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Química 2º BACHILLERATO
Cuestiones de Estructura Atómica y Tabla Periódica
(53)
AUTOR: VICENTE GUZMÁN BROTÓNS
http://bencenoanhidro.blogspot.com
A) Números cuánticos y orbitales atómicos
1.- Escribe los posibles valores de los números cuánticos para un electrón en
un orbital 3d
2.- Justifica cuál o cuáles de las siguientes combinaciones de valores de
números cuánticos, listados en el orden n, l, m, están permitidas para un
orbital: (2, 2, 0); (2, 1, 1); (3, 1, 3).
3.- ¿Cuál o cuáles de las siguientes combinaciones de números cuánticos
pueden describir un electrón?
a) (0, 0, 0, 1/2), b) (1, 1, 0, 1/2), c) (2, 1, 1, 1/2); d) (4, 5, 0, 1/2)
4.- ¿Por qué los orbitales d no aparecen hasta el tercer nivel energético y los f
hasta el cuarto?
5.- Para un determinado átomo se tienen las siguientes combinaciones de los
números cuánticos para cuatro de sus electrones: (3, 1, 0, 1/2), (4, 0, 0, 1/2),
(3, 2, 0, 1/2), (4, 1, 0, 1/2).
a) ¿Qué orbital ocupa cada electrón?
b) Ordena los orbitales obtenidos en orden creciente a su energía.
6.- ¿Cuáles de las siguientes combinaciones de números cuánticos, listados en
el orden n, l, ml y ms, son posibles para un electrón: (3, 0, 1, 1/2), (3, 1, 1, 1/2),
(0, 1, 0, 1/2), (3, 0, 0, 0)?
7.- Dados los átomos C, F, Na, Al, propón para cada uno de ellos una posible
combinación válida de números cuánticos para su electrón diferenciador.
8.- Escribe una posible combinación de números cuánticos para un electrón en
un orbital: a) 1s; b) 2p; c) 4f; d) 3d.
9.- Escribe los números cuánticos de cada uno de los electrones del átomo de
N.
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10.- Describe si son o no posibles los números cuánticos correspondientes a los
siguientes electrones:
a)
b)
c)
d)
n = 3 ; l =2 ; m=1 ; s = ½
n = 3 ; l = -1 ; m = 1 ; s = -½
n = 4 ; l = 4; m = 2; s = ½
n = 2 ; l =0 ; m = -1 ; s = ½
11.- Razone si serían posibles soluciones de la ecuación de Schrödinger y en
definitiva posibles orbitales atómicos, cada uno de los grupos de números
cuánticos para un electrón que aparecen a continuación:
a) n=1 ; l=0 ; m=0 ; s=1/2
b) n=1 ; l=3 ; m=3 ; s=1/2
c) n=2 ; l=1 ; m= -1 ; s= -1/2
d) n=5 ; l=2 ; m=2 ; s= - 1/2
Denominar el correspondiente orbital atómico.
12.- ¿Por qué en un orbital atómico no puede haber más de dos electrones?
Enuncia el principio en el que se basa este supuesto.
13.- Considera los posibles tránsitos para el electrón en el átomo de hidrógeno:
1s →2p;
2s → 3p;
2s → 4p;
2p → 3s
a) ¿Para cuál de ellos es necesario aportar energía?
b) ¿Para cuáles de ellos es necesario aportar la misma cantidad de
energía?
c) ¿Para cuál o cuáles de ellos es necesario aportar la mayor cantidad de
energía?
14.- Indica:
a) ¿Cuál es la configuración electrónica para el estado fundamental del
elemento químico boro?
b) ¿Qué números cuánticos asignaría a los electrones de la última capa del
citado elemento?
c) Proponga una configuración para un estado excitado del citado elemento.
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15.- Contesta razonadamente a las siguientes cuestiones:
a) ¿Qué valores del número cuántico l son posibles para un valor de n =3?
b) ¿Cuáles son los valores de n,l y m para un orbital 4 s?
c) ¿Cómo se denominan los orbitales para los que l =2? ¿Qué número de ellos
son posibles para este valor de número cuántico l?
