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T1: Estructura atómica
Configuración electrónica y números cuánticos
Teoría
2019 · Extraordinaria · Reserva
2B
Examen

Sea el elemento de Z=30Z=30:

a) Indique, en base a la configuración electrónica, el grupo y el periodo en el que se encuentra.b) Establezca una posible combinación de números cuánticos para el electrón diferenciador.c) Indique razonadamente cuál sería el ion más estable de este elemento.
Números cuánticosConfiguración electrónica
a) La configuración electrónica del elemento con Z=30Z=30 es 1s22s22p63s23p64s23d101s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 4s^2 3d^{10}. El periodo del elemento viene determinado por el número cuántico principal más alto ocupado, que en este caso es n=4n=4, por lo tanto, el elemento se encuentra en el Periodo 4. Para elementos del bloque d, el grupo se determina sumando los electrones de valencia del subnivel nsns y del subnivel (n−1)d(n-1)d. En este caso, 4s23d104s^2 3d^{10}, la suma es 2+10=122+10=12, por lo que el elemento pertenece al Grupo 12.b) El electrón diferenciador es el último electrón añadido, que en la configuración 1s22s22p63s23p64s23d101s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 4s^2 3d^{10} corresponde a uno de los electrones del subnivel 3d3d. Los números cuánticos que describen un electrón son el principal (nn), el azimutal (ll), el magnético (mlm_l) y el de espín (msm_s). Para un electrón en el subnivel 3d3d: - n=3n = 3 (número de la capa) - l=2l = 2 (para un subnivel dd) - mlm_l: puede tomar valores enteros desde −l-l hasta +l+l, es decir, −2,−1,0,+1,+2-2, -1, 0, +1, +2. Se puede elegir, por ejemplo, ml=0m_l = 0. - msm_s: puede ser +1/2+1/2 o −1/2-1/2. Se puede elegir, por ejemplo, ms=+1/2m_s = +1/2. Una posible combinación de números cuánticos para el electrón diferenciador es (3,2,0,+1/2)(3, 2, 0, +1/2).c) El elemento con Z=30Z=30 es el Zinc (Zn), cuya configuración electrónica es [Ar]4s23d10[Ar] 4s^2 3d^{10}. Los metales de transición tienden a perder primero los electrones de su capa más externa, que son los electrones 4s4s. Al perder los dos electrones 4s4s, se forma el ion ZnX2+\ce{Zn^2+}. La configuración electrónica del ion ZnX2+\ce{Zn^2+} es [Ar]3d10[Ar] 3d^{10}. Esta configuración con un subnivel dd completamente lleno (d10d^{10}) es particularmente estable debido a la simetría y al apantallamiento eficiente, lo que confiere una mayor estabilidad al ion. Por lo tanto, el ion más estable de este elemento es ZnX2+\ce{Zn^2+}.