T1: Estructura atómica

Configuración electrónica

Teoría

2020 · Extraordinaria · Suplente

Sea el elemento químico de configuración electrónica: $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 3d^{10} 4s^2 4p^5$ . Justifique si se puede afirmar que:

a) Es un metal.b) Puede formar un catión monovalente estable.c) Es más electronegativo que el elemento de número atómico 32.

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Análisis del elemento con configuración electrónica \ce{1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 3d^{10} 4s^2 4p^5}

A partir de la configuración electrónica proporcionada, el número total de electrones es 35 ( $2+2+6+2+6+10+2+5 = 35$ ). Al tratarse de un átomo neutro, su número atómico es $Z = 35$ , lo que sitúa al elemento en el cuarto periodo y en el grupo 17 (halógenos), ya que su configuración de la capa de valencia es $4s^2 4p^5$ .

a) Falso. El elemento con configuración

4s^2 4p^5

posee 7 electrones en su capa de valencia. Debido a su elevada carga nuclear efectiva (

Z_{ef}

) y a que el apantallamiento (

S

) no aumenta de forma proporcional al incremento de protones dentro del mismo nivel de energía (

n=4

), el átomo tiene una gran tendencia a atraer electrones para completar el octeto. Estas propiedades son características de los no metales, específicamente de los halógenos, que presentan altas energías de ionización y afinidades electrónicas negativas.b) Falso. Un catión monovalente se formaría por la pérdida de un electrón, resultando en una configuración de valencia

4s^2 4p^4

. Esta configuración no es especialmente estable. Según la regla del octeto, los elementos del grupo 17 tienden a ganar un electrón para formar un anión monovalente estable (

\ce{X^-}

) con configuración de gas noble

\ce{4s^2 4p^6}

, o a compartir electrones mediante enlaces covalentes. La formación de un catión

\ce{X^+}

requeriría aportar una gran cantidad de energía (energía de ionización) debido a la elevada

Z_{ef}

que mantiene fuertemente unidos a los electrones de valencia.c) Verdadero. El elemento con número atómico

Z = 32

(Germanio) tiene como configuración electrónica de valencia

4s^2 4p^2

. Ambos elementos pertenecen al mismo periodo (

n = 4

). Al avanzar de izquierda a derecha en un periodo, la carga nuclear (

Z

) aumenta mientras que el apantallamiento (

S

) de los electrones internos permanece prácticamente constante para los electrones del mismo nivel.

Esto provoca un aumento de la carga nuclear efectiva ( $Z_{ef}$ ) sobre los electrones periféricos:

Z_{ef}(Z=35) > Z_{ef}(Z=32)

Como la electronegatividad mide la capacidad de un átomo para atraer hacia sí el par de electrones compartido en un enlace, y esta capacidad es mayor cuanto mayor es la $Z_{ef}$ y menor el radio atómico, el elemento con $Z = 35$ es más electronegativo que el elemento con $Z = 32$ .