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CUESTIONES RESUELTAS TEMA 2
Cuestión 2. a) escriba la estructura electrónica de los átomos de nº atómicos 11,13 y 16.
b) indique, justificando la respuesta, el elemento de mayor energía de ionización y el de
mayor carácter metálico
a) Z=11; 1s2
2s2
2p6
3s1
; Z= 13 : 1s2
2s2
2p6
3s2
3p1
;
Z=16: 1s2
2s2
2p6
3s2
3p4
b) primero se ha de definir Energía de ionización y su variación dentro de la tabla
(teoría).Lostres átomosestánenel mismoperiodo(3º) y estapropiedadaumenta
conforme nosdesplazamoshacialaderechadentrode él,yaque aumenta el nº de
protones pero el tamaño se reduce, por lo que el electrón a extraer estará más
retenido y se necesitará más energía.
Cuestión 6
Dados los valores de números cuánticos: (4, 2, 3, -½); (3, 2 1, ½); (2,0, -1, ½) y (1, 0, 0, ½):
a) Indique cuáles de ellos no están permitidos.
b) Indique el nivel yel orbital enel que se encontraríanloselectronesdefinidosporlos valores
de los números cuánticos permitidos.
a) (4, 2, 3, -½); m no puede ser mayor que l ; (2,0, -1, ½) si l= 0, m=0
b) (3, 2 1, ½): nivel 3 y es un orbital d ( l=2), luego está en 3d
(1, 0, 0, ½): nivel 1 y orbital s (l=0), luego está en 1s
Cuestión 3
Para cada una de las siguientes parejas:
a) K(Z = 19) y Cl(Z = 17);
b) F(Z = 9) y Na(Z = 11);
c) Cl- y K+.
Indique de forma razonada, qué átomo o ion tiene un radio mayor
a)El radio del potasio es mayor que el del cloro ya que en él se inicia una nueva capa
(n=4).
b) el radio del sodio es mayor que el del flúor por las mismas razones que el caso
anterior
c) el radiodel ióncloruroCl -
esmayor que el del K+
configuraciónesla misma, pero el
nº de protones (19) del catiónpotasioesmayorque el de electrones(18) haciendoque
la fuerzade atracción sea mayor y provocando una contracción del volumen atómico.
En el cloruro, el nuevo electrón provoca una repulsión de los ya existentes haciendo
que el volumen aumente, además de que la fuerza de atracción sobre él disminuye
puesto que el nº de protones (17) es inferior al de electrones (18).
Cuestión 7
Considere la siguiente tabla incompleta:
a) Reproduzca la tabla y complétela situando los valores 125 nm, 104 nm y 157 nm y los
elementos P, Cl y Mg en los lugares oportunos.
b) Indique y explique qué norma ha seguido.
Los huecos son: Na/ 157 ; Mg/136 ; Al/ 125 ; P /110 ; S/104 ; Cl/99
Todos sondel 3 periodoporloque su radiova disminuyendoal desplazarnoshacialaderecha,
ya que aumenta Z y el electrón que entra en la misma capa estará más atraído.
Cuestión 16
Tres elementos tienen de número atómico 25, 35 y 38, respectivamente.
a) Escriba la configuración electrónica de los mismos.
b) Indique, razonadamente, el grupo y periodo a que pertenece cada uno de los elementos
anteriores.
c) Indique, razonando la respuesta, el carácter metálico o no metálico de cada uno de los
elementos anteriores.
Para asignar periodo nos fijamos en el valor n de la capa más externa.
Para asignar grupo nos fijamos en donde se sitúa el electrón diferenciador.
A: Z= 25: periodo 4. El último orbital en el que han entrado electrones es el 3d, que aún está
completándose,porloque estamos ante un metal de transición. El grupo es el siete (4s2
3d5
,
siete electrones,grupo7,es decir, 5 electrones en d pero hay que sumar los 2 de los grupos 1
y 2)
B :Z=35 : la capa de valenciaesdel tipo ns2p5, propia del grupo 17,(hay 7 electrones en ella a
los que sumamos los 10 propios del bloque d ). El periodo es el 4.
