QuímicaFácilCuestión · 1,5 pts

Sistema periódico y propiedades periódicas

Andalucía · 2022 · Reserva 4

Enunciado

Bloque B · B4.

a) Escriba las configuraciones electrónicas de los elementos de número atómico

Z = 7

Z = 33

.

b) Identifique los elementos e indique el grupo y periodo de la tabla periódica al que pertenece cada uno de ellos.

c) Razone cuál de los dos elementos presenta el valor más bajo de la primera energía de ionización.

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Resultado

\boxed{\;\textbf{a) } Z=7: \; 1s^2 2s^2 2p^3 \;;\quad Z=33: \; [\text{Ar}]\,4s^2 3d^{10} 4p^3\;}

\boxed{\;\textbf{b) N: periodo 2, grupo 15} \;;\quad \text{As: periodo 4, grupo 15}\;}

\boxed{\;\textbf{c) el arsénico: } EI = 947 < 1\,402 \text{ kJ}\cdot\text{mol}^{-1}\;}

Ver la solución paso a pasoestrategia, desarrollo y consejo

Estrategia

Escribe las dos configuraciones con el diagrama de Moeller y comprueba la capa de valencia de cada una. Si resultan tener el mismo número de electrones de valencia, están en el mismo grupo, y entonces la comparación del apartado c) depende solo del periodo:

\text{al bajar en un grupo: más capas} \;\Longrightarrow\; \text{mayor radio y más apantallamiento} \;\Longrightarrow\; EI \downarrow

Desarrollo

a) Configuraciones electrónicas.

Z = 7: \; 1s^2\,2s^2\,2p^3

Z = 33: \; 1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^6\,4s^2\,3d^{10}\,4p^3 \;=\; [\text{Ar}]\,4s^2 3d^{10} 4p^3

Comprobaciones:

2+2+3 = 7

✓ y

18 + 2 + 10 + 3 = 33

✓.

b) Identificación, grupo y periodo.

Elemento con $Z = 7$ : el nitrógeno.

Mayor $n$ ocupado: $2$ $\Rightarrow$ periodo 2.
Valencia $2s^2 2p^3$ , 5 electrones $\Rightarrow$ grupo 15 (nitrogenoideos).

Elemento con $Z = 33$ : el arsénico.

Mayor $n$ ocupado: $4$ $\Rightarrow$ periodo 4.
Valencia $4s^2 4p^3$ , 5 electrones $\Rightarrow$ grupo 15.

Los

3d^{10}

están completos y en una capa interior, así que no cuentan como valencia. Los dos elementos pertenecen, por tanto, al mismo grupo.

c) El valor más bajo de $EI$ corresponde al arsénico.

Al bajar dentro de un grupo se añaden capas electrónicas. El electrón de valencia queda:

Más lejos del núcleo, y la atracción electrostática decae con la distancia.
Más apantallado por las capas internas, que contrarrestan parte de la carga nuclear.

Ambos efectos facilitan arrancarlo, así que la energía de ionización disminuye hacia abajo:

EI(\text{N}) = 1\,402 \;>\; EI(\text{P}) = 1\,012 \;>\; EI(\text{As}) = 947 \; \text{kJ}\cdot\text{mol}^{-1}

\boxed{EI(\text{As}) < EI(\text{N})}

Es coherente con el carácter de ambos: el nitrógeno es un no metal típico, mientras que el arsénico es un semimetal, con propiedades intermedias y mayor tendencia a comportarse como metal.

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

Consejo

El error clásico con el arsénico es contar los $3d^{10}$ como valencia y ubicarlo entre los metales de transición. La valencia son solo los electrones del $n$ más alto: aquí, los $4s^2 4p^3$ , cinco en total, que lo colocan en el grupo 15.

Detectar que los dos elementos están en el mismo grupo simplifica el apartado c) enormemente: al compartir número de electrones de valencia, la única variable es el periodo, y la tendencia es inequívoca.

Como comprobación rápida: en el bloque p, el grupo se obtiene sumando $10$ al número de electrones de valencia ( $5 + 10 = 15$ ).