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T1: Estructura atómica
Configuración electrónica
Teoría
2021 · Ordinaria · Titular
B1
Examen

Conteste las siguientes cuestiones relativas a un átomo con Z=7Z = 7 y A=14A = 14.

a) Indique el número de protones, neutrones y electrones.b) Escriba su configuración electrónica e indique el número de electrones desapareados en su estado fundamental.c) Razone cuál es el número máximo de electrones para los que n=2n = 2, l=0l = 0 y m=0m = 0.
Configuración electrónicaNúmeros cuánticos
a) El número atómico ZZ indica el número de protones presentes en el núcleo, por lo tanto, el átomo posee 7 protones. El número másico AA es la suma de protones y neutrones (A=Z+NA = Z + N), de donde se deduce que el número de neutrones es N=A−Z=14−7=7N = A - Z = 14 - 7 = 7. Al tratarse de un átomo neutro, el número de electrones es igual al número de protones, siendo este 7.b) Atendiendo al principio de Aufbau, los electrones ocupan los orbitales en orden creciente de energía. Para un átomo con Z=7Z = 7, la configuración electrónica en su estado fundamental es 1sX2 2sX2 2pX3\ce{1s^2 2s^2 2p^3}.

Siguiendo la regla de máxima multiplicidad de Hund, los electrones se distribuyen en los orbitales de una misma subcapa de manera que se mantenga el mayor número de electrones desapareados con espines paralelos. En la subcapa 2p2p, que dispone de tres orbitales, cada uno de los tres electrones se sitúa en un orbital diferente, resultando en un total de 3 electrones desapareados.

c) Los números cuánticos son parámetros que determinan el estado energético y la región de probabilidad de encontrar un electrón. El número cuántico principal nn (1,2,3...1, 2, 3...) indica el nivel de energía; el secundario ll (0,1,...,n−10, 1, ..., n-1) determina la forma del orbital (l=0l = 0 es s, l=1l = 1 es p, l=2l = 2 es d, l=3l = 3 es f); el magnético mm (−l,...,+l-l, ..., +l) señala la orientación espacial del orbital y el de espín msm_s (±1/2\pm 1/2) indica el sentido de giro del electrón.

El conjunto de números cuánticos n=2,l=0,m=0n = 2, l = 0, m = 0 define un único orbital, específicamente el orbital 2s2s. Según el principio de exclusión de Pauli, en un mismo átomo no pueden existir dos electrones con los cuatro números cuánticos iguales. Dado que los tres primeros números identifican el orbital, este solo puede albergar un máximo de 2 electrones, que se diferenciarán necesariamente por su número cuántico de espín (ms=+1/2m_s = +1/2 y ms=−1/2m_s = -1/2).