QuímicaFácilCuestión · 1,5 pts

Estructura atómica y números cuánticos

Andalucía · 2023 · Reserva 1

Enunciado

Bloque B · B1. El ion más estable de un elemento X (

Z = 35

) es

\text{X}^-

.

a) Escriba la configuración electrónica del ion

\text{X}^-

.

b) Razone a qué grupo y periodo pertenece X.

c) ¿Cuántos electrones desapareados posee X? Razone la respuesta.

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Resultado

\boxed{\;\textbf{a) } \text{X}^-: 1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 4s^2 3d^{10} 4p^6 \;(36\ e^-,\ \text{configuración de Kr})\;}

\boxed{\;\textbf{b) periodo 4, grupo 17 (halógenos): el bromo}\;}

\boxed{\;\textbf{c) 1 electrón desapareado, el del } 4p^5\;}

Ver la solución paso a pasoestrategia, desarrollo y consejo

Estrategia

Todo sale de una sola configuración, así que escríbela bien desde el principio y con el orden de llenado (diagrama de Moeller):

1s \; 2s \; 2p \; 3s \; 3p \; 4s \; 3d \; 4p \; 5s \dots

Dos precisiones en las que es fácil equivocarse:

El ion es $\text{X}^-$ , así que tiene $Z + 1 = 36$ electrones, no 35.
Los electrones desapareados se cuentan sobre el átomo neutro X, aplicando la regla de Hund a los orbitales del último subnivel.

Desarrollo

a) Configuración electrónica de $\text{X}^-$ .

El anión tiene una carga negativa, luego un electrón de más:

n_{e^-} = 35 + 1 = 36

\text{X}^-:\; 1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^6\,4s^2\,3d^{10}\,4p^6

Comprobación:

2+2+6+2+6+2+10+6 = 36

. ✓

Se trata de la configuración del kriptón, un gas noble: por eso

\text{X}^-

es el ion "más estable" del elemento, tal y como adelanta el enunciado.

b) Grupo y periodo de X.

Ahora sobre el átomo neutro (

Z = 35

, un electrón menos que el anión):

\text{X}:\; 1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^6\,4s^2\,3d^{10}\,4p^5 \;=\; [\text{Ar}]\,4s^2\,3d^{10}\,4p^5

Periodo: el mayor número cuántico principal ocupado es $n = 4$ $\Rightarrow$ periodo 4.
Grupo: la capa de valencia es $4s^2 4p^5$ , es decir, 7 electrones de valencia con configuración $ns^2np^5$ . Es un halógeno $\Rightarrow$ grupo 17.

X es el bromo.

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

c) Electrones desapareados en X.

Los subniveles internos (

1s

3d

) están completos, y en un subnivel lleno todos los electrones están apareados. La cuenta se decide, por tanto, en el

4p^5

4p^5:\quad \boxed{\uparrow\downarrow}\;\boxed{\uparrow\downarrow}\;\boxed{\uparrow\;\;}

Aplicando la regla de Hund, los tres primeros electrones ocupan un orbital

p

cada uno con espines paralelos y los dos siguientes se aparean. Con cinco electrones en tres orbitales quedan dos orbitales llenos y uno a medias:

\textbf{1 electrón desapareado}

Justo el que hace falta para completar el octeto capturando un electrón y formar

\text{X}^-

, cerrando el razonamiento del apartado a).

Consejo

El fallo más común en b) es contar los $3d^{10}$ y concluir que X es un metal de transición. La valencia son solo los electrones del $n$ más alto: aquí, los $4s^2 4p^5$ . Los $3d$ ya están en una capa interna y completa.

Y para c), ten presente que solo los subniveles incompletos pueden aportar electrones desapareados. Cuando veas $p^1$ , $p^5$ , $d^1$ o $d^9$ , la respuesta es siempre 1; con $p^3$ son 3 y con $d^5$ , cinco.

Paso 1 de 3

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