Ejercicio resuelto de Propiedades periódicas · Química · 2023

Dados los elementos A, B y C, con números atómicos: A: $Z = 13$; B: $Z = 16$; C: $Z = 37$.

a) ¿Cuál será el número de oxidación más probable para dichos elementos? Razónelo en base a su configuración electrónica. (Hasta 0,6 puntos)

b) Indique razonadamente si $(4,\ 0,\ 0,\ 1/2)$ puede ser un conjunto de números cuánticos válido para el electrón más externo del elemento C. (Hasta 0,4 puntos)

c) Establezca razonadamente el orden creciente del radio atómico de los mismos. (Hasta 1,0 puntos)

$\textbf{a) ¿Cuál será el número de oxidación más probable para dichos elementos? Razónelo en base a su configuración electrónica. (Hasta 0,6 puntos)}$

Cada elemento tiende a alcanzar la configuración del gas noble más próximo, ganando o perdiendo el menor número posible de electrones.

$\mathrm{A}\ (Z = 13): \quad 1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^1$ — es el aluminio. Con tres electrones de valencia le sale a cuenta cederlos y quedarse como el neón, así que su número de oxidación más probable es $\textbf{+3}$.

$\mathrm{B}\ (Z = 16): \quad 1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^4$ — es el azufre. Le faltan dos electrones para el octeto, de modo que los gana y adquiere configuración de argón: $\textbf{−2}$.

$\mathrm{C}\ (Z = 37): \quad [\mathrm{Kr}]\,5s^1$ — es el rubidio. Basta con que ceda su único electrón de valencia para quedar como el criptón: $\textbf{+1}$.

$\textbf{b) Indique razonadamente si (4, 0, 0, 1/2) puede ser un conjunto de números cuánticos válido para el electrón más externo del elemento C. (Hasta 0,4 puntos)}$

La combinación en sí es válida: con $n = 4$ puede ser $\ell = 0$, y entonces $m_{\ell}$ solo puede valer 0, que es el caso. Describe un electrón de un orbital $4s$.

Pero no corresponde al $\textbf{electrón más externo del rubidio}$, que ocupa el orbital $5s$:

$[\mathrm{Kr}]\,5s^1 \quad \Rightarrow \quad (5,\ 0,\ 0,\ \pm 1/2)$

De modo que la respuesta es no: el conjunto propuesto describiría un electrón de la capa 4, que en el rubidio está por debajo de la de valencia y ya completa.

$\textbf{c) Establezca razonadamente el orden creciente del radio atómico de los mismos. (Hasta 1,0 puntos)}$

El radio atómico disminuye a lo largo de un periodo, porque al aumentar la carga nuclear con el mismo número de capas los electrones son atraídos con más fuerza, y aumenta al bajar en un grupo, porque se añaden capas.

El aluminio y el azufre están los dos en el periodo 3; el azufre, más a la derecha, es el más pequeño de los dos.

El rubidio está en el periodo 5 y en el grupo 1, es decir, dos capas más abajo y en el extremo izquierdo: es con diferencia el mayor.

$r(\mathrm{B}) < r(\mathrm{A}) < r(\mathrm{C})$

Es decir, azufre menor que aluminio, y este menor que rubidio.