16.- ¿Cuál de las siguientes series de números cuánticos están permitidas para
un electrón en un átomo?
a) n =3 ; l = 1; m = -1
b) n =2 ; l = 2; m = 0
c) n =3 ; l = 1; m = 2
d) n =4 ; l = 2; m = 1
Para aquellas que consideres permitidas, ¿en qué tipo de orbital estaría situado
el electrón?
17.- Dos electrones se encuentran situados en el mismo orbital atómico.
a) ¿Cuál o cuáles de los números cuánticos de esos dos electrones presentan
el mismo valor?
b) ¿Cuál o cuáles números cuánticos presentan diferente valor?
c) ¿Podría un tercer electrón situarse en ese orbital atómico?
18.- Explica el significado de cada uno de los tres números cuánticos que
caracterizan un orbital y diga cuáles de los siguientes grupos (n,l,m) no son
posibles, indicando las causas de la imposibilidad: a) (3,2,2); b) (3,0,-1); c)
(4,2,1); d) (1,1,0); e) (2, -1, 0).
19.- Escriba las configuraciones electrónicas de los siguientes átomos e iones:
F (Z=9), S2- (Z=16), Rb+ (Z=37), Xe (Z=54) y Ba2+ (Z=56).
Justificar los números cuánticos de los electrones de la última capa de
valencia.
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B) Configuraciones electrónicas
20.- Se tiene un elemento de Z = 20, explique de manera razonada:
a) Su configuración electrónica, su nombre y el tipo de elemento que es.
Números cuánticos de su electrón diferenciador.
b) Su situación en el sistema periódico y cite otro elemento de su mismo grupo.
Valencias más probables que puede presentar.
21.- a) Escribe la configuración electrónica de los siguientes átomos e iones:
Be2+ (Z=4)
·
·
N3- (Z=7)
F (Z=9)
b) Elige una de esas configuraciones y establece:
¿Cuántos electrones posee con l =0
¿Cuántos electrones posee con m = -1
22.- Se dan las siguientes configuraciones electrónicas externas para los
siguientes elementos:
a) (He) 1s1 1d1
b) (Ne) 2s2 2p6
c) (Ar) 3s2 3p4 3d2
d) (Li) 2s1
i)
Algunas de ellas están mal escritas. Explica por qué y escríbelas
correctamente
ii)
Explique cuáles serán las valencias más estables de estos elementos
23.- Razone si las configuraciones electrónicas siguientes representan la
fundamental, una excitada o una imposible para el átomo o anión propuesto:
a) Li = 1s2 2s1
b) C+ = 1s2 2s1 2p1 2d1
c) H = 1s2
d) He = 1p1
e) O+ = 1s2 2s2 2p3
24.- Escribir la estructura electrónica de los elementos con número atómico
(Z): 38, 11 y 14 y contestar razonadamente las siguientes cuestiones:
a) ¿A qué grupo del sistema periódico pertenece cada elemento?
b) ¿Qué estados de oxidación serán los más frecuentes?
c) ¿Cuales son metales y cuáles no metales?
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d) ¿Cuál es el elemento más electropositivo y cuál es el elemento más
electronegativo?
25.- Escribe las configuraciones electrónicas de los siguientes átomos e iones:
F (Z=9), S2- (Z=16), Rb+ (Z=37), Xe (Z=54) y Ba2+ (Z=56).
Justificar los números cuánticos de los electrones de la última capa de
valencia.
19.- Justifica que el nitrógeno (Z=7) puede actuar con valencia 3 y el fósforo
(Z=15) lo puede hacer con valencias 3 y 5 estando en el grupo XV del sistema
periódico.
26.- Enuncie los principios de Pauli y de Hund, que regulan las configuraciones
electrónicas de los elementos, aplíquelos a los casos del oxígeno (Z=8) y del
ión óxido.
