T1: Estructura atómica · Números cuánticos y configuración electrónica

Números cuánticos y configuración electrónica

Problema

2021 · Ordinaria · Reserva

Un átomo $X$ tiene {{protones_X}} protones y {{neutrones_X}} neutrones. Otro átomo $Y$ posee {{protones_Y}} protones y {{neutrones_Y}} neutrones.

a) Indique el número atómico y el número másico de cada uno de ellos.b) Escriba un posible conjunto de números cuánticos para el electrón diferenciador de cada uno de ellos.c) Justifique cuál es el ion más estable de cada uno de ellos y escriba su configuración electrónica.

números cuánticosconfiguración electrónicatabla periódica

a) El número atómico (

Z

) representa el número de protones de un átomo neutro, mientras que el número másico (

A

) es la suma de protones y neutrones del núcleo.

Para el átomo X: $Z = 11$ y $A = 11 + 12 = 23$ .Para el átomo Y: $Z = 17$ y $A = 17 + 18 = 35$ .

b) Los números cuánticos identifican los estados energéticos de los electrones: el número principal (

n

) indica el nivel de energía (

n = 1, 2, ...

); el secundario (

l

) define la forma del orbital (

0 \le l \le n-1

, donde

s=0, p=1, d=2, f=3

); el magnético (

m_l

) determina su orientación espacial (

-l \le m_l \le l

); y el de espín (

m_s

) indica el sentido de giro del electrón (

\pm 1/2

Siguiendo el principio de Aufbau, las configuraciones electrónicas son:X ( $Z=11$ ): $\ce{1s^2 2s^2 2p^6 3s^1}$ . El electrón diferenciador se encuentra en el orbital $3s$ . Un posible conjunto de números cuánticos es $(3, 0, 0, +1/2)$ .Y ( $Z=17$ ): $\ce{1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^5}$ . El electrón diferenciador se encuentra en un orbital $3p$ . Un posible conjunto de números cuánticos es $(3, 1, -1, +1/2)$ .

c) Los átomos tienden a ganar o perder electrones para adquirir la configuración electrónica de gas noble (capa cerrada con ocho electrones), la cual es energéticamente muy estable.

Para el átomo X ( $\ce{1s^2 2s^2 2p^6 3s^1}$ ), lo más favorable es perder su único electrón de valencia del nivel 3 para alcanzar la configuración del $\ce{Ne}$ . Su ion más estable es el catión $\ce{X+}$ . Configuración: $\ce{1s^2 2s^2 2p^6}$ .Para el átomo Y ( $\ce{1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^5}$ ), lo más favorable es ganar un electrón para completar su octeto en el nivel 3 y alcanzar la configuración del $\ce{Ar}$ . Su ion más estable es el anión $\ce{Y-}$ . Configuración: $\ce{1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6}$ .