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Tabla Periódica y Propiedades Periódicas 1. Las configuraciones electrónicas de los elementos nitrógeno y vanadio son respectivamente: Lo primero que debemos hacer es buscar en la Tabla Periódica los números atómicos (Z) de estos elementos. El número atómico, da cuenta de los protones en el átomo, y si el elemento es neutro el Z nos indicará directamente el número de electrones. Ahora con el principio de Aufbau, hacemos la secuencia de la configuración electrónica, recordando que cada orbital tiene un número máximo de electrones: Orbital s p d f

Nº máximo de electrones 2 6 10 14

N (Z= 7) V (Z=23) 2. Las configuraciones electrónicas de los iones Si4+ (Z=14) respectivamente: A. B. C. D. E.

[Ne] 3s2 3p2 [Ne] [Ne] 3s2 3p1 [Ar] 3s2 3p2 [Ne]

y

S2─ (Z=16) son,

[Ne] 2s2 2p4 [Ar] [Ne] 2s2 2p4 [Ne] 3s2 3p4 [He] 2s2 2p4

Si4+ (Z=14) El Z que indican es el del silicio en estado neutro, en donde Z (número de protones) es equivalente al número de electrones. Como el Si perdió 4e- para convertirse en Si4+, debemos hacer la configuración electrónica con 10 e-. Si4+ 1s22s22p6 (que equivale a la configuración del gas noble Ne).

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S2- (Z=16) El Z que indican es el del S en estado neutro. Como el S ganó 2e- para convertirse en S2-, debemos hacer la configuración electrónica con 18 e-. S2- 1s22s22p63s23p6 (que equivale a la configuración del gas noble Ar). 3. La configuración electrónica de un átomo X es 1s 22s22p63s23p2. Determine los números cuánticos n, l y ml del último electrón. Para determinar los números cuánticos debemos primero fijarnos en la configuración electrónica: Para determinar debemos fijarnos electrón. Para determinar debemos fijarnos electrón. Así:

el número cuántico principal (n), en nivel en el que entra el último

n=3

el número cuántico angular (l), en el orbital que entra el último

orbital l s 0 p 1 d 2 f 3 El número cuántico magnético (ml) depende del número cuántico angular (l), y puede tomar distintos valores. Así: l m 0 0 1 -1, 0, 1 2 -2, -1, 0, 1, 2 3 -3, -2, -1, 0, 1, 2, 3

l=1

ml = 0

En este caso como es un orbital p, podría tomar 3 valores, y como tenemos dos electrones sería: 



-1

0

1

¿Cuáles son los números cuánticos n, l, ml y ms para el último electrón de la configuración de 12Mg? 4.

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Siguiendo la misma lógica anterior, se realiza la configuración para el Mg (Z= 12)

n=3 l=0 ↑↓

ml=0

0 El número cuántico de spin (ms) puede tomar dos valores -1/2 y +1/2. Por convención, hablaremos de -1/2 cuando el electrón esté desapareado y de +1/2 cuando esté apareado.

ms=+1/2

5. ¿Cuáles de los siguientes números cuánticos (en el orden n, l, ml y ms) son imposibles? A. 4, 2, 0, 1 B. 3, 3, -3, -½ C. 2, 0, 1, ½ D. 4, 3, 0, ½ E. 1, 0, 0, -½ A. Se descarta porque el ms solamente puede tomar los valores de -1/2 y +1/2 B. Se descarta porque l puede tomar valores hasta (n-1), es decir en este caso si n es 3, l no puede ser mayor a 2. C. Se descarta porque ml puede tomar valores de –l a +l, pasando por 0, es decir si l es 0, el único valor que puede tomar ml es 0.

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6. Dados los elementos siguientes: A (Z = 4), B (Z = 13), C (Z = 30), ¿Cuáles son verdaderas? A. Pertenecen al mismo período. B. Pertenecen al mismo grupo. C. Pertenecen al 4 período. Elemento

Configuración electrónica

Periodo El periodo lo da el nivel más grande que tenga la configuración.

Be (Z= 4) En este caso 2

Al (Z=13) En este caso 3 Zn (Z=30)

Grupo El grupo lo dan los electrones de valencia (electrones del último nivel) En este caso el grupo es II-A En este caso el grupo es III-A II-B *

En este caso 4

* En general en este curso no se les pedirá determinar grupo y periodo de elementos de transición, ya que es más complejo. Los elementos de grupos de transición (B), los reconocemos ya que tienen el orbital d semi-lleno o el último electrón que entra, entra en el orbital d. Si los elementos no cumplen con esto, se llaman elemento de grupos representativos y se denotan con la letra A.

7. La configuración electrónica 1s22s22p63s23p6 corresponde a un ión Y+2, es correcto afirmar: A. El número atómico de Y es 20. B. El elemento Y pertenece al período 4. C. El elemento Y posee 4 electrones de valencia. Si la configuración electrónica 1s22s22p63s23p6 corresponde a un ión Y+2 (que es la configuración electrónica de Y cuando perdió 2 electrones), la configuración de Y sería: 1s22s22p63s23p64s2. Ahora, podemos determinar los electrones que tenemos, y como es un átomo neutro, determinamos directamente en número de protones, es decir Z. 20 electrones (Z=20)

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Programa de Acceso Inclusivo, Equidad y Permanencia PAIEP U. de Santiago Química Elemento

Configuración electrónica

Periodo El periodo lo da el número del nivel mayor tenga la configuración.

Y (Z= 20)

En este caso 4

8.

Grupo

En este caso el grupo es II-A Como el grupo lo dan los electrones de valencia (electrones del último nivel), el elemento Y tendría 2 electrones de valencia.

