Olimpiadas de Química Volumen X - Menargues

 

Problemas y Cuestiones de las Olimpiadas de Química. Volumen 10. (S. Menargues & F. Latre)

37

c)La . La   de  cesoreresaspltondeo electalrónico   con entre los niveles cuánticos   del átomo según se ha demostrado en el apartado a).       Las conf igur acioneselectrónicas de los iones propuestos son:         perElióeldiecmento poro cuyolo quesímsubolconfoesigurLiaescióeln leliteioctyrópernicateneceabrevialadagruespo[1He]y per2sio. doLa 2confdeligsuristaecimaón el eEctl elróenimentca delo cuyoion sím ebols o es yaBquees elcedeboruno yelperectrteónecen de salu grcapaupomás15 exty perernioa.do 2 del sistema perelectiórdiónicocapordelloioquen su econfs iguryaaquecióncedeelecttrróenis elcaectabrroenesviadade essu[capaHe] 2smás 2extp.eLarna.configuración  perElióeldiecmento poro cuyolo quesímsbolu confo esigCauraescióelncalelecctioryónipercateabrneceevialadagruespo[A2r]y 4speri.oLado 4confdeligsurisatecimaón sconfmáseli seEtctleimarextgelóureniementapercrcinaóa.delinóodielcuyoioceonctrporósniímc laboleosdelqueo iesonsAluconfes eelisgyauraluaquemici óncedeioelyectdosperryaótnielequenececeactrabrocedenesalevigrdetarudaeposuelescapa13ect[rNyoe]másnesper3sideextodo  3pseur3ncapaa..delLa  sisEtlemaelementperioódicuyoco porsímbollo oquees Mgsu esconfeligmagnes i o y per t e nece al gr u po 2 y per i o do 3 del  ur a ci ó n el e ct r ó ni c a abr e vi a da es [ N e] 3s . La   confmásiextgurearcinóa.n electrónica del ion   es   ya que cede dos electrones de su capa  perElióeldiecmento poro lcuyoo quesísmubolconfo iesgurSaescióelnazufelectrreóniy perca abrteneceeviadaal gresu[poNe]163sy per3pio. doLa conf3 deligsurisatecimaón electrónica del ion   es    ya que capta dos electrones en su capa más externa. perelsi seEtctlieómaelrdióenicmentopercapordelióodilcuyooicoquenporsísm uelsobolconfqueo iesgsesuruFaconfHciesóesnelig elyurflaeúacthiorquecirdóóyrnniócaptpergenocelaetabracteunneceryóeniviperelcaeaaldacttabrergrneceesóunepo[vienHaale]17dasu2sgrcapaesyuperpo 1s2pmási1o..doLaLay extper2confconfedelironiidogga.sururis1taaecicimadelóónn el eEctl elróenimentca delo cuyoion sím ebols oes yaClquees captel claoruno yelperectrteónecen en salu grcapaupomás17 exty perernioa.do 3 del sistema perelectiórdiónicocapordelloioquen su esconfig uraciónelyaectquerónicaptca abra unevielaedactresón[Nene]su3scapa 3pmás. Laextconferinga.uración  perElióeldiement o cuyo s í m bol o es O es el oxí g eno y per t e nece al gr u po 16 y per i o do 2 del s i s t e ma   c o por l o que s u conf i g ur a ci ó n el e ct r ó ni c a abr e vi a da es [ H e] 2s   2 p . La conf i g ur a ci ó n    electrónica del ion   es    ya que capta dos electrones en su capa más externa. frecuencia más alta energía   =  

a 

salto electrónico coincide

12.7.  Agrupa  Agrupa  los  iones  con  la misma  configuración  electrónica:   , 

 , 

 , 

 , 

 , 

. 

