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]

$\textbf{a) Escriba su configuración electrónica en estado fundamental. [0,5 puntos]}$

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:

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

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

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

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.

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

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

$\textbf{c) Indique a qué grupo y periodo pertenece. [0,5 puntos]}$

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

El grupo lo marca la capa de valencia, que aquí es un solo electrón en un orbital $s$: $\textbf{grupo 1}$, 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.

$\textbf{d) Escriba una configuración electrónica del elemento en estado excitado. [0,5 puntos]}$

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).