Ejercicio resuelto de Propiedades periódicas · Química · 2020

Considere los elementos F, K y Mn.

a) Escriba sus configuraciones electrónicas e indique a qué grupo y periodo de la tabla periódica pertenece cada uno. (0,75 puntos)

b) Ordénelos, de forma razonada, de mayor a menor radio atómico. (0,5 puntos)

c) Ordénelos, de forma razonada, de mayor a menor electronegatividad. (0,5 puntos)

d) Explique si un electrón definido por el conjunto de números cuánticos $(4,\ 1,\ 0,\ 1/2)$ pertenece a alguno de esos átomos en su estado fundamental. (0,25 puntos)

$\textbf{a) Escriba sus configuraciones electrónicas e indique a qué grupo y periodo de la tabla periódica pertenece cada uno. (0,75 puntos)}$

$\mathrm{F}\ (Z = 9): \quad 1s^2\,2s^2\,2p^5$

El mayor nivel ocupado es el 2 y tiene siete electrones de valencia: periodo 2, grupo 17, el de los halógenos.

$\mathrm{K}\ (Z = 19): \quad 1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^6\,4s^1$

Un solo electrón de valencia en el nivel 4: periodo 4, grupo 1, el de los alcalinos.

$\mathrm{Mn}\ (Z = 25): \quad 1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^6\,4s^2\,3d^5$

Está llenando el subnivel $3d$, de modo que es un elemento de transición del periodo 4. La suma de los electrones $4s$ y $3d$ da $2 + 5 = 7$: grupo 7.

$\textbf{b) Ordénelos, de forma razonada, de mayor a menor radio atómico. (0,5 puntos)}$

El radio atómico crece al bajar en un grupo, porque se añaden capas electrónicas, y disminuye al avanzar en un periodo, porque aumenta la carga nuclear efectiva y los electrones quedan más atraídos.

El flúor está al final del segundo periodo, con solo dos capas: es con diferencia el más pequeño.

El potasio y el manganeso comparten el cuarto periodo, pero el potasio está justo al principio, con la menor carga nuclear efectiva de la fila, así que es el mayor de los tres.

$r(\mathrm{K}) > r(\mathrm{Mn}) > r(\mathrm{F})$

$\textbf{c) Ordénelos, de forma razonada, de mayor a menor electronegatividad. (0,5 puntos)}$

La electronegatividad mide la tendencia de un átomo a atraer hacia sí el par de electrones de un enlace, y sigue la tendencia contraria al radio: crece hacia la derecha y hacia arriba de la tabla.

El flúor es el elemento más electronegativo de todos, por su posición y su pequeño tamaño. El potasio, alcalino y voluminoso, es el que menos: de hecho tiende a ceder su electrón, no a captarlo. El manganeso queda en medio.

$\chi(\mathrm{F}) > \chi(\mathrm{Mn}) > \chi(\mathrm{K})$

$\textbf{d) Explique si un electrón definido por el conjunto de números cuánticos (4, 1, 0, 1/2) pertenece a alguno de esos átomos en su estado fundamental. (0,25 puntos)}$

Los dos primeros números identifican el orbital: $n = 4$ y $l = 1$ corresponden a un orbital $4p$.

Basta mirar las configuraciones del primer apartado: el flúor no llega al nivel 4, y ni el potasio ni el manganeso tienen ningún electrón en el subnivel $4p$, porque en ambos el llenado se detiene antes.

Ese electrón no pertenece, por tanto, a ninguno de los tres átomos en su estado fundamental.