8. ¿Cuál de los siguientes elementos es de esperar que reaccione más vigorosamente con agua para reducir los iones H+ a gas H2?
(A). Cs
(B). He
(C). Fe
(D). C
Solución: A. La obtención de H2 a partir de H+ supone lo que en química se llama una reducción (ganancia de electrones): 2H+ + 2e– ” H2. El poder reductor de los elementos es mayor cuanto más a la izquierda y más abajo estén en la tabla periódica. Por lo tanto, de los elementos dados, el que mejor producirá esa reacción de reducción es el Cs.
9. ¿Para cuál de los siguientes elementos es previsible un mayor salto relativo entre el valor de su segunda energía de ionización y el valor de su tercera energía de ionización? (Números atómicos: Na = 11; Mg = 12; Al = 13; Si = 14).
(A). Na
(B). Mg
(C). Al
(D). Si
Solución: B. Las configuraciones electrónicas de estos 4 elementos pueden obtenerse fácilmente a partir del diagrama (n + l, n) conociendo los números atómicos (es decir, los números de electrones de estos elementos):
Na: 1s2 2s2 2p6 3s1
Mg: 1s2 2s2 2p6 3s2
Al: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p1
Si: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p2
Arrancar 1 electrón al Na es fácil porque se convertiría en Na+, ion que tiene la configuración de un gas noble (8 electrones en su última capa: 1s2 2s2 2p6). Por lo tanto, su primera energía de ionización sería baja. Sin embargo, la segunda sería, en comparación, muy alta, ya que perder un segundo electrón le supondría dejar de tener configuración de gas noble. Una vez perdida esa configuración, quitarle un tercer electrón requeriría también energía, pero la diferencia entre esta tercera energía de ionización y la segunda no sería tan alta como la diferencia entre la primera y la segunda. Del mismo modo se puede argumentar con los demás elementos que nos dan. Llegaríamos así a la conclusión de que la mayor diferencia entre la segunda y la tercera energía de ionización se produce en el Mg.
Los datos experimentales confirman esta predicción teórica. Las tres primeras energías de ionización de los cuatro elementos, en kJ/mol, son: Na: 496, 4563, 6913; Mg: 737, 1450, 7731; Al: 577, 1820, 2740; Si: 786, 1580, 3230. Los cocientes entre la tercera y segunda ionización para los cuatro elementos son: 1,51; 5,33; 1,50; 2,04, lo que demuestra que, efectivamente, en términos relativos, la mayor diferencia entre la tercera y segunda energía de ionización de esos cuatro elementos se da en el Mg.
