QuímicaMedio2 pts

Estructura atómica y números cuánticos

También trata: Sistema periódico y propiedades periódicas
Extremadura · 2024 · Junio
Enunciado
Un elemento tiene la configuración electrónica: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 5s11s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^6\,5s^1. Indicar si las afirmaciones que se dan a continuación son o no correctas. Razonar la respuesta.

a) (0,5 puntos) Su número atómico es 19.

b) (0,5 puntos) El átomo se encuentra en su estado fundamental.

c) (0,5 puntos) El elemento pertenece a los metales alcalinos.

d) (0,5 puntos) El elemento pertenece al quinto periodo del Sistema Periódico.
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Resultado
  • a) Correcta: tiene 19 electrones; neutro, Z=19Z = 19.
  • b) Incorrecta: está excitado; el fundamental es [Ar] 4s1[\text{Ar}]\,4s^1.
  • c) Correcta: es el potasio, grupo 1 (alcalinos).
  • d) Incorrecta: el potasio está en el cuarto periodo (n=4n = 4 en el fundamental).
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Estrategia

Lo primero es contar los electrones: si el átomo es neutro, su número es el número atómico. Después se compara la configuración dada con la que marca el orden de llenado (diagrama de Moeller): después del 3p3p viene el 4s4s, no el 5s5s. Así que se trata de un átomo excitado, y el grupo y el periodo hay que deducirlos de su configuración fundamental, no de la excitada.
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Desarrollo

a) Su número atómico es 19: correcta.

Sumamos los electrones de la configuración:2+2+6+2+6+1=19 electrones2 + 2 + 6 + 2 + 6 + 1 = 19\ \text{electrones}En un átomo neutro el número de electrones es igual al de protones, que es el número atómico: Z=19Z = 19. El electrón que está en el 5s5s sigue siendo uno de los 19 del átomo; excitarlo no cambia el número de protones del núcleo.

b) El átomo está en su estado fundamental: incorrecta.

Según el orden de llenado (principio de Aufbau), los orbitales se ocupan por energía creciente:1s<2s<2p<3s<3p<4s<3d<4p<5s…1s < 2s < 2p < 3s < 3p < 4s < 3d < 4p < 5s \dotsTras el 3p63p^6 el orbital de menor energía disponible es el 4s4s. La configuración fundamental del átomo de Z=19Z = 19 es1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s11s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^6\,4s^1En la configuración dada, el último electrón ocupa el 5s5s estando vacíos el 4s4s, el 3d3d y el 4p4p, de menor energía: el átomo está en un estado excitado. Ha absorbido energía y, al volver al fundamental, la emitirá en forma de radiación.

c) Pertenece a los metales alcalinos: correcta.

El grupo se deduce de la configuración fundamental: termina en 4s14s^1, con un solo electrón de valencia en un orbital ss. Es un elemento del bloque s, grupo 1: el de los metales alcalinos. Se trata del potasio (K). Que el átomo esté excitado no cambia el elemento que es.

d) Pertenece al quinto periodo: incorrecta.

El periodo lo da el nivel energético más alto ocupado en el estado fundamental, que es n=4n = 4 (4s14s^1). El potasio está en el cuarto periodo. El 5s5s de la configuración dada se debe solo a la excitación: el elemento del quinto periodo y grupo 1 es el rubidio (Z=37Z = 37).
Simulación interactivaVisualiza este problema en una simulación (se abre en una nueva pestaña)
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Consejo

El grupo y el periodo se leen siempre de la configuración fundamental. Si te dan una excitada, cuenta los electrones, escribe la fundamental y razona con ella: el 5s15s^1 del enunciado es una trampa para que digas «quinto periodo».

Y en b) no basta con decir «no sigue el orden»: nombra el orbital que se ha saltado (4s4s) y di que el átomo está excitado.
Paso 1 de 3
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