 = 1 

la  energía  de  ionización

 , 

 , 

 , 

 , 

 , 

 , 

(C. Valenciana 2002)   2002) 





 



[Ne] 

 

 



[He]

 

 



[He] 



[Ne]

 

 

 

 



[He] 

 





[Ne]



[He] 

 

 

 

 

Problemas y Cuestiones de las Olimpiadas de Química. Volumen 10. (S. Menargues & F. Latre)

38

 sisEtlemaelementperióodicuyoco porsílmobolqueosesu confN esigurelanicitórnógenoelectryónipercatabreneceeviaaldagresupo[He]152sy per2pi.odo 2 del Lacapaconfmásigurextacierónna.electrónica del ion   eess    ya que capta tres electrones en su elLasper Eectlióelresdióenipment coecicaporedelos cuyoloquíi quenmsiícsmasu boleconfsqueo esigur Ptiaeescinen óelnfelólayasefctomiqueroósniymcaptcperaa abrconftaetneceereviisgaureldaaleactcigresróuon[ponesNe]el15een3sctyrsó uper3nipcapaciao. doLasmáseconf3 deldenomi extigsureirsntaecia.nmaanón : ,,  y,  ti,enen ylaconf tiigeurnenacilaónconfeleictgurróniacicóanele cto rónic.a   o . , ,  y  tienen la configuración electrónica   o . 

[He] 

 



[Ne]

 

 

isoelectrónicas

[He]

[He] 

[Ne] 

 

[Ne]

 

[Ar]

12.8. Explica las diferencias entre los potenciales  parejas siguientes:    potenciales de ionización (eV) de las parejas a) Na (5,1) y   y  Ne (21,6)  b) Li (5,4)   y  y  Be (9,3)  c) Be (9,3)  y  y  B (8,3). 

(C. Valenciana 2002)   2002) 

exprLa eneresIió=gn:í1312a o potZe   ncial  de1312Zioni  ezsesacilaunaócarn gdeconsa nuclunataentaresepenefeciectkJei·vmquíaolmic a puede calcularse  mediante la n n es el número cuántico principal que indica el periodo La cargZa nucl = Z ear # eef– eincttievran(osZ= )#see–cal extculeran, osde forma aproximada, mediante la expresión:    Laen uncarggraunuclpo seearmantefectieineva consen untantpere.iodo crece al aumentar el número atómico Z, mientras que a)perEliódielceomentporo lcono quesímsbolu oconfNaigesuraelciósondieloeyctperrónitecnecea abralevigradaupoes1 [yNpere] i3sodo. 3Sumando del sistemasus Elelpereleectcteliórredioomentnesnesco porssoee conobtobtloiieequesneneímbolquequesuoconfssuuNenúmer del sistemasus inúmergesurelaciooneónóatatnóóelmimieyccctooperresesónit11.10.ecaneceabrealviagrdaupoes 18[He]y 2speri o22pdop.2Sumando Elelesctordioonestienede nval= e3nciy ela (neónsp)n que= 2. Además , Z   ( N e) > Z   ( N a) , ya que el pr i m er o t i e ne más        el s e gundo ( s ) . Por t a nt o , t e ni e ndo en cuent a ambos factores, . b)perEliódielceomentporoloconquesímsbolu confo Liigesuraelciólintioelyectperrónitenececa abralevigraudapo es1 y[Hpere] i2sodo. 2Sumando del sistemasus electrones se obtiene que su número atómico es 3.  



INe (21,8 eV) > INa (5,1 eV)

 

Problemas y Cuestiones de las Olimpiadas de Química. Volumen 10. (S. Menargues & F. Latre)

39

Elperelióedimentco poro conlo squeímbolsou Beconfesigurel abercióinlioelyectperrónitecnecea abralevigraudapoes2 y[Hpere] i2sodo. 2Sumando del sistemasus electrones se obtiene que su número atómico es 4. ic)Ambos (osniEl).zqueacieleóelmentn.elementSisengundo oo cons tise(ínengsmo,)bol.ZPorno = (BeBt2ae)ntpores>o,Zeltloeber  ni(queLeiindo)l,ioesyaytenequeperfcuent embar actteleoneceprr anoimambosalerinofgrlutuiyeefpoanectalo2másrcompar eys,pereleictoadorolnesa2s delenerde valsgisíateesncimadea perelectiórdionesco porse obtloienequequesusuconfnúmeriguroaciatóónmielcoectesró4.nica abreviada es [He] 2s . Sumando sus Elperelióedimentco poro conlo quesímbolsuoconfB esigurelaciborónoelyectperrónitecnecea abralevigradaupoes13[He]y per2s i o2p2dop.2Sumando del sistemasus elAmbos ectroneselementse obtoiseperne quetenecensu númeral miosmatoómipercioodoes 5.por lo que tienen el mismo valor de n = 2, lo queionizhaceación.quePor esotterafaparctorteno, Zin  (  f(lBu)ya> aZla  (  (horBe)a, deya quedecidelir prelimmayorero tivaleneormásde lelaeenerctronesgía dede valdemenos (sóIpn(geía)V)delquerparsaoBbin,aeldeber íancaroatesgierd(essomayor )epor.elPorelctoque.srtEsaóelntntealoctp,anomal elreloe,scte,sctrelaóraneces noenerdo,nesp ldgiostíelsa  boroeioncireniseazenerdeaciencuent earnserprgundo rdelt queeonineseBe.ndoísaparSi syenenaldebeembar oquicuent s intataeragquero,nunoambos ossele. gúnPordeúnifacleltctoaosntoenunci apareados del mismo nivel de energía.

