CUESTIÓN 3.- a) Escribe la configuración electrónica del rubidio.
b) Indica el conjunto de números cuánticos que caracteriza al electrón externo del átomo de cesio
en su estado fundamental.
c) Justifica cuantos electrones desapareados hay en el ión Fe3+. (3d5)
Prueba de Selectividad, Comunidad de Andalucia, Junio 2015, QUIMICA
Respuestas
a) El rubidio es el elemento quimico que pertenece al Grupo 1 de la Tabla Periódica con Periodo V. Sabiendo esto se conoce que su número atómico a partir de su posición en la Tabla, ya que los elementos en la Tabla Periódica están organizados de acuerdo con su número atómico Z, por tanto el número de electrones presentes en el átomo de Rb es:
Z= 2 + 8 + 8 + 18 + 1 = 37.
Finalmente la configuración electrónica del Rb es:
1s² 2s₂ 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s² 4p⁶ 5s¹
b) La configuración del elemento quimico Cesio (Cs) la deducimos ubicandolo en la tabla periódica donde está debajo del Rubidio (Rb), por lo que pertenece al Periodo VI y al Grupo 1. Debido a su posición en la tabla sabemos que su configuración de valencia es 6s¹ y los números cuánticos del electrón diferenciador del Cs son:
n=6, porque está en la capa 6ta
l=0 , porque está en la subcapa 6s
m=0 , único valor posible para un orbital “s”
s=+1/2, suponiendo que el spin sea positivo, por ser el primer electrón en el orbital.
∴(6, 0, 0, +1/2).
c) El hierro (Fe) pertenece al grupo 8 del IV Periodo, por lo que su configuración electrónica externa es 4s² 3d⁶ en estado neutro. Cuando esta en el estado de oxidación +3 presenta tres electrones menos.
Al inicio los átomos al ionizarse pierden los electrones de los orbitales más externos pero en este caso hay considerar un efecto energético peculiar que se da en algunos elementos de transición y es que la energía de los orbitales va cambiando conforme aumenta el número atómico Z, y en general para los elementos del Grupo 6 en cada Periodo, a los que en principio correspondería una configuración externa de ns² (n–1)d₄, tiene lugar una anomalía en el orden de ocupación de los orbitales, pasando a configuración ns1 (n–1)d5. Esta anomalía se debe a que la diferencia de energía entre el orbital s y los orbitales d va disminuyendo, y para los elementos del Grupo del Cr, la diferencia se vuelve menor que la energía de repulsión interelectrónica que afecta a los electrones del orbital s.
En estas circunstancias, para el electrón del orbital s es más favorable “subir un pequeño escalón” en energía orbital, disminuyendo significativamente la repulsión interelectrónica al encontrarse solo en el 5º orbital d, que permanecer en el orbital s pero compartiendo la misma región del espacio con otra carga negativa, que lo repele y lo desestabiliza. Esta es la razón por la que el Cr presenta configuración 4s¹ 3d⁵, en lugar de 4s² 3d⁴ como en principio se esperaría.
Pues bien, esta aparente anomalía se mantiene para los iones de los siguientes elementos de la serie de transición. Por esta razón, los electrones que pierde el átomo de Fe al oxidarse hasta el estado +3, proceden de la subcapa 3d, pero inmediatamente de su salida de los orbitales d, un electrón salta desde el orbital 4s hasta uno de los que quedan vacantes, quedando el catión en la configuración siguiente:
Por lo tanto podemos decir que el número de electrones desapareados del Fe³⁺ es de 5.