T1: Estructura atómica · Estructura atómica — QUIMICA PEvAU Andalucía 2022

T1: Estructura atómica

Estructura atómica

Cuestión

2022 · Ordinaria · Reserva

a) De acuerdo con los postulados del modelo atómico de Bohr, razone si cuando se produce una transición de un electrón de una órbita

n

a otra

n+1

se absorbe o se emite energía.b) Justifique a qué grupo pertenece el elemento

X

si la especie

\ce{X^2-}

tiene 8 electrones externos.c) En el átomo con

Z = 25

, ¿es posible que exista un electrón definido como

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

? Justifique la respuesta.

Modelo de BohrSistema PeriódicoNúmeros cuánticos

a) De acuerdo con los postulados del modelo atómico de Bohr, la energía de un electrón en una órbita estacionaria viene dada por la expresión

E_n = -R_H / n^2

. Al producirse una transición de una órbita

n

a otra

n+1

, el nivel de energía final es mayor que el inicial (

E_{n+1} > E_n

), dado que el valor absoluto de la energía disminuye al alejarse del núcleo. Por tanto, para que el electrón pase a un nivel de energía superior, el átomo debe absorber energía, generalmente en forma de un fotón cuya energía sea igual a la diferencia entre ambos niveles,

\Delta E = E_{n+1} - E_n

.b) La especie

\ce{X^2-}

es un anión que ha ganado dos electrones para completar su capa de valencia. Si el ion tiene 8 electrones externos, su configuración electrónica de valencia es

ns^2 np^6

. En consecuencia, el elemento

X

en estado neutro tiene

8 - 2 = 6

electrones de valencia, lo que corresponde a una configuración electrónica externa

ns^2 np^4

. Al poseer 6 electrones en su último nivel de energía, el elemento

X

pertenece al grupo 16 de la tabla periódica (anfígenos o calcógenos).c) Los números cuánticos definen el estado de un electrón:

n

es el nivel de energía (

n = 1, 2, 3 \dots

l

indica el subnivel y la forma del orbital (

0 \le l \le n-1

; donde

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

m_l

es la orientación magnética (

-l \le m_l \le +l

) y

m_s

es el sentido de giro o espín (

\pm 1/2

). Para un átomo con

Z = 25

, la configuración electrónica en estado fundamental siguiendo el Principio de Aufbau es:

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

El electrón definido como $(3, 1, 0, -1/2)$ corresponde al nivel $n=3$ y al subnivel $l=1$ (orbital $3p$ ). En el átomo de $Z=25$ , el subnivel $3p$ está completamente lleno con 6 electrones ( $\ce{3p^6}$ ). Los valores de los números cuánticos son permitidos ( $l < n$ , $|m_l| \le l$ ) y, dado que dicho subnivel está ocupado en la configuración fundamental del elemento, es posible que exista un electrón con esas características sin contravenir el Principio de Exclusión de Pauli.