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2.- La configuración electrónica del último nivel energético de un elemento es . De acuerdo con este dato:
a) Deduzca, justificadamente, la situación de dicho elemento en la Tabla Periódica.b) Escriba una de las posibles combinaciones de números cuánticos para su electrón diferenciador.c) Indique, justificadamente, dos posibles estados de oxidación de este elemento.a) La configuración electrónica del último nivel energético es . El valor del número cuántico principal más alto es , lo que indica que el elemento se encuentra en el Periodo 4 de la Tabla Periódica.
El número total de electrones de valencia se obtiene sumando los electrones en los orbitales y del nivel más externo, lo que da electrones. Por lo tanto, el elemento pertenece al Grupo 15 de la Tabla Periódica.b) Los números cuánticos son un conjunto de valores numéricos que describen la posición más probable y las características energéticas de un electrón en un átomo. Son:
El número cuántico principal () indica el nivel de energía y el tamaño del orbital. Sus valores son enteros positivos ().
El número cuántico secundario o azimutal () define la forma del orbital y el subnivel de energía. Sus valores van desde hasta . A cada valor de se le asocia una letra: para orbitales , para orbitales , para orbitales y para orbitales .
El número cuántico magnético () determina la orientación espacial del orbital. Sus valores van desde hasta , incluyendo el .
El número cuántico de espín () describe el giro intrínseco del electrón sobre su propio eje. Sus posibles valores son o .
Para el electrón diferenciador, que es uno de los electrones del subnivel (el último en ser añadido según el Principio de Aufbau):
Número cuántico principal (): (por estar en el nivel )
Número cuántico secundario (): (por ser un orbital )
Número cuántico magnético (): Puede ser , o . Elegimos .
Número cuántico de espín (): Puede ser o . Elegimos .
Una posible combinación de números cuánticos para su electrón diferenciador es , , , .c) El elemento tiene una configuración electrónica , lo que le otorga electrones de valencia. Los estados de oxidación están relacionados con la tendencia del átomo a ganar o perder electrones para alcanzar una configuración electrónica más estable.
Un posible estado de oxidación es . El elemento puede ganar electrones para completar su octeto (), logrando una configuración de gas noble. Esta tendencia es característica de los elementos del Grupo 15, especialmente los no metales, para llenar sus orbitales .
Otro posible estado de oxidación es . El elemento puede perder sus electrones de valencia () para dejar la capa de valencia vacía, lo que también es una configuración estable. Este estado se observa en los elementos del Grupo 15 cuando forman enlaces con átomos más electronegativos.
Asimismo, el elemento puede presentar un estado de oxidación . Esto ocurre al perder solo los electrones del subnivel , dejando el par de electrones sin reaccionar. Esta situación se conoce como el efecto del par inerte y es común en elementos pesados de los Grupos 13 a 16.