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• Eduardo Rivera

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Semana 1 Química

Semestral Intensivo Virtual ADUNI

Química

Configuración electrónica

semana

01

DISTRIBUCIÓN ELECTRÓNICA se sustenta en el

¡Sabía que...!

Principio de exclusión de Pauli establece que

En un átomo polielectrónico, dos electrones no pueden tener los cuatro números cuánticos iguales. (n, , m, ms)

ejemplo (a) (b) 2He: –

e

n

1  m

La distribución electrónica en subniveles fue planteada por el físico danés Niels Böhr. El modelo recibió el nombre de aufbau (del alemán Aufbauprinzip: principio de construcción) en vez del nombre del científico.

para orbitales degenerados

Principio de máxima multiplicidad establece que

Los electrones con el mismo espín se distribuyen ocupando el mayor número de orbitales disponibles antes de aparearse. se aplica mediante la

ms

a 1 0

0 +1/2

b 1 0

0 – 1/2

Regla de Hund

2Px 2Py 2Pz correcto 2Px

2Px 2Pz

incorrecto

para los subniveles

Principio de aufbau establece que

Los electrones se distribuyen en los subniveles de menor a mayor energía relativa (ER). ER= n + 

se aplica mediante la

Glosario Aufbau. Es un término alemán que significa ‘construir o hacer la distribución electrónica’. Capa de valencia. Es el nivel o capa más externo de un átomo. Electrones de valencia. Son los electrones que se encuentran en la capa de valencia.

Regla de Mollier

Bibliografía Instituto de Ciencias y Humanidades. Química: Análisis de principios y aplicaciones. Lima: Lumbreras Editores, 2008.

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Material Didáctico

Problemas resueltos 1. Calcule el número de electrones de valencia de un átomo que tiene 18 neutrones y cuyo número de masa es 35. A) 5 C) 3

Ion Entonces −2  Z = 14 14 X  # e = Z + 2 # e = 16 

B) 2 D) 7

La configuración electrónica del anión es

– 2 2 2 6 2 4 14X  : 1s  2s  2p  3s  3p

UNMSM 2010 - II

Átomo



 

Se cumple que A = 35 # p = A − # nº  X # n = 18 Como es neutro #e = #p

3p

Hallamos el número total de electrones y realizamos la configuración electrónica

#e = 35 – 18 = 17

Su configuración electrónica es



La capa de valencia es 3s23p5 y en ese nivel posee 7 electrones de valencia.



Rpta.: 7 ¿Cuántos electrones no apareados habrá en un ion X – 2 con Z = 14? A) 3 C) 0





Entonces el ion posee 2 electrones no apareados.



Rpta.: 2

3. Determine el número de orbitales semillenos en subniveles difusos del átomo de cobre que tiene 29 protones.

2 2 6 2 5 17X: 1s  2s  2p  3s  3p

2.

Como nos piden el número de electrones no apareados, analizamos el subnivel 3p4 que no está lleno y el cual, según el principio de máxima multiplicidad y la regla de Hund, tendría el siguiente ordenamiento 

Resolución Para el átomo desconocido que el problema plantea, tenemos





A) 11 C) 1

B) 10 D) 0



Resolución



Realizamos la distribución del elemento cobre

2 2 6 2 6 2 9 29Cu: 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d (inestable)



Un electrón del subnivel 4s salta a 3d

2 2 6 2 6 1 10 29Cu: 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d (estable)

B) 1 D) 2 UNMSM 2003



Resolución Para el anión X – 2 podemos determinar el número total de electrones.

Como podemos ver, el único subnivel difuso del átomo (3d) no tiene ningún orbital semilleno (todo está lleno).



Rpta.: 0

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4. Un catión divalente tiene 13 electrones con

= 1. ¿Cuántos protones tiene dicho catión? A) 28 C) 35

B) 33 D) 31

1s2 2s2 2p 6 3s2 3p 6 4s2 3d10 4p 1 subniveles principales





Resolución



En un ion (catión o anión) se cumple que

#e –= 2 + 2 + 6 + 2 + 6 + 2 + 10 + 1 = 31

#p +≠ #e –

Como = 1, quiere decir que en los subniveles principales (p), el catión tiene 13 electrones.

#p += 33

El número de electrones del catión se determina a partir de la configuración electrónica.



Rpta.: 33

Recuerde que la regla de Sarrus (regla de Mollier) es la forma práctica de distribuir los electrones en subniveles según el principio de aufbau. Se le conoce también como la regla del serrucho.

