T1: Estructura atómica

Estructura de la materia

Cuestión

2022 · Ordinaria · Titular

Conteste las siguientes cuestiones relativas a un átomo con $Z=17$ y $A=35$ .

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) Indique una posible combinación de números cuánticos que pueda tener el electrón diferenciador de este átomo.

Configuración electrónicaNúmeros cuánticosEstructura atómica

a) El número atómico

Z = 17

indica que el átomo posee 17 protones en su núcleo. Dado que el número másico

A

es la suma de protones y neutrones, calculamos el número de neutrones mediante la relación

N = A - Z

N = 35 - 17 = 18 \text{ neutrones}

Para un átomo neutro, el número de electrones es igual al número de protones, por lo que el átomo tiene 17 electrones.

b) Atendiendo al principio de Aufbau, los electrones se distribuyen en los orbitales siguiendo el orden creciente de energía (diagrama de Moeller). La configuración electrónica para 17 electrones es:

1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^5

Para determinar los electrones desapareados, aplicamos la regla de máxima multiplicidad de Hund en el último subnivel ( $3p$ ). Los tres orbitales $p$ se ocupan primero individualmente y luego se completan los pares; con 5 electrones, dos orbitales están llenos y uno contiene un solo electrón. Por tanto, el átomo tiene 1 electrón desapareado.

c) Los números cuánticos son valores numéricos que describen las características de los electrones en los átomos. El número principal

n

indica el nivel de energía (

n = 1, 2, 3...

); el número secundario o azimutal

l

determina la forma del orbital (

l = 0, 1, ..., n-1

), donde

0=s, 1=p, 2=d, 3=f

; el número magnético

m_l

define la orientación espacial del orbital (

-l

hasta

+l

); y el número de espín

s

indica el sentido de giro del electrón (

\pm 1/2

El electrón diferenciador es el último electrón que entra en la configuración siguiendo el orden de energía, situado en el orbital $3p^5$ . Una posible combinación de números cuánticos para este electrón es:

(3, 1, 0, -1/2)

En esta combinación, $n=3$ indica el tercer nivel energético, $l=1$ corresponde a un orbital tipo $p$ , $m_l=0$ es una de las orientaciones posibles del orbital $p$ , y $s=-1/2$ representa el espín del quinto electrón en dicho subnivel.