Química, 2º Bachillerato. Problemas resueltos

Configuraciones electrónicas. Sistema periódico. Propiedades periódicas.

 

 

Problema 4. (Configuraciones electrónicas. Sistema periódico. Propiedades periódicas)

Razone qué gráfica puede representar:

a) El número de electrones de las especies: Ne, Na+, Mg2+ y Al3+.

b) El radio atómico de los elementos F, Cl, Br y I.

c) La energía de ionización de Li, Na, K y Rb.

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a) Las especies Ne, Na+, Mg2+ y Al3+ son isoelectrónicas, es decir, tienen el mismo número de electrones y la misma distribución de los mismos. Se dice que todos ellos son isolectrónicos del neón, cuya configuración electrónica es:

Ne → 1s2 2s2 2p6

El sodio tiene un protón más en su núcleo que el neón. El átomo de sodio tiene, por tanto, un electrón más que el neón (11). El ión sodio ha perdido el electrón de su capa de valencia de manera que su configuración electrónica es:

Na → 1s2 2s2 2p6 3s1           Na+ → 1s2 2s2 2p6

El magnesio tiene dos protones más en su núcleo que el neón. El átomo de magnesio tiene 12 electrones y el ion magnesio (II) ha perdido los dos electrones de su capa de valencia de manera que su configuración electrónica es:

Mg → 1s2 2s2 2p6 3s2           Mg2+ → 1s2 2s2 2p6

El Aluminio tiene tres protones más en su núcleo que el neón. El átomo de aluminio tiene 13 electrones y el ion aluminio (III) ha perdido los tres electrones de su capa de valencia de manera que su configuración electrónica es:

Al → 1s2 2s2 2p6 3s2 3p1          Al3+ → 1s2 2s2 2p6

Por tanto, como todas las especies tienen el mismo número de electrones (10 e-), la gráfica que representa la situación es la segunda.

 

b) Los elementos F, Cl, Br, I pertenecen al grupo de los halógenos. Todos los elementos de un mismo grupo tienen la misma configuración electrónica en su capa de valencia, en este caso ns2 np5 donde n es el número del periodo al que pertenece cada elemento (n = 2 para el F, n = 3 para el Cl, n = 4 para el Br y n = 5 para el I).

Por tanto, en un grupo al aumentar el número atómico se incrementa el número de niveles ocupados. Como la carga nuclear efectiva, es decir, la fuerza de atracción que ejerce el núcleo atómico sobre los electrones de la capa de valencia teniendo en cuenta el apantallamiento que ejercen los electrones más internos, es parecida en todos los casos pues la configuración electrónica es la misma, el radio atómico va creciendo conforme se va bajando en el grupo, siendo la primera grafica la que representa esta situación.

 

c) Los elementos Li, Na, K y Rb pertenecen al grupo de los alcalinos. Todos los elementos de este grupo tienen la misma configuración electrónica en su capa de valencia, ns1, donde n es el número del periodo al que pertenece cada elemento (n =2 para el Li, n = 3 para el Na, n = 4 para el K y n = 5 para el Rb).

La energía de ionización (primera energía de ionización) es la energía mínima necesaria para arrancar un electrón de un átomo gaseoso en su estado fundamental, transformándolo en un ion positivo.

Al bajar en un grupo, concretamente en el de los alcalinos, aumenta el tamaño del átomo (tal como se ha explicado en el apartado anterior) y la carga nuclear efectiva prácticamente no cambia. Por tanto, el último electrón de cada átomo es retenido con menos fuerza conforme bajamos en un grupo, siendo necesaria cada vez menos energía para que sea arrancado del átomo. La tercera gráfica es la que representa esta situación.

 

 

 

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