QuímicaFácilCuestión · 1,5 pts

Problema resuelto de Química: Estructura atómica y números cuánticosSelectividad (PAU) · País Vasco 2025 · Junio

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

Enunciado

Los elementos A, B y C presentan Z = 10, 17 y 19, respectivamente.

a) Escribir las configuraciones electrónicas de los tres átomos y los cuatro números cuánticos del último electrón de valencia de C. (0,5 puntos)

b) Razonar qué átomo presentará un potencial de ionización más bajo, B o C. (0,5 puntos)

c) Indicar el tipo de enlace del compuesto CB e identificar qué elemento será el menos reactivo de los tres. (0,5 puntos)

Comprobar el resultadocompara con lo que te ha salido

Resultado

a) A:

1s^2\,2s^2\,2p^6

; B:

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

; C:

1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^6\,4s^1

. Último electrón de C:

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

.

b) C (potasio): su electrón externo está más lejos del núcleo y menos atraído.

c) CB (KCl) es iónico. El menos reactivo es A (neón, gas noble).

Ver la solución paso a pasoestrategia, desarrollo y consejo

Estrategia

Las configuraciones electrónicas se escriben llenando los orbitales por orden de energía (regla de Madelung). Con ellas se sitúa cada elemento en la tabla: su periodo es la capa más externa y su grupo sale de los electrones de valencia. Así se identifican: A es un gas noble, B un halógeno y C un alcalino.

El potencial de ionización se razona con lo fácil que es arrancar el último electrón; el tipo de enlace, con la tendencia de cada átomo a ganar o perder electrones para alcanzar la configuración de gas noble.

Desarrollo

a) Configuraciones electrónicas

A (Z = 10): $1s^2\,2s^2\,2p^6$ → periodo 2, grupo 18: neón (Ne), gas noble.
B (Z = 17): $1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^5$ → periodo 3, grupo 17: cloro (Cl), halógeno.
C (Z = 19): $1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^6\,4s^1$ → periodo 4, grupo 1: potasio (K), alcalino. El 4s se llena antes que el 3d porque tiene menos energía.

Números cuánticos del último electrón de C. Está en el orbital 4s:

n = 4

(cuarta capa),

l = 0

(orbital s),

m_l = 0

(el único valor posible con

l = 0

) y

m_s = +\tfrac{1}{2}

-\tfrac{1}{2}

, por convenio). Es decir,

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

.

b) Potencial de ionización de B y C

El potencial (energía) de ionización es la energía necesaria para arrancar el electrón más externo de un átomo en estado gaseoso. Es tanto menor cuanto más lejos del núcleo está ese electrón y menos carga nuclear efectiva siente.

El electrón que se arranca al K (C) está en la capa 4, más alejado del núcleo y apantallado por 18 electrones internos: siente poca atracción. Además, al perderlo, el $\text{K}^+$ alcanza la configuración de gas noble del argón.
El que se arranca al Cl (B) está en la capa 3, más cerca del núcleo y con una carga nuclear efectiva mucho mayor (está casi al final de su periodo): cuesta mucho más quitarlo.

Por tanto, C (potasio) tiene el potencial de ionización más bajo (4,34 eV frente a 12,97 eV del cloro).

c) Enlace en CB

El potasio tiende a perder su único electrón de valencia (energía de ionización baja) y forma

\text{K}^+

; el cloro tiende a ganar uno (afinidad electrónica alta) y forma

\text{Cl}^-

; los dos quedan con configuración de gas noble. Los iones de carga opuesta se atraen y forman una red cristalina: el compuesto CB es KCl y su enlace es iónico.

Elemento menos reactivo. El A (neón): tiene la capa de valencia completa (

2s^2\,2p^6

), una configuración muy estable, así que no tiende a ganar, perder ni compartir electrones.

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

Consejo

Identifica primero cada elemento (Ne, Cl, K): con el nombre en la mano, las propiedades periódicas se razonan solas. Y al justificar la energía de ionización no digas solo «aumenta hacia la derecha»: B y C están en periodos distintos, así que habla de la capa del electrón y de la carga nuclear efectiva.

Paso 1 de 3

¿Has terminado el problema?

¿Te atascas?Manda tu duda a tu profesor o al equipo, o pregunta a otros estudiantes en la comunidad.

Sigue practicando

Estructura atómica y números cuánticos

(2 puntos: 0,5 puntos cada apartado) El ion