QuímicaMedioCuestión · 1,5 pts

Sistema periódico y propiedades periódicas

Andalucía · 2022 · Julio
Enunciado
Bloque B · B2. Razone si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas:

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

b) El B3+\text{B}^{3+} tiene un radio iónico mayor que el Be2+\text{Be}^{2+}.

c) Los elementos del grupo 17 (halógenos) tienen poca tendencia a ganar electrones.
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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  −  isoelectroˊnicos: r(B3+)=27<r(Be2+)=45 pm  \boxed{\;\textbf{b) FALSA} \;-\; \text{isoelectrónicos: } r(\text{B}^{3+}) = 27 < r(\text{Be}^{2+}) = 45 \text{ pm}\;}  c) FALSA  −  tienen la mayor afinidad electroˊnica de la tabla  \boxed{\;\textbf{c) FALSA} \;-\; \text{tienen la mayor afinidad electrónica de la tabla}\;}
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Estrategia

Tres afirmaciones sobre tendencias periódicas, todas falsas, pero por motivos distintos:
  • a) Comparación dentro de un periodo: la energía de ionización crece hacia la derecha.
  • b) Iones isoelectrónicos: a igual número de electrones, decide el número de protones.
  • c) Concepto de afinidad electrónica y regla del octeto.
Escribe siempre las configuraciones antes de razonar; con ellas, las tres respuestas son inmediatas.
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Desarrollo

a) FALSA. El magnesio tiene mayor energía de ionización que el sodio.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 mismo periodo (misma capa de valencia, n=3n=3), pero el magnesio tiene un protón más. El electrón adicional entra en la misma capa 3s3s y apantalla mal, así que la carga nuclear efectiva aumenta y los electrones quedan más retenidos:Zef(Na)<Zef(Mg)  ⟹  EI(Na)<EI(Mg)Z_{\text{ef}}(\text{Na}) < Z_{\text{ef}}(\text{Mg}) \;\Longrightarrow\; EI(\text{Na}) < EI(\text{Mg})EI(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 "conviene" ionizarse, porque perdiendo su único 3s3s alcanza la configuración del neón. El magnesio, en cambio, tendría que perder dos para lograrlo, así que arrancarle el primero es más costoso.
Simulación interactivaVisualiza este problema en una simulación (se abre en una nueva pestaña)
b) FALSA. El B3+\text{B}^{3+} es más pequeño.Be2+:  4 p+,  2 e−B3+:  5 p+,  2 e−\text{Be}^{2+}: \; 4 \text{ p}^+, \; 2\ e^- \qquad \text{B}^{3+}: \; 5 \text{ p}^+, \; 2\ e^-Ambos son isoelectrónicos (2 electrones, configuración del helio). A igualdad de electrones, el que tiene más protones los atrae con más fuerza y comprime más la nube:Zef(B3+)>Zef(Be2+)  ⟹  r(B3+)<r(Be2+)Z_{\text{ef}}(\text{B}^{3+}) > Z_{\text{ef}}(\text{Be}^{2+}) \;\Longrightarrow\; r(\text{B}^{3+}) < r(\text{Be}^{2+})r(B3+)=27 pm  <  r(Be2+)=45 pmr(\text{B}^{3+}) = 27 \text{ pm} \;<\; r(\text{Be}^{2+}) = 45 \text{ pm}Además, el B3+\text{B}^{3+} tiene mayor carga positiva, lo que refuerza la contracción. La regla general para series isoelectrónicas: el radio disminuye al aumentar ZZ.

c) FALSA. Los halógenos son, precisamente, los elementos con mayor tendencia a ganar electrones.

Su configuración de valencia es ns2np5ns^2np^5: les falta un solo electrón para completar el octeto y alcanzar la configuración del gas noble siguiente.X+1e−⟶X−([gas noble])\text{X} + 1e^- \longrightarrow \text{X}^- \qquad ([\text{gas noble}])Esa tendencia se cuantifica con la afinidad electrónica, y los halógenos tienen los valores más altos de toda la tabla periódica:AE(Cl)=−349AE(F)=−328AE(Br)=−325  kJ⋅mol−1AE(\text{Cl}) = -349 \qquad AE(\text{F}) = -328 \qquad AE(\text{Br}) = -325 \; \text{kJ}\cdot\text{mol}^{-1}(Signo negativo porque el proceso es exotérmico: se libera energía al captar el electrón.)

Es también coherente con su alta electronegatividad y con que su ion característico sea siempre el anión X−\text{X}^-.
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Consejo

El apartado b) es de los que se resuelven en cinco segundos si reconoces la palabra clave isoelectrónicos. Cuenta electrones: si coinciden, ordena por número atómico y el radio va al revés.N3−>O2−>F−>Ne>Na+>Mg2+>Al3+\text{N}^{3-} > \text{O}^{2-} > \text{F}^- > \text{Ne} > \text{Na}^+ > \text{Mg}^{2+} > \text{Al}^{3+}Sobre a), existe una excepción parecida que conviene no confundir: EI(Mg)>EI(Al)EI(\text{Mg}) > EI(\text{Al}), porque el aluminio tiene un 3p13p^1 solitario más fácil de arrancar que uno de un 3s23s^2 completo. Pero entre sodio y magnesio no hay anomalía: la tendencia se cumple.
Paso 1 de 3
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