Exercici 2 · Química Selectividad Cataluña Juny Serie 5 2026

2.1. Expliqueu què és la primera energia d'ionització i raoneu quin signe té. Justifiqueu per què el Li té el valor més petit de la primera energia d'ionització i el Ne, el més alt de tots els elements del segon període de la taula periòdica. Expliqueu què és l'afinitat electrònica. Justifiqueu per què el F, el Cl i el Br són els mínims del gràfic. Raoneu les respostes basant-vos en les configuracions electròniques i en el model atòmic de càrregues elèctriques.

Solución: La primera energia d'ionització (EI₁) és la quantitat d'energia que cal subministrar a un àtom neutre en estat gasós per arrencar un electró: A(g) → A⁺(g) + 1 e⁻. Té signe positiu perquè cal subministrar energia per vèncer l'atracció electrostàtica del nucli. En un mateix període (n=2), la càrrega nuclear efectiva augmenta de Li (Z=3) a Ne (Z=10), fent que l'atracció sobre els electrons sigui màxima en el Ne i mínima en el Li. L'afinitat electrònica (AE) és el canvi d'energia associat al procés en què un àtom gasós en estat fonamental capta un electró: A(g) + 1 e⁻ → A⁻(g). F, Cl i Br tenen configuració ns² np⁵; en captar un electró assoleixen configuració de gas noble (ns² np⁶), un procés molt afavorit energèticament que desprèn energia (mínims negatius del gràfic).

2.2. Justifiqueu, d'acord amb el model atòmic de càrregues elèctriques, la gran diferència que hi ha entre la primera energia d'ionització del Na (496 kJ mol⁻¹) i la segona (4 562 kJ mol⁻¹).

Solución: El Na (Z=11) té configuració 1s² 2s² 2p⁶ 3s¹. La primera ionització arrenca l'electró 3s, situat en una capa més externa i menys atret pel nucli. La segona ionització arrenca un electró de l'orbital 2p d'una capa interna més propera al nucli i molt més atret. A més, a l'ió Na⁺ la càrrega nuclear (11 protons) actua sobre menys electrons (10 e⁻), augmentant la força d'atracció efectiva.

2.2. Calculeu l'energia (J atom⁻¹) d'un fotó capaç d'arrencar un electró de l'ió sodi.

Solución: $7{,}57\cdot 10^{-18}$ J / $7{,}57\cdot 10^{-18}$ J/atom

2.2. Calculeu la longitud d'ona que hauria de tenir un fotó capaç d'arrencar un electró de l'ió sodi.

Solución: $2{,}63\cdot 10^{-8}$ m / $26{,}3$ nm / $2{,}63\cdot 10^4$ pm