QuímicaFácilCuestión · 2 pts

Problema resuelto de Química: Estructura atómica y números cuánticosSelectividad (PAU) · País Vasco 2020 · Julio (ordinaria)

También trata: Sistema periódico y propiedades periódicas

Enunciado

Para los elementos A, B, C y D, de números atómicos 3, 10, 20 y 35 respectivamente:

a) Escribir la configuración electrónica de cada uno de ellos. (0,5 puntos)

b) Indicar su situación en la tabla periódica (periodo y grupo). (0,5 puntos)

c) Justificar si los siguientes números cuánticos pueden corresponder a los electrones más externos de alguno de ellos, indicando a cuál:

(2, 1, 0, +1/2)

;

(3, 0, 1, +1/2)

;

(3, 2, 1, +1/2)

;

(4, 1, 1, +1/2)

. (0,5 puntos)

d) Identifica el elemento que tiene menor reactividad química. Justificar. (0,5 puntos)

Comprobar el resultadocompara con lo que te ha salido

Resultado

a) A:

1s^2\,2s^1

; B:

1s^2\,2s^2\,2p^6

; C:

[\text{Ar}]\,4s^2

; D:

[\text{Ar}]\,4s^2\,3d^{10}\,4p^5

.

b) A: periodo 2, grupo 1; B: periodo 2, grupo 18; C: periodo 4, grupo 2; D: periodo 4, grupo 17.

c)

(2,1,0,+1/2)

: 2p, del B.

(3,0,1,+1/2)

: imposible.

(3,2,1,+1/2)

: 3d, de ninguno como electrón más externo.

(4,1,1,+1/2)

: 4p, del D.

d) B (neón), gas noble con la capa de valencia completa.

Ver la solución paso a pasoestrategia, desarrollo y consejo

Estrategia

Con el número atómico se escribe la configuración siguiendo el orden de llenado (diagrama de Moeller: 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p…). El periodo es el mayor

n

que aparece y el grupo sale de los electrones de la capa de valencia.

En c) primero se comprueba si cada combinación

(n, l, m_l, m_s)

está permitida (

l

entre 0 y

n-1

;

m_l

entre

-l

+l

) y, si lo está, a qué orbital corresponde; luego se mira qué elemento tiene sus electrones más externos en ese orbital.

Desarrollo

a) Configuraciones electrónicas

A ( $Z = 3$ ): $1s^2\,2s^1$
B ( $Z = 10$ ): $1s^2\,2s^2\,2p^6$
C ( $Z = 20$ ): $1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^6\,4s^2$
D ( $Z = 35$ ): $1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^6\,4s^2\,3d^{10}\,4p^5$

b) Situación en la tabla periódica

A: periodo 2, grupo 1 (alcalinos): es el litio.
B: periodo 2, grupo 18 (gases nobles): es el neón.
C: periodo 4, grupo 2 (alcalinotérreos): es el calcio.
D: periodo 4, grupo 17 (halógenos): es el bromo.

c) Números cuánticos. Recordemos:

l = 0, 1, 2

son orbitales s, p, d, y

m_l

solo puede valer de

-l

+l

$(2, 1, 0, +1/2)$ : permitida; es un electrón de un orbital 2p. Los electrones más externos de B (neón, $2p^6$ ) están en 2p: corresponde a B.
$(3, 0, 1, +1/2)$ : no permitida, porque con $l = 0$ el único valor posible es $m_l = 0$ . No corresponde a ningún electrón.
$(3, 2, 1, +1/2)$ : permitida; es un electrón 3d. Solo D tiene electrones 3d, pero no son los más externos (los de mayor $n$ son los 4s y 4p): no corresponde a los electrones más externos de ninguno.
$(4, 1, 1, +1/2)$ : permitida; es un electrón 4p. Los electrones más externos de D (bromo, $4p^5$ ) están en 4p: corresponde a D.

d) Menor reactividad. El elemento B (neón) es un gas noble: su capa de valencia está completa (

2s^2\,2p^6

, octeto). No tiene tendencia ni a ganar ni a perder electrones (su energía de ionización es muy alta y no gana electrones con facilidad) ni a compartirlos, así que es el menos reactivo. Los demás tienden a alcanzar esa configuración: Li y Ca perdiendo 1 y 2 electrones, y Br ganando uno.

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

Consejo

En c) no basta con decir «sí» o «no»: identifica el orbital (2p, 3d…) de cada combinación y explica por qué una es imposible ( $m_l$ no puede ser mayor que $l$ ).

Cuidado con el bromo: aunque se escribe el 3d antes que el 4p, sus electrones más externos son los de $n = 4$ , no los 3d.