TRILCE

59

Capt ulo

CONFIGURACIN ELECTRNICA6CONFIGURACIN ELECTRNICALa forma como los electrones se distribuyen en los diferentes orbitales de un tomo es suconfiguracin electrnica. La configuracin electrnica ms estable, o basal, de un tomoes aquella en la que los electrones estn en los estados de energa ms bajos posibles.

PRINCIPIO DE EXCLUSIN DE PAULIEstablece que dos electrones en un mismo tomo no pueden tener los mismos estadoscunticos, es decir, no pueden tener el mismo conjunto de nmeros cunticos. Por con-siguiente, en un orbital atmico pueden existir como mximo dos electrones para lo cualdeben tener espines opuestos.

PRINCIPIO DE MXIMA MULTIPLICIDAD DE HUNDEstablece que, al distribuir electrones en orbitales degenerados, se trata de tener el mxi-mo nmero de electrones desapareados. Es decir, se debe poner un electrn en cada

orbital siempre con el mismo espn, y si sobran electrones recin se puede comenzar el apareamiento.

PRINCIPIO DE AUFBAU O DE LA CONSTRUCCIN ELECTRNICAEste principio establece que los electrones se distribuyen en los orbitales por orden creciente de sus energas relativas. Esdecir, primero se llenan los subniveles de menor energa relativa y as sucesivamente, conforme aumenta la energa relativa.

1s

2s

3s

4s

5s

6s

7s

2p

3p

4p

5p

6p

7p

3d

4d

5d

6d

4f

5f

Orden de llenado de los subniveles de energa.

Qumica

60

Elemento

H

He

Li

B

C

Be

Z

1

2

3

4

5

6

Diagrama de orbitales Configuracinelectrnica

1s1

1s2

1s 2s2 1

1s 2s2 2

1s 2s 2p2 2 1

1s 2s 2p2 2 2

1s 2s 2p 3s

Configuracin electrnica de algunos elementos.

ANOMALAS AL PRINCIPIO DE LA CONSTRUCCIN ELECTRNICASe establece que algunas configuraciones como: Cr, Cu, Ag,Au, Mo, no pueden terminar en ns2(n-1)d4 ns2(n-1)d9. Enestos casos, la configuracin correcta es ns1(n-1)d5 ns1(n-1)d10. Esto es debido, a que los orbitales ns y (n-1)d tienenvalores de energa muy prximos y de esta manera tiende a haber ms electrones desapareados.Veamos la configuracin del 24Cr

en teora: 24Cr: ________________________________________

Pero, en realidad es 24Cr: ________________________________________

PARAMAGNETISMOLos materiales paramagnticos se caracterizan por tener una susceptibilidad magntica muy pequea, debido a la presenciade electrones desapareados. Esto es as, porque al aplicar un campo magntico externo, los momentos magnticos atmicosvaran, alinendose con el campo y reforzando ligeramente al campo magntico aplicado. Esta alineacin es contrarrestadapor el movimiento trmico que tiende a desorientar los dipolos magnticos, razn por la cual, la imantacin disminuye conla temperatura.Los materiales paramagnticos son materiales atrados por imanes; pero no se convierten en materiales permanentementemagnetizados.

DIAMAGNETISMOEn 1847 Michael Faraday descubri que una muestra de bismuto era repelida por un imn potente.Aeste comportamiento,le denomin diamagnetismo. Se trata de un efecto muy dbil, difcil de medir, que presentan algunas sustancias tan comunescomo, por ejemplo, el agua, el calcio, el magnesio, etc.Otra forma de explicar el diamagnetismoes a partir de la configuracin electrnica de los tomos o de los sistemas moleculares.De esta forma, el comportamiento diamagntico lo presentan sistemas moleculares que contengan todos sus electrones sinexcepcin apareados y los sistemas atmicos o inicos que contengan orbitales completamente llenos. Es decir, los espinesde los electrones del ltimo nivel se encontrarn apareados.Los materiales diamagnticos no son atrados por imanes, son repelidos y no se convierten en imanes permanentes.