S U B N I

CAPA

K

L

M

N

O

P

Q

NIVEL (N)

1

2

3

4

5

6

7

 = 0

1s2

2s2

3s2

4s2

5s2

6s2

7s2

2p6

3p6

4p6

5p6

6p6

7p6

 = 1

V E L

 = 2

3d10 4d10 5d10

 = 3

4f14

6d10

5f14

En forma literal y lineal (regla mnemotécnica) sí

sopa

sopa

se da pensión se da pensión se fue de paseo

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 [2He]

[10Ne] [18Ar]

se fue de paseo

5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d10 6p6 7s2 5f14 6d10 7p6

[36Kr]

[54Xe]

configuración electrónica kernel

[86Rn]

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Material Didáctico

C) La configuración electrónica de ambos elementos son incompatibles con el principio de aufbau. D) El estaño posee 4 electrones en la última capa o nivel.

Ejercicios de reforzamiento 1. La configuración electrónica de átomos po-

lielectrónicos es una consecuencia de los números cuánticos. Si conocemos el núclido de un átomo, podemos determinar el número de partículas subatómicas y conocer el número de electrones que debemos distribuir. Teniendo en cuenta el siguiente nú35 clido 17 Cl, determine la secuencia correcta del valor de verdad (V o F) de las siguientes proposiciones. I. En su distribución electrónica utiliza 2 tipos de subniveles. II. Presenta solo 2 niveles llenos o completos. III. Tiene 7 electrones en su último nivel o mayor capa. A) VVV B) VVF C) FVV D) FVF

2. A nivel mundial se produce anualmente más

de 10 millones de toneladas de zinc, de ellas, casi el 50 % se utiliza en el galvanizado (protección contra la corrosión) del acero. Si el isótopo zinc-68 contiene en el núcleo 38 neutrones, ¿qué proposiciones son correctas? I. Los electrones del zinc están distribuidos en 7 subniveles energéticos. II. El zinc presenta 10 electrones en el subnivel difuso. III. Su configuración electrónica kernel es [Ar]4s23d10 A) II y III B) I y II

C) I y III D) I, II y III

3. La plata (Z = 47) es un elemento metálico de

4. José y Pedro son dos estudiantes que intercambian puntos de vista referentes a los principios que rigen la configuración electrónica. José sostiene que la configuración electrónica del átomo de nitrógeno (Z = 7) es (a), mientras que Pedro sostiene que la configuración electrónica del nitrógeno es (b). (a) 1s 2s 2px

2py 2pz

1s 2s 2px

2py 2pz

(b)

Indique la secuencia correcta del valor de verdad (V o F) de las siguientes proposiciones. I. La configuración electrónica propuesta por José es compatible con el principio de aufbau, con el principio de exclusión de Pauli y con la regla de Hund. II. La configuración electrónica propuesta por Pedro es compatible con el principio de exclusión de Pauli, pero viola la regla de Hund. III. Las configuraciones electrónicas planteadas por José y Pedro son incompatibles con los tres principios que rigen la distribución electrónica. A) VVV B) FVV C) VVF D) VFV

5. Se denomina electrón diferenciador al último

alta conductividad eléctrica y calorífica, mezclada con el estaño (Z = 50) se utiliza en la aleación para empastes dentales. Respecto a dichos elementos, indique la proposición correcta.

electrón que se coloca en la secuencia de la configuración electrónica. Este puede ser identificado por sus 4 números cuánticos tales como (4, 1, 0, -1/2). Identifique el elemento químico al cual pertenece dicho electrón diferenciador.

A) La configuración electrónica de la plata es [Kr]5s24d9. B) El estaño posee 10 electrones en total en los subniveles difuso.

A) germanio (Z = 32) B) selenio (Z = 34) C) arsénico (Z = 33) D) bromo (Z = 35)

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6. El aluminio (Z=13) es el tercer elemento más

número de electrones; la distribución electrónica del Mg (Z = 12) y del Ar (Z = 18) en el último nivel de energía, respectivamente, presenta

abundante de la corteza terrestre. Es un metal muy usado en la ingeniería de materiales gracias a su baja densidad y alta resistencia a la corrosión.



Indique la secuencia correcta del valor de verdad (V o F) de las siguientes proposiciones. I. Su configuración electrónica en el estado basal es [Ne]3s23p1. II. Posee 6 orbitales llenos y un electrón desapareado. III. El conjunto de números cuánticos de su último electrón es 3, 1, −1, + 1/2.

