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T1: Estructura atómica
Propiedades periódicas
Teoría
2024 · Extraordinaria · Titular
B1
Examen

Dados los elementos A, B y C, con números atómicos: A (Z=11Z = 11), B (Z=16Z = 16), C (Z=37Z = 37).

a) ¿Cuál será el número de oxidación más probable para los elementos A y B? Razónelo en base a su configuración electrónica.b) Indique, razonadamente, si (4,0,0,+1/2)(4, 0, 0, +1/2) puede ser un conjunto de números cuánticos válido para el electrón más externo del elemento C.c) Ordene, razonadamente, de menor a mayor radio atómico los elementos A, B y C.
configuración electrónicanúmeros cuánticosradio atómico
a) El número de oxidación más probable se determina analizando la configuración electrónica del estado fundamental de los átomos y su tendencia a completar el octeto.
A (Z=11): 1sX2 2sX2 2pX6 3sX1\ce{A (Z = 11): 1s^2 2s^2 2p^6 3s^1}

El elemento A posee un solo electrón en su nivel de energía más externo (n=3n=3). Según el principio de Aufbau, para alcanzar la configuración estable de gas noble (2p62p^6), el átomo tiende a perder ese electrón de valencia. Al perder un electrón, adquiere una carga neta de +1+1, por lo que su número de oxidación más probable es +1+1.

B (Z=16): 1sX2 2sX2 2pX6 3sX2 3pX4\ce{B (Z = 16): 1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^4}

El elemento B tiene seis electrones en su capa de valencia (n=3n=3). Para completar su octeto y alcanzar la configuración de gas noble (3p63p^6), tiende a captar dos electrones. Al ganar dos electrones, el átomo adquiere una carga de 2-2, resultando ser su número de oxidación más probable.

b) Falso. Los números cuánticos describen el estado de un electrón en un átomo: el número cuántico principal (nn) representa el nivel de energía (n=1,2,3...n = 1, 2, 3...); el secundario o azimutal (ll) determina la forma del orbital (l=0,1,...,n1l = 0, 1, ..., n-1), donde 0=s,1=p,2=d,3=f0=s, 1=p, 2=d, 3=f; el magnético (mlm_l) indica la orientación espacial (lml+l-l \le m_l \le +l); y el de espín (msm_s) indica el sentido de giro del electrón (±1/2\pm 1/2).
C (Z=37): 1sX2 2sX2 2pX6 3sX2 3pX6 4sX2 3dX10 4pX6 5sX1\ce{C (Z = 37): 1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 4s^2 3d^{10} 4p^6 5s^1}

Siguiendo el principio de Aufbau, el electrón más externo de C se sitúa en el orbital 5s15s^1. Los números cuánticos que le corresponden son n=5n=5, l=0l=0 (por ser subnivel s), ml=0m_l=0 y ms=±1/2m_s = \pm 1/2. El conjunto propuesto (4,0,0,+1/2)(4, 0, 0, +1/2) corresponde a un electrón en el nivel n=4n=4, por lo que no es válido para el electrón más externo del elemento C.

c) El radio atómico está determinado por el número de niveles de energía ocupados y por la carga nuclear efectiva (ZefZ_{ef}) que experimentan los electrones externos.

Para los elementos A (Z=11Z=11) y B (Z=16Z=16), ambos pertenecen al mismo periodo (n=3n=3). Al aumentar el número atómico de 11 a 16, la carga nuclear (ZZ) aumenta mientras que el apantallamiento (SS) de los electrones internos permanece constante. Esto produce un aumento de la carga nuclear efectiva (Zef=ZSZ_{ef} = Z - S), lo que genera una mayor fuerza de atracción del núcleo sobre la nube electrónica, haciendo que el radio de B sea menor que el de A (RB<RAR_B < R_A).Al comparar A (Z=11,n=3Z=11, n=3) y C (Z=37,n=5Z=37, n=5), ambos pertenecen al mismo grupo de la tabla periódica. Aunque la ZefZ_{ef} sea similar, el elemento C tiene electrones en un nivel de energía superior (n=5n=5) y presenta un mayor apantallamiento debido a un mayor número de capas internas. Esto provoca que los electrones de valencia estén mucho más alejados del núcleo, por lo que el radio de C es mayor que el de A (RA<RCR_A < R_C).

RB<RA<RCR_B < R_A < R_C
T1: Estructura atómica · Propiedades periódicas — QUIMICA PEvAU Andalucía 2024