FERROMAGNETISMOEl ferromagnetismo es el ordenamiento magntico de todos los momentos magnticos de una muestra, en la mismadireccin y sentido, resultando que el magnetismo puede llegar a ser hasta un milln de veces ms intensa que la de unasustancia paramagntica simple.

TRILCE

61

HT HT

Dominios magnticos de un ferromagneto alinendose con un campo creciente.

Los materiales ferromagnticos son materiales que pueden ser magnetizados permanentemente por la aplicacin de uncampo magntico externo. Este campo externo puede ser tanto un imn natural o un electroimn. Son los principalesmateriales magnticos, el hierro, el nquel, el cobalto y aleaciones de estos.Si la temperatura de un material ferromagntico es aumentada hasta un cierto punto llamado temperatura de Curie, elmaterial pierde abruptamente su magnetismo permanente y se vuelve paramagntico.

Qumica

62

PROBLEMAS PROPUESTOS

01. Qu tomo presenta tres electrones desapareados?

a) 11Na b) 22Ti c) 23Vd) 26Fe e) 86Ra

02. En un tomo de cobalto(Z=27) en su estado basal, elnmero total de niveles ocupados por uno o mselectrones es:

a) 1 b) 2 c) 3d) 4 e) 5

03. Considere el tomo de cobalto del problema anterior.El nmero total de orbitales ocupados por uno o mselectrones es:

a) 15 b) 12 c) 9d) 6 e) 7

04. En el estado basal de un tomo de 27Cohay ..................electrones no apareados y el tomo es..............

a) 3 - paramagntico.b) 5 - paramagntico.c) 2 - diamagntico.d) 0 - diamagntico.e) 3 - ferromagntico.

05. Hallar la configuracin electrnica de un tomo quepresenta 12 orbitales llenos. Dar como respuesta elnmero de electrones desapareados.

a) 1 b) 2 c) 3d) 4 e) 5

06. Cul de las proposiciones que a continuacin seindican es incorrecta?

a) np Aqu se viola el principio de exclusin

de Pauli.b) La configuracin electrnica de todos los elemen-

tos estn regidos por la regla del serruchoc) 1s22s12p1 Aqu se viola el principio de Aufbaud) El elemento cuya combinacin de nmeros

cunticos de sus dos electrones externos es: 3, 0, 0,1/2; tiene la configuracin electrnica1s22s22p63s2.

07. Dar el nmero de electrones que se encuentran en eltercer nivel (n=3) para un elemento que tiene 25electrones.

a) 13 b) 11 c) 9d) 15 e) 17

08. El elemento cromo (Z=24) tiene electrones noapareados en nmeros de:

a) 2 b) 4 c) 6d) 5 e) 1

09. El tomo del cloro, en su ltima rbita giran: (N tomico17).

a) 5 electrones. b) 7 electrones.c) 6 electrones. d) 4 electrones.e) 8 electrones.

10. Determinar el nmero de electrones de la ltima capapara el tomo de Rubidio, si contiene 37 nucleonescon carga positiva:

a) 1 b) 2 c) 3d) 4 e) 5

11. Hallar el nmero atmico de un tomo que contiene11 electrones caracterizados por = 2.

a) 35 b) 21 c) 38d) 39 e) 40

12. Determinar los electrones en subniveles "d" del tomode Yodo, si presenta 53 protones.

a) 6 b) 10 c) 16d) 20 e) 30

13. Para la configuracin electrnica delArsnico (Z=33).Indique el nmero de electrones de valencia, orbitalesllenos y orbitales semillenos.

a) 5, 10, 1 b) 5, 15, 2 c) 5, 15, 3d) 3, 15, 3 e) 3, 16, 2

14. Un tomo presenta 13 electrones en su cuarto nivel y

adems es istono con el Sn10250 . Cuntos nucleones

tiene?

a) 95 b) 82 c) 66d) 49 e) 43

15. Determinar la cantidad de orbitales llenos que tiene untomo cuya capa "M" se encuentra semillena.

a) 8 b) 20 c) 10d) 9 e) 3

16. Determinar la proposicin falsa:

a) Si el ltimo electrn distribuido se caracteriza por)2/1,0,0,3( , entonces el nmero atmico del

tomo es 12.