27.- Contesta a las siguientes cuestiones:
a) Un átomo A tiene como configuración electrónica: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 5s1.
¿Cuáles serán los números cuánticos de su electrón más externo?
b) Justifica la veracidad o falsedad de las siguientes afirmaciones:
- A se encuentra en su estado fundamental.
- A pertenece al grupo de los metales alcalinos.
- A está en el quinto periodo del sistema periódico.
28.- ¿Qué se entiende por elemento de transición? De los elementos:
Ca (Z= 20), Zn (Z= 30) y Se (Z = 34), ¿cuáles son de transición? Justifica la
respuesta.
29.- Un isótopo de yodo, Z = 53, tiene 127 de número másico:
a) ¿cuántas partículas subatómicas tiene y cómo se distribuyen en el átomo?.
b) Escribe la configuración electrónica del estado fundamental para un átomo
de dicho isótopo.
30.- ¿Qué queremos decir cuando hablamos de la capa de valencia de un
átomo? ¿Cuántos electrones tiene la capa de valencia de: a) boro; b) aluminio;
c) un halógeno; d) sodio?
31.- Razona si las siguientes configuraciones electrónicas, todas ellas para
átomos neutros, corresponden al estado fundamental, a un estado excitado o si
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no son posibles: a) 2s1; b) 1s3 2s1 2p1; c) 1s2 2s1 2p1; d) 1s2 2s1 2p6 3s2
3d2.
32.- Dados los elementos fósforo, azufre y potasio, escribe para cada uno de
ellos la configuración electrónica en notación simplificada de: a) su estado
fundamental; b) el primer estado excitado; c) el ion más estable.
33.- Escribe la configuración electrónica del estado fundamental de las
siguientes especies: N, N3-, Cl- , K+, Fe, Fe3-. Indica cuáles de dichas
especies son diamagnéticas y cuáles paramagnéticas.
34.- ¿Cuál o cuáles de las siguientes configuraciones electrónicas
corresponden a un estado fundamental o a un estado excitado para un átomo:
a) 1s2 2s2;
b) 1s2 2s1 2p1;
c) |Ne| 3s2 3p8 4s1;
d) |Ar| 4s2 3d3
¿Alguna de las configuraciones anteriores contradice el principio de exclusión
de Pauli?
35.- El elemento químico nitrógeno, de número atómico 7, dispone de tres
electrones situados en sus órbitas 2p. De las tres posibilidades que a
continuación se indican: a) 2px2 py1; b) 2px3 ;
c) 2px1 2py1 2pz1 indica
razonadamente cuál consideras la correcta y qué principios o reglas incumplen
las que consideras incorrectas.
36.- Las tres configuraciones electrónicas siguientes están relacionadas con el
elemento de número atómico Z=8. Justifícalo.
a) (1s2 2s2 2p4); b) (1s2 2s2 2p3 3s1); c) (1s2 2s2 2p3)
37.- Dadas las configuraciones electrónicas de los átomos neutros:
A (1s2 2s2 2p6 3s1) y B (1s2 2s2 2p6 6p1)
Indica, razonándolo, si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones:
a) Se necesita energía para pasar de A a B
b) A y B representan elementos distintos.
c) Se requiere una menor energía para arrancar un electrón de B que de A.
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38.- Enuncie los principios de Pauli y de Hund, que regulan las configuraciones
electrónicas de los elementos, aplíquelos a los casos del oxígeno y del ión
óxido.
39.- Se dan las siguientes configuraciones electrónicas:
|Ar| 4s1 3d10 4p1
|Ne| 3s2 3p7
|Ar| 4s3 3d10
|Ne| 3s2 3p2
a) Algunas de ellas están mal escritas; explica por qué y escríbelas
correctamente
b) Explica cuáles serán las valencias mas estables de esos elementos.
