Ejercicio resuelto de Sistema periódico · Química · 2022

Indique para el isótopo ${}^{65}_{30}\text{Zn}$:

a) El número de protones, electrones y neutrones que tiene. [0,5 puntos]

b) Un conjunto posible de números cuánticos para su electrón diferenciador. [0,5 puntos]

c) El ion más estable que puede formar. [0,5 puntos]

$\textbf{a) El número de protones, electrones y neutrones que tiene. [0,5 puntos]}$

En la notación $^{A}_{Z}\mathrm{X}$ el subíndice es el número atómico y el superíndice, el másico:

$Z = 30 \qquad A = 65$

El número atómico es el de protones y, al tratarse de un átomo neutro, también el de electrones. Los neutrones salen de la resta:

$\text{protones} = 30 \qquad \text{electrones} = 30 \qquad \text{neutrones} = 65 - 30 = 35$

$\textbf{b) Un conjunto posible de números cuánticos para su electrón diferenciador. [0,5 puntos]}$

Primero, la configuración electrónica de los treinta electrones:

$1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^6\,4s^2\,3d^{10}$

El electrón diferenciador es el último que se coloca, y aquí es el décimo del subnivel $3d$. Eso fija los dos primeros números cuánticos:

$n = 3 \qquad l = 2$

Con $l = 2$ el número magnético puede valer de $-2$ a $+2$, y como el subnivel queda completo ese electrón va emparejado:

$\left(3,\ 2,\ 2,\ -\tfrac{1}{2}\right)$

$\textbf{c) El ion más estable que puede formar. [0,5 puntos]}$

Al perder electrones, un metal de transición cede primero los de la capa más externa, que aquí es la $4s$ aunque se llenara antes que la $3d$:

$\mathrm{Zn} \rightarrow \mathrm{Zn^{2+}} + 2\,e^-: \quad 1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^6\,3d^{10}$

El ion más estable es el $\mathrm{Zn^{2+}}$, con el subnivel $3d$ completo. Esa configuración $d^{10}$ es especialmente estable, y explica que el cinc, a diferencia de casi todos los metales de transición, tenga un único número de oxidación y sus compuestos sean incoloros.