Ejercicio 6 - Estructura atómica y propiedades periódicas · Química PAU Castilla y León Ordinaria 2021

Tema: Estructura atómica y propiedades periódicas · Del examen Ordinaria (2021)

Enunciado

2. Constantes físico-químicas

Carga elemental (ee): 1,602⋅10−19 C1{,}602\cdot 10^{-19}\text{ C}

Constante de Avogadro (NAN_{\text{A}}): 6,022⋅1023 mol−16{,}022\cdot 10^{23}\text{ mol}^{-1}

Unidad de masa atómica (uu): 1,661⋅10−27 kg1{,}661\cdot 10^{-27}\text{ kg}

Constante de Faraday (FF): 96490 C⋅mol−196490\text{ C}\cdot\text{mol}^{-1}

Constante molar de los gases (RR): 8,314 J⋅mol−1⋅K−1=0,082 atm⋅dm3⋅mol−1⋅K−18{,}314\text{ J}\cdot\text{mol}^{-1}\cdot\text{K}^{-1} = 0{,}082\text{ atm}\cdot\text{dm}^3\cdot\text{mol}^{-1}\cdot\text{K}^{-1}

3. Algunas equivalencias

1 atm=760 mmHg=1,013⋅105 Pa1\text{ atm} = 760\text{ mmHg} = 1{,}013\cdot 10^5\text{ Pa}

1 cal=4,184 J1\text{ cal} = 4{,}184\text{ J}

1 eV=1,602⋅10−19 J1\text{ eV} = 1{,}602\cdot 10^{-19}\text{ J}

6. Responda a las siguientes cuestiones:

a)

Dados los elementos X e Y cuyos valores de Z son 20 y 25 respectivamente, escriba sus configuraciones electrónicas ordenadas, identifíquelos y señale grupo y periodo, así como las configuraciones electrónicas ordenadas de sus iones X2+\text{X}^{2+} e Y2+\text{Y}^{2+}. [Hasta 0,8 puntos]

Elemento X (Z=20Z = 20)

Elemento Y (Z=25Z = 25)

b)

Razone si X tendrá mayor o menor radio atómico que Y. [Hasta 0,4 puntos]

c)

Justifique si son posibles las siguientes combinaciones de números cuánticos: (2,0,3,−1/2)(2, 0, 3, -1/2); (1,1,0,−1/2)(1, 1, 0, -1/2); (3,−2,1,+1/2)(3, -2, 1, +1/2) y (3,1,−1,−1/2)(3, 1, -1, -1/2). [Hasta 0,4 puntos]

Combinación (2,0,3,−1/2)(2, 0, 3, -1/2)

Combinación (1,1,0,−1/2)(1, 1, 0, -1/2)

Combinación (3,−2,1,+1/2)(3, -2, 1, +1/2)

Combinación (3,1,−1,−1/2)(3, 1, -1, -1/2)

Enunciado: Ejercicio 6 - Estructura atómica y propiedades periódicas · Química PAU Castilla y León Ordinaria 2021

Solución

Según los criterios oficiales de corrección

a) Configuración electrónica de X (Z = 20)

Solución: 1s22s22p63s23p64s21s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 4s^2 / [Ar]4s2[\text{Ar}] 4s^2

a) Identificación del elemento X

Solución: Calcio / Ca

a) Grupo de X

Solución: 2 / Grupo 2 / IIA

a) Periodo de X

Solución: 4

a) Configuración electrónica del ion X2+

Solución: 1s22s22p63s23p61s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 / [Ar][\text{Ar}]

a) Configuración electrónica de Y (Z = 25)

Solución: 1s22s22p63s23p63d54s21s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 3d^5 4s^2 / 1s22s22p63s23p64s23d51s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 4s^2 3d^5 / [Ar]3d54s2[\text{Ar}] 3d^5 4s^2

a) Identificación del elemento Y

Solución: Manganeso / Mn

a) Grupo de Y

Solución: 7 / Grupo 7 / VIIB

a) Periodo de Y

Solución: 4

a) Configuración electrónica del ion Y2+

Solución: 1s22s22p63s23p63d51s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 3d^5 / [Ar]3d5[\text{Ar}] 3d^5

b) ¿Tendrá X mayor o menor radio atómico que Y?

Solución: Mayor

b) Justificación del radio atómico

Solución: Ambos elementos pertenecen al mismo periodo (periodo 4), por lo que tienen el mismo número de capas electrónicas. Sin embargo, el manganeso tiene mayor número atómico (Z = 25 frente a Z = 20), lo que implica una mayor carga nuclear efectiva que atrae con más fuerza a los electrones hacia el núcleo, reduciendo el radio atómico.

c) Viabilidad de (2, 0, 3, -1/2)

Solución: No / Imposible

c) Justificación de (2, 0, 3, -1/2)

Solución: Para l = 0, el número cuántico magnético ml solo puede tomar el valor 0 (ya que va desde -l hasta +l). No puede ser 3.

c) Viabilidad de (1, 1, 0, -1/2)

Solución: No / Imposible

c) Justificación de (1, 1, 0, -1/2)

Solución: Para n = 1, el número cuántico secundario l solo puede tomar el valor 0 (los valores posibles son desde 0 hasta n - 1, por lo que l debe ser menor que n).

c) Viabilidad de (3, -2, 1, +1/2)

Solución: No / Imposible

c) Justificación de (3, -2, 1, +1/2)

Solución: El número cuántico secundario l no puede tomar valores negativos; sus valores son enteros desde 0 hasta n - 1.

c) Viabilidad de (3, 1, -1, -1/2)

Solución: Sí / Posible

c) Justificación de (3, 1, -1, -1/2)

Solución: Cumple todas las reglas: n = 3 > 0, l = 1 (menor que n), ml = -1 (entre -1 y +1) y ms = -1/2 (corresponde a un electrón del orbital 3p).

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