QuímicaFácilCuestión · 1,5 pts

Estructura atómica y números cuánticos

Andalucía · 2019 · Reserva 1 · Opción B
Enunciado
Opción B · Cuestión 2. Para el ion Cl−\text{Cl}^- (Z=17Z = 17) del isótopo cuyo número másico es 36:

a) Indique el número de protones, electrones y neutrones.

b) Escriba su configuración electrónica.

c) Indique los valores de los números cuánticos del electrón diferenciador.
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Resultado
  a) 17 protones, 19 neutrones, 18 electrones  \boxed{\;\textbf{a) 17 protones, 19 neutrones, 18 electrones}\;}  b) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6=[Ar]  \boxed{\;\textbf{b) } 1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^6 = [\text{Ar}]\;}  c) (3, 1, +1, −12)  \boxed{\;\textbf{c) } (3,\,1,\,+1,\,-\tfrac{1}{2})\;}
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Estrategia

Las relaciones que resuelven a) caben en una línea, y conviene escribirlas antes de sustituir:p+=ZN=A−Ze−=Z−cargap^+ = Z \qquad\qquad N = A - Z \qquad\qquad e^- = Z - \text{carga}Ojo con el signo: en un anión la carga es negativa, así que e−=Z+1e^- = Z + 1 para una carga 1−1-.

En b) hay que escribir la configuración del ion, no la del átomo neutro: son 18 electrones.

Y en c), el «electrón diferenciador» es el último que se coloca al llenar la configuración; sus cuatro números cuánticos se leen de la posición que ocupa.
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Desarrollo

a) Composición del ion 36Cl−^{36}\text{Cl}^-.Protones=Z=17\textbf{Protones} = Z = \mathbf{17}Neutrones=A−Z=36−17=19\textbf{Neutrones} = A - Z = 36 - 17 = \mathbf{19}Electrones=Z+1=17+1=18\textbf{Electrones} = Z + 1 = 17 + 1 = \mathbf{18}El ion tiene un electrón más que el átomo neutro: eso es precisamente lo que le da la carga negativa. El núcleo no cambia al formarse el ion.

b) Configuración electrónica.

Con 18 electrones:Cl−:  1s2 2s2 2p6 3s2 3p6  =  [Ar]\text{Cl}^-: \; 1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^6 \;=\; [\text{Ar}]El ion cloruro es isoelectrónico con el argón, y esa es la razón de que sea el ion estable del cloro: al captar un electrón completa su octeto.

(El átomo neutro sería 1s2 2s2 2p6 3s2 3p51s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^5.)
Simulación interactivaVisualiza este problema en una simulación (se abre en una nueva pestaña)
c) Números cuánticos del electrón diferenciador.

El último electrón en colocarse es el que completa el subnivel 3p3p:n=3(tercera capa)n = 3 \qquad (\text{tercera capa})l=1(orbital p)l = 1 \qquad (\text{orbital } p)ml=+1(los valores posibles son −1,0,+1; el uˊltimo orbital en llenarse)m_l = +1 \qquad (\text{los valores posibles son } -1, 0, +1; \text{ el último orbital en llenarse})ms=−12(completa el apareamiento del orbital)m_s = -\tfrac{1}{2} \qquad (\text{completa el apareamiento del orbital})(3, 1, +1, −12)\boxed{(3,\,1,\,+1,\,-\tfrac{1}{2})}Según el criterio de llenado que se adopte para ordenar los orbitales, mlm_l podría tomarse como −1-1; lo esencial e indiscutible es que n=3n = 3, l=1l = 1 y que el espín es el que aparea el último orbital, ms=−12m_s = -\tfrac12.
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Consejo

El error más caro de esta cuestión es sumar o restar la carga al calcular los neutrones. El número másico y el número atómico son propiedades del núcleo, y ganar un electrón no lo toca: N=A−ZN = A - Z siempre.

Fíjate en que el enunciado pide la configuración del ion. Escribir la del cloro neutro (3p53p^5) es un despiste frecuente que además hace fallar el apartado c), porque el electrón diferenciador sería otro.

Y en c), aunque el valor de mlm_l dependa del convenio de llenado, msm_s no: al ser el sexto electrón del subnivel 3p3p, tiene que aparearse con uno ya existente, así que su espín es el opuesto, −12-\tfrac12.
Paso 1 de 3
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