C: Z=38: periodo 5. Capa externa del tipo ns2, propia del grupo 2.
C) A es un metal de transición : orbitales d incompletos.
B esun no-metal,pertenecienteal grupo 17, un halógeno. Su capa de valencia nos dice que
solamente necesita 1 electrón para adquirir configuración de GN, por lo que tenderá a
capturarlo.
C esun metal alcalino-térreo.Perderáfácilmente susdoselectronesfinales para adquirir así la
configuración de GN (4s2p6)
Por otra parte, el carácter metálico está directamente relacionado con el potencial de
ionización:cuantomayores,máscostará arrancar un electrónypor tantomenosmetal será el
átomo.
Cuestión 17
Las dos tablas siguientes corresponden a radios atómicos:
a) Justifique la variación del radio en el período.
b) Justifique la variación del radio en el grupo
a) Son elementos del 2º periodo. El radio disminuye al desplazarnos hacia la derecha
dentrode un periododebidoaque el nºde protones aumenta pero el nº de capas no,
por lo que aumenta la fuerza de atracción sobre los electrones y el volumen se va
reduciendo.
b) En un grupo, el radio aumenta al descender debido a que aumenta el nº de capas.
Cuestión 18. Los números atómicos de los elementos P y Mn son 15 y 25, respectivamente.
a) Escriba la configuración electrónica de cada uno de ellos.
b) Indique losnúmeroscuánticosque correspondenaloselectronessituados,encada caso, en
los orbitales más externos.
c) indica su situación en la tabla periódica
Solución:
a) P:1s2 2s22p6 3s2 3p3; Mn : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d5 4s2
b) Fósforo:suelectrónmásexternoes el nº 15, situado en un orbital p, en el nivel 3 (3p), por
ello los nº cuánticos serán: n=3, l=1 y m=1, s=1/2 (3,1,1,1/2)
Manganeso: su último electrón está en un orbital s (4s) por lo que n=4, l=0, m=0 y s= -1/2
:(4,0,0, -1/2)
Cuestión 22. Los átomos neutros X, Y, Z, tienen las siguientes configuraciones electrónicas:
X = 1s2 2s2 2p1; Y = 1s2 2s2 2p5; Z = 1s2 2s2 2p6 3s2.
a) Indica el grupo y período en el que se encuentran.
b) Ordénalos, razonadamente, de mayor a menor electronegatividad.
c) ¿Cuál es el de mayor potencial de ionización?
Solución:
a) De lasconfiguracioneselectrónicas se deduce que los elementos X e Y pertenecen al
segundo período (el número cuántico principal del nivel de valencia n = 2), mientras
que el Z (n = 3) está situado en el tercero. Como el X y el Y están completando los
orbitales2p,el X se encuentraenel grupo13 (10 + 3 electronesencapaexterna),boro
(B),y el Y en el grupo17 (10 + 7 electronesencapaexterna),flúor (F), mientras que el
Z, con 2 electrones en el orbital 3s pertenece al grupo 2, magnesio (Mg).
Tambiénpodemosasignarlegrupoteniendo en cuenta sus configuraciones externas :
X: es del tipo ns2p1, propia de los térreos (grupo 13)
Y= es del tipo ns2p5, propia de los halógenos (grupo 17)
Z= ns2, propia de los metales alcalino-térreos (grupo 2)
b) La electronegatividad mide latendencia de un átomo de atraer hacia sí los electrones
del enlace covalente que lo une a otro átomo. Esta propiedad aumenta al avanzar en
un período y disminuye al descender en un grupo, por lo que el orden de
electronegatividad de estos átomos es: Orden creciente de electronegatividad:
Z < X < Y o bien Mg < B < F.
c) Potencial de ionización es la energía que hay que comunicar a un átomo neutro,
gaseoso y en su estado electrónico fundamental, para arrancarle un electrón y
convertirlo en ión monopositivo en el mismo estado gaseoso y fundamental. En los
períodos esta propiedad aumenta al avanzar en él debido a que el electrón más
externos, por situarse en el mismo nivel energético y aumentar la carga nuclear del
átomo,esmás fuertementeatraídoporel núcleoy se necesitaaplicarmáscantidad de
energíapara arrancarlo; mientrasque enlosgruposdisminuye al bajarenellosdebido
a que el electrón más externos, al ir situándose en niveles energéticos cada vez más
alejado del núcleo, es más débilmente atraído por él y se necesita aplicar menos
cantidad de energía para arrancarlo.
