Las primeras energías de ionización para el Li, Be y C son 5,4, 9,3 y 11,3 eV. Predecir los potenciales de B y N

1. Problemas y
ejercicios de
Principios de
Química
y Estructura
Atómica y
Molecular
Predicción de las energías de ionización
de B y N a partir de las de Li, Be y C
Ejercicios
numéricos
de autoevaluación
Bloque 3

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Las primeras energías de ionización para el Li, Be y C son 5,4, 9,3 y 11,3 eV.
Predecir los potenciales de B y N

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Consejo
Trate de resolver este ejercicio (y todos) por sí
mismo/a antes de ver las soluciones. Si no lo intenta,
no lo asimilará bien.
Las primeras energías de ionización para el Li, Be y C son 5,4, 9,3 y 11,3 eV.
Predecir los potenciales de B y N

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Las primeras energías de ionización para el Li, Be y C son 5,4, 9,3 y 11,3 eV.
Predecir los potenciales de B y N
La energía de ionización (también llamada potencial de
ionización) es la necesaria para separar el electrón de
valencia de un átomo de un elemento cuando el átomo
se encuentra en estado gaseoso y en su estado de
energía fundamental (llamamos electrón de valencia al
unido al átomo por fuerzas más débiles)
Por lo tanto, esta variable mide la fuerza con que el
átomo tiende a retener sus electrones

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Las primeras energías de ionización para el Li, Be y C son 5,4, 9,3 y 11,3 eV.
Predecir los potenciales de B y N
Las variaciones periódicas de la energía de ionización se deben a:
Grupos: Al descender en un grupo, los átomos van siendo cada vez más
voluminosos porque van añadiendo capas electrónicas. Los electrones
externos quedan cada vez más lejos de la influencia del núcleo, por lo que
pueden ser extraídos con mayor facilidad
Periodos: Como la carga del núcleo va aumentando conforme avanzamos
por el periodo (ya que aumenta el número atómico y por tanto el número de
protones), los electrones son más fuertemente atraídos por el núcleo y cuesta
más “arrancarlos”

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Las primeras energías de ionización para el Li, Be y C son 5,4, 9,3 y 11,3 eV.
Predecir los potenciales de B y N
No obstante, la variación de la energía de ionización en los periodos
suele presentar “altibajos” debido a que las configuraciones llenas de las
subcapas s y las semillenas y llenas de las p son especialmente estables.
Es decir, tener una configuración electrónica de la subcapa de valencia
s2, s2p3 o s2p6 confiere un “plus de estabilidad” al átomo

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Todos los elementos que figuran en el enunciado
se encuentran en el periodo 2 y se diferencian
uno del que le sigue en un electrón.
Las primeras energías de ionización para el Li, Be y C son 5,4, 9,3 y 11,3 eV.
Predecir los potenciales de B y N
5,4 eV 9,3 eV 11,3 eV

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Estas son las
configuraciones
electrónicas de
esos elementos
Las primeras energías de ionización para el Li, Be y C son 5,4, 9,3 y 11,3 eV.
Predecir los potenciales de B y N
 
1s2
2s1
Li
 
1s2
2s2
Be
  
1s2
2s2 2p1
B
   
1s2
2s2 2p2
C
5,4 eV 9,3 eV 11,3 eV
    
1s2
2s2 2p3
N

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Las primeras energías de ionización para el Li, Be y C son 5,4, 9,3 y 11,3 eV.
Predecir los potenciales de B y N
 
1s2
2s1
Li
 
1s2
2s2
Be
  
1s2
2s2 2p1
B
   
1s2
2s2 2p2
C
5,4 eV 9,3 eV 11,3 eV
    
1s2
2s2 2p3
N
Quitar un electrón al Li no cuesta
demasiado porque eso conduce a la
configuración del gas noble He.

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Las primeras energías de ionización para el Li, Be y C son 5,4, 9,3 y 11,3 eV.
Predecir los potenciales de B y N
 
1s2
2s1
Li
 
1s2
2s2
Be
  
1s2
2s2 2p1
B
   
1s2
2s2 2p2
C
5,4 eV 9,3 eV 11,3 eV
    
1s2
2s2 2p3
N
Quitárselo el Be es más difícil no
solo porque la carga nuclear es
mayor (lo que implica mayor
atracción), sino porque eso
supone semivaciar una subcapa s
llena. Por eso, la energía de
ionización sube mucho al pasar
de Li a B (solo un número
atómico de diferencia) que al
pasar de Be a C (a pesar de los
dos números atómicos de
diferencia)

