$ tiene tres capas ocupadas y el $\text{A}^{2+}$ solo dos; además, en el catión 12 protones atraen a solo 10 electrones, lo que contrae aún más la nube, mientras que en el anión 17 protones sujetan a 18 electrones. Por tanto, el radio del $\text{B}^-$ es mucho mayor que el del $\text{A}^{2+}$: $r(\text{Cl}^-) > r(\text{Mg}^{2+})$.

d) Tipo de enlace y fórmula

A es un metal de baja energía de ionización y B un no metal muy electronegativo: A cede electrones y B los capta, y los iones $\text{A}^{2+}$ y $\text{B}^-$ se unen por atracción electrostática. El enlace es iónico.

Para que el compuesto sea neutro, cada $\text{A}^{2+}$ necesita dos $\text{B}^-$: la fórmula es $\text{AB}_2$, es decir, $\text{MgCl}_2$ (cloruro de magnesio).