Ejercicio resuelto de Sistema periódico · Química · 2020

Responda razonadamente a las siguientes cuestiones:

a) ¿Cuántos electrones tiene el ion ${}^{58}_{26}\text{Fe}^{3+}$? 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]

$\textbf{a) ¿Cuántos electrones tiene el ion ⁵⁸₂₆Fe³⁺? Escriba su configuración electrónica. [0,5 puntos]}$

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.

$\mathrm{Fe}: 1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^6\,4s^2\,3d^6$

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

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

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

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, $\mathrm{Cl^-}$.

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

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

$Z = 38: \quad [\mathrm{Kr}]\,5s^2$

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

$\mathrm{Sr} \rightarrow \mathrm{Sr^{2+}} + 2\,e^-: \quad [\mathrm{Kr}]$

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