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EJERCICIOS RESUELTOS DE Nº CUÁNTICOS Y CONFIGURACIONES ELECTRÓNICAS.

1. Indica si son posibles las siguientes combinaciones de nº cuánticos:

a) n=0   l= 2   m=1   s=-1/2 → F. el nº n nunca vale 0

b) n= 1  l= 0   m=0   s= -1/2 → V. sigue las normas de los nº cuánticos

c) n=3   l=-2   m=1   s=  +1/2 → F. el nº l no es negativo

d) n=3 l=1      m=-1  s= -1/2 → V.

2. ¿Cuántos orbitales son posibles con el nº cuántico principal igual a 4? ¿cuántos electrones pueden alojarse en ellos?

Si  n= 4, los valores de l pueden ser 0,1,2 y 3.

Si l=0, m =0 → orbital s

Si l=1, m=-1,0.1 → 3 orbitales p (px,py,pz) :

            Si l=2, m = -2,-1,0,1 y 2 → 5 orbitales d

            Si l=3, m= -3,-2,-1.0, 1, 2, 3 → 7 orbitales f

 En cada uno se alojarán como máximo, dos electrones, cada uno con espines contrarios (+ ½  , - ½   ) . En total, habrá 16 orbitales y (2 + 6+10+14)= 32 electrones.

 3.Escriba la configuración electrónica y la composición del átomo de Z =37 y A=85. Indica los nº cuánticos del electrón diferenciador.

  Núcleo: 37 protones y (85 - 37) = 48 neutrones

 Corteza : 37 electrones

 Configuración electrónica : 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 1

el electrón diferenciador es el que entra en último lugar y por tanto diferencia al átomo del precedente. En este caso está en el orbital 5s : ( 5, 0,0, + ½  )

4. Asigna orbital a los siguientes electrones: (1,0,0,1/2)  (2,1,-1,1/2)

(1,0,0,1/2)  : n=1 ; l=0; m=0; orbital 1s

  (2,1,-1,1/2): n=2; l=1; m=-1; un orbital 2 p

5. Indica los nº cuánticos de los orbitales 4f, 3d y 5p

4f: n=4 y l=3

3d: n=3 y l=2

5p: n=5 y l=2

6. Indicar a qué orbital corresponde la siguiente serie de números cuánticos: n=4, l=3, m= -1 .RESOLUCIÓN

El tipo de orbital nos lo indica el segundo número cuántico, con la siguiente equivalencia: s = 0 ; p = 1 ,d = 2 y f = 3, por lo que como en este caso tiene el valor “3", corresponde a un orbital tipo “f”.

Para un valor del número cuántico principal n = 4, los valores que puede tomar el número cuántico secundario “ l “ son: l = 0 es un orbital tipo “s” (uno solo)

l = 1 es un orbital tipo “p” (tres orbitales)

l = 2 es un orbital tipo “d” (cinco orbitales)

l = 3 es un orbital tipo “f” (siete orbitales)

En total: 1 + 3 + 5 + 7 = 16 orbitales

7. Si los números atómicos respectivos de nitrógeno, argón, magnesio y cobalto son 7, 18, 12 y 27.

a) Escriba las configuraciones electrónicas de los referidos átomos.

b) Escriba las configuraciones electrónicas de los iones N 3 - , Mg 2 + y Co 3 +

e) Indique el número de electrones desapareados que existen en el ión cobalto y en el ión nitrógeno

        a)  N (Z = 7) 1s 2 2s 2 2p 3                        Ar (Z = 18) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6

           Mg (Z = 12) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2                          Co (Z = 27) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 7 4s 2

.     b) Los iones tienen más o menos electrones que el átomo neutro, según nos indique su carga negativa o positiva, respectivamente. Si la carga es positiva pierde los electrones de valencia: los más externos y los más débilmente retenidos

N 3 - (Tiene 10 e - ) 1s 2 2s 2 2p 6     

Mg 2 + (tiene 10 e - ) 1s 2 2s 2 2p 6    

Co 3 + (Tiene 24 e - ) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 6

c) El ion cobalto III  tiene cinco orbitales d, por lo que los seis electrones existentes en este subnivel se distribuirán lo más desapareados posible: dos electrones en un orbital y uno solo en los otros cuatro; por tanto, existirán 4 electrones desapareados

5 orbitales 3d: ↑↓ ↑ ↑ ↑ ↑

 El ión N3- tiene 6 electrones en 3 orbitales p : ↑↓ ↑↓ ↑↓  No hay desapareados

8. Representa la configuración electrónica del átomo de hierro e indica los nº cuánticos de su electrón diferenciador:

Z= 26:    1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 6 4s 2           

          ↑↓               ↑↓*   ↑     ↑      ↑     ↑        

         4s ²                               3 d 6                                                                                                               el electron * (3, 2, -2, -1/2) es el último que se ha colocado 

9.Indica la situación en la tabla periódica de los átomos cuyos Z son : 19, 53. 36, 28

 a)       Z=19 :  1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s1

 El elemento está en el cuarto periodo como indica su último nivel (4s)

 El grupo es el 1 ya que su configuración acaba en ns1 que es propia de           dicho grupo. Es el tercer metal alcalino, el potasio y cuarto elemento del grupo 1 (H,Li,Na y K)

b)      Z= 53;  1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6   4s2  3d10  4p6  5s2  4d10  5p

  Quinto periodo ( 5s2 5p5)

  Configuración final del tipo ns2 p5, propia del grupo 17 (halógenos)  Es el yodo, el cuarto elemento del grupo.

 c)       Z= 36;  1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6   4s2  3d10  4p

  Su configuración externa es del tipo ns2 p6, propia del grupo 18 (gases nobles), caracterizada por ser capa completa. Dado que n= 4, está en el 4º periodo. Es el kripton.

 d)      Z= 28;  1s2   2s2 2p6  3s2 3p6   4s2  3d 8 

 Su configuración externa es del tipo ns2 (n-1)dx, propia de los elementos de transición, caracterizada por  tener incompletos orbitales d o bien completos pero sin pasar al siguiente nivel.. Dado que n= 4 (4s2, es su nivel más externo), está en el 4º periodo. Es el niquel.

 10 Escribe las configuraciones electrónicas de los siguientes elementos

 a) N (Z=7) 1s2 2s2 2p3
 b) P (Z = 15) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p3
 c) Ar (Z = 18) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6
 d) Ti (Z = 22) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d2
e) V (Z = 23) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d3
 f) Ge (Z = 32) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p2
 g) Br (Z = 35) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p5
h) Sr (Z= 38) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2
 i) Au (Z=79) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d9
j) Be (Z = 4) 1s2 2s2
 k) Xe (Z = 54) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6
 l) K (Z = 19) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1
 m) S (Z = 16) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4
 n) Sb (Z = 51) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p3