Problema 4 · Química Selectividad Cataluña Setembre Serie 1 2021

a) Definiu el terme nombre atòmic.

Solución: Ens indica el nombre de protons que tenim en l'àtom de l'element (al nucli).

a) Definiu el terme energia d'ionització.

Solución: És l'energia que cal subministrar a un àtom en estat gasós per arrencar un electró: $\text{X(g)} \rightarrow \text{X}^+\text{(g)} + \text{e}^-$.

a) Definiu el terme afinitat electrònica.

Solución: És l'energia associada al procés en el qual un àtom en estat gasós agafa un electró: $\text{X(g)} + \text{e}^- \rightarrow \text{X}^-\text{(g)}$.

a) Definiu el terme electronegativitat.

Solución: Mesura la tendència d'un àtom a atreure els electrons que formen part d'un enllaç.

b) Escriviu la configuració electrònica del sodi (Na, Z=11).

Solución: $1s^2\ 2s^2\ 2p^6\ 3s^1$ / $[\text{Ne}]\ 3s^1$

b) Escriviu la configuració electrònica del magnesi (Mg, Z=12).

Solución: $1s^2\ 2s^2\ 2p^6\ 3s^2$ / $[\text{Ne}]\ 3s^2$

b) Escriviu la configuració electrònica del potassi (K, Z=19).

Solución: $1s^2\ 2s^2\ 2p^6\ 3s^2\ 3p^6\ 4s^1$ / $[\text{Ar}]\ 4s^1$

b) Quin valor de l'energia d'ionització assignaríeu al magnesi?

Solución: 736

b) Quin valor de l'energia d'ionització assignaríeu al sodi?

Solución: 497

b) Justifiqueu quin valor de l'energia d'ionització assignaríeu al magnesi i quin al sodi.

Solución: El radi del K és el més gran perquè té l'electró més extern a la capa $n=4$, mentre que el Na i el Mg el tenen a $n=3$. El radi del Mg és més petit que el del Na perquè, tenint la mateixa capa ($n=3$), el Mg té un protó més al nucli (major càrrega nuclear efectiva) i atreu amb més força els electrons: $$\text{radi(Mg)} < \text{radi(Na)} < \text{radi(K)}$$ Com més petit és el radi, més gran és la força d'atracció electrostàtica sobre l'electró extern segons la llei de Coulomb, i per tant major és l'energia d'ionització ($E_i$): $$E_i(\text{Mg}) > E_i(\text{Na}) > E_i(\text{K})$$ Per tant: - $E_i(\text{Mg}) = 736\text{ kJ/mol}$ (valor més alt) - $E_i(\text{Na}) = 497\text{ kJ/mol}$ (valor entremig) - $E_i(\text{K}) = 418\text{ kJ/mol}$ (valor més baix)

b) Compareu raonadament el radi de l'àtom de Na amb el de l'ió Na⁺.

Solución: L'ió $\text{Na}^+$ té un electró menys que el $\text{Na}$. La seva configuració electrònica és $\text{Na}^+ (10\text{ e}^-): 1s^2\ 2s^2\ 2p^6$. El radi atòmic del $\text{Na}$ és més gran que el del $\text{Na}^+$, ja que el $\text{Na}$ té l'electró més extern a la capa $n=3$, mentre que el $\text{Na}^+$ té els electrons més externs a $n=2$ (ha perdut una capa electrònica sencera): $$\text{radi(Na)} > \text{radi(Na}^+)$$