Química Idoyaga versión 2.5 Página 1 de 18
Guía de ejercicios N°5
Unidad 5: Configuración electrónica y propiedades periódicas
Ejercicios a desarrollar
1) Completar la siguiente tabla:
Nivel
electrónico
subniveles
Orbitales
Número máximo de
e- por subnivel
Número máximo
de e- por nivel
1
2
Subnivel s
1 orbital s
2
8
Subnivel p
3 orbitales p
6
3
Subnivel p
10
4
2
5 orbitales d
2) El oxígeno, el fósforo, el potasio y el zinc son elementos íntimamente relacionado
con los procesos bioquímicos del cuerpo humano. Escribir la configuración
electrónica (CE) detallada y en notación abreviada de gas noble de cada uno de ellos.
3) a) Nombre los gases nobles y escriba su CEE.
b) Teniendo en cuenta lo escrito en el ítem anterior explique sus características
químicas a través de la teoría del Octeto, teniendo en cuenta las excepciones de la
misma.
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4) La tabla periódica se puede dividir en bloques según el subnivel en que termine la
configuración electrónica del elemento. Justificar las siguientes afirmaciones:
a) El S y el Li son elementos del grupo A pero de diferentes bloques
b) El Tc es un elemento metálico de transición interna
c) El Na es un elemento representativo del bloque p
5) Sabiendo que la configuración electrónica del Cloro es [Ne] 3s
2
3p
5
¿a qué período
y a qué grupo representativo pertenece el Cloro? Justifique.
6) El aluminio es el elemento metálico más abundante, se encuentra presente en la
corteza terrestre. Sus usos van desde carrocería para automóviles hasta envases para
productos comestibles. Escriba la configuración electrónica, y la CEE. ¿A qué grupo
y período pertenece?
7) En la tabla se listan 8 elementos que cumplen un rol fundamental en la bioquímica
celular. Nombrarlos, indicar (marcando con una cruz) a qué grupo de elementos
pertenecen y escribir su configuración electrónica externa (CEE):
Número
Atómico
Elemento
Metal
alcalino
Metal
alcalino
térreo
Metal de
transición
No Metal
CEE
8
11
26
7
16
30
12
20
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8) A través de la CEE se puede determinar a qué grupo de la tabla periódica
pertenece el elemento con el que estamos trabajando sin usar la Tabla.
Especificar el grupo en el que se encuentra cada uno de los siguientes
elementos:
a) [Ne]3s
1
,
b) [Ne]3s
2
3p
3
,
c) [Ne]3s
2
3p
6
,
d) [Ar]4s
2
3d
8
.
9) Los átomos son capaces de absorber energía en forma térmica, por ejemplo, por el
calor de una llama y de esta forma se excitan. Los átomos excitados pierden el exceso
de energía por emisión de radiación de una determinada longitud de onda característica
para cada elemento, que en el espectro visible se traduce en un color distinto para cada
uno de ellos. En la sección exploremos se encuentra el recurso “cationes a la llama”
donde se visualiza la exposición a la llama de determinados elementos. Unir con
flechas el color característico correspondiente a cada elemento
Litio amarillo
Estroncio rojo
Calcio verde brillante
Sodio Rojo carmín
Boro rojo ladrillo
10) Determinar a qué elemento pertenece cada configuración electrónica y escriba su
CEE utilizando la nomenclatura abreviada de gas noble.
a) 1s
2
2s
2
2p
6
3s
1
b) 1s
2
2s
2
2p
6
3s
2
c) 1s
2
2s
2
2p
6
3s
2
3p
6
4s
2
3d
10
4p
6
5s
1
d) 1s
2
2s
2
2p
5
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e) 1s
2
2s
2
2p
6
3s
2
3p
6
4s
2
3d
2
11) a) El Na° tiene una configuración electrónica 1s
2
2s
2
2p
6
3s
1
Escribir la configuración
electrónica abreviada de gas noble. ¿Qué configuración electrónica tendrá el catión
Na
+
? ¿qué se puede decir con respecto a la estabilidad de este catión respecto del
átomo neutro?
b) El Cl° tiene una configuración electrónica 1s
2
2s
2
2p
6
3s
2
3p
5
, Escribir la
configuración electrónica abreviada de gas noble. ¿Qué configuración electrónica
tendrá el anión Cl
-
? ¿qué se puede decir con respecto a la estabilidad de este anión
respecto del átomo neutro?
12) Escribir la CE del Neón y la del ion Mg
2+
¿se trata de especies isoelectrónicas? ¿por
qué?
