Sistema periódico y propiedades periódicas

a) Fuerzas que se rompen al disolver CaS

El sulfuro de calcio está formado por un metal (Ca, que cede dos electrones) y un no metal (S, que los acepta): es un compuesto iónico, una red cristalina de iones $\text{Ca}^{2+}$ y $\text{S}^{2-}$ unidos por fuerzas electrostáticas entre cargas opuestas (enlace iónico).

Para disolverlo hay que romper esas atracciones entre iones, es decir, vencer la energía reticular de la red. Lo hacen las moléculas de agua, que son polares: rodean a cada ion (los $\text{Ca}^{2+}$ por el lado del O, con carga parcial negativa; los $\text{S}^{2-}$ por el lado de los H) y los estabilizan mediante interacciones ion-dipolo (solvatación o hidratación). También se rompen algunos enlaces de hidrógeno entre las moléculas de agua para hacer hueco a los iones.

b) Primera energía de ionización

Situamos los elementos con su configuración electrónica:

• En un grupo, la energía de ionización disminuye al bajar: el electrón que se arranca está en una capa más externa, más lejos del núcleo y más apantallado. Por eso $\text{K} < \text{Na}$ (grupo 1) y $\text{Al} < \text{B}$ (grupo 13).
• En un periodo, aumenta hacia la derecha: crece la carga nuclear efectiva y disminuye el radio, así que el electrón está más retenido. Por eso $\text{Na} < \text{Al}$ (periodo 3) y $\text{B} < \text{C}$ (periodo 2).

Juntando las dos tendencias (el Al, del periodo 3, tiene menor energía de ionización que el B, del periodo 2):$$E_I(\text{K}) < E_I(\text{Na}) < E_I(\text{Al}) < E_I(\text{B}) < E_I(\text{C})$$Los valores experimentales lo confirman: 419, 496, 578, 801 y $1086\ \text{kJ}\cdot\text{mol}^{-1}$, respectivamente.

c) Punto de ebullición: HF o HCl

Las dos son moléculas diatómicas covalentes polares. Entre las moléculas de HCl solo hay fuerzas de Van der Waals (dipolo-dipolo y de dispersión de London). En el HF, en cambio, el H está unido al flúor, el elemento más electronegativo y muy pequeño, con pares solitarios: entre sus moléculas se forman enlaces de hidrógeno $\text{F–H}\cdots\text{F}$, mucho más fuertes que las fuerzas de Van der Waals.

Para hervir hay que separar las moléculas venciendo esas fuerzas, así que el HF tiene el punto de ebullición más alto ($20\ ^\circ\text{C}$, frente a $-85\ ^\circ\text{C}$ del HCl), aunque su masa molar sea menor.