Átomo cuántico 2

ESTRUCTURA DE LA MATERIA
1.
2.
De los siguientes elementos: H, S, Li, Na, F a) ¿Cuál tiene la menor energía de
ionización? ¿Por qué?; b) ¿Cuál es el más electronegativo? ¿Por qué?;c) Comentar el
tipo de enlace que se forma entre F y Na, así como entre H y S.
Un átomo tiene de número atómico 38 y tiene 50 neutrones en su núcleo. Indicar: a)
el número de protones; b) el número másico; c) el número de electrones; d) su
configuración electrónica; e) los cuatro números cuánticos de su electrón
diferenciador (el más energético).
Dadas las sustancias HF, CaCl2, Ag, KI y H2S. a) Clasificarlas según el tipo de enlace que
presentan sus moléculas. b) ¿Qué estado de agregación sería previsible para ellos a
temperatura ambiente?
3. Justificar si es posible o no, que existan electrones con los siguientes números
cuánticos:
a) (2, -1, 1, ½); b) (3, 1, 2, ½); c) (2, 1, -1, ½); d) (1, 1, 0, -½).
4. Para los elementos 3919X y 8035Y, indicar: a) Configuración electrónica y posición en
el Sistema Periódico; b) Números cuánticos de uno de los e- de su capa más externa
y tipos de enlace entre Y-Y, X-X y X-Y.
5. a) Clasificar, justificando la respuesta, las siguientes especies químicas, en función
del tipo de enlace que presentan de forma mayoritaria: PCl5, H2, NH3, Na, KI, Hg,
Cu y LiBr.
b) Colocar en orden creciente de potencial de ionización las siguientes especies químicas: Na,
K, Cl, P y Br.
6. Dados los elementos A, B, C y D, cuyos números atómicos son, respectivamente, 9,
11, 17 y 20
a) Escribir la configuración electrónica de los mismos e indicar la familia del Sistema
Periódico a la que pertenecen.
b) Indicar el tipo de enlace que se produciría en las uniones A-A y C-D, justificando cada
una de las respuestas.
7. La configuración electrónica 1s22s22p63s23p6 corresponde a un ión dipositivo, Y2+,
a) ¿Cuál es el nº atómico de Y? ¿ Por qué?; ¿A qué periodo pertenece este elemento? ¿Por
qué?; ¿Cuántos electrones de valencia posee el elemento Y? ¿Por qué?,
b) ¿Qué tipo de enlace formaría el elemento Y con un elemento X cuya configuración
electrónica fuera 1s22s22p2? ¿Por qué? ¿Cuál sería la fórmula de un compuesto formado por X
e Y?
8. a) Escribir 1as configuraciones electrónicas de los elementos cuyos números
atómicos son: 7, l2, 15, 17, 19; ¿Cuáles pertenecen a un mismo grupo ¿Por qué?. b)
¿Qué tipo de enlace formaría el elemento de Z = 12 con el elemento de Z = 17? ¿Por
qué?. Los átomos del elemento de Z = 19 ¿qué tipo de enlace presentarían entre
ellos? ¿Por qué?.
9. a) ¿ Cuál será la configuración electrónica del elemento de Z 20? ¿ A qué grupo del
Sistema periódico pertenece? ¿Qué tipo de iones formará con facilidad?
b) indique los posibles valores de los tres primeros números cuánticos correspondientes a los
orbitales 3p y 5d.
10. a) Explique la hibridación sp3, sp2, sp
b) Defina y pon un ejemplo de cada una de las siguientes reacciones: b1) adición. b2) de
sustitución.
11. Supongamos cuatro elementos del Sistema Periódico, A, B, C y D, cuyos números
atómicos son 19,20,35 y 36 respectivamente.
a) Escriba sus configuraciones electrónicas. (0,8 puntos)
b)
Señale y justifique cuál de los elementos presenta mayor afinidad electrónica y cuál
presenta la menor energía de ionización (1ª energía de ionización). (0,6 puntos)
c) Razone el tipo de enlace que se establecerá entre A y C. (0,6 puntos)
12. Supongamos cuatro elementos del Sistema Periódico, A, B, C y D, cuyos
números atómicos son 37, 38, 53 y 54 respectivamente.
a)
Escriba sus configuraciones electrónicas.
b)
¿A qué grupo y período pertenece cada elemento?.
c)
Señale y justifique cuál de los elementos presenta mayor afinidad electrónica.
d)
Razone el tipo de enlace que se establecerá entre A y C.
e)
¿Qué elemento presenta mayor radio atómico?.
