Ejercicio resuelto de Sistema periódico · Química · 2024

El número atómico del K es 19.

a) Escriba su configuración electrónica en estado fundamental. [0,5 puntos]

b) Indique cuáles son los valores posibles que pueden tomar los números cuánticos del electrón desapareado. [0,5 puntos]

c) Indique a qué grupo y periodo pertenece. [0,5 puntos]

d) Escriba una configuración electrónica del elemento en estado excitado. [0,5 puntos]

$\mathbf{\text{a)}}\mathbf{\text{Escriba}}\mathbf{\text{su}}\mathbf{\text{configuraci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{electr}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{nica}}\mathbf{\text{en}}\mathbf{\text{estado}}\mathbf{\text{fundamental.}}\mathbf{\text{[0,5}}\mathbf{\text{puntos]}}$

Se colocan los 19 electrones del potasio siguiendo el orden creciente de energía de los orbitales. El detalle que hay que respetar es que el subnivel $4s$ tiene menos energía que el $3d$, así que se llena antes:

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

Recuento: $2+2+6+2+6+1=19$ electrones. De forma abreviada, $[\mathrm{A}\mathrm{r}]4s^1$.

$\mathbf{\text{b)}}\mathbf{\text{Indique}}\mathbf{\text{cu}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{les}}\mathbf{\text{son}}\mathbf{\text{los}}\mathbf{\text{valores}}\mathbf{\text{posibles}}\mathbf{\text{que}}\mathbf{\text{pueden}}\mathbf{\text{tomar}}\mathbf{\text{los}}\mathbf{\text{n}}\acute{\mathbf{\text{u}}}\mathbf{\text{meros}}\mathbf{\text{cu}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{nticos}}\mathbf{\text{del}}\mathbf{\text{electr}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{desapareado.}}\mathbf{\text{[0,5}}\mathbf{\text{puntos]}}$

El único electrón desapareado es el $4s^1$: todos los demás subniveles están completos y con sus electrones apareados. Sus números cuánticos son:

$n=4$, el nivel en que se encuentra.

$l=0$, porque es un orbital de tipo $s$.

$m_l=0$, único valor posible cuando $l=0$ (va de $-l$ a $+l$), lo que concuerda con que solo haya un orbital $s$ por nivel.

$m_s=+1\mathrm{/}2$ o $-1\mathrm{/}2$, indistintamente, porque está solo en el orbital.

Es decir, $(4,0,0,+1\mathrm{/}2)$ o $(4,0,0,-1\mathrm{/}2)$.

$\mathbf{\text{c)}}\mathbf{\text{Indique}}\mathbf{\text{a}}\mathbf{\text{qu}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{grupo}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{periodo}}\mathbf{\text{pertenece.}}\mathbf{\text{[0,5}}\mathbf{\text{puntos]}}$

El periodo lo marca el mayor número cuántico principal ocupado, $n=4$: $\mathbf{\text{periodo}}\mathbf{\text{4}}$.

El grupo lo marca la capa de valencia, que aquí es un solo electrón en un orbital $s$: $\mathbf{\text{grupo}}\mathbf{\text{1}}$, el de los metales alcalinos.

Encaja con su química: pierde con mucha facilidad ese electrón para quedar como ${\mathrm{K}}^{+}$, con la configuración del argón.

$\mathbf{\text{d)}}\mathbf{\text{Escriba}}\mathbf{\text{una}}\mathbf{\text{configuraci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{electr}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{nica}}\mathbf{\text{del}}\mathbf{\text{elemento}}\mathbf{\text{en}}\mathbf{\text{estado}}\mathbf{\text{excitado.}}\mathbf{\text{[0,5}}\mathbf{\text{puntos]}}$

Un estado excitado es cualquier distribución de los 19 electrones que no sea la de mínima energía, obtenida promocionando algún electrón a un orbital superior. Por ejemplo, llevando el electrón $4s$ al subnivel $4p$:

$1s^{2}2s^{2}2p^{6}3s^{2}3p^{6}4p^1$

Valdría igualmente $1s^{2}2s^{2}2p^{6}3s^{2}3p^{6}3d^1$ o $1s^{2}2s^{2}2p^{6}3s^{2}3p^{5}4s^2$.

Las dos condiciones que hay que respetar son que el número total de electrones siga siendo 19 y que no se viole el principio de exclusión de Pauli (ningún subnivel con más electrones de los que admite).