QuímicaFácilCuestión · 1,5 pts

Estructura atómica y números cuánticos

Andalucía · 2019 · Reserva 4 · Opción B
Enunciado
Opción B · Cuestión 2. Sea el elemento X\text{X} (Z=17Z = 17), justifique si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas:

a) El electrón diferenciador se encuentra en un orbital ss.

b) X−\text{X}^- y Ar\text{Ar} son isoelectrónicos.

c) Puede existir un isótopo de dicho elemento con A=16A = 16.
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Resultado
  a) Falsa: el electroˊn diferenciador estaˊ en un orbital 3p  \boxed{\;\textbf{a) Falsa: el electrón diferenciador está en un orbital } 3p\;}  b) Verdadera: los dos tienen 18 electrones  \boxed{\;\textbf{b) Verdadera: los dos tienen 18 electrones}\;}  c) Falsa: exigirıˊa N=−1  \boxed{\;\textbf{c) Falsa: exigiría } N = -1\;}
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Estrategia

Escribe la configuración electrónica del elemento y tenla delante: los tres apartados se leen de ella o de las relaciones básicas del núcleo.X  (Z=17):  1s2 2s2 2p6 3s2 3p5(cloro)\text{X} \; (Z = 17): \; 1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^5 \qquad (\textbf{cloro})
  • a): el electrón diferenciador es el último en colocarse, y aquí entra en el 3p3p.
  • b): cuenta electrones, ajustando por la carga.
  • c): recuerda la relación A=Z+NA = Z + N, con N≥0N \geq 0.
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Desarrollo

a) Falsa.

El electrón diferenciador es el último que se sitúa al construir la configuración, y en el cloro ese electrón completa el subnivel 3p3p hasta 3p53p^5:1s2 2s2 2p6 3s2 3p51s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,\mathbf{3p^5}Se encuentra, por tanto, en un orbital pp, no en uno ss. Sus números cuánticos serían n=3n = 3 y l=1l = 1 (con mlm_l entre −1-1 y +1+1).

Que el elemento pertenezca al bloque pp de la tabla periódica es precisamente consecuencia de esto.

b) Verdadera.X−:  e−=Z+1=17+1=18Ar:  e−=Z=18\text{X}^-: \; e^- = Z + 1 = 17 + 1 = 18 \qquad\qquad \text{Ar}: \; e^- = Z = 18Ambas especies tienen 18 electrones y la misma configuración:Cl−:  1s2 2s2 2p6 3s2 3p6  =  Ar\text{Cl}^-: \; 1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^6 \;=\; \text{Ar}Son isoelectrónicas, y esa es justamente la razón de que el cloro forme el ion Cl−\text{Cl}^-: al captar un electrón completa el octeto y alcanza la estabilidad del gas noble.

(Conviene matizar que ser isoelectrónicos no implica el mismo tamaño: el Cl−\text{Cl}^- es mayor que el Ar\text{Ar}, porque tiene un protón menos reteniendo los mismos 18 electrones.)

c) Falsa.

El número másico es la suma de protones y neutrones:A=Z+N⟹N=A−Z=16−17=−1A = Z + N \qquad\Longrightarrow\qquad N = A - Z = 16 - 17 = -1Un número de neutrones negativo es imposible. En general, AA nunca puede ser menor que ZZ, porque el núcleo contiene al menos los ZZ protones que definen al elemento (y en la práctica, para todos los elementos salvo el hidrógeno-1, N≥1N \geq 1).

Los isótopos reales del cloro son el 35Cl^{35}\text{Cl} (18 neutrones) y el 37Cl^{37}\text{Cl} (20 neutrones), cuya mezcla natural explica la masa atómica de 35,535{,}5.
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Consejo

Escribe la configuración electrónica antes de leer los apartados: en cuestiones de este tipo suele resolver los tres de golpe, y evita responder de memoria.

En b), haz el recuento explícito de electrones ajustando por la carga (e−=Z+1e^- = Z + 1 para un anión monovalente). Comparar números atómicos en lugar de electrones es el error más frecuente.

Y en c), la relación A=Z+NA = Z + N con N≥0N \geq 0 da un criterio inmediato: A≥ZA \geq Z siempre. Es una comprobación de un segundo que descarta cualquier isótopo imposible.
Paso 1 de 3
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