Respuesta:
a)
Teniendo en cuenta el Principio de Exclusión de Pauli, la regla del llenado de orbítales
según el orden de energía creciente y la Regla de Hund, las configuraciones electrónicas
serían:
A(Z=37): 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s1.
B(Z=38): 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2.
C(Z=53): 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p5.
D(Z=54): 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6.
Para razonar las distintas propiedades tomemos las configuraciones de la última capa o capa
de valencia:
A: 5s1.
B: 5s2.
C: 5s2 5p5.
D: 5s2 5p6.
De acuerdo con esto tendremos que:
b)
El elemento A pertenece al grupo IA (alcalinos) y al 5º periodo.
El elemento B pertenece al grupo IIA (alcalino-térreos) y al 5º periodo.
El elemento C pertenece al grupo VIIA (halógenos) y al 5º periodo.
El elemento D pertenece al grupò VIIIA (gases nobles) y al 5º periodo.
c)
Los elementos A y B al tener uno y dos electrones en su capa más externa tienden a
adquirir la configuración de gas noble estable, perdiendo respectivamente uno y dos
electrones, por lo cual tenderán a formar iones positivos y tendrán poca afinidad electrónica.
Por su parte el elemento D al ser un gas noble esta estabilizado y su afinidad electrónica es
prácticamente nula. El elemento C posee siete electrones en su capa más externa, luego le
falta un electrón para adquirir la configuración de gas noble estable y este será el elemento
que tendrá una mayor afinidad electrónica.
d)
Como hemos visto el elemento A al poseer un solo electrón en la capa más externa
tenderá a ceder un electrón formando un ión positivo A+. Por su parte el elemento C tiene
siete electrones en su capa más externa y le falta uno para adquirir la configuración de gas
noble, por ello capturara un electrón formando un ión negativo C - , por lo tanto el enlace que
se establece cuando hay una transferencia de electrones es un Enlace Iónico.
e)
En un periodo el radio atómico disminuye cuando nos desplazamos de izquierda a
derecha en la tabla periódica, ya que al mismo tiempo que aumenta el número de electrones
también aumenta el número de protones del núcleo, en consecuencia el elemento de mayor
radio atómico es el A.
13. Los elementos A, B y C tienen los números atómicos 19, 20 y 33
respectivamente.
a)
A partir de sus estructuras electrónicas, indique a que grupo y período pertenece
cada uno.
b)
Señale, justificando la respuesta, cuál tendrá mayor afinidad electrónica y cuál
menor energía de ionización.
Respuesta:
a)
Las configuraciones electrónicas correspondientes serían:
A(Z=19): 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1.
B(Z=20): 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2.
C(Z=33): 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p3.
De acuerdo con la configuración electrónica podemos deducir que el elemento:
A
pertenece al grupo IA (alcalinos) y periodo 4º.
B pertenece al grupo IIA (alcalino-térreos) y periodo 4º.
C pertenece al grupo VA (Nitrogenoides) y periodo 4º.
b)
La afinidad electrónica es la energía puesta en juego cuando un átomo en estado
gaseoso captura un electrón dando lugar a un anión gaseoso. Los elementos A y B tienen uno
y dos electrones en su capa más externa o capa de valencia por lo tanto tendrán una tendencia
a ceder electrones más que a capturarlos, por el contrario al elemento C le faltan tres
electrones para adquirir la configuración estable de gas noble por eso será el que tenga mayor
afinidad electrónica.
Por el contrario la energía de ionización (o potencial de ionización) es la energía necesaria
para poder arrancarle un electrón a un átomo gaseoso y formar un catión gaseoso. De todos
los elementos el A solo tiene un electrón en su capa más externa por lo tanto como todos
están en el mismo periodo, se requerirá menor energía para arrancarle un electrón, ya que de
esa manera quedaría con la capa anterior con la configuración estable de gas noble, mientras
que B requería la pérdida de dos electrones lo que implicaría un mayor aporte energético.