Pregunta 5 [P1] · Química I URV 2021

a) Configuració electrònica per a Z = 3 (Li)

Solución: $1s^2\ 2s^1$ / [He] $2s^1$

a) Configuració electrònica per a Z = 4 (Be)

Solución: $1s^2\ 2s^2$ / [He] $2s^2$

a) Configuració electrònica per a Z = 5 (B)

Solución: $1s^2\ 2s^2\ 2p^1$ / [He] $2s^2\ 2p^1$

a) Configuració electrònica per a Z = 6 (C)

Solución: $1s^2\ 2s^2\ 2p^2$ / [He] $2s^2\ 2p^2$

a) Configuració electrònica per a Z = 7 (N)

Solución: $1s^2\ 2s^2\ 2p^3$ / [He] $2s^2\ 2p^3$

a) Configuració electrònica per a Z = 8 (O)

Solución: $1s^2\ 2s^2\ 2p^4$ / [He] $2s^2\ 2p^4$

a) Configuració electrònica per a Z = 9 (F)

Solución: $1s^2\ 2s^2\ 2p^5$ / [He] $2s^2\ 2p^5$

a) Configuració electrònica per a Z = 10 (Ne)

Solución: $1s^2\ 2s^2\ 2p^6$ / [He] $2s^2\ 2p^6$

b) Justifiqueu per quina raó, com a tendència general al llarg del període, el potencial d'ionització creix en augmentar el nombre atòmic.

Solución: En avançar al llarg d'un mateix període, els electrons s'afegeixen al mateix nivell quàntic principal ($n = 2$), de manera que l'apantallament creix molt poc mentre que la càrrega nuclear ($Z$) augmenta d'unitat en unitat. En conseqüència, la càrrega nuclear efectiva ($Z_{\mathrm{ef}}$) augmenta i el radi atòmic disminueix, fent que els electrons de valència estiguin més fortament retinguts pel nucli i calgui més energia per extreure'ls.

c) A partir de les configuracions electròniques obtingudes a l'apartat a), justifiqueu les anomalies o excepcions observades respecte a la tendència general.

Solución: Es produeixen dues anomalies destacables: - Disminució de Be ($Z = 4$) a B ($Z = 5$): El beril·li té la subcapa $2s$ completament plena ($2s^2$), la qual confereix una estabilitat addicional. En el bor s'extreu un electró de la subcapa $2p$ ($2p^1$), d'energia superior i més apantallat pels electrons $2s$, per la qual cosa requereix menys energia d'extracció. - Disminució de N ($Z = 7$) a O ($Z = 8$): El nitrogen posseeix una subcapa $2p$ semiplena ($2p^3$), amb tres electrons desaparellats de spins paral·lels, configuració especialment estable segons la regla de Hund. En canvi, en l'oxigen ($2p^4$) el quart electró s'aparella en un orbital $p$, experimentant repulsió interelectrònica, la qual cosa facilita la seva ionització.