QuímicaMedioCuestión · 1,5 pts

Estructura atómica y números cuánticos

Andalucía · 2022 · Reserva 3

Enunciado

Bloque B · B1. Los elementos A, B, C y D tienen números atómicos

12

14

17

37

, respectivamente.

a) Escriba la configuración electrónica de B y D.

b) Indique los iones más estables de A y C y escriba la configuración electrónica de cada uno de ellos.

c) Indique cuál o cuáles de los elementos tienen electrones desapareados en su estado fundamental.

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Resultado

\boxed{\;\textbf{a) B: } 1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^2 \;;\; \text{D: } [\text{Kr}]\,5s^1\;}

\boxed{\;\textbf{b) } \text{Mg}^{2+} = [\text{Ne}] \;;\quad \text{Cl}^- = [\text{Ar}]\;}

\boxed{\;\textbf{c) B (2), C (1) y D (1); el magnesio no tiene ninguno}\;}

Ver la solución paso a pasoestrategia, desarrollo y consejo

Estrategia

Escribe las cuatro configuraciones desde el principio, aunque el apartado a) solo pida dos: las necesitarás para b) y c).

Para el apartado c), la regla es sencilla: solo los subniveles incompletos pueden aportar electrones desapareados, y hay que repartirlos según la regla de Hund (uno por orbital antes de aparear).

Desarrollo

Identificación de los cuatro elementos.

\text{A} \;(Z=12): [\text{Ne}]\,3s^2 \;\to\; \textbf{Mg}, \text{ periodo 3, grupo 2}

\text{B} \;(Z=14): [\text{Ne}]\,3s^2 3p^2 \;\to\; \textbf{Si}, \text{ periodo 3, grupo 14}

\text{C} \;(Z=17): [\text{Ne}]\,3s^2 3p^5 \;\to\; \textbf{Cl}, \text{ periodo 3, grupo 17}

\text{D} \;(Z=37): [\text{Kr}]\,5s^1 \;\to\; \textbf{Rb}, \text{ periodo 5, grupo 1}

a) Configuraciones de B y D.

\boxed{\text{B} \;(Z=14): \; 1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^2}

\boxed{\text{D} \;(Z=37): \; 1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^6\,4s^2\,3d^{10}\,4p^6\,5s^1}

Comprobaciones:

2+2+6+2+2 = 14

✓ y

36 + 1 = 37

✓.

b) Iones más estables de A y C.

Elemento A (magnesio). Tiene 2 electrones de valencia; cederlos es mucho más fácil que captar seis, y así alcanza la configuración del neón:

\text{Mg} \longrightarrow \text{Mg}^{2+} + 2e^-

\boxed{\text{Mg}^{2+}: \; 1s^2\,2s^2\,2p^6 \;=\; [\text{Ne}]}

Elemento C (cloro). Tiene 7 electrones de valencia; le falta uno para el octeto, así que capta un electrón y adquiere la configuración del argón:

\text{Cl} + 1e^- \longrightarrow \text{Cl}^-

\boxed{\text{Cl}^-: \; 1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^6 \;=\; [\text{Ar}]}

Los dos iones son estables porque completan una capa de gas noble por el camino energéticamente más barato.

c) Elementos con electrones desapareados.

Analizamos el último subnivel de cada uno, aplicando la regla de Hund:

Elemento	Última configuración	Diagrama	Desapareados
A (Mg)	$3s^2$	$(\uparrow\downarrow)$	0
B (Si)	$3p^2$	$(\uparrow)(\uparrow)(\;)$	2
C (Cl)	$3p^5$	$(\uparrow\downarrow)(\uparrow\downarrow)(\uparrow)$	1
D (Rb)	$5s^1$	$(\uparrow)$	1

\boxed{\text{Tienen electrones desapareados: } \textbf{B, C y D}}

El magnesio es el único que no: todos sus subniveles están completos (

3s^2

es un orbital lleno), de modo que es diamagnético. Los otros tres son paramagnéticos.

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

Consejo

El apartado c) se resuelve en segundos con una tabla mental de los subniveles $p$ : $p^1 \to 1 \qquad p^2 \to 2 \qquad p^3 \to 3 \qquad p^4 \to 2 \qquad p^5 \to 1 \qquad p^6 \to 0$ Los electrones se emparejan solo cuando ya no quedan orbitales libres, así que el máximo de desapareados se da en $p^3$ (y en $d^5$ , con cinco).

Y para configuraciones largas como la del rubidio, arranca del gas noble anterior: $Z = 37$ es uno más que el kriptón ( $36$ ), así que la respuesta es $[\text{Kr}]5s^1$ sin necesidad de escribir los 36 primeros electrones.

Paso 1 de 3

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