Ejercicio 1: Números Cuánticos

Al orbital 4p le corresponden los números cuánticos: n = 4, l = 1. Como es de tipo p, el número cuántico magnético (m) toma valores: -1, 0, +1.

A un electrón en el orbital 5s le corresponden los números cuánticos: n = 5, l = 0. Como es de tipo s, m toma el valor 0. Al tratarse de un electrón s, el espín (s) puede ser: ±½.

Ejercicio 2: Configuración Electrónica y Radio Atómico

La configuración electrónica de un átomo es la representación de la distribución de sus electrones en los distintos orbitales.

• Cr (Cromo): 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s¹ 3d⁵. (Es una excepción a la regla de Madelung; un electrón del orbital 4s pasa a 3d para ganar estabilidad).
• Cr³⁺: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d³.

El radio atómico es la mitad de la distancia entre los núcleos de dos átomos iguales enlazados entre sí. En el caso del ion Cr³⁺, el radio atómico es menor que el del átomo neutro. Esto se debe a que, al perder electrones, disminuye la repulsión electrónica y se pierde la capa 4s, provocando que la nube electrónica se contraiga hacia el núcleo.

Ejercicio 3: Estados Fundamentales y Excitados

• Caso A: Estado fundamental.
• Caso B: Estado excitado, ya que el orbital 2p no está completo y un electrón ha saltado al orbital 3s.
• Sobre los gases nobles: Los gases nobles poseen ocho electrones en su última capa (configuración s²p⁶), excepto el helio. Un átomo con configuración 2s² 2p² no corresponde a un gas noble.
• Energía de ionización: Es la energía mínima necesaria para arrancar un electrón de un átomo en fase gaseosa y estado fundamental. El átomo en estado fundamental requerirá más energía para separar un electrón que el átomo excitado, donde el electrón 3s está más alejado del núcleo.

Ejercicio 4: Potencial de Ionización y Afinidad Electrónica

• Potencial de ionización: En un mismo periodo, aumenta hacia la derecha debido al incremento de la carga nuclear efectiva, lo que atrae más fuertemente a los electrones. Por tanto, el calcio tiene mayor potencial de ionización que el potasio.
• Afinidad electrónica: Es la energía liberada cuando un átomo en fase gaseosa capta un electrón. En un grupo, disminuye al descender debido al aumento del radio atómico y del efecto pantalla. Por ello, el cloro posee mayor afinidad electrónica que el bromo.

Ejercicio 5: Especies Isoelectrónicas

Las especies F⁻, Ne y Na⁺ son isoelectrónicas (tienen la misma configuración electrónica: 1s² 2s² 2p⁶).

Al comparar sus radios, a mayor carga nuclear, mayor atracción sobre los electrones, por lo que el radio disminuye. El F⁻ tiene el mayor radio debido a que posee la menor carga nuclear.

Ejercicio 6: Orbitales y Principios de Exclusión

• Orbital p: l = 1, m = -1, 0, 1 (tres orbitales).
• Inexistencia de 2d: Para que exista un orbital d, el número cuántico secundario l debe ser 2, lo cual solo es posible a partir del nivel n = 3.
• Principio de exclusión de Pauli: En un átomo, no puede haber dos electrones con los cuatro números cuánticos iguales. Por tanto, cada orbital admite un máximo de dos electrones.
• Regla de Hund: Los electrones ocupan los orbitales degenerados (misma energía) de forma que se maximice el número de electrones desapareados para minimizar repulsiones.

Teoría Complementaria

Electronegatividad

Es la tendencia de un átomo a atraer los electrones de un enlace. Aumenta hacia la derecha en los periodos y hacia arriba en los grupos. El flúor es el elemento más electronegativo.

Carácter Metálico y Poder Reductor

• Metales: Presentan valores bajos de EI, AE y electronegatividad. Actúan como agentes reductores.
• No metales: Presentan valores elevados de EI, AE y electronegatividad. Actúan como agentes oxidantes.