13) Los iones Na
+
; Mg
2+
; Cl
-
; Ca
2+
; Fe
2+
y Cu
2+
tienen una función importante en los
procesos bioquímicos del cuerpo humano, explique por qué estos elementos tienen
carga y escriba la configuración electrónica utilizando la abreviación de gas noble
14) Agrupar las siguientes configuraciones electrónicas en parejas que representen
elementos con propiedades químicas semejantes y detallar dichas propiedades:
a) 1s
2
2s
2
2p
6
3s
2
b) 1s
2
2s
2
2p
3
c) 1s
2
2s
2
2p
6
3s
2
3p
6
4s
2
3d
10
4p
6
d) 1s
2
2s
2
e) 1s
2
2s
2
2p
6
f) 1s
2
2s
2
2p
6
3s
2
3p
3
15) Escribir el símbolo y la configuración electrónica del elemento ubicado en grupo 2
y período 4 de la tabla periódica e indicar cuál es ion más estable que formarán los
átomos de este elemento.
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Análisis y Estrategia:
Debemos tener en cuenta cómo se organizan los elementos en la tabla periódica y cómo se llenan
los orbitales de cada elemento. Para establecer cuál será el ion más estable que se forme
tendremos que considerar la teoría del octeto.
Resolución:
Si nos fijamos en la tabla periódica, el grupo 2 (o II A) es el de los metales alcalino térreos. En
ese grupo tenemos que buscar cuál es el elemento que está en el período 4 (en este caso
particular, es el 3
er
elemento de la columna). Este elemento es el calcio, cuyo símbolo es Ca. El
calcio posee un número atómico Z= 20 por lo tanto, el átomo neutro tiene 20 electrones. Su
configuración electrónica es:
CE (Ca): 1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p6, 4s2
Nota: El enunciado no pide que indiquemos ningún isótopo en especial del Calcio, solo el
símbolo. Si nos pidieran que escribamos el símbolo del isótopo más abundante de ese elemento,
tendríamos que fijarnos el peso atómico indicado en la tabla y ese valor llevado a número entero
es A=40. En ese caso deberíamos escribir
40
Ca.
Pero acá no termina el ejercicio. Todavía tenemos que fijarnos cuál es el ion más estable de
este elemento. Según la Regla del octeto todos los elementos tienden a tener a parecerse
al gas noble más cercano, y la mayoría lo logran quedando con 8 electrones en la
última órbita.
El Ca tiene 2 electrones en el último nivel (4s
2
), por lo tanto, para llegar a 8 electrones en este
nivel 4 necesitaría adicionar 6 electrones más (¡es mucho!). Pero si en cambio, pierde esos 2
electrones del subnivel 4s, se queda con 8 electrones en el 3er nivel (¡qué ahora sería el último!).
Entonces el ion más estable resultará de la pérdida de los 2 electrones del subnivel s y nos
queda: Ca
2+
que tiene la misma configuración electrónica que el Ar (gas noble más
cercano)
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16) Para las siguientes configuraciones electrónicas, indicar de qué elemento se trata, y
postular el ión más probable.
a) [Ar]4s
1
b) [Ne] 3s
2
3p
1
c) [Ar]4s
2
3d
10
4p
4
d) [Kr]5s
2
.
17) En la medicina nuclear el 99m Tc es el radioisótopo metaestable más usado para
detectar y tratar el cáncer, enfermedades cardiovasculares y otras enfermedades
crónicas, así como en la realización de imágenes de diagnóstico. Este isótopo surge
de la desintegración del elemento “X” con CEE [Kr] 4d
5
5s
1
emitiendo partículas β
(ecuación A), a su vez el 99m Tc emite radiación gamma formando al tecnecio
fundamental (ecuación B). indicar:
𝑒𝑐𝑢𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝐴 .
99
𝑋 → 𝛽 + .
99𝑚
𝑇𝑐
𝑒𝑐𝑢𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝐵 .
43
99𝑚
𝑇𝑐 → 𝛾 + .
43
99
𝑇𝑐
a. el elemento que representa la X
b. la cantidad de átomos contenidos en 0,25 g de Tc fundamental
18) Adecue las siguientes especies en parejas isoelectrónicas: Zn; Na
+
; Sr
2+
; Ne; Br
-
; S
2-
;
K
+
; As
3+
19) Un átomo del elemento X forma un anión divalente que es isolectrónico con Ca
2+.
a) Escribir la CEE de X.
b) Ordenar según radios atómicos crecientes los elementos X, Ca y
34
Q.