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Las primeras energías de ionización para el Li, Be y C son 5,4, 9,3 y 11,3 eV.
Predecir los potenciales de B y N
 
1s2
2s1
Li
 
1s2
2s2
Be
  
1s2
2s2 2p1
B
   
1s2
2s2 2p2
C
5,4 eV 9,3 eV 11,3 eV
    
1s2
2s2 2p3
N
Para el caso del
B, por un lado
está el efecto de
la mayor carga
nuclear. Este
efecto hará que
su energía de
ionización sea sin
duda mayor que
la del Li…

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Las primeras energías de ionización para el Li, Be y C son 5,4, 9,3 y 11,3 eV.
Predecir los potenciales de B y N
 
1s2
2s1
Li
 
1s2
2s2
Be
  
1s2
2s2 2p1
B
   
1s2
2s2 2p2
C
5,4 eV 9,3 eV 11,3 eV
    
1s2
2s2 2p3
N
…pero no podremos asegurar que sea
mayor que la del Be por dos razones:
1) la E. I. del Be es más alta de la que
cabría esperar, debido al efecto
comentado anteriormente;
2) el B probablemente tenga una E.
I. más baja de la que le
correspondería por su posición en
el periodo debido a que la pérdida
de su electrón conduce a una
configuración especialmente
estable (subcapa s llena)

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Las primeras energías de ionización para el Li, Be y C son 5,4, 9,3 y 11,3 eV.
Predecir los potenciales de B y N
 
1s2
2s1
Li
 
1s2
2s2
Be
  
1s2
2s2 2p1
B
   
1s2
2s2 2p2
C
5,4 eV 9,3 eV 11,3 eV
    
1s2
2s2 2p3
N
Podríamos estimar,
pues, para el B una
energía de ionización de
unos 9 eV (el valor
experimental es incluso
menor: 8,3 eV)
8,3 eV

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Las primeras energías de ionización para el Li, Be y C son 5,4, 9,3 y 11,3 eV.
Predecir los potenciales de B y N
 
1s2
2s1
Li
 
1s2
2s2
Be
  
1s2
2s2 2p1
B
   
1s2
2s2 2p2
C
5,4 eV 9,3 eV 11,3 eV
    
1s2
2s2 2p3
N
Finalmente, para el N cabe predecir el
aumento esperable por tener más
carga nuclear que el C y, además, el
debido al hecho de que el N tiene una
subcapa p semillena, es decir,
especialmente estable. Podríamos
estimar un valor de al menos 14 eV (el
valor experimental es de 14,5 eV)
8,3 eV 14,5 eV

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Las primeras energías de ionización para el Li, Be y C son 5,4, 9,3 y 11,3 eV.
Predecir los potenciales de B y N
Este ejercicio brinda un ejemplo de una situación
común en química: los comportamientos químicos
no suelen adaptase a leyes matemáticas simples.
Así, en este caso, podríamos haber estado
tentados de predecir las energía de ionización de B
y N representando gráficamente los valores de
energías de ionización conocidas frente al número
atómico…
5,4 eV 9,3 eV 11,3 eV

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Las primeras energías de ionización para el Li, Be y C son 5,4, 9,3 y 11,3 eV.
Predecir los potenciales de B y N
3 4 5 6 7
5
6
7
8
9
10
11
12
5,4 eV 9,3 eV 11,3 eV 11,6 eV10,7 eV
Z
Energíadeionización

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Las primeras energías de ionización para el Li, Be y C son 5,4, 9,3 y 11,3 eV.
Predecir los potenciales de B y N
3 4 5 6 7
5
6
7
8
9
10
11
12
5,4 eV 9,3 eV 11,3 eV
Z
Energíadeionización
A mano alzada podría trazarse una
curva que se ajuste
aproximadamente a esos puntos…

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Las primeras energías de ionización para el Li, Be y C son 5,4, 9,3 y 11,3 eV.
Predecir los potenciales de B y N
3 4 5 6 7
5
6
7
8
9
10
11
12
5,4 eV 9,3 eV 11,3 eV 11,6 eV10,7 eV
…y en la curva
podrían encontrarse
los valores esperables
(por este método)
para el B ( Z = 5) y el
N (Z = 7). Serían,
aproximadamente,
10,7 y 11,6 eV, que
están lejos de los
experimentales

19. Problemas y ejercicios de
Principios de Química
y Estructura Atómica y Molecular
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y-estructura-atomica-y-molecular/
Más…

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