Ejercicio resuelto de Sistema periódico · Química · 2021

Dados los elementos de números atómicos 19, 25, 30 y 48. Indique razonadamente:

a) ¿Cuál o cuáles presentan algún electrón desapareado? [0,5 puntos]

b) ¿Cuáles pertenecen al mismo grupo? [0,5 puntos]

c) ¿Cuál podría dar un ion estable de carga $+1$? [0,5 puntos]

Lo primero es escribir las cuatro configuraciones electrónicas, que es de donde sale todo:

Número atómico	Elemento y configuración 19	potasio, $[\mathrm{Ar}]\,4s^1$ 25	manganeso, $[\mathrm{Ar}]\,3d^5\,4s^2$ 30	cinc, $[\mathrm{Ar}]\,3d^{10}\,4s^2$ 48	cadmio, $[\mathrm{Kr}]\,4d^{10}\,5s^2$

$\textbf{a) ¿Cuál o cuáles presentan algún electrón desapareado? [0,5 puntos]}$

Hay electrones desapareados cuando el último subnivel ocupado no está lleno.

El potasio tiene un solo electrón en el $4s$, que admite dos: queda $\textbf{uno desapareado}$.

El manganeso tiene cinco electrones en el $3d$, que tiene cinco orbitales. Por la regla de Hund se colocan uno en cada uno con espines paralelos, así que quedan $\textbf{cinco desapareados}$; el $4s^2$ está lleno.

El cinc y el cadmio tienen todos sus subniveles completos, $d^{10}$ y $s^2$: ningún electrón desapareado.

Presentan electrones desapareados el potasio y el manganeso.

$\textbf{b) ¿Cuáles pertenecen al mismo grupo? [0,5 puntos]}$

El grupo lo fija la configuración de la capa de valencia, no el período. Comparando la tabla, el cinc y el cadmio la tienen idéntica salvo por el número de capa:

$\mathrm{Zn}: 3d^{10}\,4s^2 \qquad \mathrm{Cd}: 4d^{10}\,5s^2$

Los dos son del grupo 12, uno en el período 4 y el otro en el 5. De ahí que se parezcan tanto en su química: los dos actúan solo con $+2$ y sus compuestos son incoloros.

$\textbf{c) ¿Cuál podría dar un ion estable de carga +1? [0,5 puntos]}$

Un catión monopositivo es estable cuando al perder ese único electrón se alcanza la configuración de un gas noble.

$\mathrm{K} \rightarrow \mathrm{K^+} + e^-: \quad [\mathrm{Ar}]$

El potasio lo consigue: pierde su electrón $4s^1$ y queda como el argón. Los otros tres tendrían que romper subniveles llenos o semillenos, y en su lugar forman cationes $+2$.