QuímicaFácilCuestión · 1,5 pts

Estructura atómica y números cuánticos

Andalucía · 2020 · Reserva 2
Enunciado
Bloque B · B1. El ion X2−\text{X}^{2-} tiene número másico 33 y 17 neutrones.

a) Escriba la configuración electrónica del elemento X\text{X} en estado fundamental.

b) Justifique por qué el X2−\text{X}^{2-} es el ion más estable del elemento X\text{X}.

c) ¿De qué elemento se trata? Justifique su posición en el sistema periódico, basándose en su configuración electrónica.
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Resultado
  a) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4  (Z=16)  \boxed{\;\textbf{a) } 1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^4 \;(Z = 16)\;}  b) Al ganar 2 e− alcanza [Ar], configuracioˊn de gas noble  \boxed{\;\textbf{b) Al ganar 2 } e^- \text{ alcanza } [\text{Ar}], \text{ configuración de gas noble}\;}  c) Azufre: perıˊodo 3, grupo 16  \boxed{\;\textbf{c) Azufre: período 3, grupo 16}\;}
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Estrategia

Todo el ejercicio se abre con una resta. El número másico y los neutrones son propiedades del núcleo, y el núcleo no cambia al formarse el ion:Z=A−N=33−17=16Z = A - N = 33 - 17 = 16Ese 16 es el número atómico del elemento neutro, no del ion: la carga 2−2- solo afecta a los electrones. Con ZZ en la mano, la configuración se escribe por el orden de llenado y los apartados b) y c) se leen directamente de ella.
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Desarrollo

a) Configuración electrónica de X\text{X}.Z=A−N=33−17=16⟹16 electrones en el aˊtomo neutroZ = A - N = 33 - 17 = 16 \qquad\Longrightarrow\qquad 16\ \text{electrones en el átomo neutro}Siguiendo el orden de llenado (principio de aufbau):X:  1s2 2s2 2p6 3s2 3p4o bien[Ne] 3s2 3p4\text{X}: \; 1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^4 \qquad\text{o bien}\qquad [\text{Ne}]\,3s^2\,3p^4b) Por qué X2−\text{X}^{2-} es el ion más estable.

La capa de valencia 3s2 3p43s^2\,3p^4 tiene 6 electrones: le faltan exactamente 2 para completar el octeto. Captando ese par:X+2 e−⟶X2−:  1s2 2s2 2p6 3s2 3p6=[Ar]\text{X} + 2\,e^- \longrightarrow \text{X}^{2-}: \; 1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^6 = [\text{Ar}]Alcanza la configuración de gas noble, con la capa n=3n = 3 llena, que es especialmente estable. Además, al estar a la derecha del período, su elevada afinidad electrónica y su alta electronegatividad hacen que ganar electrones sea energéticamente favorable, mientras que perder los seis de valencia exigiría una energía de ionización enorme.

c) Identificación y posición.

Con Z=16Z = 16 se trata del azufre (S). Su posición se deduce de la configuración:[Ne] 3s2 3p4[\text{Ne}]\,3s^2\,3p^4
  • El número cuántico principal más alto es n=3n = 3, luego está en el período 3.
  • Los electrones de valencia son 2+4=62 + 4 = 6 y el último entra en un orbital pp, así que pertenece al grupo 16 (bloque pp, familia de los anfígenos o calcógenos).
Simulación interactivaVisualiza este problema en una simulación (se abre en una nueva pestaña)
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Consejo

El error que más se ve aquí es usar la carga del ion para calcular ZZ (restar o sumar 2 al 16). El número atómico se obtiene solo del núcleo: Z=A−NZ = A - N. La carga afecta a los electrones, no a los protones.

Fíjate también en que el enunciado pide la configuración del elemento, no la del ion: escribe 3p43p^4, y deja el 3p63p^6 para justificar el apartado b).

Para localizar un elemento en la tabla, la configuración lo dice todo: el mayor nn da el período y los electrones de valencia dan el grupo (en el bloque pp, grupo =10+= 10 + electrones de valencia).
Paso 1 de 3
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