Estructura atómica

1 ejercicio

Configuración electrónica y propiedades periódicas

Teoría

2026 · Ordinaria · Titular

Considere los elementos cuyos números atómicos son 11 y 16. Conteste a las siguientes cuestiones:

a) Escriba sus configuraciones electrónicas.b) Basándose en la configuración electrónica, explique el grupo y periodo donde se encuentra cada elemento.c) Justifique qué elemento tiene mayor radio atómico.d) Razone cuál es el ion más estable que forma cada elemento.

Configuración electrónicaPropiedades periódicas

a) Las configuraciones electrónicas son:

Elemento con $Z = 11$ (Sodio, $\ce{Na}$ ):

\ce{Na}: 1s^2\, 2s^2\, 2p^6\, 3s^1

Elemento con $Z = 16$ (Azufre, $\ce{S}$ ):

\ce{S}: 1s^2\, 2s^2\, 2p^6\, 3s^2\, 3p^4

b) El grupo viene determinado por el número de electrones en la capa de valencia, y el periodo por el número cuántico principal más alto ocupado.

El $\ce{Na}$ tiene su electrón diferenciador en el orbital $3s^1$ : el nivel más alto es $n = 3$ , por lo que pertenece al periodo 3. Tiene 1 electrón de valencia, lo que lo sitúa en el Grupo IA (grupo 1).El $\ce{S}$ tiene su electrón diferenciador en el orbital $3p^4$ : el nivel más alto es también $n = 3$ , por lo que pertenece al periodo 3. Tiene 6 electrones de valencia ( $3s^2\,3p^4$ ), lo que lo sitúa en el Grupo VIA (grupo 16).

c) Para comparar los radios atómicos hay que tener en cuenta la carga nuclear efectiva (

Z_{ef}

) que actúa sobre los electrones de la capa de valencia.

Ambos elementos pertenecen al periodo 3, por lo que sus electrones de valencia están en el mismo nivel energético principal ( $n = 3$ ). Al aumentar el número atómico a lo largo del mismo periodo, el apantallamiento ( $S$ ) crece de forma más lenta que la carga nuclear real ( $Z$ ), por lo que la carga nuclear efectiva $Z_{ef} = Z - S$ aumenta de izquierda a derecha. El $\ce{Na}$ tiene $Z = 11$ y el $\ce{S}$ tiene $Z = 16$ ; aunque el apantallamiento también aumenta, la $Z_{ef}$ sobre los electrones de valencia es mayor en $\ce{S}$ que en $\ce{Na}$ . Una mayor $Z_{ef}$ atrae con más fuerza los electrones hacia el núcleo, contrayendo la nube electrónica. Por tanto, el extbf{ $\ce{Na}$ } tiene mayor radio atómico que el $\ce{S}$ .

d) El ion más estable que forma cada elemento es aquel que le permite alcanzar la configuración electrónica del gas noble más próximo (configuración de octeto).

El $\ce{Na}$ tiene 1 electrón de valencia ( $3s^1$ ). Al perder ese electrón alcanza la configuración del $\ce{Ne}$ ( $1s^2\,2s^2\,2p^6$ ), muy estable. El ion más estable es $\ce{Na^+}$ .El $\ce{S}$ tiene 6 electrones de valencia ( $3s^2\,3p^4$ ). Al ganar 2 electrones completa el subnivel $3p$ y alcanza la configuración del $\ce{Ar}$ ( $1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^6$ ), muy estable. El ion más estable es $\ce{S^{2-}}$ .