QuímicaFácilCuestión · 1,5 pts

Sistema periódico y propiedades periódicas

Andalucía · 2022 · Reserva 1

Enunciado

Bloque B · B4. Sean los elementos de número atómico

11

17

:

a) Basándose en la configuración electrónica, justifique el grupo y periodo al que pertenece cada uno.

b) Razone si el primero tiene mayor energía de ionización.

c) Razone cuál de ellos tendrá mayor radio atómico.

Comprobar el resultadocompara con lo que te ha salido

Resultado

\boxed{\;\textbf{a) } Z=11: \text{ periodo 3, grupo 1 (Na)} \;;\quad Z=17: \text{ periodo 3, grupo 17 (Cl)}\;}

\boxed{\;\textbf{b) NO: } EI(\text{Na}) = 496 < EI(\text{Cl}) = 1\,251 \text{ kJ}\cdot\text{mol}^{-1}\;}

\boxed{\;\textbf{c) el sodio: } r(\text{Na}) = 186 > r(\text{Cl}) = 99 \text{ pm}\;}

Ver la solución paso a pasoestrategia, desarrollo y consejo

Estrategia

Escribe las dos configuraciones y todo lo demás sale solo. Como los dos elementos resultan estar en el mismo periodo, solo interviene una variable: la carga nuclear efectiva, que crece hacia la derecha.

Z_{\text{ef}} \uparrow \;\Longrightarrow\; \text{radio} \downarrow \;\text{ y }\; EI \uparrow

Desarrollo

a) Grupo y periodo.

Elemento de $Z = 11$ :

1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^1 \;=\; [\text{Ne}]\,3s^1

Mayor $n$ ocupado: $3$ $\Rightarrow$ periodo 3.
Valencia: $3s^1$ , 1 electrón $\Rightarrow$ grupo 1 (alcalinos).

Es el sodio.

Elemento de $Z = 17$ :

1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^5 \;=\; [\text{Ne}]\,3s^2 3p^5

Mayor $n$ ocupado: $3$ $\Rightarrow$ periodo 3.
Valencia: $3s^2 3p^5$ , 7 electrones $\Rightarrow$ grupo 17 (halógenos).

Es el cloro.

b) No: el sodio tiene MENOR energía de ionización.

La energía de ionización es la energía necesaria para arrancar el electrón más externo de un átomo gaseoso:

\text{X}(g) + EI \longrightarrow \text{X}^+(g) + e^-

Los dos elementos están en el mismo periodo, con la misma capa de valencia (

n = 3

), pero el cloro tiene seis protones más en el núcleo. Los electrones añadidos entran en esa misma capa y se apantallan mal entre sí, así que la carga nuclear efectiva crece mucho:

Z_{\text{ef}}(\text{Na}) \approx 2{,}2 \;<\; Z_{\text{ef}}(\text{Cl}) \approx 6{,}1

El electrón de valencia del cloro está mucho más sujeto, y por tanto:

EI(\text{Na}) = 496 \;<\; EI(\text{Cl}) = 1\,251 \; \text{kJ}\cdot\text{mol}^{-1}

Hay además un argumento de estabilidad: al perder su único electrón

3s

, el sodio adquiere la configuración del neón, muy estable, de modo que ionizarse le "conviene". Al cloro, en cambio, le falta un solo electrón para el octeto: perder uno lo alejaría de esa configuración.

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

c) Mayor radio atómico: el sodio.

Mismo argumento, en sentido inverso. A igual número de capas, más carga nuclear efectiva significa una nube electrónica más comprimida:

Z_{\text{ef}}(\text{Cl}) > Z_{\text{ef}}(\text{Na}) \;\Longrightarrow\; r(\text{Cl}) < r(\text{Na})

r(\text{Na}) = 186 \text{ pm} \;\gg\; r(\text{Cl}) = 99 \text{ pm}

El sodio es casi el doble de grande. De hecho, dentro de cada periodo el elemento del grupo 1 es siempre el de mayor radio.

Consejo

Cuando dos elementos comparten periodo, todo se reduce a la carga nuclear efectiva, y basta con una frase bien construida para justificar los dos apartados a la vez:

> "Al avanzar en un periodo aumenta $Z$ sin añadir capas; el apantallamiento apenas crece, así que > $Z_{\text{ef}}$ aumenta, el radio disminuye y los electrones quedan más retenidos, elevando la > energía de ionización."

Y fíjate en la redacción de b): pregunta si "el primero" tiene mayor $EI$ . Responder solo "el cloro" deja el apartado incompleto; hay que decir explícitamente que la afirmación es falsa y por qué.