TRILCE

63

b) En la distribucin: zp2yp2xp2s2s1 se

incumple con el principio de Aufbau.c) El 15P posee 3 orbitales semillenos.d) El tomo 20Ca es paramagntico.e) La distribucin:

2z4d2y2x

d4yzd4xzd4xyd4s5]Kr[

correspon-

de a la Ag (Z=47).

17. Determine la carga nuclear de un tomo que posee 6electrones desapareados y 5 niveles de energa.

a) 24 b) 23 c) 64d) 42 e) 52

18. En qu casos se representa laconfiguracin correcta?

I. 21324 d3s4]Ar[Cr

II. d329 ]Ar[Cu

III. d4s547 ]Kr[Ag

a) Slo I b) II y III c) I y IIId) Slo III e) I,II y III

19. Seale verdadero (V) o falso (F) cada proposicin:

I. El 26Fe es un elemento diamagntico.

II. El C126 en su estado basal es paramagntico.

III. Un elemento paramagntico tiene todos sus elec-

trones desapareados.

IV. El 28Ni es ferromagntico.

a) FVFV b) FVVV c) VFVVd) VVFV e) VVFF

20. De la siguientes configuraciones electrnicas, indiquela incorrecta:

a) F- (Z=9) 1s22s22p6

b) Cl- (Z=17) 1z2y2x2x2622 p3p3p3p3s3p2s2s1

c) Ca(Z=20) 2622622 s4p3s3s3p2s2s1

d) Ar(Z=18) 62622 p3s3p2s2s1

e) Br(Z=35) 1z2y2x102622622 p4p4p4d3s4p3s3s3p2s2s1

21. Determine, quespecie es diamagntica?

a) 26Fe b) 26Fe2+ c) 26Fe

3+

d) 30Zn e) 11Na

22. Identificar los cuatro nmeros cunticos del electrndesapareado del Rubidio(Z= 37).

a) 4,2,-2,+1/2 b) 5,1, 0,+1/2c) 3,0,0,-1/2 d) 5,0, 0,+1/2e) 3,2,-1,-1/2

23. Los cuatro nmeros cunticos de octavo electrn delOxgeno Z=8 son:

a) n=2, l=1, ml=1, ms=-1/2b) n=2, l=1, ml=2, ms=1/2c) n=2, l=1, ml=0, ms=1/2d) n=2, l=2, ml=1, ms=1/2e) n=2, l=0, ml=0, mss=1/2

24. La molcula del Flor est formada por dos tomos,los queestn unidos por unenlace covalente. Cuntoselectrones tendr cada tomo de la molcula del Floren su rbita de valencia?

a) 8 y 8 b) 8 y 6 c) 7 y 6d) 6 y 6 e) 7 y 7

25. Cul es el nmero atmico del elementoSmbolo D: configuracin electrnica por niveles: 2, 8,16, 2

a) 28 b) 24 c) 10d) 2 e) 18

26. Cuntos electrones no apareados habr en un ionX2+ con Z=14?

a) 3 b) 1 c) 0d) 2 e) 4

27. Cul de las siguientes configuraciones es la correctapara el Argn, si presenta 18 protones?

a) 42622 p3s3p2s2s1

b) 262622 s4p3s3p2s2s1

c) 62622 p3s3p2s2s1

d) 22622 p3s3p2s2s1

e) 62622 p5s4p3s2s1

28. Qu tomo presenta 1 electrn de valencia?

a) 22Ti b) 30Zn c) 47Agd) 14Si e) 53I

29. Determinar el nmerode masa de un tomo, si presenta17 electrones en los subniveles "p" y 45 nucleonesneutros.

a) 78 b) 80 c) 85d) 90 e) 94

Qumica

64

30. Un tomo X es istono con 70 Y(Z=32) e isbaro con66Z. Determine cuntos electrones posee X3+.

a) 29 b) 25 c) 26d) 31 e) 17

31. Para laconfiguracinelectrnicade laespecie: 26530 Zn .

Qu electrn no se ubica en dicha configuracin?