IBe  (9,3  eV)  >  ILi  (5,4 

eV)

IBe  (9,3) >  IB  (8,3)

12.9. Considera los elementos   A, A, B   y  y  C, cuyos números atómicos son 12, 16   y  y  17, respectivamente.   A   partir   de  sus  configuraciones  electrónicas  contesta  de  manera  razonada  las  siguientes  cuestiones:  a) Indica el  ion más estable que  formará  formará cada uno de los tres elementos.  b) La estequiometría más  probable  probable  para  para el  compuesto  formado  formado por   por  la combinación de   A A   y  y  C.  (C. Valenciana 2003)   2003) 

Las configuracionesnes electrónicas de los elementos A  , B  y B son, respectivamente: a)semiEllieonanA másde [elNesee]tcta3srbloenes de. cada eleB ment [Noe]debe3s t3epner  configuraciCó  n el [eNcte]ró3snic a3pcon  capa l ena o  eleSictrelónielceamentde gaso inerA piteemuyrde lesostadosble, elect: rones del orbital 3s adquiere una configuración – 2 e   [He] 2s 2p    [ N e] 3s    eleSictrelónielcaementde gaso inerB captte muya dosestablelee,ctrones: en el orbital 3p adquiere una configuración [Ne] 3s 3p +2+2 e–  [Ne] 3s 3p  











 

Problemas y Cuestiones de las Olimpiadas de Química. Volumen 10. (S. Menargues & F. Latre)

40

 deSSiigasel elineermentte muyo esC ctaptablae,un:electrón en el orbital 3p adquiere una configuración electrónica – + +1 1 e   [Ne] 3s  3p     [Ne] 3s 3p  b)eseletamentLableesyotdeeAquicedeesoametfodosrmíaeldelsectcumplrcompues oneseylaelcondi toelfeomentrcmióadonodeCentelganaercterlounneuts elerment actlirdóad.nopars AayfoCrmesarambos  yaunqueioeln  Lasson,confrespigecturiavciamentoneseel: ectrónicas abreviadas de los elementos de número atómico 9, 10 y 11  2p  Z = 10  [He] 2s 2p  Z = 11  [He] 2s 2p3s  Z = 9   [ H e] 2s Laexpreneresiógn:ía o potencial de ionización de una especie química puede calcularse mediante la       1312 es  eelseslnúmer que  indica el periodo do   I = 1312 1312Z Z n n Z a una car g cons a o nucl cuánt t a e nt ar i e c o en ef pr e ct kJ i n · v m ci a p ol al La cargZa nucl = Z ear # eef– eincttievran(osZ= )#see–cal extculeran, osde forma aproximada, mediante la expresión:    Laen uncarggraunuclpo seearmantefectieineva consen untantpere.iodo crece al aumentar el número atómico Z, mientras que Elcorelreesmentpondeo conel menor Z = 11,valtioener denpr= o3puesy el tmenor númer o de el e ct r o nes de val e nci a por l o que l e    o,   . Losque elelementprimoersoZ =tie10neymásZ = 9,elteictenenronesel midesmvalo evalncioar de(snp=)2,quesin elembarsegundogo, Z( s (1p0))>, porZ  (t9a)nt, yao,     e  .   Las  Elconfelementiguraociocuyones elsíemctbolróniocesas deAl eslas elespaleciumiesnpriooypuesperttaesneceson: al grupo 13 y periodo 3 del ssiussteelmaectperronesiódisceoobtporielonequequesusuconfnúmeriguroaciatóónmielceoctresóni13.ca Laabrconfeviaidaguresaci[Nóne]el3sect r3ópni.cSumando a del i o n  El el eesmento cuyo símyabolqueo escedeO estrelesoxíelegctenoronesy perdetesunececapaalmásgrupoext16ernya.periodo 2 del sistema periódico por lo que su configuración electrónica abreviada es [He] 2s   22pp. Sumando sus 

