T1: Estructura atómica · Configuración electrónica y propiedades periódicas

T1: Estructura atómica

Configuración electrónica y propiedades periódicas

Teoría

2023 · Extraordinaria · Titular

Dadas las configuraciones electrónicas: $A= 1s^2 2s^2 2p^5$ ; $B= 1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 3d^5 4s^2$ y $C= 1s^2 2s^2 2p^6 3s^2$ :

a) Justifique el grupo y el periodo de los elementos A y B.b) Explique el carácter metálico o no metálico de los elementos A y C.c) Indique los iones más estables de los elementos A y C, escribiendo sus correspondientes configuraciones electrónicas.

Configuración electrónicaSistema periódico

a) Justifique el grupo y el periodo de los elementos A y B.

Para el elemento A ( $1s^2 2s^2 2p^5$ ), el máximo nivel de energía ocupado por los electrones es $n=2$ , por lo que pertenece al periodo 2. Al presentar una configuración de capa de valencia $2s^2 2p^5$ , cuenta con 7 electrones de valencia. Siguiendo el principio de Aufbau para el llenado de orbitales, los elementos que terminan en $p^5$ se sitúan en el grupo 17 de la tabla periódica (halógenos).Para el elemento B ( $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 3d^5 4s^2$ ), el nivel de energía más externo es $n=4$ , lo que indica que pertenece al periodo 4. Se trata de un elemento de transición, ya que está completando el subnivel $3d$ . El grupo se determina sumando los electrones de los orbitales $ns$ y $(n-1)d$ de la capa de valencia ( $2 + 5 = 7$ ), por lo que pertenece al grupo 7.

b) Explique el carácter metálico o no metálico de los elementos A y C.

El elemento A ( $1s^2 2s^2 2p^5$ ) es un no metal. Sus electrones de valencia se encuentran en el nivel $n=2$ , muy cerca del núcleo. Debido a un apantallamiento ( $S$ ) reducido en comparación con el aumento de la carga nuclear, posee una elevada carga nuclear efectiva ( $Z_{ef}$ ) sobre los electrones externos. Esto se traduce en una alta tendencia a atraer electrones (alta electronegatividad) para completar su octeto, propiedad característica de los no metales.El elemento C ( $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2$ ) es un metal. Sus electrones de valencia se encuentran en el nivel $n=3$ , más alejados del núcleo que en A. El efecto de apantallamiento ( $S$ ) de las capas internas ( $n=1$ y $n=2$ ) es mayor, lo que reduce la $Z_{ef}$ que experimentan los electrones $3s$ . Esto resulta en una baja energía de ionización, facilitando la pérdida de sus 2 electrones de valencia para alcanzar estabilidad, lo cual define el carácter metálico.

c) Indique los iones más estables de los elementos A y C, escribiendo sus correspondientes configuraciones electrónicas.

El elemento A tiende a ganar un electrón para alcanzar la configuración de gas noble ( $ns^2 np^6$ ) según la regla de máxima estabilidad de capas llenas. El ion más estable es el anión monovalente $\ce{A-}$ :

1s^2 2s^2 2p^6

El elemento C tiende a perder sus dos electrones de valencia del orbital $3s$ para adquirir la configuración isoelectrónica con el gas noble del periodo anterior, cumpliendo con la regla del octeto. El ion más estable es el catión divalente $\ce{C^2+}$ :

1s^2 2s^2 2p^6