Luego, el de mayor potencial de ionización es el B (flúor)
Cuestión 54
Dadas las configuraciones electrónicas:
A : 1s23s1 ; B : 1s22s3 ; C : 1s22s22p63s23p5; D : 1s22s22px2y02pz0
Indique razonadamente:
a) La que no cumple el principio de exclusión de Pauli.
b) La que no cumple el principio de máxima multiplicidad de Hund.
c) La que, siendo permitida, contiene electrones desapareados.
El principio de exclusión de Pauli dice que “En un mismo átomo no pueden existir dos electrones que
tengan sus cuatro números cuánticos iguales”, lo cual nos va a indicar el número máximo de electrones
en cada subnivel electrónico, que es:
s => 2 ; p => 6 ; d => 10 ; f => 14
El principio de máxima multiplicidad de Hund dice: “Si en un átomo hay varios orbitales con la misma
energía, los electrones se distribuirán e ellos lo más desapareados que sea posible”.
A: configuraciónanómala:el electróndebería estar en 2s. Significa que se le ha dado energía
suficiente como para saltar a un nivel superior. No es el estado fundamental (el de minima
energía) sino un estado excitado.
B: imposible. No puede haber 3 electrones en un orbital s ya que dos tendrían idénticos nº
cuánticos. No cumple Pauli.
C: normal. El átomo está en su estado fundamental.
D: No cumple el principio de máximamultiplicidad.Hay2 orbitales pvacíos cuandodeberían
albergarun electrón.Seríaasí 1s 2 2s 2 2p x
1 2p y
1 2p Z °
La C está permitida y contiene 1 electrón desapareado en los orbitales 2 p: ↑↓↑↓↑
La A también contiene 1 electrón desapareado( en orbital 3s ), aunque no sea estado fundamental,
no está prohibida.
Cuestión 65
Para un átomo en su estado fundamental, razone sobre la veracidad o falsedad de las
siguientes afirmaciones:
a) El número máximo de electrones con número cuántico n = 3 es 6.
b) En un orbital 2p sólo puede haber 2 electrones.
c) Si en los orbitales 3d se sitúan 6 electrones, no habrá ninguno desapareado
a) Falso.El máximonúmerode electronesde cualquiernivel n,es2n 2 ,o sea,para n = 3,
el númerode electroneses18(2 enel subnivel s,6en el subnivelp y10 en el subnivel
d).
b) Verdadero.Encualquierorbital cabencomomáximodoselectrones.Si hubiese más
habría de repetirse cualquiernúmerocuántico,locual niegael Principiode exclusiónde
Pauli.
c) Falso.Los orbitales d tienennúmerocuánticomagnéticoposible: −2, −1,0,1,2 . Existen
puescincoposiblesorbitalesdenlosque podríanentrar 5 electronesdesapareados.El
sextoelectrónque entrahade aparearse encualquierade loscincoorbitales.
a. El númerode protonesesel númeroatómico:7; el de electronesesel mismosi se tratade
un átomoneutro:7; el de neutronesesel númeromásico(númerode nucleones)menosel
atómico:14 -7 = 7. Es el nitrógeno.
b. La configuraciónelectrónicadel nitrógenoes:1s2 2s2 2px1 2py1 2z1.Poseetreselectrones
desapareadosenlostresorbitales2p.
