EJERCICIOS RESUELTOS DEL LIBRO 12. Fe: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 6 a) la combinación de (3,2,-1), será debido a: n=3, indica que el nivel energético es el 3º l=2,indica que el tipo de orbital es d m = -1, indica la orientación espacial del orbital por lo tanto se refiere a los electrones del orbital d: 3d 2 3d 1 3d 1 3d 1 3d 1, El Fe tendrá esta combinación de números cuánticos en 1 ó 2 electrones, ya que uno de los orbitales 3d tiene 2 electrones y los otros 1 b) El número cuántico magnético, m = -1 Tendrá m = -1 uno de los orbitales p de cada capa y uno de los orbitales d también de cada capa. Como todos los orbitales p se encuentran llenos, necesariamente habrá 4e - con m = -1 y 1 ó 2 electrones con m =-1 en los orbitales d. En total 5 ó 6 electrones con m = -1 en un átomo de Fe. 13. Presenta esa configuración distinta a la teórica porque con ella adquiere estructura de semicapa cerrada, una de las que tienen especial estabilidad. 15. Mn: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 5 Tiene electrones en 15 orbitales y tiene 2 capas llenas de electrones: la 1ª y la 2ª 19. Son más pequeños porque los elementos que los integran solo tienen electrones en orbitales s y p. Los orbitales 3d empiezan a llenarse tras el 4s, por eso, los elementos de transición comienzan en el periodo 4 21. Por el orden de energías (regla n+l), los orbitales 3d se ocupan después de que se haya llenado el 4s, por eso los metales de transición aparecen en el periodo 4. 22. Por el principio de mínima energía, regla de (n+l), los orbitales 4f se ocupan después de que se haya llenado el 6s. Por eso los metales de transición interna aparecen en el periodo 6 23. 5s 2 4d x 24. Z= 118 [Rn] 7s 2 5f 14 6d 10 7p 6 25. Ca: periodo 4, grupo 2: 4s 2 IES ANTONIO CALVÍN 1
Os: periodo 6, grupo 8: 6s 2 4f 14 5d 6 Sn : periodo 5, grupo 14: 5s 2 4d 10 5p 2 Am: periodo 7, 6º elemento de transición interna : 7s 2 6d 1 5f 6 Te: periodo5, grupo 16: 5s 2 5p 4 Tl: periodo 6 grupo 13 : 6 s 2 6p 1 26. a) periodo 5 grupo 2 b) periodo 4, grupo 7 c) periodo 6, grupo 5 d) periodo 4, grupo 18 27. Solo os pongo la capa de valencia a) 4s 2 3d 10. Es un elemento de transición b) no existe c) 6s 2 5d 3 Elemento de transición d) 3s 2 3p 6 Un gas noble e) 6s 2. Pertenece a los alcalinotérreos 28. Si l =1, se trata de orbitales de tipo p. Si todos los electrones tienen el mismo espín, la configuración ha de ser np 1 np 1 np 1, lo que sucede en el grupo 15. Como no sabemos el valor de n, no podemos saber el periodo al que pertenece. 29. Ag: [Kr] 5s 1 4d 10 Tiene valencia 1, es decir estado de oxidación +1, ya que al perder el electrón del orbital s queda con configuración cerrada Ag + : [Kr] 4d 10 30. Tienen de configuración ns 2 (n-1)d x, al tener dos electrones en su capa de valencia es frecuente que actúen con estado de oxidación +2 31. ACl A puede ser un elemento del grupo 1 y Cl del 17 BCl 2 B del grupo 2, un elemento de transición o del grupo 16 CCl 3 C de grupo 13 o del grupo 15 IES ANTONIO CALVÍN 2
