Ejercicio resuelto de Sistema periódico · Química · 2020

Responda razonadamente a las siguientes cuestiones:

a) ¿Cuántos electrones tiene el ion ${}_{26}^{58}{\text{Fe}}^{3+}$? Escriba su configuración electrónica. [0,5 puntos]

b) ¿Cuál es la composición del núcleo de un anión de símbolo ${\text{X}}^{-}$ que contiene 18 electrones y cuyo número másico es 35? [0,5 puntos]

c) ¿Cuál es el ion más estable que puede formar el elemento de número atómico 38? [0,5 puntos]

$\mathbf{\text{a)}}\mathbf{\text{¿Cu}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{ntos}}\mathbf{\text{electrones}}\mathbf{\text{tiene}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{ion}}\mathbf{\text{⁵⁸₂₆Fe³⁺?}}\mathbf{\text{Escriba}}\mathbf{\text{su}}\mathbf{\text{configuraci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{electr}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{nica.}}\mathbf{\text{[0,5}}\mathbf{\text{puntos]}}$

El número atómico da los protones, y la carga dice cuántos electrones le faltan respecto del átomo neutro:

$\text{electrones}=26-3=23$

Para la configuración se parte del hierro neutro y se quitan tres electrones. Ojo al orden: aunque el $4s$ se llena antes que el $3d$, al ionizar se pierden primero los $4s$, que están más afuera.

$\mathrm{F}\mathrm{e}:1s^{2}2s^{2}2p^{6}3s^{2}3p^{6}4s^{2}3d^6$

$\mathrm{F}{\mathrm{e}}^{3+}:1s^{2}2s^{2}2p^{6}3s^{2}3p^{6}3d^5$

El $3d^5$ resultante está semilleno, con los cinco orbitales ocupados por un electrón cada uno: una configuración especialmente estable, que explica que el $\mathrm{F}{\mathrm{e}}^{3+}$ sea tan común.

$\mathbf{\text{b)}}\mathbf{\text{¿Cu}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{l}}\mathbf{\text{es}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{composici}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{del}}\mathbf{\text{n}}\acute{\mathbf{\text{u}}}\mathbf{\text{cleo}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{un}}\mathbf{\text{ani}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{s}}\acute{\mathbf{\text{ı}}}\mathbf{\text{mbolo}}\mathbf{\text{X⁻}}\mathbf{\text{que}}\mathbf{\text{contiene}}\mathbf{\text{18}}\mathbf{\text{electrones}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{cuyo}}\mathbf{\text{n}}\acute{\mathbf{\text{u}}}\mathbf{\text{mero}}\mathbf{\text{m}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{sico}}\mathbf{\text{es}}\mathbf{\text{35?}}\mathbf{\text{[0,5}}\mathbf{\text{puntos]}}$

El anión tiene una carga negativa, así que ha ganado un electrón respecto del átomo neutro. Los protones son, por tanto, uno menos que los electrones:

$Z=18-1=17$

Los neutrones salen del número másico:

$A-Z=35-17=18\text{ neutrones}$

El núcleo tiene 17 protones y 18 neutrones. Con $Z=17$ el elemento es el cloro, y el ion es el cloruro, $\mathrm{C}{\mathrm{l}}^{-}$.

$\mathbf{\text{c)}}\mathbf{\text{¿Cu}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{l}}\mathbf{\text{es}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{ion}}\mathbf{\text{m}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{s}}\mathbf{\text{estable}}\mathbf{\text{que}}\mathbf{\text{puede}}\mathbf{\text{formar}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{elemento}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{n}}\acute{\mathbf{\text{u}}}\mathbf{\text{mero}}\mathbf{\text{at}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{mico}}\mathbf{\text{38?}}\mathbf{\text{[0,5}}\mathbf{\text{puntos]}}$

Se escribe la configuración para ver qué le sobra o le falta:

$Z=38:[\mathrm{K}\mathrm{r}]5s^2$

Es el estroncio, del grupo 2. Con dos electrones en la capa de valencia le sale mucho más barato cederlos que ganar seis:

$\mathrm{S}\mathrm{r}\to \mathrm{S}{\mathrm{r}}^{2+}+2e^{-}:[\mathrm{K}\mathrm{r}]$

El ion más estable es el $\mathrm{S}{\mathrm{r}}^{2+}$, con configuración de criptón.