Estructura atómica y números cuánticos

a) FALSA.

Los isótopos de un elemento comparten el número atómico $Z$ y difieren en el número de neutrones. Si además son neutros, el número de electrones coincide con $Z$ y, por tanto, es el mismo:$$^{35}_{17}\text{Cl}: \; 17 \text{ p}^+, \; 18 \text{ n}, \; \mathbf{17\ e^-}$$$$^{37}_{17}\text{Cl}: \; 17 \text{ p}^+, \; 20 \text{ n}, \; \mathbf{17\ e^-}$$Precisamente por eso los isótopos de un elemento son químicamente indistinguibles: la química la determinan los electrones, y estos son idénticos. Lo que sí cambia son las propiedades físicas que dependen de la masa (densidad, velocidad de difusión) y la estabilidad nuclear.

b) VERDADERA.

Los elementos de un mismo grupo tienen la misma configuración electrónica de valencia, y esa capa externa es la que participa en los enlaces y las reacciones:$$\text{grupo 1}: \; ns^1 \qquad \text{grupo 17}: \; ns^2np^5 \qquad \text{grupo 18}: \; ns^2np^6$$Ejemplos:

• Los alcalinos (Li, Na, K…) forman todos cationes $\text{M}^+$, reaccionan violentamente con el agua y dan óxidos básicos.
• Los halógenos (F, Cl, Br, I) forman moléculas diatómicas $\text{X}_2$, aniones $\text{X}^-$ y ácidos $\text{HX}$.
• Los gases nobles son todos prácticamente inertes.

Esta regularidad es, de hecho, el fundamento mismo de la tabla periódica: Mendeléyev la construyó agrupando elementos de propiedades similares.

(Las propiedades son similares, no idénticas: al bajar en el grupo cambian gradualmente el radio, la electronegatividad y la reactividad.)

c) FALSA.

La pregunta se refiere a los protones, y esos vienen dados por el número atómico, que aparece como subíndice:$$^{39}_{19}\text{K}^+: \; \mathbf{19} \text{ protones} \qquad ^{40}_{18}\text{Ar}: \; \mathbf{18} \text{ protones}$$Son distintos, y no pueden ser iguales: si lo fueran, se trataría del mismo elemento. Formar un ion consiste en ganar o perder electrones, nunca protones.

Lo que sí coinciden es el número de electrones:$$e^-(\text{K}^+) = 19 - 1 = 18 \qquad e^-(\text{Ar}) = 18$$Ambas especies tienen $18$ electrones y la misma configuración, $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6$: son isoelectrónicas. Si el enunciado hubiese preguntado por los electrones, la respuesta sería verdadera.