c. Los númeroscuánticosn l y m describenunúnicoorbital que,eneste caso,se trata de un
2p. Como establece el principiode exclusiónde Pauli,sólocabendoselectronesconestos
números:
(2, 0, 0, ½) o (2, 0, 0, - ½)
Se dispone de un recipiente

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Cuestiones tema 2 resueltas

  • 1. CUESTIONES RESUELTAS TEMA 2 Cuestión 2. a) escriba la estructura electrónica de los átomos de nº atómicos 11,13 y 16. b) indique, justificando la respuesta, el elemento de mayor energía de ionización y el de mayor carácter metálico a) Z=11; 1s2 2s2 2p6 3s1 ; Z= 13 : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p1 ; Z=16: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4 b) primero se ha de definir Energía de ionización y su variación dentro de la tabla (teoría).Lostres átomosestánenel mismoperiodo(3º) y estapropiedadaumenta conforme nosdesplazamoshacialaderechadentrode él,yaque aumenta el nº de protones pero el tamaño se reduce, por lo que el electrón a extraer estará más retenido y se necesitará más energía. Cuestión 6 Dados los valores de números cuánticos: (4, 2, 3, -½); (3, 2 1, ½); (2,0, -1, ½) y (1, 0, 0, ½): a) Indique cuáles de ellos no están permitidos. b) Indique el nivel yel orbital enel que se encontraríanloselectronesdefinidosporlos valores de los números cuánticos permitidos. a) (4, 2, 3, -½); m no puede ser mayor que l ; (2,0, -1, ½) si l= 0, m=0 b) (3, 2 1, ½): nivel 3 y es un orbital d ( l=2), luego está en 3d (1, 0, 0, ½): nivel 1 y orbital s (l=0), luego está en 1s Cuestión 3 Para cada una de las siguientes parejas: a) K(Z = 19) y Cl(Z = 17); b) F(Z = 9) y Na(Z = 11); c) Cl- y K+. Indique de forma razonada, qué átomo o ion tiene un radio mayor a)El radio del potasio es mayor que el del cloro ya que en él se inicia una nueva capa (n=4). b) el radio del sodio es mayor que el del flúor por las mismas razones que el caso anterior c) el radiodel ióncloruroCl - esmayor que el del K+ configuraciónesla misma, pero el nº de protones (19) del catiónpotasioesmayorque el de electrones(18) haciendoque la fuerzade atracción sea mayor y provocando una contracción del volumen atómico. En el cloruro, el nuevo electrón provoca una repulsión de los ya existentes haciendo que el volumen aumente, además de que la fuerza de atracción sobre él disminuye puesto que el nº de protones (17) es inferior al de electrones (18). Cuestión 7 Considere la siguiente tabla incompleta:
  • 2. a) Reproduzca la tabla y complétela situando los valores 125 nm, 104 nm y 157 nm y los elementos P, Cl y Mg en los lugares oportunos. b) Indique y explique qué norma ha seguido. Los huecos son: Na/ 157 ; Mg/136 ; Al/ 125 ; P /110 ; S/104 ; Cl/99 Todos sondel 3 periodoporloque su radiova disminuyendoal desplazarnoshacialaderecha, ya que aumenta Z y el electrón que entra en la misma capa estará más atraído. Cuestión 16 Tres elementos tienen de número atómico 25, 35 y 38, respectivamente. a) Escriba la configuración electrónica de los mismos. b) Indique, razonadamente, el grupo y periodo a que pertenece cada uno de los elementos anteriores. c) Indique, razonando la respuesta, el carácter metálico o no metálico de cada uno de los elementos anteriores. Para asignar periodo nos fijamos en el valor n de la capa más externa. Para asignar grupo nos fijamos en donde se sitúa el electrón diferenciador. A: Z= 25: periodo 4. El último orbital en el que han entrado electrones es el 3d, que aún está completándose,porloque estamos ante un metal de transición. El grupo es el siete (4s2 3d5 , siete electrones,grupo7,es decir, 5 electrones en d pero hay que