QuímicaFácilCuestión · 2,5 pts

Sistema periódico y propiedades periódicas

También trata: Estructura atómica y números cuánticos

Comunidad de Madrid · 2025 · Junio

Enunciado

Dadas las configuraciones electrónicas de tres elementos en estado fundamental

\text{X}

[\text{Ar}]\,4s^2

\text{Y}

[\text{Ne}]\,3s^2\,3p^2

\text{Z}

[\text{He}]\,2s^2\,2p^5

:

a) (0,5 puntos) Determine su posición en la tabla periódica (periodo y grupo).

b) (0,5 puntos) Indique nombre y símbolo de los elementos

\text{Y}

\text{Z}

.

c) (0,75 puntos) Justifique si es posible o no cada una de las siguientes combinaciones de números cuánticos. En los casos afirmativos, razone si puede corresponder al electrón más externo de alguno de los elementos del enunciado, indicando a cuál:

(2, 1, 0, +\tfrac{1}{2})

;

(3, 0, 1, -\tfrac{1}{2})

;

(3, 2, 0, +\tfrac{1}{2})

;

(4, 4, 0, +\tfrac{1}{2})

.

d) (0,75 puntos) Defina electronegatividad y justifique cuál de los elementos

\text{X}

\text{Y}

\text{Z}

es el más electronegativo.

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Resultado

a) X: periodo 4, grupo 2; Y: periodo 3, grupo 14; Z: periodo 2, grupo 17.
b) Y = silicio (Si); Z = flúor (F).
c) $(2,1,0,+\tfrac12)$ posible, electrón $2p$ del F; $(3,0,1,-\tfrac12)$ imposible; $(3,2,0,+\tfrac12)$ posible ( $3d$ ), de ninguno; $(4,4,0,+\tfrac12)$ imposible.
d) El más electronegativo es Z (F).

Ver la solución paso a pasoestrategia, desarrollo y consejo

Estrategia

Todo se lee en la configuración de la capa de valencia:

El periodo es el mayor número cuántico principal $n$ que aparece.
El grupo sale de los electrones de valencia: bloque $s$ → grupo = nº de electrones $s$ ; bloque $p$ → grupo = $10 +$ nº de electrones de valencia ( $ns + np$ ).

Para los números cuánticos

(n, l, m_l, m_s)

basta comprobar las tres reglas:

l = 0, \dots, n-1

;

m_l = -l, \dots, +l

;

m_s = \pm\tfrac12

. Y para saber de quién es el «electrón más externo», se traduce

(n, l)

a un subnivel (

l = 0 \to s

1 \to p

2 \to d

) y se busca qué elemento termina en él.

Desarrollo

a) Posición en la tabla.

Elemento	Configuración	Electrones de valencia	Periodo	Grupo
X	$[\text{Ar}]\,4s^2$	$4s^2$ (2)	4	2 (alcalinotérreos)
Y	$[\text{Ne}]\,3s^2\,3p^2$	$3s^2\,3p^2$ (4)	3	14 (carbonoideos)
Z	$[\text{He}]\,2s^2\,2p^5$	$2s^2\,2p^5$ (7)	2	17 (halógenos)

X termina en $4s^2$ : bloque $s$ , segunda columna → periodo 4, grupo 2.
Y termina en $3p^2$ : bloque $p$ , $10 + 2 + 2 = 14$ → periodo 3, grupo 14.
Z termina en $2p^5$ : bloque $p$ , $10 + 2 + 5 = 17$ → periodo 2, grupo 17.

b) Nombre y símbolo.

Contando electrones: Y tiene

10 + 4 = 14

electrones (

Z = 14

) y Z tiene

2 + 7 = 9

(

Z = 9

Y: silicio, Si.
Z: flúor, F.

(X, con

18 + 2 = 20

electrones, es el calcio, Ca.)

c) Combinaciones de números cuánticos.

Las reglas son:

n \geq 1

;

0 \leq l \leq n-1

;

-l \leq m_l \leq +l

;

m_s = \pm\tfrac12

$(2, 1, 0, +\tfrac12)$ : posible ( $l = 1 \leq n - 1 = 1$ y $m_l = 0$ está entre $-1$ y $+1$ ). Con $n = 2$ y $l = 1$ es un electrón $2p$ . El único elemento que acaba en $2p$ es Z (flúor), $2p^5$ : puede ser su electrón más externo.
$(3, 0, 1, -\tfrac12)$ : no es posible. Con $l = 0$ (orbital $s$ ) el único valor de $m_l$ es $0$ ; $m_l = 1$ no está permitido.
$(3, 2, 0, +\tfrac12)$ : posible ( $l = 2 \leq 2$ y $m_l = 0$ válido). Es un electrón $3d$ . Ninguno de los tres elementos tiene electrones $3d$ (el calcio llena el $4s$ antes que el $3d$ , y su último electrón es $4s$ ), así que no corresponde a ninguno.
$(4, 4, 0, +\tfrac12)$ : no es posible. Con $n = 4$ , $l$ solo puede valer $0, 1, 2$ o $3$ ; $l = 4$ exigiría $n \geq 5$ .

d) Electronegatividad.

La electronegatividad es la tendencia de un átomo a atraer hacia sí el par de electrones que comparte con otro átomo cuando forma un enlace covalente.

En la tabla periódica aumenta:

hacia la derecha en un periodo, porque crece la carga nuclear efectiva mientras los electrones se colocan en la misma capa;
hacia arriba en un grupo, porque el radio disminuye y los electrones de valencia están más cerca del núcleo y más atraídos por él.

Z (flúor) está arriba a la derecha (periodo 2, grupo 17), Y (silicio) en el centro del periodo 3 y X (calcio) a la izquierda del periodo 4. El orden es

\text{X (Ca)} < \text{Y (Si)} < \text{Z (F)}

El más electronegativo es Z, el flúor, que de hecho es el elemento más electronegativo de toda la tabla.

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

Consejo

En c) no basta con decir «posible» o «imposible»: cita la regla que se cumple o se rompe ( $l \leq n-1$ , $|m_l| \leq l$ ). Y en las posibles, traduce $(n, l)$ a subnivel antes de buscar el elemento: $(3, 2)$ es un $3d$ , que no tiene ninguno de los tres, aunque el calcio esté en el periodo 4.

Para el grupo de un elemento del bloque $p$ , suma 10 a sus electrones de valencia: el error típico es decir que el silicio está en el «grupo 4».