12.10.  Relaciona  razonadamente  los  valores  del   primer   primer   potencial   potencial   de  ionización  (kJ· 1680 y    y   2008  2008 con los elementos de número atómico 9, 10  y  y  11. 

  ))  496, 

(C. Valenciana 2003)   2003) 







 



 = 496 kJ·

 = 2008 kJ·

 = 1680 kJ·

12.11.  Ordena  las  siguientes  especies  por   su  tamaño  creciente,  justificando  la  respuesta:   ,   ,   ,   ,   , Ne. 

 , 

(C. Valenciana 2003)   2003) (C. Valenciana 2005)   2005) (C. Valenciana 2007)  2007) 



[He]



 

 

 

Problemas y Cuestiones de las Olimpiadas de Química. Volumen 10. (S. Menargues & F. Latre)

41

electrones se obtya queienecaptqueasdosu númerelectoroatnesómiencosuescapa8. Lamásconfextigurerancia.ón electrónica del ion  es   El elemento cuyo símbolo es Mg es el magnesio y pertenece al grupo 2 y periodo 3 del selesperi seEtctleiómaelrdioenescmentpero porsieóodiobtcuyolco oyiequeapornequesíquemsloubolcedequeconfsou númer delSumando idelosnistemassuuss  dosessiugurFconfelesaecioctielógatrnurofólneselúmiaciorectcódeonyróeselpersniue12.cctcapaaterneceabróLanimásconfecavialabraextdaigrgureuviespoarncidaa.[ó17Hne]esely2se[perNcte]r ói22poni3spdoca..2Sumando  es electrones se obtya queienecaptqueasunu númer o at ó mi c o es 9. La conf i g ur a ci ó n el e ct r ó ni c a del i o n  el e ct r ó n en s u capa más ext e r n a.  perElióeldiecmento poro cuyolo quesímbolsu oconfes Naiguresacielónsoeldieoctyrópernictaeneceabrealviagrdaupoes1[yNe]per3siodo. Sumando 3 del sistemasus elesectronesseobt yaienequequecedesuunnúmerelectoróatnódemicsuo capaes 11.másLa extconferignura. ación electrónica del ion     sisEtlemaelementperióodicuyoco porsílmobolqueo sesu confN esigurel anicitórnógenoelectryónipercatabreneceeviaaldagresupo[He]152sy per2pio. Sumando do 2 del escireóselnelelneóneoctectatrorónesóyminiperccenoateabressneceu7.ecapaviLaaaldamásconfgresupoiextgur18earcinya.ópern elioedoct.róSumando 2nidelca sdelisteismaouns speru Eslió eledisectcmentoroporneso cuyolsoequeobts íymiesaunebolqueconfqueo captesigsNeuruaatnúmer elSeecttrraotnesa deseesobtpeciieneesquequesutinúmer o at ó mi c o es 10. e nen l a mi s m a conf i g ur a ci ó n el e ct r ó ni c a y que s e denomi n an , por es t e mot i v o, t o das t i e nen l a mi s m a cons t a nt e de apant a l a mi e nt o l o que hacenúcleoqueconlamayor fuerzanúmer de atoradeccióprnodeltonesnúcl(neúmero sobro ate óelmielco)ect. rEnónotmásras extpalearbrnoas,seela tmayor en el a maño de l a esLaspeciespeecidecreseiceónialcasaument a r el númer o at ó mi c o. or d enadas por t a maño cr e ci e nt e s o n:       (Fp m)(1s33)on: < O  (140) < N  (171) Al u(lt5a3)ndo