35. Tamaño de Si, Ne, F, Mg, S, K F y Ne periodo 2 Mg, S y Si periodo 3 K periodo 4 El mayor es el K, pues su electrones de valencia están en la capa más alejada del núcleo. Para los elementos de un mismo periodo, el tamaño disminuye a medida que aumenta la carga nuclear pues de esta manera aumenta la atracción del núcleo sobre los electrones de valencia y se reduce el tamaño Por tanto: K>Mg>Si>S>F>Ne 36. No, ya que el catión tiene menor tamaño que el átomo correspondiente pero el anión es más grande (explicación en apuntes) 37. Se, Br, Kr, Rb y Sr Se Z= 34 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 4 periodo 4 grupo 16 Br Z = 35 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 5 periodo 4 grupo 17 Kr Z= 36 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 periodo 4 grupo 18 Rb Z = 37 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 1 periodo 5 grupo 1 Sr Z = 38 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 periodo 5 grupo 2 Tienen mayor tamaño los elementos del grupo 5 que los del 4 ya que los electrones de valencia están más alejados del núcleo. En un periodo, el tamaño disminuye a medida que aumenta el número atómico, porque con ello se aumenta la carga nuclear y la atracción que el núcleo ejerce sobre los electrones exteriores Rb > Sr > Se>Br>Kr 38. Tienen tamaños muy parecidos porque todos tienen la misma configuración electrónica en su capa más exterior, el electrón diferenciador se sitúa en una capa mas interior, además su número atómico es lo suficientemente grande como para que no sea muy significativa la presencia de un protón más en el núcleo del átomo de cada elemento. IES ANTONIO CALVÍN 3
42. Li Z = 3 1s 2 2s 1 Na Z = 11 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 K Z = 19 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1 La energía de ionización es la que se tiene que aportar para arrancar el electrón de valencia a un átomo en estado gaseoso. Todos lo elementos tienen un electrón en su capa de valencia, resultará más fácil arrrancárselo al potasio pues es el que tiene el electrón más alejado del núcleo y por tanto será menor la fuerza de atracción, por lo que se necesitará menos energía para arrancarlo. Por la misma razón el Na tendrá menos energía de ionización que el Li, luego el orden será: Li 124 Kcal/mol ; Na 119 kcal/mol ; K 100 kcal/mol 43. Ne Z = 10 2s 2 2p 6 periodo 2 Mg Z = 12 3s 2 periodo 3 Al Z = 13 3s 2 3p 1 periodo 3 P Z = 15 3s 2 3p 3 periodo 3 S Z = 16 3s 2 3p 4 periodo 3 K Z = 19 4s 1 periodo 4 La energía de ionización es la que se tiene que aportar para arrancar el electrón de valencia a un átomo en estado gaseoso. El K al ser del periodo 4 será el elemento de menor energía de ionización ya que el único electrón de la capa de valencia está más alejado que en los otros elementos. Al estar mas alejado la fuerza de atracción entre él y el núcleo es menor, por lo que se necesitará menos energía para arrancarlo. De los elementos que están en el tercer periodo, el Mg es el que tiene menor energía de ionización, pues el que tiene menos carga nuclear. Le sigue el Al. El S tiene un protón mas en el núcleo que el P, por tanto se podría pensar que su Ei es mayor, pero el P tiene estructura de semicapa cerrada (3p 1 3p 1 3p 1 ), una estructura de especial estabilidad que puede alcanzar el S si pierde un electrón, por este motivo la Ei del s es menor que la del P. Por último el Ne es el elemento de Ei mas alta ya que tiene una estructura de capa cerrada (es un gas noble) y es muy difícil que la pierda. El orden según su energía de ionización será de mayor a menor: Ne>P>S>Al>Mg>K 44. Br, K, Mg y S Mg 3s 2 Mg + 3s 1 S 3s 2 3p 4 S + 3s 2 3p 1 3p 1 3p 1 K 4s 1 K + 3s 2 3p 6 Br 4s 2 4p 5 Br + 4s 2 4p 4 IES ANTONIO CALVÍN 4
