QuímicaMedioCuestión · 1,5 pts

Estructura atómica y números cuánticos

Andalucía · 2017 · Junio · Opción B

Enunciado

Opción B · Cuestión 2. Un átomo tiene 34 protones y 44 neutrones y otro átomo posee 19 protones y 20 neutrones:

a) Indique el número atómico y el número másico de cada uno de ellos.

b) Escriba un posible conjunto de números cuánticos para el electrón diferenciador de cada uno de ellos.

c) Indique, razonadamente, cuál es el ion más estable de cada uno de ellos y escriba su configuración electrónica.

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Resultado

\boxed{\;\textbf{a) } ^{78}_{34}\text{Se} \; \text{y} \; ^{39}_{19}\text{K}\;}

\boxed{\;\textbf{b) Se: } (4,1,-1,-\tfrac12); \qquad \text{K: } (4,0,0,+\tfrac12)\;}

\boxed{\;\textbf{c) } \text{Se}^{2-} = [\text{Kr}]; \qquad \text{K}^+ = [\text{Ar}]\;}

Ver la solución paso a pasoestrategia, desarrollo y consejo

Estrategia

Las dos relaciones básicas del núcleo resuelven a):

Z = \text{protones} \qquad\qquad A = Z + N

Después hay que escribir las configuraciones electrónicas para localizar el electrón diferenciador (b) y deducir el ion estable (c). Con

Z = 34

Z = 19

estamos en el período 4, así que hay que respetar el orden de llenado: el

4s

antes que el

3d

Desarrollo

a) Números atómico y másico.

Primer átomo:

Z = 34 \qquad\qquad A = 34 + 44 = 78 \qquad (\textbf{selenio}, \; ^{78}\text{Se})

Segundo átomo:

Z = 19 \qquad\qquad A = 19 + 20 = 39 \qquad (\textbf{potasio}, \; ^{39}\text{K})

b) Números cuánticos del electrón diferenciador.

Selenio (

Z = 34

1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^6\,4s^2\,3d^{10}\,4p^4 \;=\; [\text{Ar}]\,4s^2\,3d^{10}\,4p^4

El último electrón entra en el subnivel

4p

, que con cuatro electrones tiene un orbital apareado y dos semillenos (regla de Hund). El electrón diferenciador es el que aparea:

(4,\,1,\,-1,\,-\tfrac{1}{2})

Potasio (

Z = 19

1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^6\,4s^1 \;=\; [\text{Ar}]\,4s^1

El electrón diferenciador ocupa el orbital

4s

(4,\,0,\,0,\,+\tfrac{1}{2})

c) Iones más estables.

Selenio. Su capa de valencia

4s^2\,4p^4

tiene 6 electrones: le faltan dos para completar el octeto. Captándolos alcanza la configuración del criptón:

\text{Se} + 2\,e^- \longrightarrow \mathbf{Se^{2-}}: \; [\text{Ar}]\,4s^2\,3d^{10}\,4p^6 = [\text{Kr}]

Al estar a la derecha del período, su elevada afinidad electrónica hace que ganar electrones sea favorable; perder los seis de valencia exigiría una energía prohibitiva.

Potasio. Tiene un solo electrón de valencia, muy apantallado. Perderlo cuesta poquísimo y lo deja con configuración de gas noble:

\text{K} \longrightarrow \mathbf{K^+} + e^-: \; 1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^6 = [\text{Ar}]

Simulación interactivaVisualiza este problema en una simulación (se abre en una nueva pestaña)

Consejo

En las configuraciones del período 4, no te saltes el paso del $4s$ : se llena antes que el $3d$ , aunque después se escriba detrás por orden de $n$ . Cuenta siempre los electrones al terminar para comprobar que cuadran con $Z$ .

Para el electrón diferenciador del selenio, el detalle fino es el espín: con cuatro electrones en el $4p$ , el último aparea un orbital, así que su $m_s$ es opuesto al de los otros tres, $-\tfrac12$ . En el potasio, en cambio, el $4s^1$ está solo y su espín se toma $+\tfrac12$ .

Y en c), justifica con la configuración resultante: mostrar que uno llega a $[\text{Kr}]$ y el otro a $[\text{Ar}]$ vale mucho más que recitar la regla del octeto.

Paso 1 de 3

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