A) 2 y 2 electrones B) 1 y 8 electrones C) 2 y 6 electrones D) 2 y 8 electrones UNMSM 2016 - II

10. La configuración electrónica de átomos multielectrónicos es una consecuencia de los números cuánticos; en esta, los electrones se acomodan en niveles y subniveles de acuerdo a su energía. Si conocemos el núclido de un átomo, podemos determinar el número de partículas subatómicas y conocer el número de electrones que debemos distribuir, siguiendo tres principios o reglas, para encontrar la configuración electrónica correcta. Teniendo en cuenta el siguiente núclido E-60 (Z = 27), marque la alternativa incorrecta.

A) VVV B) FVV C) VVF D) VFV

7. Respecto a los iones óxido ( 8 O 2− ) y 28 Ni 2+ , in-

dique la secuencia correcta del valor de verdad (V o F) de las proposiciones. I. La configuración electrónica del ion óxido es 1s22s22p6. II. La configuración electrónica del catión es [Ar]4s23d6. III. El ion óxido presenta 8 electrones de valencia. IV. El ion níquel es isoelectrónico con el hierro (Z = 26). A) VFVF B) FFVF C) VVVF D) FVFV

8. ¿Qué alternativa contiene la proposición inco-

rrecta respecto al estado fundamental del ion cromo (III) cuyo número atómico es 24?

A) Su configuración electrónica kernel es [Ar]3d3. B) Presenta 3 orbitales semillenos. C) En la última capa posee 3 electrones. D) Posee en total 6 electrones en los subniveles sharp.

9. Para representar un elemento se utiliza un

símbolo y dos números: número de masa (A) y número atómico (Z). Si se sabe que en un elemento neutro el número atómico es igual al

A) El átomo tiene 33 neutrones y 27 protones. B) En la zona extranuclear hay 27 electrones. C) Su configuración electrónica es 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d7. D) En su configuración electrónica presenta 7 subniveles completos o llenos.

11. Cierto átomo neutro tiene 16 electrones en



la capa M. Indique la secuencia correcta de verdad (V) o falsedad (F) de las siguientes proposiciones. I. Su carga nuclear es 26. II. El tercer nivel está semilleno. III. Tiene 8 electrones en los subniveles sharp. A) FVV B) FFF C) FFV D) VVF

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12. El fósforo es un elemento no metálico que contribuye al buen funcionamiento del cerebro, dicho elemento se encuentra en el queso, yogur, chocolate, carnes rojas, etc. Si el conjunto de números cuánticos del último electrón del fósforo es (3, 1, +1, +1/2). Indique las proposiciones correctas respecto al fósforo. I. Su configuración electrónica kernel es [Ne]3s23p3. II. Presenta 5 electrones de valencia. III. Tiene 9 electrones de tipo p. A) I y III

B) I, II y III C) I y II

D) II y III

13. Cierto átomo neutro tiene 16 electrones con =1. Determine el número de orbitales llenos y semillenos que posee, respectivamente. A) 14 y 3

B) 15 y 2

C) 15 y 3

D) 16 y 2

14. ¿Cuáles de las siguientes proposiciones son

correctas para el anión divalente de un átomo y cuyos números cuánticos de su último electrón son (4, 1, + 1, – 1/2). I. La configuración electrónica de su átomo neutro es 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d104p6. II. El número de protones en el núcleo es 34. III. Tiene 3 niveles y 18 orbitales llenos. A) I y II B) I y III C) I, II y III D) II y III

15. El cloruro de magnesio (MgCl2) (12Mg, 17Cl) es

una sal haloidea que se usa como lubricante de hilos, como suplemento alimenticio, en la fabricación de papel, etc. Identifique sus configuraciones electrónicas de catión y anión respectivamente. A) 1s22s22p63s2; 1s22s22p63s23p4 B) 1s22s22p63s2; 1s22s22p63s23p6 C) 1s22s22p6; 1s22s22p63s23p6 D) 1s22s22p6; 1s22s22p63s23p5

A) En el 24Cr hay cuatro electrones desapareados y 6 subniveles llenos. B) La combinación (3, 2, +1, +1/2) corresponde al último electrón del Cr. C) El 28Ni3 + posee 3 electrones desapareados y 11 orbitales llenos. D) Ambas especies tienen igual número de electrones con = 2.

