Examen de Principios de Química y Estructura – Febrero 2020 (1s) | Soluciones de las preguntas 10 y 11

10. ¿A cuál o cuáles de los iones O^2–, F^–, Mg²⁺ y Al³⁺ es de prever que corresponda la configuración electrónica 1s² 2s² 2p⁶?

(A). Solo a los dos aniones.
(B). Solo a los dos cationes.
(C). Solo a los que tienen carga par (positiva o negativa).
(D). A todos ellos.

Solución: D. Escribiendo los primeros elementos de la tabla periódica no es difícil averiguar que los números atómicos de los cuatro elementos del enunciado son: O: 8; F: 9; Mg: 12; Al: 13, lo que significa que los átomos neutros a los que corresponden tendrán, respectivamente, 8, 9, 12 y 13 electrones. A partir de esos datos es fácil comprender que todos los iones mencionados son isoelectrónicos, pues el O^2– tendrá 8+2 electrones; el F^–, 9+1; el Mg²⁺, 12 – 2; y el Al³⁺, 13 – 3. Todos esos iones tienen, pues, 10 electrones, que son los contenidos en la configuración electrónica del enunciado (2 + 2 + 6 = 10). La configuración electrónica del oxígeno es 1s² 2s² 2p⁴, pero al ganar 2 electrones (O^2–) pasa a ser 1s² 2s² 2p⁶ (configuración del gas noble Ne, muy estable). La del flúor es 1s² 2s² 2p⁵, pero al ganar un electrón (F^–) pasa a ser también 1s² 2s² 2p⁶. La del magnesio es 1s² 2s² 2p⁶ 3s² pero al perder dos electrones (Mg²⁺) se convierte en 1s² 2s² 2p⁶. Y la del aluminio es 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p¹, que queda también en 1s² 2s² 2p⁶ al perder 3 electrones (Al³⁺).

11. Dado un compuesto iónico, el ciclo de Born-Haber sirve para calcular…

(A). el calor de formación.
(B). la energía de red.
(C). el calor de sublimación del metal que forma parte del compuesto.
(D). el potencial de ionización del metal que forma parte del compuesto.

Solución: B. La energía de red, que es la que se libera cuando se acercan desde el infinito los iones gaseosos que van a formar un compuesto hasta sus posiciones en la red cristalina, es difícil calcularla experimentalmente. Se recurre para ello al ciclo termodinámico de Born-Haber, basado en la ley de Hess, según la cual el calor que se requiere o se libera en una reacción química no depende del camino seguido para ir desde los reactivos hasta los productos. Para calcular la energía de red se necesitan valores energéticos como la afinidad electrónica y la energía de disociación del no metal (en caso de ser una especie molecular), el potencial de ionización del metal y su calor de sublimación (si es sólido), la energía de formación del compuesto iónico…, cuyos valores deben conocerse previamente por otros métodos, normalmente experimentales.