PAU Química 2021 · Juny · Sèrie 2 · Exercici 5

5. Les propietats periòdiques dels elements químics són propietats fisicoquímiques que es repeteixen amb una certa regularitat en els grups i períodes de la taula periòdica dels elements. La raó d’aquesta regularitat té a veure amb la configuració electrònica de l’ele­ ment. La taula següent recull algunes propietats de quatre elements químics: S Cl K+ F– Primera energia d’ionització (kJ mol–1) 999,5 1 251 Radi iònic (Å) 1,34 1,34 a) Per què la primera energia d’ionització del clor és més gran que la del sofre? El quoci­ ent de radis atòmics del potassi i el fluor (rK/rF) és superior a 1? Justifiqueu les respos­ tes basant-vos en les configuracions electròniques i en el model atòmic de càrregues elèctriques. [1,25 punts] b) Justifiqueu per què podem ionitzar el clor atòmic si li fem arribar radiació ultravio­ lada (UV). La radiació visible no és capaç d’ionitzar el clor, però sí d’excitar-lo. Què succeeix en aquest procés d’excitació? [1,25 punts] Dades:  Nombres atòmics: Z(F) = 9; Z(S) = 16; Z(Cl) = 17; Z(K) = 19. Nombre d’Avogadro: NA = 6,02 × 1023 mol–1. Velocitat de la llum en el buit: c = 3,00 × 108 m s–1. Constant de Planck: h = 6,63 × 10–34 J s. Radiació ultraviolada (UV): longitud d’ona entre 15 nm i 400 nm. 1 m = 109 nm.

Pregunta 5a Configuracions electròniques [0,15 p] S (Z=16) 1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p4 Cl (Z=17) 1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p5 1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p6, 4s1 K (Z=19) F (Z=9) 1s2, 2s2, 2p5 - No és necessari que facin les configuracions de tots els quatre elements. Tan sols les que necessitin, en base als raonaments que faran després. Comparació de la primera energia d’ionització: Cl i S [0,6 p] L’energia d’ionització és l’energia que cal subministrar a un element A en estat gasós per arrencar un electró: A(g)  A+(g) + 1 e- (Ei1, 1a energia d’ionització) La força d’atracció de l’electró extern (càrrega negativa) amb el nucli (càrrega positiva) depèn de la distància que els separi (radi). Com més petita sigui aquesta distància, més força d’atracció i més costarà d’arrencar l’electró. La energia d’ionització serà més alta. El radi del Cl és més petit que el del S, ja que són elements que tenen l’electró més extern en la mateixa capa n=3 (radi similar), però en tenir el Cl un protó i un electró més ( […]