17. Para verificar los principios que establecen

una configuración electrónica correcta, tomaremos como ejemplo la que corresponde a 26Fe: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d6, donde cada subnivel se ubica de acuerdo a su energía en forma ascendente. Al respecto, es incorrecto decir que

A) el orden de cada subnivel está determinado por la suma de n +. B) esta configuración electrónica obedece a tres reglas o principios. C) en el subnivel 4s se acomodan dos electrones con espines opuestos. D) presenta 7 subniveles completos o llenos.

18. Marque la alternativa correcta sobre un átomo que solo tiene 14 orbitales llenos y 1 electrón desapareado. A) Su configuración electrónica es 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d9. B) Su configuración electrónica cumple con el principio de aufbau. C) Tiene solo un electrón con n = 4 y = 0, y diez electrones con n = 3 y = 2. D) La combinación de números cuánticos del último electrón es (3, 2, +1, – 1/2).

19. Un elemento químico tiene número atómico UNMSM 2019 - II

16. Elabore las configuraciones electrónicas para

las especies químicas 24Cr y 28Ni3 +, y en base a ellas marque la alternativa correcta.

igual a 34. Indique la configuración electrónica correcta. A) [Ar] 4s2 4p6 3d8 2

10

C) [Xe] 4s  3d  4p

6

B) [Ne] 4s2 3d10 4p4 D) [Ar] 4s2 3d10 4p4

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20. Cierto átomo neutro tiene 10 electrones en la capa M. En relación con esto, indique cuál es el enunciado incorrecto.

A) En total tiene 22 electrones. B) Tiene 4 niveles de energía. C) El último nivel tiene 4 electrones. D) Tiene un subnivel difuso incompleto.

21. La configuración electrónica de un átomo neutro termina en un subnivel con energía relativa igual a 5. Si ese subnivel tiene un electrón, determine el número atómico máximo. A) 21

B) 31

C) 37

D) 26

22. La configuración electrónica de un catión trivalente termina en 3d1. Determine su número de neutrones si su número de masa es 46. A) 21

B) 24

C) 19

D) 18

23. Respecto al catión trivalente de hierro (Z = 26),

determine la verdad (V) o falsedad (F) de las siguientes proposiciones. I. Su configuración electrónica es [Ar] 4s2 3d3. II. En la capa M tiene 13 electrones. III. Es isoelectrónico con el vanadio (Z = 23). A) FFV

B) FVF

C) VVF

D) FVV

24. Respecto a la configuración electrónica mos-

trada, señale la alternativa correcta según el valor de verdad (V o F).

1s 2s 2px

2py 2pz

I. La configuración electrónica es compatible con el principio de aufbau. II. Presenta 3 orbitales llenos y 2 electrones desapareados. III. El conjunto de números cuánticos del último electrón del átomo es (2, 1, -1, -1/2). A) VVF C) FVV

B) VVV D) VFV

25. La configuración electrónica del azufre - 34 en estado basal es 1s22s22p63s23p4. ¿Qué proposiciones son correctas al respecto? I. Los electrones menos estables del azufre se encuentran en el subnivel 3p. II. Posee 18 neutrones en su núcleo atómico. III. La distribución de los electrones de la capa de valencia es 3s23p4. A) I, II y III C) solo II

B) I y II D) II y III

26. ¿Cuál es la proposición incorrecta respecto al

estado fundamental del ion vanadio (III) cuyo número atómico es 23?

A) Tiene dos electrones desapareados. B) Presenta dos niveles llenos. C) Es isoelectrónico con el 20Ca. D) Posee 9 orbitales llenos o saturados.

27. Los bioelementos o elementos biogénicos

están presentes en los seres vivos, algunos se encuentran en forma de iones. Indique aquel ion cuya configuración electrónica es correcta. A) 16S2-: 1s22s22p63s23p4 B) 26Fe2 +: [Ar]4s23d4 C) 29Cu1+: [Ar]3d10 D) 20Ca2 +: 1s22s22p63s24p6

28. La configuración electrónica de los iones de

transición es diferente al de los cationes de los metales representativos. En lugar de perder electrones del subnivel (n-1)d se pierden electrones del subnivel ns (n = mayor nivel energético). Indique las proposiciones correctas respecto al ion 47Ag1 +. I. El catión posee 8 electrones en los subniveles s. II. Posee 23 orbitales llenos. III. El conjunto de números cuánticos del último electrón del ion es (4, 2, + 2, -1/2) A) I y II B) I, II y III C) II y III D) I y III