C) Propiedades periódicas
40.- Dados los elementos A y B cuyos números atómicos son Z=26 y Z=35
respectivamente. Indicar razonadamente:
a) Su estructura electrónica; b) de qué tipo de elementos se trata; c) su
situación en el sistema periódico; d) nombre y símbolo; e) Cuál tendrá mayor
radio; f) Cuál tendrá mayor Potencial de ionización.
41. - Dadas las siguientes configuraciones electrónicas:
a) 1s2 2s2 2p5
b) 1s2 2s1
c) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5
d) 1s2 2s2 2p6
e) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6
f) 1s2 2s2 2p6 3s1
Agrúpalas de tal manera que, en cada grupo que propongas, los elementos que
representan las configuraciones electrónicas tengan propiedades similares.
Para cada grupo propuesto, explica alguna de estas propiedades.
42.- Dados los elementos de Z = 19, 23 y 48, escribe la configuración
electrónica en el estado fundamental de estos elementos. Explica si el
elemento de Z=30 pertenece al mismo periodo y/o al mismo grupo que los
elementos anteriores. ¿Qué característica común presentan en su
configuración electrónica los elementos de un mismo grupo?
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43.- a) Define las siguientes propiedades periódicas: energía de ionización,
afinidad electrónica y electronegatividad.
b) Justifica la variación de energía de ionización a lo largo de un período..
c) Indica razonadamente cómo varía la electronegatividad a lo largo del grupo
de los halógenos.
44.- El número de protones de los siguientes 5 elementos son:
ELEMENTO
A
B
C
D
E
PROTONES
2
11
9
12
13
Indicar la letra del elemento que:
a) Es un gas noble.
b) Es el más electronegativo.
c) Es un metal alcalino.
d) Es un gas reactivo a temperatura ambiente.
e) Muestra valencia 3.
f) Forma un nitrato de fórmula X (NO3)2
45.- Dados los elementos F, Na, Cs y Ne, justifica cuál de ellos tiene: a) mayor
energía de ionización; b) mayor afinidad electrónica; c) mayor carácter
metálico.
46.- El electrón diferenciador de un elemento dado tiene la siguiente
combinación de números cuánticos: (4, 0, 0, - 1/2).
a) ¿Qué clase de elemento es?
b) ¿En qué grupo y período se encontrará?
c) Escribe la posible configuración electrónica de dicho elemento.
47.- Dados los elementos X e Y, de números atómicos 20 y 35,
respectivamente, se pide para cada uno de ellos:
a) Sus configuraciones electrónicas..
b) Una posible combinación de números cuánticos para su electrón
diferenciador.
c) La valencia iónica (ión) más probable.
d) La clase de elemento que es.
48.- Disponemos de la siguiente información de dos elementos X e Y. El
elemento X tiene la misma configuración electrónica que la especie Ar+. Por
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otro lado, Y es un elemento del tercer período cuyo ion más frecuente tiene
carga +2.
a) Indica de qué elementos se trata.
b) Justifica cuál de ellos tendrá mayor carácter metálico.
c) ¿Sería posible la existencia del ion Ar+ en un compuesto químico?
49.- Considera las siguientes especies químicas: F-, N3-, Na+
a) ¿Qué tienen en común?
b) ¿En qué se diferencian?
c) Ordénalas de menor a mayor tamaño.
50.- Justificar que el nitrógeno puede actuar con valencia 3 y el fósforo lo
puede hacer con valencias 3 y 5 estando en el grupo XV del sistema periódico.
51.- Justificar que el oxígeno puede actuar con valencia 2 y el azufre lo puede
hacer con valencias 2, 4 y 6 estando en el grupo XVI del sistema periódico.
52.- Dibuja la forma de los orbitales definidos por (3, 0,0) y (3,1, -1). Indica a
qué capa de energía pertenecerían esos orbitales si se tratase del átomo de
hidrógeno.
53.- Se conocen los números atómicos de tres elementos:
Z = 30; Z = 15; Z = 54
a) Escribe su configuración electrónica.
b) Escribe si son paramagnéticos o diamagnéticos.
c) Explica si alguno de ellos que sea reductor y por qué.