🔍
Escribe al menos 2 caracteres...
AndalucíaAndalucía
MadridMadrid
CataluñaCataluña
GaliciaGalicia
MurciaMurcia
ValenciaValencia
En construcciónAñadimos comunidades, materias, años y soluciones de forma progresiva y constante.
T1: Estructura atómica
Números cuánticos y configuración electrónica
Teoría
2023 · Ordinaria · Titular
B1
Examen
a) Razone a qué grupo del Sistema Periódico pertenecen los elementos cuyo ion más estable es aquel que resulta de la pérdida de un electrón.b) Indique un conjunto de números cuánticos para un electrón que se encuentra en un orbital 5d5d.c) Ordene en orden creciente de energía los orbitales para los siguientes grupos de números cuánticos: (4,0,0,+1/2);(3,2,1,1/2);(2,1,0,+1/2);(4,1,0,+1/2)(4,0,0,+1/2); (3,2,1,-1/2); (2,1,0,+1/2); (4,1,0,+1/2).
Sistema Periódiconúmeros cuánticos
a) Los elementos cuyo ion más estable se forma mediante la pérdida de un electrón pertenecen al grupo 1 del sistema periódico (metales alcalinos). Estos elementos presentan una configuración electrónica en su capa de valencia del tipo ns1ns^1.

En estos átomos, el único electrón de valencia se encuentra en un nivel de energía superior, alejado del núcleo. Este electrón experimenta una carga nuclear efectiva (ZefZ_{ef}) muy baja debido al elevado efecto de apantallamiento (SS) de los electrones de las capas internas. Al perder dicho electrón, el átomo alcanza la configuración electrónica de gas noble (ns2np6)(ns^2 np^6), adquiriendo una gran estabilidad al completar sus niveles de energía.

b) Los números cuánticos describen el estado energético y la ubicación probable de un electrón: el número cuántico principal (nn) define el nivel de energía y el tamaño del orbital (n=1,2,3...n=1, 2, 3...); el número cuántico secundario o azimutal (ll) indica la forma del orbital (ll desde 00 hasta n1n-1, con s=0,p=1,d=2,f=3s=0, p=1, d=2, f=3); el número cuántico magnético (mlm_l) determina la orientación espacial (l0+l-l … 0 … +l); y el número cuántico de espín (msm_s) indica el sentido de rotación intrínseco del electrón (+1/2+1/2 o 1/2-1/2).

Para un orbital 5d5d, el nivel de energía es n=5n=5 y, al tratarse de un orbital de tipo dd, el número cuántico secundario es l=2l=2. Un posible conjunto de números cuánticos para un electrón en este orbital es:

(5,2,0,+1/2)(5, 2, 0, +1/2)
c) El orden de energía de los orbitales se establece mediante el principio de Aufbau y la regla de Madelung (n+ln+l). La energía de un orbital es mayor cuanto mayor es la suma de sus números cuánticos principal (nn) y secundario (ll). En caso de empate en el valor de n+ln+l, el orbital con el número cuántico principal (nn) más elevado posee mayor energía.

Calculamos el valor de n+ln+l para cada uno de los grupos proporcionados: 1. (4,0,0,+1/2)(4,0,0,+1/2) \rightarrow orbital 4sn+l=4+0=44s \rightarrow n+l = 4+0 = 4. 2. (3,2,1,1/2)(3,2,1,-1/2) \rightarrow orbital 3dn+l=3+2=53d \rightarrow n+l = 3+2 = 5. 3. (2,1,0,+1/2)(2,1,0,+1/2) \rightarrow orbital 2pn+l=2+1=32p \rightarrow n+l = 2+1 = 3. 4. (4,1,0,+1/2)(4,1,0,+1/2) \rightarrow orbital 4pn+l=4+1=54p \rightarrow n+l = 4+1 = 5.Siguiendo los criterios de energía creciente, el orbital con menor energía es el 2p2p (n+l=3n+l=3), seguido del 4s4s (n+l=4n+l=4). Para los orbitales 3d3d y 4p4p, ambos tienen una suma de n+l=5n+l=5, por lo que el 3d3d tiene menor energía al tener un valor de nn menor (n=3n=3) frente al 4p4p (n=4n=4).

(2,1,0,+1/2)<(4,0,0,+1/2)<(3,2,1,1/2)<(4,1,0,+1/2)(2, 1, 0, +1/2) < (4, 0, 0, +1/2) < (3, 2, 1, -1/2) < (4, 1, 0, +1/2)
T1: Estructura atómica · Números cuánticos y configuración electrónica — QUIMICA PEvAU Andalucía 2023