QuímicaFácilCuestión · 2 pts

Problema resuelto de Química: Estructura atómica y números cuánticosSelectividad (PAU) · Comunitat Valenciana 2024 · Julio

También trata: Sistema periódico y propiedades periódicas · Enlace químico y geometría molecular

Enunciado

Considere los elementos A, B, C cuyos números atómicos son 13, 17 y 20 y sus números másicos son 27, 37 y 42, respectivamente.

a) Indique a qué grupo y periodo de la Tabla Periódica pertenece cada uno de los tres elementos. (0,6 puntos)

b) Escriba la configuración electrónica del estado fundamental de las especies:

\text{A}^{3+}

\text{B}

\text{C}^{2+}

. (0,3 puntos)

c) Determine el número de protones, neutrones y electrones para las tres especies del apartado b). (0,6 puntos)

d) Aplicando la regla del octete, justifique el compuesto más probable que se formará entre los elementos B y C. (0,5 puntos)

Comprobar el resultadocompara con lo que te ha salido

Resultado

a) A: periodo 3, grupo 13. B: periodo 3, grupo 17. C: periodo 4, grupo 2.

b)

\text{A}^{3+}

1s^2 2s^2 2p^6

. B:

1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^5

\text{C}^{2+}

1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6

.

c)

\text{A}^{3+}

: 13 p, 14 n, 10 e. B: 17 p, 20 n, 17 e.

\text{C}^{2+}

: 20 p, 22 n, 18 e.

d)

\text{C}^{2+}

\text{B}^-

forman el compuesto iónico

\text{CB}_2

(

\text{CaCl}_2

Ver la solución paso a pasoestrategia, desarrollo y consejo

Estrategia

Todo sale del número atómico

Z

. Con él se escribe la configuración electrónica del átomo neutro, y su capa de valencia dice el periodo (el mayor

n

) y el grupo (los electrones de esa capa). Los iones se obtienen quitando electrones de la capa más externa.

El número másico

A

solo hace falta para los neutrones:

N = A - Z

. Los protones son siempre

Z

, y los electrones,

Z

menos la carga del ion.

En d) se mira cuántos electrones le sobran o le faltan a cada elemento para tener configuración de gas noble: así se deducen sus iones y la proporción en que se combinan para que el compuesto sea neutro.

Desarrollo

a) Configuraciones de los átomos neutros y posición

A ( $Z = 13$ ): $1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^1$ . Capa de valencia $n = 3$ con 3 electrones ( $3s^2\,3p^1$ ): periodo 3, grupo 13 (es el aluminio).
B ( $Z = 17$ ): $1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^5$ . Capa $n = 3$ con 7 electrones: periodo 3, grupo 17 (halógenos; es el cloro).
C ( $Z = 20$ ): $1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^6\,4s^2$ . Capa $n = 4$ con 2 electrones: periodo 4, grupo 2 (alcalinotérreos; es el calcio).

b) Configuraciones de las especies pedidas

$\text{A}^{3+}$ : el aluminio pierde sus 3 electrones de valencia: $1s^2\,2s^2\,2p^6$ (la del neón).
$\text{B}$ : átomo neutro, $1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^5$ .
$\text{C}^{2+}$ : el calcio pierde los dos electrones $4s$ : $1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^6$ (la del argón).

c) Partículas

Protones

= Z

; neutrones

= A - Z

; electrones

= Z - \text{carga}

Especie	$Z$	$A$	Protones	Neutrones	Electrones
$\text{A}^{3+}$	13	27	13	14	10
$\text{B}$	17	37	17	20	17
$\text{C}^{2+}$	20	42	20	22	18

d) Compuesto entre B y C

B es un no metal con 7 electrones de valencia: le falta uno para el octeto, así que tiende a ganar un electrón y formar el anión

\text{B}^-

(configuración del argón).

C es un metal con 2 electrones de valencia: tiende a perder esos dos electrones y formar el catión

\text{C}^{2+}

(también con configuración del argón).

Entre un metal muy electropositivo y un no metal muy electronegativo se forma un compuesto iónico. Para que sea neutro, cada catión

\text{C}^{2+}

necesita dos aniones

\text{B}^-

: la fórmula es

\textbf{CB}_2

(el cloruro de calcio,

\text{CaCl}_2

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

Consejo

En c) el error más común es dar el número de electrones del átomo neutro para un ion: un catión tiene tantos electrones menos como indica su carga. Y en b), al formar $\text{C}^{2+}$ los electrones se quitan del $4s$ , que es la capa más externa, aunque se llene antes que el $3d$ .

En d) no basta con escribir $\text{CB}_2$ : di qué ion forma cada elemento y por qué (octeto), y que la proporción 1 : 2 hace el compuesto neutro.