Para el conjunto de números cuánticos que aparecen en los siguientes apartados, explica si pueden corresponder a un orbital atómico y, en los casos afirmativos, indica de qué orbital se trata:

a) n=5, l=2, m=2
b) n=1, l=0, m=-1/2
c) n=2, l=-1, m=1
d) n=3, l=1, m=0

Solución:

Los números cuánticos son aquellos que introducidos en la ecuación de onda s Schrodinger nos permiten obtener soluciones de esta. Estos números cuánticos no pueden tomar cualquier valor:
n: números naturales a partir de 1
l: números naturales desde 0 hasta n-1
m: números enteros entre -l y l
s: 1/2 y -1/2

a) Todos los valores están dentrro de las restricciones anteriores. Sería un orbital 5d ( l=2 )

b) No es un orbital posible puesto que l no es un número entero

c) No es un orbital posible puesto que l toma un valor negativo

d) Todos los valores están dentro de las restricciones. Sería un orbital 3p (l=1)

La primera y segunda energía de ionización para el átomo A, cuya configuración electrónica es 1s² 2s¹ son 520kJ y 7300 kJ/mol respectivamente.

a) Indica qué elemento es A así como el grupo y periodo al que pertenece

b) Define el término energía de ionización. Justifica la gran diferencia existente entre los valores de la primera y la segunda energía de ionización del átomo A.

c) Ordena las especies A, A⁺, A²⁺ de menor a mayor tamaño. Justifica la respuesta.

d) ¿Qué elemento presenta la misma configuración electrónica que la especie iónica A⁺?

Solución:

a) Por la configuración electrónica del elemento, sabemos que se encuentra en el grupo 1 (alcalinos), periodo 2 y por lo tanto corresponde al Litio (Li)

b) La energía de ionización: es la energía mínima que es necesario aportar a un átomo en estado gaseoso en su estado fundamental para arrancarle un electrón.

La gran diferencia entre la 1ª y 2ª energía de ionización de este átomo radica en que, al arrancar el primer electrón, el átomo adquiere la configuración del gas noble más cercano y por lo tanto, la estabilidad. Quitarle un 2º electrón, implica hacerle inestable y por lo tanto, requerirá un aporte alto de energía.

c) La única diferencia en estos átomos es el número de electrones en sus capas externas, puesto que el número de protones en el núcleo es el mismo. A mayor número de electrones, mayor será la repulsión eléctrica entre ellos y por lo tanto, mayor el radio atómico, de modo que el orden según radio atómico será: A > A⁺ > A²⁺

d) Si A ha perdido un electrón, queda con una configuración electrónica de 1s², que corresponde con el primero de los gases nobles: He