(TEMA 7) 10. ¿Por qué los estados de oxidación positivos más comunes del Pb son 2+ y 4+?
(A). Por encontrarse en el grupo IIB y en el periodo 4.
(B). Porque va perdiendo electrones d por pares.
(C). Por tener 6 electrones en su capa de más alto valor de número cuántico principal, pudiendo perder primero 2 y después el resto.
(D). Porque tanto perdiendo 2 como 4 electrones el átomo queda con subcapas electrónicas completas.
Solución: D. La configuración electrónica del Pb es [Xe] 6s2 4f14 5d10 6p2 (teniendo, pues, 4 electrones en la capa de más alto valor del número cuántico principal, no 6 como se indica en una de las respuestas). Eso supone una especial predisposición a perder dos o cuatro electrones.
Las reglas generales de la configuración electrónica de los iones indican que los elementos del bloque p pierden primero sus electrones np y después los ns, siendo n el valor más alto del número cuántico principal. Si se siguiera oxidando es cuando empezaría a perder electrones de las otras subcapas. En el caso del Pb, primero perdería los electrones 6p y después los 6s. Si pierde los 2 de la subcapa 6p (Pb2+), queda con la configuración [Xe] 6s2 4f14 5d10, en la que, como se ve, todas las subcapas están completas. Y si pierde otros 2, queda con la configuración [Xe] 4f14 5d10, consistente, igualmente, en subcapas completas.
El Pb no se encuentra en el grupo IIB, sino en el IVA (denominaciones antiguas). En general, uno de los estados de oxidación positivos de los elementos coincide con el número del grupo (el 4+, en este caso). Tampoco se encuentra en el periodo 4, sino en el 6.
(TEMA 7) 11. La variable energética que mejor explica la gran estabilidad de los cristales iónicos es…
(A). la afinidad electrónica del anión.
(B). la energía que se libera debido a la atracción eléctrica de un catión y un anión para formar una molécula iónica aislada.
(C). el potencial de ionización del catión.
(D). la energía reticular.
Solución: D. Podemos considerar que para que se forme una molécula iónica a partir de los átomos de los elementos neutros debe producirse una transferencia de uno o más electrones entre estos; es decir, uno de ellos se ha de convertir en anión y otro en catión. Si el anión que es necesario formar tiene número de oxidación –1, el proceso conlleva la liberación de la energía de afinidad electrónica del elemento que se convierte en anión, la cual suele tener un valor del orden de 100 kJ/mol, que es apenas suficiente para compensar el potencial de ionización necesario para obtener el catión. Por lo tanto, ni la afinidad electrónica ni mucho menos el potencial de ionización justifican la estabilidad de los cristales iónicos. (Si el anión que se necesita formar tiene número de oxidación –2, –3, etc., entonces el proceso es aún más desfavorable porque la segunda, tercera… afinidades electrónicas suelen ser endotérmicas).
Por otro lado, la energía que se libera debido a la atracción eléctrica de un catión y un anión para formar una molécula iónica aislada sin duda contribuye a que dicha molécula se cree. Pero cuando en vez de una sola molécula se forman n, la energía que se libera debido a esta atracción es mayor que n veces la energía que se libera cuando se crea una sola molécula. Ello se debe a que, al formarse el cristal, cada ion está próximo a varios de carga opuesta y no solo a uno como sucede en la molécula aislada. Toda la energía debida a la atracción electrostática (y otros posibles efectos de estabilización) que se desprende al acercarse los iones desde el infinito hasta las posiciones que ocuparán en el cristal la denominamos energía reticular. Su valor, por mol, es del orden de 1000 kJ/mol y es la principal responsable de la estabilidad de los compuestos iónicos.