El átomo con la configuración electrónica 1s22s22p63s1 I. Pertenece al grupo III A II. Es un elemento representativo III. Posee alta energía de ionización IV. Posee baja electronegatividad

A. I y II B. II y IV C. I, II y III D. II, III y IV E. Todas Es un elemento representativo. Para que fuera un gas noble debería tener la capa más externa completa (ns2np6), y para que fuera un elemento de transición debería tener el orbital d semilleno, o el último electrón debería entrar en el orbital d. La energía de ionización y la electronegatividad, en general, crecen al aumentar el grupo, por lo que un elemento del grupo IA, debiera tener baja energía de ionización y baja electronegatividad. Grupo IA, Periodo 3

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9.

Un periodo con símbolos hipotéticos para elementos químicos está dado por:

GRUPOS A I II ELEMENTO R S

III T

IV U

V V

VI X

VII Y

VIII Z

A partir de estos datos prediga: A. B. C. D. E.

Elemento con mayor número de electrones en su nivel externo Elemento más metálico Elemento más no metálico Elemento menos reactivo Elemento de mayor radio atómico F. Elemento de más alto potencial de ionización Z, porque es un gas noble con Elemento con mayor número de electrones A. configuración electrónica externa en su nivel externo completa (ns2np6) B. Elemento más metálico R, porque está en el grupo I-A Y, ya que los elementos del grupo C. Elemento más no metálico VII-A son no metálicos. Los del grupo VIII-A son gases nobles Z, ya que al ser un gas noble tiene su D. Elemento menos reactivo configuración electrónica externa completa R, ya que el radio atómico disminuye E. Elemento de mayor radio atómico al avanzar en los grupos. Elemento de más alto potencial de Z, ya que el potencial de ionización F. ionización aumenta al avanzar en los grupos.

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10. Considere los símbolos hipotéticos de los elementos X, Y, Z, W y V, con la siguiente ubicación en grupos A del sistema periódico: I X

VI Z Y

VII W

VIII V

Clasifique como verdadero y falso y justifique: A. B. C. D. E.

X posee más alta energía de ionización. El radio atómico de Z es menor que el de W. La electronegatividad de Z es menor que la de W. La reactividad de V es mayor que la de Y. Y tiene menor electronegatividad que Z

Falso. La energía de ionización aumenta al X posee más alta energía de avanzar en los grupos, por lo que V posee la ionización. más alta energía de ionización. Falso. El radio atómico disminuye al avanzar El radio atómico de Z es menor que B. en los grupos, por ende Z tiene mayor radio el de W. atómico que W. Verdadero. La electronegatividad aumenta al La electronegatividad de Z es C. avanzar en los grupos, por lo que W posee la menor que la de W. más alta electronegatividad. Falso. V al ser un gas noble tiene su La reactividad de V es mayor que la configuración electrónica externa completa D. de Y. (ns2np6), por lo que es el elemento menos reactivo. Verdadero. La electronegatividad disminuye Y posee menor electronegatividad E. al avanzar en los periodos, por lo que Y posee que Z electronegatividad menor que Z. A.

11. Ordene, las siguientes especies isoelectrónicas, de acuerdo a su tamaño creciente: Cl−, Ca2+, Ar, S-2, K+ (de menor a mayor tamaño). Para ordenarlos debes tener en cuenta que un catión (especie cargada positivamente) perdió un electrón, por lo tanto su tamaño será menor ya que hay menos electrones y por ende hay menos repulsión entre ellos.

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Contrariamente si la especie es un anión (especie cargada negativamente) ganó electrones, por lo que su radio es mayor debido a la repulsión que se producen entre estos y a la menor fuerza con que son atraídos por el núcleo.

12. Ordene, las siguientes especies, de acuerdo a su tamaño decreciente (de mayor a menor): 12 Mg2+, 9F−, 17Cl−, 4Be2+, 10Ne. Para resolver este ejercicios debes ubicar los elemento en una tabla periódica, y tener en cuenta como varía el radio atómico en un grupo (crece hacia abajo) y en un período (crece de derecha a izquierda).

Resultados: 1.

N (Z= 7) V (Z=23)

2.

B

3.

n=3; l=1; ml=0

4.

n=3; l=0; ml=0; ms=+1/2

5.

A, B y C

6.

Ninguna es verdadera

7.

A y B son correctas.

8.

B

9.

A. Z B. R C. Y D. Z E. R F. Z

10.

A. Falso B. Falso C. Verdadero D. Falso E. Verdadero Página 8 de 9

Programa de Acceso Inclusivo, Equidad y Permanencia PAIEP U. de Santiago Química 11. Ca2+ < K+ < Ar < Cl− < S-2 (de menor a mayor tamaño). 12. 17Cl− >

9 −

F

>

10

Ne >

12

Mg2+ > 4Be2+ (de mayor a menor).

Responsables académicos Comité Editorial PAIEP.

Referencias y fuentes utilizadas Valdebenito, A.; Barrientos, H.; Villarroel, M.; Azócar, M.I.; Ríos, E.; Urbina, F.; Soto, H. (2014). Manual de Ejercicios de Química General para Ingeniería. Chile: Universidad de Santiago de Chile, Facultad de Química y Biología Valdebenito, A.; Barrientos, H.; Azócar, M.I.; Ríos, E.; Urbina, F.; Soto, H. (2014). Manual de Ejercicios de Química General para Carreras Facultad Tecnológica. Unidad I: Estequiometria. Chile: Universidad de Santiago de Chile, Facultad de Química y Biología.

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