Análisis y Estrategia:
El concepto de elementos isoelectrónicos, formación de iones, el uso de la regla de las diagonales
para determinar la CE y recordar cómo varían las propiedades periódicas en la tabla periódica nos
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van a permitir resolver el ejercicio.
Resolución:
a) El enunciado nos dice que X forma un anión divalente. El anión divalente que forma el
elemento X es isoelectrónico con el Ca
2+
, por lo tanto, tenemos que ver cuántos electrones
tiene el Ca
2+
La tabla periódica nos dice que el 20Ca tiene 20 electrones, entonces el Ca
2+
tiene
18 porque perdió 2 electrones y como X
2-
es isoelectrónico con el Ca
2+
, entonces X
2-
tendrá
18 e-.
Pero X
2-
se formó porque X adquirió 2 electrones, entonces podemos decir que el átomo X
neutro tiene 16 e-. ¿Quién es X? Si el átomo neutro tiene 16 electrones, entonces debe tener 16
protones (Z=16). X es Azufre (S)
Sabiendo esto, usando la regla de las diagonales determinamos la CE (X) es: 1s
2
, 2s
2
, 2p
6
, 3s
2
, 3p
4
.
El ejercicio pide la CCE, entonces la respuesta es CEE (X): 3s2, 3p4
b) Para resolver esta parte del ejercicio, primero tenemos que fijarnos en la tabla
periódica, identificar a 16X; a 34Q y ubicar al Ca.
16
X = indica que X tiene 16 protones, por lo tanto, es S (azufre como ya habíamos visto en
la parte
a) del ejercicio). De la tabla sacamos que el azufre pertenece a Período 3 y Grupo VI A
34
Q = indica que Q tiene 34 protones, por lo tanto, es Se (selenio). De la tabla
sacamos que el selenio pertenece a Período 4 y Grupo VI A.
Ca, ya nos lo dan como dato en el enunciado. De la tabla sacamos que el calcio; pertenece
a
3er período
S
4to período
Ca
Se
Período 4 y Grupo II A.
Si no tuviéramos la tabla, con la configuración electrónica de estos 3 elementos se
puede saber grupo y período de los mismos.
Para poder comparar los radios atómicos de estos elementos nos conviene hacer un
Química Idoyaga versión 2.5 Página 8 de 18
esquema como este y recordar cómo aumenta el radio atómico:
El S y el Se pertenecen al mismo grupo. Como Se está más abajo en la tabla
entonces tiene más capas con electrones entonces su radio es más grande, es decir,
rSe > rS.
El Ca y el Se pertenecen al mismo período. Como Se se encuentra más a la
derecha entonces tiene más carga nuclear y por lo tanto es más chico que el calcio,
es decir,
rSe < rCa.
Ahora nos queda ordenar los radios atómicos en forma creciente (Creciente es de
menor a mayor) Entonces, rS < rSe < rCa.
¡Cuidado! El ejercicio pide ordenar los elementos Z, Ca y
34
X, entonces en la
respuesta correcta es: X <
34
Q < Ca.
20) Los elementos L y M pertenecientes al tercer periodo forman un compuesto iónico
(sal binaria) cuya fórmula empírica es ML. Este compuesto disuelto en agua en una
proporción de 9g por litro constituye lo que denominamos “solución fisiológica”. Se
sabe que M es un metal alcalino.
a) Identificar con su símbolo al anión que forma L.
b) Indicar el símbolo del átomo de M y su CEE (Ayuda: buscar composición de la
solución fisiológica).
c) Escribir el símbolo de un catión divalente isoelectrónico con el anión que forma
L.
d) Se tienen los dos datos de energía de ionización: 3822 KJ/mol y 496 KJ/mol.
Indicar cuál de estos dos valores pertenece a M y cuál a L.
21) El cloruro de magnesio es una sal que comúnmente se utiliza como suplemento de
magnesio en dietas para deportistas y embarazadas, para evitar la producción de
calambre musculares. Su fórmula molecular es MgCl
2
. y se forma por unión de un
catión Mg
2+
y dos iones Cl
-
. Calcular el cambio de energía en el siguiente proceso
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Mg(g) + 2Cl(g) → Mg
2+
(g) + 2Cl
-
(g)
Datos: 1° Energía de Ionización (EI) del Mg = 738 KJ/mol Afinidad
Electrónica (AE) del Cl = 349 KJ/mol 2° E.I. del Mg = 1151 KJ/mol
22) El hierro, el cobalto y el magnesio se unen a estructuras orgánica llamadas porfirinas
que tienen diversas funciones en los organismos vivos. El Hierro es una parte
esencial de la hemoglobina: el agente colorante rojo de la sangre que transporta el
oxígeno a través de nuestros cuerpos. El Magnesio es parte fundamental de la
Clorofila, pigmento responsable de la absorción de la luz solar por los organismos
fotosintéticos y el cobalto forma parte de la cianocobalamina, conocida comúnmente
como vitamina B12. Estos elementos, para poder unirse a las porfirinas deben tener
un radio atómico adecuado. ¿Cuál de estos tres elementos es el que tiene mayor radio
atómico y cuál el que tiene el menor?