sumar los 2 de los grupos 1 y 2) B :Z=35 : la capa de valenciaesdel tipo ns2p5, propia del grupo 17,(hay 7 electrones en ella a los que sumamos los 10 propios del bloque d ). El periodo es el 4. C: Z=38: periodo 5. Capa externa del tipo ns2, propia del grupo 2. C) A es un metal de transición : orbitales d incompletos. B esun no-metal,pertenecienteal grupo 17, un halógeno. Su capa de valencia nos dice que solamente necesita 1 electrón para adquirir configuración de GN, por lo que tenderá a capturarlo. C esun metal alcalino-térreo.Perderáfácilmente susdoselectronesfinales para adquirir así la configuración de GN (4s2p6) Por otra parte, el carácter metálico está directamente relacionado con el potencial de ionización:cuantomayores,máscostará arrancar un electrónypor tantomenosmetal será el átomo. Cuestión 17 Las dos tablas siguientes corresponden a radios atómicos: a) Justifique la variación del radio en el período. b) Justifique la variación del radio en el grupo a) Son elementos del 2º periodo. El radio disminuye al desplazarnos hacia la derecha dentrode un periododebidoaque el nºde protones aumenta pero el nº de capas no,
  • 3. por lo que aumenta la fuerza de atracción sobre los electrones y el volumen se va reduciendo. b) En un grupo, el radio aumenta al descender debido a que aumenta el nº de capas. Cuestión 18. Los números atómicos de los elementos P y Mn son 15 y 25, respectivamente. a) Escriba la configuración electrónica de cada uno de ellos. b) Indique losnúmeroscuánticosque correspondenaloselectronessituados,encada caso, en los orbitales más externos. c) indica su situación en la tabla periódica Solución: a) P:1s2 2s22p6 3s2 3p3; Mn : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d5 4s2 b) Fósforo:suelectrónmásexternoes el nº 15, situado en un orbital p, en el nivel 3 (3p), por ello los nº cuánticos serán: n=3, l=1 y m=1, s=1/2 (3,1,1,1/2) Manganeso: su último electrón está en un orbital s (4s) por lo que n=4, l=0, m=0 y s= -1/2 :(4,0,0, -1/2) Cuestión 22. Los átomos neutros X, Y, Z, tienen las siguientes configuraciones electrónicas: X = 1s2 2s2 2p1; Y = 1s2 2s2 2p5; Z = 1s2 2s2 2p6 3s2. a) Indica el grupo y período en el que se encuentran. b) Ordénalos, razonadamente, de mayor a menor electronegatividad. c) ¿Cuál es el de mayor potencial de ionización? Solución: a) De lasconfiguracioneselectrónicas se deduce que los elementos X e Y pertenecen al segundo período (el número cuántico principal del nivel de valencia n = 2), mientras que el Z (n = 3) está situado en el tercero. Como el X y el Y están completando los orbitales2p,el X se encuentraenel grupo13 (10 + 3 electronesencapaexterna),boro (B),y el Y en el grupo17 (10 + 7 electronesencapaexterna),flúor (F), mientras que el Z, con 2 electrones en el orbital 3s pertenece al grupo 2, magnesio (Mg). Tambiénpodemosasignarlegrupoteniendo en cuenta sus configuraciones externas : X: es del tipo ns2p1, propia de los térreos (grupo 13) Y= es del tipo ns2p5, propia de los halógenos (grupo 17) Z= ns2, propia de los metales alcalino-térreos (grupo 2) b) La electronegatividad mide latendencia de un átomo de atraer hacia sí los electrones del enlace covalente que lo une a otro átomo. Esta propiedad aumenta al avanzar en un período y disminuye al descender en un grupo, por lo que el orden de electronegatividad de estos átomos es: Orden creciente de electronegatividad: Z < X < Y o bien Mg < B < F. c) Potencial de ionización es la energía que hay que comunicar a un átomo neutro, gaseoso y en su estado electrónico fundamental, para arrancarle un electrón y convertirlo en ión monopositivo en