T1: Estructura atómica · Configuración electrónica y propiedades periódicas

T1: Estructura atómica

Configuración electrónica y propiedades periódicas

Teoría

2023 · Ordinaria · Reserva

El ion más estable de un elemento $X (Z= 35)$ es $\ce{X^-}$

a) Escriba la configuración electrónica del ion

\ce{X^-}

b) Razone a qué grupo y periodo pertenece

X

.c) ¿Cuántos electrones desapareados posee

X

? Razone la respuesta.

Configuración electrónicaTabla periódica

a) La configuración electrónica del elemento neutro

X

(

Z=35

) se determina siguiendo el principio de Aufbau, que establece el orden de llenado de los orbitales por energía creciente:

\ce{1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 4s^2 3d^{10} 4p^5}

. Para el ion

\ce{X^-}

, el átomo capta un electrón adicional para completar su capa de valencia y alcanzar la configuración de gas noble, cumpliendo con la regla del octeto:

\ce{X^-}: 1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 4s^2 3d^{10} 4p^6

b) El periodo de un elemento está determinado por el nivel de energía más externo ocupado por sus electrones (número cuántico principal

n

). Dado que el nivel máximo de energía es

n = 4

, el elemento

X

pertenece al periodo 4.

El grupo se determina analizando la configuración electrónica de la capa de valencia, que para $X$ es $\ce{4s^2 4p^5}$ . Al tener 7 electrones de valencia en los subniveles $s$ y $p$ , y de acuerdo con la estructura de la tabla periódica para los elementos representativos, el elemento se sitúa en el grupo 17 (halógenos).

c) Para determinar los electrones desapareados, se aplica la regla de máxima multiplicidad de Hund a los orbitales de mayor energía. Esta regla establece que los electrones se distribuyen en orbitales degenerados (de igual energía) de forma que el número de electrones con espines paralelos sea el máximo posible.

En el átomo neutro $X$ , el subnivel $\ce{4p}$ contiene 5 electrones. Estos se distribuyen en los tres orbitales $p$ ( $p_x, p_y, p_z$ ) de la siguiente forma: los primeros tres electrones ocupan cada orbital individualmente con espines paralelos, y los dos electrones restantes se aparean en dos de esos orbitales. Como resultado, dos orbitales quedan llenos y uno contiene un solo electrón. Por lo tanto, el elemento $X$ posee 1 electrón desapareado.