QuímicaMedioCuestión · 1,5 pts

Estructura atómica y números cuánticos

Andalucía · 2021 · Reserva 4
Enunciado
Bloque B · B1. Dadas las siguientes configuraciones electrónicas de átomos neutros:A:  1s2 2s2 2p6B:  1s2 2s2 2p5 3s1\text{A}: \; 1s^2\,2s^2\,2p^6 \qquad\qquad \text{B}: \; 1s^2\,2s^2\,2p^5\,3s^1Razone la veracidad o falsedad de las siguientes afirmaciones:

a) La configuración de B corresponde con un átomo de Na\text{Na}.

b) La configuración de B representa un átomo del tercer periodo.

c) Las configuraciones de A y B corresponden a diferentes elementos.
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Resultado
  a) FALSA  −  B tiene 10 e−: es neoˊn (Z=10), no sodio (Z=11)  \boxed{\;\textbf{a) FALSA} \;-\; \text{B tiene } 10\ e^-: \text{ es neón } (Z=10), \text{ no sodio } (Z=11)\;}  b) FALSA  −  el periodo lo fija la configuracioˊn fundamental: periodo 2  \boxed{\;\textbf{b) FALSA} \;-\; \text{el periodo lo fija la configuración } \textbf{fundamental}: \text{ periodo 2}\;}  c) FALSA  −  son el mismo elemento (Ne): A fundamental, B excitado  \boxed{\;\textbf{c) FALSA} \;-\; \text{son el } \textbf{mismo} \text{ elemento (Ne): A fundamental, B excitado}\;}
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Estrategia

La clave de toda la cuestión es contar electrones, no mirar los subniveles:A:  2+2+6=10B:  2+2+5+1=10\text{A}: \; 2+2+6 = \mathbf{10} \qquad \text{B}: \; 2+2+5+1 = \mathbf{10}Los dos tienen diez electrones y, al ser átomos neutros, Z=10Z = 10 en ambos casos: son el mismo elemento, el neón.

La diferencia está en que B tiene un electrón "mal colocado" (uno del 2p2p ha saltado al 3s3s): es un estado excitado.
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Desarrollo

a) FALSA.

Contando los electrones de B:2+2+5+1=10  ⟹  Z=10  ⟹  neoˊn2 + 2 + 5 + 1 = 10 \;\Longrightarrow\; Z = 10 \;\Longrightarrow\; \textbf{neón}El sodio tiene Z=11Z = 11, es decir, once electrones. La configuración fundamental del sodio es:Na:  1s2 2s2 2p6 3s1(11 e−)\text{Na}: \; 1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^1 \qquad (11\ e^-)Fíjate en la diferencia: el sodio tiene el 2p2p completo (2p62p^6) y B lo tiene con cinco electrones. Un solo electrón de diferencia cambia el elemento.

b) FALSA.

El periodo de un elemento lo determina el mayor número cuántico principal ocupado en su configuración fundamental, es decir, la de mínima energía.

La configuración fundamental de B (el neón) es:1s2 2s2 2p6  ⟹  mayor n=2  ⟹  periodo 21s^2\,2s^2\,2p^6 \;\Longrightarrow\; \text{mayor } n = 2 \;\Longrightarrow\; \textbf{periodo 2}Lo que da el enunciado es un estado excitado: un electrón ha absorbido energía y ha saltado del 2p2p al 3s3s, dejando un hueco. Esa promoción es transitoria (el electrón vuelve emitiendo un fotón) y no cambia la posición del elemento en la tabla periódica.

Si la ocupación momentánea de una capa determinase el periodo, cualquier átomo excitado "cambiaría de fila", lo cual no tiene sentido.

c) FALSA.

Ambas configuraciones tienen 10 electrones y corresponden a átomos neutros, luego ambas tienen Z=10Z = 10:A y B son el mismo elemento: el neoˊn\text{A y B son el } \textbf{mismo elemento}: \text{ el neón}La diferencia es su estado energético:
ConfiguraciónEstado
A1s22s22p61s^2 2s^2 2p^6fundamental (mínima energía)
B1s22s22p53s11s^2 2s^2 2p^5 3s^1excitado
La transición B→A\text{B} \to \text{A} libera energía en forma de un fotón de frecuencia ν=ΔE/h\nu = \Delta E/h, y es precisamente el origen de las rayas del espectro de emisión del neón: las que producen la luz rojo-anaranjada de los rótulos luminosos de neón.
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Consejo

Lo primero que hay que hacer ante una configuración electrónica es sumar los superíndices. Ese número es ZZ (si el átomo es neutro) e identifica el elemento sin ambigüedad. Todo lo demás viene después.

Y aprende a reconocer un estado excitado: es aquel en el que hay electrones en subniveles altos mientras quedan huecos en otros de menor energía. Aquí, un 3s13s^1 con el 2p2p incompleto es inequívocamente excitado.1s2 2s2 2p5 3s1  ⟶  1s2 2s2 2p6⏟fundamental+fotoˊn1s^2\,2s^2\,2p^5\,3s^1 \;\longrightarrow\; \underbrace{1s^2\,2s^2\,2p^6}_{\text{fundamental}} + \text{fotón}Los estados excitados existen y son perfectamente reales —de hecho explican los espectros atómicos—, pero no definen ni el elemento ni su posición en la tabla.
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