el mismo estado gaseoso y fundamental. En los períodos esta propiedad aumenta al avanzar en él debido a que el electrón más externos, por situarse en el mismo nivel energético y aumentar la carga nuclear del átomo,esmás fuertementeatraídoporel núcleoy se necesitaaplicarmáscantidad de energíapara arrancarlo; mientrasque enlosgruposdisminuye al bajarenellosdebido a que el electrón más externos, al ir situándose en niveles energéticos cada vez más alejado del núcleo, es más débilmente atraído por él y se necesita aplicar menos cantidad de energía para arrancarlo. Luego, el de mayor potencial de ionización es el B (flúor)
  • 4. Cuestión 54 Dadas las configuraciones electrónicas: A : 1s23s1 ; B : 1s22s3 ; C : 1s22s22p63s23p5; D : 1s22s22px2y02pz0 Indique razonadamente: a) La que no cumple el principio de exclusión de Pauli. b) La que no cumple el principio de máxima multiplicidad de Hund. c) La que, siendo permitida, contiene electrones desapareados. El principio de exclusión de Pauli dice que “En un mismo átomo no pueden existir dos electrones que tengan sus cuatro números cuánticos iguales”, lo cual nos va a indicar el número máximo de electrones en cada subnivel electrónico, que es: s => 2 ; p => 6 ; d => 10 ; f => 14 El principio de máxima multiplicidad de Hund dice: “Si en un átomo hay varios orbitales con la misma energía, los electrones se distribuirán e ellos lo más desapareados que sea posible”. A: configuraciónanómala:el electróndebería estar en 2s. Significa que se le ha dado energía suficiente como para saltar a un nivel superior. No es el estado fundamental (el de minima energía) sino un estado excitado. B: imposible. No puede haber 3 electrones en un orbital s ya que dos tendrían idénticos nº cuánticos. No cumple Pauli. C: normal. El átomo está en su estado fundamental. D: No cumple el principio de máximamultiplicidad.Hay2 orbitales pvacíos cuandodeberían albergarun electrón.Seríaasí 1s 2 2s 2 2p x 1 2p y 1 2p Z ° La C está permitida y contiene 1 electrón desapareado en los orbitales 2 p: ↑↓↑↓↑ La A también contiene 1 electrón desapareado( en orbital 3s ), aunque no sea estado fundamental, no está prohibida. Cuestión 65 Para un átomo en su estado fundamental, razone sobre la veracidad o falsedad de las siguientes afirmaciones: a) El número máximo de electrones con número cuántico n = 3 es 6. b) En un orbital 2p sólo puede haber 2 electrones. c) Si en los orbitales 3d se sitúan 6 electrones, no habrá ninguno desapareado a) Falso.El máximonúmerode electronesde cualquiernivel n,es2n 2 ,o sea,para n = 3, el númerode electroneses18(2 enel subnivel s,6en el subnivelp y10 en el subnivel d). b) Verdadero.Encualquierorbital cabencomomáximodoselectrones.Si hubiese más habría de repetirse cualquiernúmerocuántico,locual niegael Principiode exclusiónde Pauli. c) Falso.Los orbitales d tienennúmerocuánticomagnéticoposible: −2, −1,0,1,2 . Existen puescincoposiblesorbitalesdenlosque podríanentrar 5 electronesdesapareados.El sextoelectrónque entrahade aparearse encualquierade loscincoorbitales.
  • 5. a. El númerode protonesesel númeroatómico:7; el de electronesesel mismosi se tratade un átomoneutro:7; el de neutronesesel númeromásico(númerode nucleones)menosel atómico:14 -7 = 7. Es el nitrógeno. b. La configuraciónelectrónicadel nitrógenoes:1s2 2s2 2px1 2py1 2z1.Poseetreselectrones desapareadosenlostresorbitales2p. c. Los númeroscuánticosn l y m describenunúnicoorbital que,eneste caso,se trata de un 2p. Como establece el principiode exclusiónde Pauli,sólocabendoselectronesconestos números: (2, 0, 0, ½) o (2, 0, 0, - ½) Se dispone de un recipiente