Ejercicio resuelto de Propiedades periódicas · Química · 2024

Dados los elementos A, B y C, con números atómicos: A $(Z=11)$, B $(Z=16)$, C $(Z=37)$.

a) ¿Cuál será el número de oxidación más probable para los elementos A y B? Razónelo en base a su configuración electrónica. [0,5 puntos]

b) Indique, razonadamente, si $(4,0,0,+\frac{1}{2})$ puede ser un conjunto de números cuánticos válido para el electrón más externo del elemento C. [0,5 puntos]

c) Ordene, razonadamente, de menor a mayor radio atómico los elementos A, B y C. [0,5 puntos]

$\mathbf{\text{a)}}\mathbf{\text{¿Cu}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{l}}\mathbf{\text{ser}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{n}}\acute{\mathbf{\text{u}}}\mathbf{\text{mero}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{oxidaci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{m}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{s}}\mathbf{\text{probable}}\mathbf{\text{para}}\mathbf{\text{los}}\mathbf{\text{elementos}}\mathbf{\text{A}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{B?}}\mathbf{\text{Raz}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{nelo}}\mathbf{\text{en}}\mathbf{\text{base}}\mathbf{\text{a}}\mathbf{\text{su}}\mathbf{\text{configuraci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{electr}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{nica.}}\mathbf{\text{[0,5}}\mathbf{\text{puntos]}}$

Se escriben las configuraciones y se mira qué le falta o le sobra a cada uno para llegar al gas noble más cercano.

$\mathrm{A}(Z=11):1s^{2}2s^{2}2p^{6}3s^1$

Es el sodio. Con un solo electrón en la capa de valencia, le sale mucho más barato cederlo que ganar siete, y al hacerlo se queda con la configuración del neón. Su número de oxidación más probable es $+1$.

$\mathrm{B}(Z=16):1s^{2}2s^{2}2p^{6}3s^{2}3p^4$

Es el azufre. Tiene seis electrones de valencia y le faltan dos para el octeto, así que lo normal es que los gane y quede como ${\mathrm{S}}^{2-}$, con configuración de argón. Su número de oxidación más probable es $-2$.

$\mathbf{\text{b)}}\mathbf{\text{Indique,}}\mathbf{\text{razonadamente,}}\mathbf{\text{si}}\mathbf{\text{(4,}}\mathbf{\text{0,}}\mathbf{\text{0,}}\mathbf{\text{+½)}}\mathbf{\text{puede}}\mathbf{\text{ser}}\mathbf{\text{un}}\mathbf{\text{conjunto}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{n}}\acute{\mathbf{\text{u}}}\mathbf{\text{meros}}\mathbf{\text{cu}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{nticos}}\mathbf{\text{v}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{lido}}\mathbf{\text{para}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{electr}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{m}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{s}}\mathbf{\text{externo}}\mathbf{\text{del}}\mathbf{\text{elemento}}\mathbf{\text{C.}}\mathbf{\text{[0,5}}\mathbf{\text{puntos]}}$

Primero hay que ver dónde está ese electrón:

$\mathrm{C}(Z=37):1s^{2}2s^{2}2p^{6}3s^{2}3p^{6}4s^{2}3d^{10}4p^{6}5s^1$

Es el rubidio, y su electrón más externo ocupa el orbital $5s$. Los números cuánticos que le corresponden son:

$n=5,l=0,m_l=0,m_s=+\frac{1}{2}$

El conjunto propuesto es válido en sí mismo (con $n=4$ y $l=0$ describe un electrón $4s$), pero no es el del electrón más externo del rubidio, sino el de uno de sus electrones internos. La respuesta es que no.

$\mathbf{\text{c)}}\mathbf{\text{Ordene,}}\mathbf{\text{razonadamente,}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{menor}}\mathbf{\text{a}}\mathbf{\text{mayor}}\mathbf{\text{radio}}\mathbf{\text{at}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{mico}}\mathbf{\text{los}}\mathbf{\text{elementos}}\mathbf{\text{A,}}\mathbf{\text{B}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{C.}}\mathbf{\text{[0,5}}\mathbf{\text{puntos]}}$

Se combinan las dos tendencias periódicas. Bajando por un grupo se añaden capas y el radio crece; avanzando por un período el radio disminuye, porque la carga nuclear aumenta sin que se añadan capas.

El azufre y el sodio están los dos en el período 3, pero el azufre está mucho más a la derecha, así que es el más pequeño.

El rubidio está en el período 5, dos capas más afuera que el sodio, y además en el mismo grupo: es con diferencia el mayor.

$\mathrm{B}(\mathrm{S})<\mathrm{A}(\mathrm{N}\mathrm{a})<\mathrm{C}(\mathrm{R}\mathrm{b})$