a) 3, 2, +2, -1/2 b) 3, 2, -1, -1/2c) 3, 2, 0, -1/2 d) 4, 0, 0, -1/2e) 3, 1, -1, -1/2

32. Sabiendo que las especies isoelectrnicas son aquellasque tienen el mismo nmero de electrones y la mismaconfiguracin, qu especies no son isoelectrnicas?

a) 56Ba2+ y 53I

- b) 23V2+ y 21Sc

c) 21Sc3+ y 17Cl

- d) 19K1+ y 20Ca

2+

e) 17Cl- y 18Ar

33. Respecto al 82Pb Qu proposicion es falsa?a) El tomo de plomo es paramagntico.b) Presenta 4 electrones de valencia.c) Su configuracin electrnica por niveles es: 2, 8,

18, 32, 18, 4d) El tomo de plomo presenta 4 electrones

desapareados.e) Su configuracin electrnica es:

[Xe] 6s24f 14 5d106p2

34. Cuntos de los siguientes elementos no tienen unaconfiguracin electrnica que pueda ser prevista por elprincipio de construccin de AUFBAU?I. 23X II. 29X III. 80XIV. 79X V. 42X VI. 82X

a) 2 b) 3 c) 4d) 5 e) 6

35. Determine los enunciados correctos con respecto a losorbitales atmicos.a) Los orbitales p de un mismo nivel son idnticos en

tamao y forma; pero diferentes en orientacin yenerga.

b) Todos los orbitales d de un mismo nivel son dege-nerados y diferentes en orientacin y forma.

c) La energa total de un tomo slo depende de lasuma de la energa de los orbitales externos a l.

a) FVF b) FFF c) VFVd) VVF e) VVV

36. Cul es la configuracin electrnica del in Sn4+(Z=50)?

a) [Kr] 5s2 4d10 5p2 b) [Kr] 5s2 4d10 5p0

c) [Kr] 5s0 4d10 d) [Ne] 3s0 3p0

e) [Kr] 5s2 4d8

37. Una especie qumica posee 16 orbitales llenos en suconfiguracin electrnica y 40 neutrones en su ncleo.Indique su nmero de masa.

a) 56 b) 72 c) 74d) 76 e) 78

38. Sealar la alternativa incorrecta:

a) 1y1x226 p2ps2s1:C

b) 80228 d3s4]Ar[:Ni

c) 10147 d4s5]Kr[:Ag

d) ]Ne[:Mg212

e) 1z2y2x2219 p2p2p2s2s1:F

39. Determinar La distribucin electrnica del 29Cu2+?

a) [Ar]4s23d9 b) [Ar]4s13d9

c) [Ar]4s03d9 d) [Ar]4s03d10

e) [Ar]4s13d8

40. La raznentre lacarganucleary elnmerodenucleoneses 7/16; si, adems, presenta el mximo nmeroatmico con dos subniveles principales llenos. Calculeel total de neutrones de dicho tomo.

a) 40 b) 45 c) 55d) 60 e) 65

41. Cul de las siguientes proposiciones es incorrecta?

a) 7N presenta 3 orbitales semillenos.b) El Ti (Z=22) es un tomo paramagntico.

c) En la distribucin: yp3xp3s3]Ne[ se viola el

principio de mxima multiplicidad.d) Las especies: 20Ca y 22Ti

2+ son isoelectrnicos.

e) En la distribucin: s4]Ar[ se incumple con el prin-

cipio de Exclusin de Pauli.

