Ejercicio resuelto de Sistema periódico · Química · 2022

1. Dada la siguiente configuración electrónica $\mathrm{1s^2\ 2s^2\ 2p^6\ 3s^2\ 3p^6\ 4s^2\ 3d^{10}\ 4p^4}$:

I) Indique el nombre y símbolo atómico del elemento al que corresponde, así como su posición (grupo y periodo) en la Tabla Periódica. ¿Cómo se suele denominar a ese grupo? (0,5 p)
II) Escriba un posible conjunto de números cuánticos (n, l, m, s) para su electrón diferenciador. (0,25 p)
III) ¿Cuántos electrones de valencia, y cuántos electrones desapareados, tendrá este elemento, en su estado fundamental? Justifique brevemente su respuesta. (0,5 p)
IV) Razone cuál será el número de oxidación más importante para este elemento. (0,25 p)
V) Indique si este elemento tendrá alta o baja energía de ionización, y si es un metal o no metal. (0,5 p)

$\textbf{I) Indique el nombre y símbolo atómico del elemento al que corresponde, así como su posición (grupo y periodo) en la Tabla Periódica. ¿Cómo se suele denominar a ese grupo? (0{,}5 p)}$

Sumando los electrones de la configuración se obtiene el número atómico:

$Z = 2 + 2 + 6 + 2 + 6 + 2 + 10 + 4 = 34$

Se trata del $\textbf{selenio}$, Se.

El nivel más alto que aparece es el 4, así que está en el $\textbf{cuarto periodo}$. Sus electrones de valencia son los $4s^2\,4p^4$, seis en total, lo que lo sitúa en el $\textbf{grupo 16}$, el de los anfígenos o calcógenos.

$\textbf{II) Escriba un posible conjunto de números cuánticos (n, l, m, s) para su electrón diferenciador. (0{,}25 p)}$

El electrón diferenciador es el último que entra al construir la configuración, y aquí es el cuarto de la subcapa $4p$. Por la regla de Hund, los tres primeros ocupan los tres orbitales $p$ con espines paralelos, de modo que este cuarto tiene que aparearse con uno de ellos y llevar el espín opuesto:

$\left(4,\ 1,\ -1,\ -\tfrac{1}{2}\right)$

$\textbf{III) ¿Cuántos electrones de valencia, y cuántos electrones desapareados, tendrá este elemento, en su estado fundamental? (0{,}5 p)}$

Los electrones de valencia son los del nivel más externo, el 4:

$4s^2\,4p^4 \quad \Rightarrow \quad 6 \text{ electrones de valencia}$

Los diez del $3d$ no cuentan: la subcapa está completa y se comporta como capa interna.

De esos seis, los dos $4s$ están apareados y los cuatro $4p$ se reparten en tres orbitales: uno de ellos queda doblemente ocupado y los otros dos con un electrón cada uno.

$2 \text{ electrones desapareados}$

$\textbf{IV) Razone cuál será el número de oxidación más importante para este elemento. (0{,}25 p)}$

Con seis electrones de valencia, al selenio le faltan dos para completar el octeto. Ganarlos le resulta mucho más barato que ceder los seis, así que su número de oxidación más característico es $\textbf{-2}$, formando el ion seleniuro $\mathrm{Se^{2-}}$, isoelectrónico con el kriptón.

Frente a elementos más electronegativos, como el oxígeno, puede actuar también con $+4$ y $+6$.

$\textbf{V) Indique si este elemento tendrá alta o baja energía de ionización, y si es un metal o no metal. (0{,}5 p)}$

La energía de ionización crece hacia la derecha del periodo, y el selenio está en el grupo 16, ya en la zona derecha de la tabla, con una carga nuclear efectiva alta y un radio pequeño. Tendrá, por tanto, una energía de ionización $\textbf{alta}$: le cuesta perder electrones.

Y precisamente eso, junto con su tendencia a ganarlos, es lo que caracteriza a un $\textbf{no metal}$.