QuímicaMedioCuestión · 1,5 pts

Sistema periódico y propiedades periódicas

Andalucía · 2023 · Julio

Enunciado

Bloque B · B4. Dados los elementos

\text{F}

\text{Cl}

\text{Al}

, indique razonadamente si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas:

a) El

\text{Cl}

es el elemento que tiene menor energía de ionización.

b) El

\text{Al}

es el elemento que tiene mayor afinidad electrónica.

c) El

\text{F}

es el que tiene menor radio atómico.

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Resultado

\boxed{\;\textbf{a) FALSA} \;-\; \text{el de menor } EI \text{ es el Al (577 kJ}\cdot\text{mol}^{-1})\;}

\boxed{\;\textbf{b) FALSA} \;-\; \text{el de mayor afinidad electrónica es el Cl}\;}

\boxed{\;\textbf{c) VERDADERA} \;-\; r(\text{F}) = 72 < r(\text{Cl}) = 99 < r(\text{Al}) = 143 \text{ pm}\;}

Ver la solución paso a pasoestrategia, desarrollo y consejo

Estrategia

Antes de juzgar nada, sitúa los tres elementos:

\text{F} \;(Z=9): \; [\text{He}]\,2s^2 2p^5 \;\to\; \text{periodo 2, grupo 17}

\text{Al} \;(Z=13): \; [\text{Ne}]\,3s^2 3p^1 \;\to\; \text{periodo 3, grupo 13}

\text{Cl} \;(Z=17): \; [\text{Ne}]\,3s^2 3p^5 \;\to\; \text{periodo 3, grupo 17}

Con eso tienes dos comparaciones fáciles: F y Cl están en el mismo grupo (varía el periodo) y Al y Cl en el mismo periodo (varía el grupo).

Las tendencias: el radio crece hacia abajo y hacia la izquierda; la energía de ionización y la afinidad electrónica crecen en sentido contrario, hacia arriba y hacia la derecha.

Desarrollo

a) FALSA. El de menor energía de ionización es el aluminio.

Comparamos por parejas:

Al frente a Cl (mismo periodo): el cloro está más a la derecha, con mayor carga nuclear efectiva y menor radio, así que retiene mucho mejor sus electrones. $EI(\text{Al}) < EI(\text{Cl})$ .
Al frente a F: el flúor está a la vez más arriba y más a la derecha; la diferencia es aún mayor.

Además, el aluminio es un metal, y los metales se caracterizan precisamente por ionizarse con facilidad. Su electrón más externo es un

3p^1

solitario, muy apantallado por el resto:

EI(\text{Al}) = 577 \;<\; EI(\text{Cl}) = 1\,251 \;<\; EI(\text{F}) = 1\,681 \; \text{kJ}\cdot\text{mol}^{-1}

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

b) FALSA. El de mayor afinidad electrónica es el cloro.

La afinidad electrónica mide la energía liberada al captar un electrón en fase gaseosa:

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

El aluminio es un metal: al ganar un electrón obtendría

3s^2 3p^2

, una configuración sin ninguna estabilidad especial, así que su afinidad es pequeña. Los halógenos, en cambio, alcanzan el octeto completo al captar un electrón, y liberan mucha energía.

Entre los dos halógenos hay una anomalía que conviene conocer: el cloro tiene mayor afinidad electrónica que el flúor.

AE(\text{Cl}) = -349 \;<\; AE(\text{F}) = -328 \;\ll\; AE(\text{Al}) = -43 \; \text{kJ}\cdot\text{mol}^{-1}

El motivo es el tamaño: el átomo de flúor es tan pequeño que el electrón entrante sufre fuertes repulsiones con los que ya ocupan la capa

n=2

, y eso resta parte de la energía liberada.

c) VERDADERA. El flúor es el más pequeño de los tres.

F frente a Cl (mismo grupo 17): el flúor está en el periodo 2 y el cloro en el 3. Una capa electrónica menos es una diferencia enorme: $r(\text{F}) < r(\text{Cl})$ .
F frente a Al: el aluminio está en el periodo 3 y más a la izquierda, es decir, con más capas y menor carga nuclear efectiva. Doblemente mayor.

r(\text{F}) = 72 \;<\; r(\text{Cl}) = 99 \;<\; r(\text{Al}) = 143 \; \text{pm}

Consejo

La anomalía del flúor en la afinidad electrónica (menor que la del cloro) es de las pocas excepciones que conviene memorizar, porque los enunciados la buscan a propósito. Se explica por el tamaño diminuto del átomo: el electrón que entra se encuentra la capa $n=2$ muy congestionada.

Y una advertencia sobre signos: la afinidad electrónica se tabula a veces como energía liberada (positiva) y a veces como variación de entalpía (negativa). Para evitar líos, razona con la frase "mayor afinidad electrónica = más tendencia a captar un electrón" y deja los signos para el final.