42. Si el nmero msico de un tomo es 108 y presenta 4orbitales llenos en el cuarto nivel. Sealar el nmerode neutrones existente, considerando la mximaconfiguracin posible.

a) 60 b) 62 c) 80d) 65 e) 90

43. El in J2+ tiene el mismo nmero de electrones que elion X3+, cuyo ltimo electrn distribuido, presenta losnmeros cunticos (3 , 2, -1 ,-1/2). Determinar losproblables nmeros cunticos del ltimo electrndistribuido para el ion J2+ .

TRILCE

65

a) (3 , 2 , 1 , +1/2) b) (4 , 1 , 0 , - 1/2)c) (3 , 2 , -1 , +1/2) d) (3 ,2 , -1 , -1/2)e) (4 , 1 , 1 , +1/2)

44. El siguiente cuadro presenta los nmeros cunticos delos electrones: ltimo, penltimo y antepenltimo en laconfiguracin del Flor. (Z=9)

Electrn n l m sltimo A D G JPenltimo B E H KAntepenltimo C F I L

Qu relacin es incorrecta?

a) D=F b) J L c) B Ed) A

Qumica

66

56. Determine si las especies 37Rb 39Y2+ presentan la

misma configuracin electrnica.

a) S. b) No. c) Tal vez.d) Faltan datos. e) Imposible saber.

57. El primer estado excitado se refiere a la configuracinms prxima al estado fundamental y, al mismo tiempo,de ms alta energa. Escribir laconfiguracion electrnicacorrespondientes al primer estado excitado del 38Sr.

a) [Kr]5s2 b) [Ar] 5s14d1

c) [Kr]5s14d1 d) [Kr]5s15p1

e) [Kr]5s14d2

58. A continuacin, se dan las configuracionescorrespondientes a un estado excitado de algunostomos neutros. Escriba las configuraciones para elestado fundamental de cada uno de ellos.

I.- ( K, L, M ) 4p3 II.- ( k, L, M ) 4s2 4p6 4d4

I II

a) [Ar]4s23d104p1 [Kr]5s24d4

b) [Ar]4s23d104p1 [Kr]5s24d2

c) [Ar]4s23d104p3 [Kr]5s24d2

d) [Kr]4s23d104p1 [Kr]5s14d5

e ) Ar]4s23d104p1 [Kr]5s14d5

59. En el siguiente grupo de elementos, existen algunosque no cumplen las reglas de configuracin electrnica,identifquelos. Seale, adems, el que presenta mayorparamagnetismo: 21Sc, 26Fe, 29Cu, 42Mo, 47Ag, 53I,

82Pb, 55Cs.

a) Fe, Cu,Ag - Fe b) Sc, Mo, Ag - Agc) Cu, Mo, Ag - Cu d) Cu, Mo, Ag - Age) Cu, Mo, Ag - Mo

60. Un in xb+ tiene "a" electrones en el cuarto nivel,8 < a < 18. Determine, cunto electrones tiene x+2?

a) 30 + a + b d) 30 + a - bb) 28 + a + b e) 28 + a - bc) 32 + a + b

TRILCE

67

ClavesClaves

c

e

b

e

c

b

a

c

b

a

d

d

c

a

c

d

d

b

a

b

d

d

a

e

a

c

c

c

b

b

d

b

d

b

a

c

c

e

c

b

d

d

d

d

b

c

b

e

a

e

b

c

d

a

a

b

c

b

e

b

01.

02.

03.

04.

05.

06.

07.

08.

09.

10.

11.

12.

13.

14.

15.

16.

17.

18.

19.

20.

21.

22.

23.

24.

25.

26.

27.

28.

29.

30.

31.

32.

33.

34.

35.

36.

37.

38.

39.

40.

41.

42.

43.

44.

45.

46.

47.

48.

49.

50.

51.

52.

53.

54.

55.

56.

57.

58.

59.

60.