23) Ordenar los siguientes elementos en orden creciente de la Afinidad electrónica: Mg,
Cu, F, C.
24) Ordenar los siguientes elementos en orden decreciente de energía de ionización: Ca,
Fe, Se, S.
25) A un estudiante de bioquímica le llega al laboratorio una molécula para analizar. Se
sabe que la molécula está formada por un átomo de un metal (X) y un átomo de un
no metal (T) y que en total en la molécula hay 36 protones. Como información
adicional se sabe que X forma un catión divalente isoelectrónico con el tercer gas
noble.
a) Identificar con su símbolo al catión que forma X y escribir su CEE.
b) Indicar el símbolo de T y el grupo al que pertenece.
c) Escribir la fórmula química del compuesto formado por catión divalente de X con
el anión monovalente que del elemento del grupo VIIA y periodo 4.
26) El magnesio es un mineral esencial, actúa como cofactor para numerosas enzimas.
Está involucrado en muchas vías fisiológicas incluida la producción d energía y
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síntesis de proteínas y ácidos nucleicos. Su E I 1 es 738 kJ/ mol y su E I 2 es1451
kJ / mol.
¿Cuánta energía debe ser absorbida por 1 g de magnesio para que todos ellos sean
cationes Mg 2+?
27) Los elementos Se, Zn, Cu, F y Mg son micronutrientes esenciales que deben
incorporarse a la dieta en pequeñas cantidades para asegurar las funciones
orgánicas.
a) Identificar el elemento que puede formar un anión divalente e indicar su CEE.
b) Identificar el elemento que forma un anión monovalente, e indicar si la energía
liberada en ese proceso es mayor o menor que cuando se forma el anión Br
-
c) Indicar la CE del Zn y postular el o los iones más probables.
d) Indicar en qué proceso se necesita entregar más energía, cuando se forma el
catión Mg
2+
o cuando se forma el catión Zn
2+
Análisis y Estrategia:
El concepto de elementos isoelectrónicos, formación de iones, el uso de la regla de las
diagonales para determinar la CE, recordar cómo varían las propiedades periódicas en la
tabla periódica y el concepto de energía de ionización nos van a permitir resolver el ejercicio.
Resolución:
a) El enunciado nos pide que digamos qué elemento puede formar un anión divalente. Para
poder responder eso debemos ubicar cada elemento en la tabla periódica y fijarnos a qué
grupo pertenece cada uno de ellos.
El Se pertenece al grupo 16 ó VI A
El Zn pertenece al grupo 12 (elemento de transición)
El Cu pertenece al grupo 11 (elemento de transición)
El F pertenece al grupo 17 ó VIIA
El Mg pertenece al grupo IIA
Química Idoyaga versión 2.5 Página 11 de 18
Por lo tanto, el único que va a tender a formar un anión divalente, para tener la CE del
gas noble más cercano es el Selenio. Su CCE es 4s
2
, 4p
4
y si gana 2 electrones pasa a
tener la CE del Kr.
b) Con el mismo razonamiento del ítem anterior, podemos decir que el elemento que
formará un anión monovalente es el Fluor. El Fluor pertenece al período 2 y grupo
17, por lo que tiene una alta afinidad electrónica. Esto significa, que cuando el
Fluor toma un electrón para formar el anión F
-
se libera una gran cantidad de
energía.
F + 1 e- ⟶ F
-
+ Energía
Cuando este proceso se da con el elemento Br, la energía liberada es menor, pues
le Br está en el período 4, y nosotros sabemos que la afinidad electrónica disminuye
a medida que aumenta el período. Por lo tanto, la energía liberada cuando se
forma el anión F
-
es mayor que cuando se forma el anión Br
-
.
c) El Zn tiene 30 electrones, y pertenece al grupo 12 (elemento de transición), por lo
que su CE será [Ar] 3d
10
, 4s
2
Como todos los metales de transición tienden a liberar los electrones del subnivel s
y formar cationes. En este caso el ion más probable para el Zn es Zn
2+
d) Para responder este ítem debemos recordar la definición de energía de ionización.
