Ejercicio resuelto de Propiedades periódicas · Química · 2025

$\textbf{2A)}$ Dadas las configuraciones electrónicas de tres elementos en estado fundamental X: $\mathrm{[Ar]4s^2}$, Y: $\mathrm{[Ne]3s^2\ 3p^2}$ y Z: $\mathrm{[He]2s^22p^5}$:

a) $\textit{(0,5 puntos)}$ Determine su posición en la tabla periódica (periodo y grupo).
b) $\textit{(0,5 puntos)}$ Indique nombre y símbolo de los elementos Y y Z.
c) $\textit{(0,75 puntos)}$ Justifique si es posible o no cada una de las siguientes combinaciones de números cuánticos. En los casos afirmativos, razone si puede corresponder al electrón más externo de alguno de los elementos del enunciado, indicando a cuál: (2, 1, 0, +1/2); (3, 0, 1, −1/2); (3, 2, 0, +1/2); (4, 4, 0, +1/2).
d) $\textit{(0,75 puntos)}$ Defina electronegatividad y justifique cuál de los elementos X, Y o Z es el más electronegativo.

$\textbf{a) Determine su posición en la tabla periódica (periodo y grupo). (0{,}5 puntos)}$

El periodo lo da el mayor número cuántico principal ocupado, y el grupo, los electrones de la capa de valencia y el tipo de orbital que se está llenando.

$\mathrm{X: [Ar]}\,4s^2$ — el último nivel es el 4 y termina en $s^2$: $\textbf{periodo 4, grupo 2}$ (alcalinotérreos).

$\mathrm{Y: [Ne]}\,3s^2\,3p^2$ — último nivel 3, con 4 electrones de valencia en orbitales $s$ y $p$: $\textbf{periodo 3, grupo 14}$.

$\mathrm{Z: [He]}\,2s^2\,2p^5$ — último nivel 2, con 7 electrones de valencia: $\textbf{periodo 2, grupo 17}$ (halógenos).

$\textbf{b) Indique nombre y símbolo de los elementos Y y Z. (0{,}5 puntos)}$

Basta contar los electrones totales, que en un átomo neutro coinciden con $Z$.

$\mathrm{Y}: 10 + 4 = 14$ electrones, luego $Z = 14$: es el $\textbf{silicio}$, $\mathrm{Si}$.

$\mathrm{Z}: 2 + 7 = 9$ electrones, luego $Z = 9$: es el $\textbf{flúor}$, $\mathrm{F}$.

$\textbf{c) Justifique si es posible o no cada una de las siguientes combinaciones de números cuánticos. En los casos afirmativos, razone si puede corresponder al electrón más externo de alguno de los elementos del enunciado, indicando a cuál. (0{,}75 puntos)}$

Las reglas que hay que aplicar son dos: $l$ puede valer de 0 a $n-1$, y $m_l$ solo puede tomar valores enteros entre $-l$ y $+l$.

$(2, 1, 0, +1/2)$: posible. Con $n = 2$ y $l = 1$ se trata de un orbital $2p$. Corresponde al electrón más externo del $\textbf{flúor (Z)}$, cuya configuración termina en $2p^5$.

$(3, 0, 1, -1/2)$: $\textbf{imposible}$. Si $l = 0$, el único valor admitido para $m_l$ es 0, nunca 1.

$(3, 2, 0, +1/2)$: posible, y describe un orbital $3d$. Pero ninguno de los tres elementos del enunciado tiene electrones $3d$, así que no corresponde al electrón más externo de ninguno de ellos.

$(4, 4, 0, +1/2)$: $\textbf{imposible}$. Con $n = 4$, $l$ solo puede llegar hasta 3; $l = 4$ está fuera de rango.

$\textbf{d) Defina electronegatividad y justifique cuál de los elementos X, Y o Z es el más electronegativo. (0{,}75 puntos)}$

La $\textbf{electronegatividad}$ es la tendencia de un átomo a atraer hacia sí el par de electrones compartido cuando se enlaza con otro. No es una energía medible sobre un átomo aislado, sino una propiedad relativa, definida solo dentro de un enlace.

Su variación en la tabla sigue dos tendencias:

A lo largo de un periodo aumenta hacia la derecha, porque crece la carga nuclear efectiva sin añadirse capas nuevas y el núcleo atrae con más fuerza.

Al bajar por un grupo disminuye, porque el radio atómico crece y los electrones de enlace quedan más lejos y más apantallados.

De los tres, el flúor (Z) es el que está más arriba y más a la derecha: es el $\textbf{más electronegativo}$, y de hecho lo es de toda la tabla periódica. Le sigue el silicio (Y) y, muy por debajo, el calcio (X), que al ser un metal alcalinotérreo tiende justo a lo contrario, a ceder electrones.