Ejercicio resuelto de Sistema periódico · Química · 2022

El ion positivo de un elemento M tiene de configuración electrónica ${\text{M}}^{2+}:1s^{2}2s^{2}2p^{6}3s^{2}3p^{6}3d^4$.

a) ¿Cuál es el número atómico de M? [0,5 puntos]

b) ¿Cuál es la configuración de su ion ${\text{M}}^{3+}$? [0,5 puntos]

c) ¿Qué números cuánticos corresponderían a un electrón 3d de ese elemento? [0,5 puntos]

d) Indique la posición del elemento M en la tabla periódica y a qué tipo de elementos pertenece. [0,5 puntos]

$\mathbf{\text{a)}}\mathbf{\text{¿Cu}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{l}}\mathbf{\text{es}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{n}}\acute{\mathbf{\text{u}}}\mathbf{\text{mero}}\mathbf{\text{at}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{mico}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{M?}}\mathbf{\text{[0,5}}\mathbf{\text{puntos]}}$

La configuración que da el enunciado es la del $\mathbf{\text{ion}}$, no la del átomo neutro. Se cuentan sus electrones:

$2+2+6+2+6+4=22\text{ electrones}$

Un ion ${\mathrm{M}}^{2+}$ se ha formado perdiendo dos electrones, así que el átomo neutro tenía dos más:

$Z=22+2=24$

El elemento es el $\mathbf{\text{cromo}}$.

$\mathbf{\text{b)}}\mathbf{\text{¿Cu}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{l}}\mathbf{\text{es}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{configuraci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{su}}\mathbf{\text{ion}}\mathbf{\text{M³⁺?}}\mathbf{\text{[0,5}}\mathbf{\text{puntos]}}$

Basta quitar un electrón más al ${\mathrm{M}}^{2+}$, y se quita del subnivel de mayor energía ocupado, que aquí es el $3d$:

${\mathrm{M}}^{3+}:1s^{2}2s^{2}2p^{6}3s^{2}3p^{6}3d^3$

Recuento: 21 electrones, uno menos que el ion divalente. De forma abreviada, $[\mathrm{A}\mathrm{r}]3d^3$.

$\mathbf{\text{c)}}\mathbf{\text{¿Qu}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{n}}\acute{\mathbf{\text{u}}}\mathbf{\text{meros}}\mathbf{\text{cu}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{nticos}}\mathbf{\text{corresponder}}\acute{\mathbf{\text{ı}}}\mathbf{\text{an}}\mathbf{\text{a}}\mathbf{\text{un}}\mathbf{\text{electr}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{3d}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{ese}}\mathbf{\text{elemento?}}\mathbf{\text{[0,5}}\mathbf{\text{puntos]}}$

El nombre del orbital fija los dos primeros: la cifra es el número cuántico principal y la letra $d$ corresponde a $l=2$.

$n=3$

$l=2$

$m_l=-2,-1,0,+1\text{ o }+2$, los cinco valores permitidos (van de $-l$ a $+l$), que corresponden a los cinco orbitales $d$ del subnivel.

$m_s=+1\mathrm{/}2$ o $-1\mathrm{/}2$.

Una serie válida sería, por ejemplo, $(3,2,-2,+1\mathrm{/}2)$.

$\mathbf{\text{d)}}\mathbf{\text{Indique}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{posici}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{del}}\mathbf{\text{elemento}}\mathbf{\text{M}}\mathbf{\text{en}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{tabla}}\mathbf{\text{peri}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{dica}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{a}}\mathbf{\text{qu}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{tipo}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{elementos}}\mathbf{\text{pertenece.}}\mathbf{\text{[0,5}}\mathbf{\text{puntos]}}$

La configuración del átomo neutro de cromo es:

$\mathrm{C}\mathrm{r}(Z=24):[\mathrm{A}\mathrm{r}]3d^{5}4s^1$

Es una de las excepciones conocidas al orden de llenado: en lugar de $3d^{4}4s^2$ se adopta $3d^{5}4s^1$, porque el subnivel $d$ semilleno resulta especialmente estable.

$\mathbf{\text{Periodo}}\mathbf{\text{4}}$, que es el mayor número cuántico principal ocupado.

$\mathbf{\text{Grupo}}\mathbf{\text{6}}$, que se obtiene sumando los electrones de los subniveles $4s$ y $3d$: $1+5=6$.

Al terminar su configuración en un subnivel $d$ pertenece al $\mathbf{\text{bloque}}$ $d$: es un $\mathbf{\text{metal}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{transici}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}$. De ahí sus rasgos característicos, como presentar varios estados de oxidación (+2, +3 y +6, entre otros) y formar compuestos coloreados.