Estructura atómica y tabla periódica: configuración, cuántica y tendencias
La prueba de Canarias evalúa en este bloque la configuración electrónica, la interpretación de los números cuánticos y las tendencias periódicas, con preguntas que suelen pedir justificar órdenes de radio, energía de ionización o electronegatividad.
Configuración electrónica
Aplica el principio de Aufbau, el principio de exclusión de Pauli y la regla de Hund. Para un átomo neutro reparte Z electrones; para un ion, quita o añade electrones y revisa el orden. En metales de transición, los electrones se pierden primero del orbital 4s, no del 3d, aunque el 4s se llene antes. Excepciones que conviene memorizar: Cr [Ar]3d⁵4s¹ y Cu [Ar]3d¹⁰4s¹.
Números cuánticos
n = 1, 2, 3…; l = 0…n−1 (s, p, d, f); m_l = −l…+l; m_s = ±½. Dos electrones del mismo átomo no pueden coincidir en los cuatro. El número de orbitales de una subcapa es 2l+1 y su capacidad electrónica es 2(2l+1).
Tendencias periódicas
El radio atómico disminuye a lo largo de un periodo y aumenta al bajar un grupo. La energía de ionización y la electronegatividad siguen la tendencia inversa, con excepciones en los grupos 13 y 16 (B/O, Al/S) por cambios de subcapa. La afinidad electrónica se hace más favorable hacia la derecha, también con irregularidades. Los cationes son menores que sus átomos y los aniones mayores; en series isoelectrónicas, el radio disminuye al aumentar Z.
Ejemplo resuelto
Indica la configuración de Fe (Z = 26) y de Fe²⁺ y el número de electrones desapareados. Fe: [Ar]3d⁶4s². Al ionizar se pierden primero los dos 4s: Fe²⁺ = [Ar]3d⁶. En 3d hay cinco orbitales: se colocan seis electrones con Hund, uno por orbital y el sexto aparea; quedan 4 desapareados. Razonar el orden de pérdida y aplicar Hund evita el error típico.
Errores que cuestan puntos
- Quitar electrones 3d antes que 4s al formar cationes de transición.
- Confundir el número cuántico magnético con el de espín.
- Decir que el radio crece al avanzar en un periodo.
- Calcular la masa atómica como media simple de isótopos, sin ponderar por abundancia.
- Olvidar que isótopos tienen igual Z y distinto número de neutrones.