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Números cuánticos y configuración electrónica
Teoría
2024 · Ordinaria · Reserva
B1
Examen

Para el elemento X48112X2482112Cd\ce{^{112}_{48}Cd} indique:

a) Número de protones, electrones y neutrones que tiene.b) Un conjunto posible de números cuánticos para su electrón diferenciador.c) La configuración electrónica del ion más estable.
Números cuánticosConfiguración electrónica
a) Número de protones, electrones y neutrones que tiene.

Para el elemento X48112X2482112Cd\ce{^{112}_{48}Cd}:El número atómico Z=48Z=48 indica que el átomo tiene 4848 protones.Al ser un átomo neutro, el número de electrones es igual al número de protones, es decir, 4848 electrones.El número másico A=112A=112 representa la suma de protones y neutrones. Por lo tanto, el número de neutrones es AZ=11248=64A - Z = 112 - 48 = 64 neutrones.

b) Un conjunto posible de números cuánticos para su electrón diferenciador.

Los números cuánticos describen el estado de un electrón en un átomo. Son:El número cuántico principal (nn) indica el nivel de energía y el tamaño del orbital. Sus valores son 1,2,3,...1, 2, 3, ....El número cuántico azimutal (ll) indica la forma del orbital. Sus valores dependen de nn, desde 00 hasta n1n-1. Para l=0l=0 es s, para l=1l=1 es p, para l=2l=2 es d, y para l=3l=3 es f.El número cuántico magnético (mlm_l) indica la orientación del orbital en el espacio. Sus valores dependen de ll, desde l-l hasta +l+l, incluyendo el 00.El número cuántico de espín (msm_s) describe la orientación del giro del electrón. Sus valores son +12+\frac{1}{2} o 12-\frac{1}{2}.La configuración electrónica del cadmio (Z=48) es:

Cd (Z=48): 1s22s22p63s23p64s23d104p65s24d10\text{Cd (Z=48): } 1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 4s^2 3d^{10} 4p^6 5s^2 4d^{10}

El electrón diferenciador es el último electrón añadido, que ocupa el subnivel 4d4d. Para un electrón en este subnivel:n=4n=4 (quinto nivel de energía)l=2l=2 (corresponde a un orbital d)mlm_l puede ser 2,1,0,+1,+2-2, -1, 0, +1, +2. Se puede elegir cualquiera de ellos, por ejemplo, ml=0m_l=0.msm_s puede ser +12+\frac{1}{2} o 12-\frac{1}{2}. Se puede elegir cualquiera de ellos, por ejemplo, ms=+12m_s=+\frac{1}{2}.Un conjunto posible de números cuánticos para su electrón diferenciador es (n=4,l=2,ml=0,ms=+12)(n=4, l=2, m_l=0, m_s=+\frac{1}{2}).

c) La configuración electrónica del ion más estable.

El cadmio es un elemento del grupo 12, que tiende a formar iones perdiendo los electrones de su capa de valencia para alcanzar una configuración de gas noble (o pseudo-gas noble en este caso). La configuración electrónica completa es Cd: [Kr]5s24d10\text{Cd: } [\ce{Kr}] 5s^2 4d^{10}.El ion más estable para el cadmio es CdX2+\ce{Cd^2+}, que se forma al perder los dos electrones del orbital 5s5s (los electrones de valencia más externos).La configuración electrónica del ion CdX2+\ce{Cd^2+} es:

Cd2+1s22s22p63s23p64s23d104p64d10\text{Cd}^{2+}\text{: } 1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 4s^2 3d^{10} 4p^6 4d^{10}
O de forma abreviada: [Kr]4d10\text{O de forma abreviada: } [\ce{Kr}] 4d^{10}