La primera y segunda energía de ionización para el átomo A, cuya configuración electrónica es 1s² 2s¹ son 520kJ y 7300 kJ/mol respectivamente.

a) Indica qué elemento es A así como el grupo y periodo al que pertenece

b) Define el término energía de ionización. Justifica la gran diferencia existente entre los valores de la primera y la segunda energía de ionización del átomo A.

c) Ordena las especies A, A⁺, A²⁺ de menor a mayor tamaño. Justifica la respuesta.

d) ¿Qué elemento presenta la misma configuración electrónica que la especie iónica A⁺?

Solución:

a) Por la configuración electrónica del elemento, sabemos que se encuentra en el grupo 1 (alcalinos), periodo 2 y por lo tanto corresponde al Litio (Li)

b) La energía de ionización: es la energía mínima que es necesario aportar a un átomo en estado gaseoso en su estado fundamental para arrancarle un electrón.

La gran diferencia entre la 1ª y 2ª energía de ionización de este átomo radica en que, al arrancar el primer electrón, el átomo adquiere la configuración del gas noble más cercano y por lo tanto, la estabilidad. Quitarle un 2º electrón, implica hacerle inestable y por lo tanto, requerirá un aporte alto de energía.

c) La única diferencia en estos átomos es el número de electrones en sus capas externas, puesto que el número de protones en el núcleo es el mismo. A mayor número de electrones, mayor será la repulsión eléctrica entre ellos y por lo tanto, mayor el radio atómico, de modo que el orden según radio atómico será: A > A⁺ > A²⁺

d) Si A ha perdido un electrón, queda con una configuración electrónica de 1s², que corresponde con el primero de los gases nobles: He

Define aceleración normal y aceleración tangencial. Una lavadora gira a 700r.p.m. Calcula su periodo y su aceleración en coordenadas intrínsecas. A partir de ese momento, la lavadora se detiene en un tiempo de 5s. Calcula la aceleración angular y tangencial del movimiento.

Dato: Diámetro de la lavadora: 80cm.

Solución:

Aceleración normal y aceleración tangencial son las coordenadas del vector aceleración en ejes intrínsecos ( eje tangente y normal a la trayectoria en cada punto ).

La aceleración normal produce variaciones en la dirección de la velocidad y por lo tanto, se da en cualquier movimiento curvo. Está dirigida hacia el centro de curvatura y vale a_n=v²/R, siendo v la velocidad lineal del móvil en ese punto y R el radio de curvatura.

La acleración tangencial produce variaciones en el módulo de la velocidad. Su valor es a_t=d|v|/dt, siendo |v| el módulo de la velocidad lineal.

a) w=700rpm = 73,30 rad/s → M.C.U.
w=2Π/T → T=2Π/w = 8,57.10^-2s

a=(a_t, a_n)

Puesto que es un MCU,  a_t=0, y a_n= v²/R = w².R = (73,30)².0,4 = 2149,16 m/s²

a=(0, -2149,16) m/s²

b) La 2º parte es un MCUA, puesto que se produce un frenado:

w=wo + α.t; 0 = 73,30 + α.5; α=-14,66 rad/s²

a_t=α.R = -14,66.0,4=-5,86 m/s²

Sistema Periódico y Enlace

Sean los siguientes elementos: A Z=20, B Z=16, C Z=35, D Z=38, E Z=18 y F Z=19. Observa la tabla que debes saber rellenar solo con la información del número atómico del elemento ( es un ejercicio típico de examen, tanto de 1º como de 2º de Bachillerato ):

Solución

Una noria de 10m de diámetro alcanza una velocidad angular de 20rpm en un tiempo de 10s, partiendo del reposo. Calcula su aceleración angular, aceleración tangencial y las vueltas que ha dado hasta alcanzar dicha velocidad angular. Calcula su periodo y su aceleración normal una vez que se alcanza la velocidad de 20rpm.

Solución:

El movimiento se divide en 2 fases: hasta que se alcanzan las 20rpm=20.2.Π/60rad/s=2,09rad/s (MCUA) y una vez alcanzada dicha velocidad (MCU)
ω=ω_o + αt = αt
Θ = ω_o.t + αt²/2 = αt²/2

Sabemos que en 10s ω=2,09rad/s → 2,09 = α.10 ; α=0,21rad/s²
a_t=α.R=0,21.5=1,05m/s²

En los 10s, el ángulo barrido será: Θ = 0,21.10²/2 = 10,5rad
Puesto que 1 vuelta son 2Π rad → vueltas = 10,5rad/2Π rad = 1,67 vueltas

Una vez alcanzada la velocidad de 2,09rad/s, tendremos un MCU:
ω=2Π/T; ↔ T=2Π/ω=3,01s
a_n= ω².R = 21,84m/s²

Dados los elementos A, B, C y D cuyo número atómico es, respectivamente, 12, 15, 19, 35, 36:
a) Escribe la configuración electrónica de cada uno de ellos
b) Determina el periodo, grupo, columna y familia a los que pertenecen
c) Determina el ion más estable que tenderán a formar
d) Determina su carácter metálico o no metálico
e) Ordénalos en orden decreciente de electronegatividad, radio atómico y energía de ionización

Solución

Para conocer la configuración electrónica de los elementos que nos permitirá contestar a todo lo demás, debemos utilizar el diagrama de Möeller:

1s²
2s² 2p⁶
3s² 3p⁶ 3d¹⁰
4s² 4p⁶ 4d¹⁰ 4f¹⁴
5s² 5p⁶ 5d¹⁰ 5f¹⁴
…

e) El valor de la electronegatividad, radio atómico y energía de ionización depende de la posición que los elementos ocupan en el sistema periódico.

• La electronegatividad es la tendencia que tiene un átomo a atraer hacia sí el par de electrones compartido en un enlace covalente. Crece hacia la derecha en un periodo y hacia arriba en un grupo, siendo este el orden en el que hay que mirarlo. Cabe decir que no es posible hablar de electronegatividad en el caso de los gases nobles, puesto que estos no dan lugar a enlaces.
• La energía de ionización es la energía que hay que suministrarle a un átomo gaseoso y aislado de un elemento para arrancarle el electrón más externo. Crece hacia la derecha en un periodo y hacia arriba en un grupo, siendo este el orden en el que hay que mirarlo.
• El radio atómico es la distancia que hay entre el centro del núcleo atómico y el electrón más externo del átomo. Crece hacia abajo en un grupo y hacia la izquierda en un periodo, siendo este el orden en el que hay que mirarlo.

Atendiendo a esto, el orden sería