QuímicaFácilCuestión · 1,5 pts

Estructura atómica y números cuánticos

Andalucía · 2023 · Reserva 3
Enunciado
Bloque B · B1. Sean los elementos X (Z=16Z = 16) e Y (Z=53Z = 53):

a) Escriba las configuraciones electrónicas de los dos elementos en estado fundamental.

b) Razone a qué grupo y periodo del sistema periódico pertenece cada uno de ellos.

c) Justifique para cada uno de los elementos su ion más estable.
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Resultado
  a) X: [Ne]3s23p4  ;Y: [Kr]5s24d105p5  \boxed{\;\textbf{a) X: } [\text{Ne}]3s^2 3p^4 \;;\quad \text{Y: } [\text{Kr}]5s^2 4d^{10} 5p^5\;}  b) X: periodo 3, grupo 16 (S)  ;Y: periodo 5, grupo 17 (I)  \boxed{\;\textbf{b) X: periodo 3, grupo 16 (S)} \;;\quad \text{Y: periodo 5, grupo 17 (I)}\;}  c) S2−  ([Ar])  ;I−  ([Xe])  \boxed{\;\textbf{c) } \text{S}^{2-} \;([\text{Ar}]) \;;\quad \text{I}^- \;([\text{Xe}])\;}
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Estrategia

Con Z=53Z = 53 la configuración es larga, así que apóyate en el diagrama de Moeller y no te saltes ningún subnivel:1s  2s  2p  3s  3p  4s  3d  4p  5s  4d  5p  6s…1s\;2s\;2p\;3s\;3p\;4s\;3d\;4p\;5s\;4d\;5p\;6s\dotsUn atajo muy útil: parte del gas noble anterior. Para Z=53Z = 53, el kriptón (Z=36Z = 36) deja solo 1717 electrones por colocar en 5s5s, 4d4d y 5p5p.
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Desarrollo

a) Configuraciones electrónicas.

Elemento X (Z=16Z = 16):X:  1s2 2s2 2p6 3s2 3p4  =  [Ne] 3s23p4\text{X}:\; 1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^4 \;=\; [\text{Ne}]\,3s^2 3p^4Comprobación: 2+2+6+2+4=162+2+6+2+4 = 16. ✓

Elemento Y (Z=53Z = 53):Y:  1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p5  =  [Kr] 5s24d105p5\text{Y}:\; 1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^6\,4s^2\,3d^{10}\,4p^6\,5s^2\,4d^{10}\,5p^5 \;=\; [\text{Kr}]\,5s^2 4d^{10} 5p^5Comprobación: 36+2+10+5=5336 + 2 + 10 + 5 = 53. ✓

b) Grupo y periodo.

Elemento X.
  • Mayor nn ocupado: 33 ⇒\Rightarrow periodo 3.
  • Valencia 3s23p43s^2 3p^4, 6 electrones ⇒\Rightarrow grupo 16 (anfígenos o calcógenos).
Es el azufre.

Elemento Y.
  • Mayor nn ocupado: 55 ⇒\Rightarrow periodo 5.
  • Valencia 5s25p55s^2 5p^5, 7 electrones ⇒\Rightarrow grupo 17 (halógenos).
Es el yodo. Los 4d104d^{10} están completos y en una capa interior, así que no cuentan como valencia.
Simulación interactivaVisualiza este problema en una simulación (se abre en una nueva pestaña)
c) Iones más estables.

El criterio es alcanzar la configuración de gas noble por el camino más corto.

Elemento X (azufre). Con 6 electrones de valencia, le faltan dos para el octeto. Captarlos es más fácil que ceder seis:S+2e−⟶S2−\text{S} + 2e^- \longrightarrow \text{S}^{2-}S2−:  1s22s22p63s23p6  =  [Ar](18 e−)\text{S}^{2-}:\; 1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 \;=\; [\text{Ar}] \qquad (18\ e^-)Elemento Y (yodo). Con 7 electrones de valencia, le falta uno:I+1e−⟶I−\text{I} + 1e^- \longrightarrow \text{I}^-I−:  [Kr] 5s24d105p6  =  [Xe](54 e−)\text{I}^-:\; [\text{Kr}]\,5s^2 4d^{10} 5p^6 \;=\; [\text{Xe}] \qquad (54\ e^-)Ambos son no metales con electronegatividad y afinidad electrónica altas, así que su tendencia es captar electrones y formar aniones: S2−\text{S}^{2-} (sulfuro) e I−\text{I}^- (yoduro).
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Consejo

Para configuraciones largas, arrancar del gas noble anterior ahorra tiempo y errores. Memoriza sus números atómicos: He (2), Ne (10), Ar (18), Kr (36), Xe (54), Rn (86). Con Z=53Z = 53, ves de inmediato que es uno menos que el xenón, así que le falta un electrón para el octeto: halógeno del periodo 5.

Y al justificar c), no digas solo "gana un electrón": explica por qué ese ion y no otro. Un S6+\text{S}^{6+} también tendría configuración de gas noble (la del neón), pero arrancar seis electrones a un átomo neutro requiere una energía enorme. El ion estable es el que se alcanza con el menor coste energético.
Paso 1 de 3
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