La energía de ionización es la energía necesaria para arrancar un electrón a un
átomo. También debemos recordar que la energía de 2° ionización es mayor que la
energía de 1° ionización.
Por lo tanto, para lograr arrancar dos electrones tanto del átomo de Zn como del
átomo de Mg hay que entregar mucha energía.
Mg + Energía 1°ionización + Energía de 2° ionización ⟶ Mg
2+
+ 2 e-
Zn + Energía 1° ionización + Energía de 2° ionización ⟶ Zn
2+
+ 2 e-
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Ahora, ¿en cuál de los dos procesos se necesita más energía?
Para responder eso debemos recordar cómo varía la energía de ionización a lo largo
de la tabla periódica. Sabemos que la energía de ionización aumenta de izquierda a
derecha y de abajo hacia arriba. Por lo tanto, como el Mg está en período 3 y grupo
IIA y el Zn en el período 4 y grupo 12, la energía de ionización del Zn será mayor que
la energía de ionización del Mg. Entonces habrá que entregar más energía para
formar el Zn
2+
que para formar el Mg
2+
.
Química Idoyaga versión 2.5 Página 13 de 18
Guía de ejercicios N° 5
Unidad 5: Modelo cuántico y tabla periódica
RESPUESTAS
1) El cuadro completo es:
Nivel
electrónico
Subniveles
Orbitales
Número
máximo de e
-
por subnivel
Número
máximo de e
-
por nivel
1
subnivel s
1 orbital s
2
2
2
subnivel s
subnivel p
1 orbital s
3 orbitales p
2
6
8
3
subnivel s
subnivel p
subnivel d
1 orbital s
3 orbitales p
5 orbitales d
2
6
10
18
4
subnivel s
subnivel p
subnivel d
1 orbital s
3 orbitales p
5 orbitales d
2
6
10
32
Química Idoyaga versión 2.5 Página 14 de 18
subnivel f
7 orbitales f
14
2) Las CE son:
O: 1s
2
2s
2
2p
4
ó
[He] 2s
2
2p
4
P: 1s
2
2s
2
2p
6
3s
2
3p
3
ó
[Ne] 3s
2
3p
3
K: 1s
2
2s
2
2p
6
3s
2
3p
6
4s
1
ó [Ar] 4s
1
Zn: 1s
2
2s
2
2p
6
3s
2
3p
6
3d
10
4s
2
ó [Ar] 3d
10
4s
2
3) Helio, Neon, Argon, Kripton, Xeon, Radon.
La CEE de todos los gases nobles es ns
2
np
6
excepto el helio que es s
2
. Todos tienen
8 electrones en su CEE, eso les da una gran estabilidad (teoría del octeto) y por lo
tanto tienen poca tendencia a reaccionar con otros elementos.
4) a) Ambos elementos son del grupo A o representativos pero son de diferentes
bloques como se puede deducir de su configuración electrónica CEE S: 3s2 3p4 ,
CEE Li: 2s
1
b) Los elementos de transición interna son aquellos cuya configuración electrónica
termina en f. El Tc es un elemento metálico porque su configuración electrónica
termina en d. (CEE: 4d6 5s
1
)
c) El Na es un elemento representativo del bloque s (CEE: 3s
1
)
5) Período 3: pues tienen electrones distribuidos en los 3 primeros niveles de energía.
Grupo 7A: pues tiene 7 electrones en la última capa.
6) [Ne] 3s² 3p¹ Grupo:13 Período: 3
7) Cuadro completo:
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Número
Atómico
Elemento
Metal
alcalino
Metal
alcalino
térreo
Metal de
transición
No Metal
CEE
8
Oxígeno
X
2s
2
2p
4
11
Sodio
X
3s
1
26
Hierro
X
3d
6
4s
2
7
Nitrógeno
X
2s
2
2p
3
16
Azufre
X
3s
2
3p
4
30
Zinc
X
3d
10
4s
2
12
Magnesio
X
3s
2
20
Calcio
X
4s
2
8) El grupo al que pertenecen depende de la CEE, esto es del último subnivel
electrónico en el que hay electrones:
a) [Ne]3s
1
Pertenece al grupo I (metal alcalino)
b) [Ne]3s
2
3p
3
Pertenece al grupo VA (no metal) ó grupo 15
c) [Ne]3s
2
3p
6
Pertenece al grupo VIIIA (gas noble) ó grupo 18
d) [Ar]4s
2
3d
8
Pertenece al grupo 10 (elemento de transición)
9) Litio-Rojo carmín
Estroncio-rojo
Calcio-rojo ladrillo
Boro-verde brillante
Sodio-amarillo
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