En cada caso tenemos que ver la configuración electrónica de la especie que va a perder el electrón. El elemento con mayor 1 er PI es el Br que solo le falta un electrón para alcanzar la configuración de gas noble y que por ello tiene muy poca tendencia a perder electrones, le sigue el S, al que le faltan dos electrones para la configuración de gas noble. Entre estos dos elementos el S es el que tiene mayor 2º PI, ya que posee estructura de semicapa cerrada, de especial estabilidad. El tercer elemento, en lo que al 1 er PI se refiere, será el Mg, ya que solo tiene 2 electrones en su capa de valencia. Al perder el segundo electrón adquiere configuración de gas noble, por eso será el elemento de menor 2º PI. El 1 er PI más bajo lo tiene el K ya que solo tiene un electrón en su capa de valencia y si lo pierde adquiere configuración de gas noble. Por esta razón es el elemento de 2ºPI mas alto En resumen, en cuanto al 1 er PI: En cuanto al 2º PI: Br>S>Mg>K K + >S + >Br + >Mg + 45. H, He + y Li 2+ a) PI: A mayor carga nuclear, mayor será la atracción que ejerce el núcleo sobre el electrón y por tanto mayor la energía de ionización El orden de la energía de ionización será: Li 2+ >He + >H b) En el caso del radio, cuanto mayor es la carga nuclear con más fuerza atrae al electrón, por lo tanto disminuye el radio H >He + > Li 2+ 46. No, la AE se representa por la ecuación: 2 1 Cl2 (g) + e - Cl - + energía 47. Es mas pequeña porque el electrón que capta el F se introduce en la capa 2, donde va a sufrir repulsiones con los demás electrones que hay en esa capa. Estas repulsiones son menos significativas en el caso del Cl, pues el electrón que se introduce en la capa 3, de mayor tamaño que la 2. 52. a) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 grupo 1 periodo 3 es el Na 1s 2 2s 2 2p 5 grupo 17 periodo 2 es el F 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 grupo 18 periodo 3 es el Ar IES ANTONIO CALVÍN 5
b) La electronegatividad mide la tendencia que tiene un átomo para atraer hacia sí los electrones de enlace. El Ar es un gas noble que no tiene ninguna tendencia a enlazarse con otros átomos De los otros dos elementos el F es el más electronegativo, pues si capta un electrón adquiere configuración gas noble, por ello tiene una elevada afinidad electrónica y una elevada energía de ionización El Na es el menos electronegativo, solo tiene un electrón en la capa de valencia y le es más fácil perderlo, quedando la capa anterior con configuración de gas noble, por esto tiene un baja energía de ionización. 55. A: 1s 1 ; B : [Kr] 5s 2 4d 9 ; C: [Ne] 3s 1 ; D: [Xe] 6s 2 5d 9 a) Estado de oxidación +1: El C ya que tiene al perder un electrón adquiere configuración de gas noble. El elemento A puede actuar con estado de oxidación +1, pero también con -1 b) Mayor radio atómico: el elemento D ya que sus electrones de valencia están en una capa más exterior. c) 2º PI más alto: El C ya que con la pérdida de un electrón tiene configuración de gas noble, lo que le da un gran estabilidad y perder un 2º electrón conlleva perder esta estabilidad. d) el A ya que si acepta u electrón adquiere la configuración del Ne 56. a) Cierto, si A está a la derecha, en un mismo periodo, tendrá mayor número atómico, por tanto será mayor la carga nuclear y su PI y su AE también lo serán. b) Falso, si la carga nuclear de A es mayor, atraerá con mayor fuerza a los electrones de la capa de valencia, luego tendrá un tamaño menor c) Cierto, por la misma razón que a) d) Falso, ya que A es más electronegativo, por lo que se lleva hacía sí los electrones cuando se enlaza con B IES ANTONIO CALVÍN 6
IES ANTONIO CALVÍN 7