Estructura atómica y sistema periódico
Este bloque de la PAU de Extremadura se evalúa con preguntas de configuración electrónica y números cuánticos, con la comparación razonada de propiedades periódicas (radio atómico, energía de ionización, afinidad electrónica, electronegatividad) y, en ocasiones, con un cálculo sencillo de energía de transición o de masa atómica media a partir de isótopos. El tribunal valora tanto el resultado numérico como la justificación basada en la estructura electrónica.
Configuración electrónica
- Orden de llenado (Aufbau): 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p.
- Principio de exclusión de Pauli: dos electrones por orbital con espines opuestos. Regla de Hund: se ocupan primero orbitales vacíos del mismo subnivel.
- Anomalías por estabilidad de subniveles semillenos o llenos: Cr es [Ar]3d⁵4s¹ y Cu es [Ar]3d¹⁰4s¹.
- Al ionizar un metal de transición se pierden primero los electrones 4s, aunque se llenen después de los 3d.
Números cuánticos
n = 1, 2, 3…; l = 0 hasta n−1; m = −l … 0 … +l; s = ±½. Para el último electrón del cloro (Z = 17), configuración [Ne]3s²3p⁵, los valores son n = 3, l = 1, m = 0 (o −1, o +1) y s = +½ o −½.
Propiedades periódicas
El radio atómico disminuye a lo largo de un periodo y aumenta al bajar en un grupo. La energía de ionización y la afinidad electrónica crecen hacia la derecha y hacia arriba, con las excepciones de los grupos 2→13 y 15→16. La electronegatividad de Pauling es máxima en el flúor. Un catión es siempre menor que su átomo neutro y un anión, mayor.
Ejemplo resuelto
Escribe la configuración de Fe (Z = 26) y de Fe³⁺ e indica los electrones desapareados. Fe: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d⁶, es decir, [Ar]3d⁶4s². Al formar Fe³⁺ se eliminan primero los dos electrones 4s (los más externos una vez poblado el 3d) y después uno de los 3d, quedando [Ar]3d⁵. Ese subnivel semilleno aporta cinco electrones desapareados, por lo que el ion es paramagnético y responde a un campo magnético.
Errores que cuestan puntos
Asignar a l el valor n o dar m fuera del intervalo −l a +l; escribir 3d antes de 4s; no aplicar las anomalías de Cr y Cu; olvidar que al ionizar se vacía primero el 4s; confundir radio atómico con radio iónico; afirmar que la energía de ionización crece sin excepción alguna a lo largo del periodo, ignorando los saltos 2→13 y 15→16.