CUESTIÓN 2.- a) Explica cuáles de los siguientes grupos de números cuánticos son imposibles para un
electrón en un átomo: (4, 2, 0, +21), (3, 3, 2 –21), (2, 0, 1 +21), (4, 1, 1, –21).
b) Indica los orbitales donde se sitúan electrones que corresponden con los grupos de números
cuánticos anteriores que están permitidos.
c) Justifica cuál de dichos orbitales tiene mayor energía.
Prueba de Selectividad, Comunidad de Andalucia, Junio 2016, QUIMICA
Respuestas a la pregunta
Respuesta para la cuestión 2 de la Prueba de Selectividad, Comunidad de Andalucia, Junio 2016, QUÍMICA
Se nos pide
racionalizar los cuestionamientos:
a) Para determinar cuáles de los grupos
indicados [(4,2,0,+1/2); (3,3,2,-1/2); (2,0,1,+1/2); (4,1,1,-1/2)] son
imposibles para un electrón dentro de un átomo partimos del conocimiento
teórico sobre el comportamiento de los números cuánticos, donde el número
principal (n) siempre debe ser un
número natural y es el que indica los niveles energéticos, luego tenemos el
número secundario (l) que da
información sobre los orbitales y los niveles de energía que tiene un electrón.
En la tercera posición se ubica el número magnético (m) que siempre tiene un valor
(-1<m<1) este nos da información sobre la orientación espacial y
por último el número spin (ms) que
da cual es el momento angular del electrón y siempre vale +/- 1/2.
Por lo tanto analizando los casos que nos piden:
(4,2,0,+1/2) :
es una combinación posible, los valores cumplen con las condiciones
especificadas.
(3,3,2,-1/2) : no es una combinación
posible, se observa que l = n y no cumple con la condición de que debe ser
máximo l = n-1 (2)
(2,0,1,+1/2) :
no es una combinación lógica, si vemos el
valor de l = 0, sabemos que estamos en la subcapa
s, luego vemos el del número m (1) que no es posible para esta subcapa y
deberia ser m = 0.
(4,1,1,-1/2) : es una combinación posible, los
valores cumplen con las condiciones especificadas.
b) Nos piden indicar cuales son los orbitales donde se ubican los electrones
que corresponden con los grupos cuánticos que están permitidos:
Partiendo de lo analizado en el inciso a,
sabemos que las combinaciones que están permitidas son las siguientes:
(4,1,1,-1/2): corresponde a la existencia de un electrón en un orbital 4d. La
capa (n=4) y la subcapa (l=2)
(4,2,0,+1/2) : corresponde a la
existencia de un electrón en un orbital 4p. La capa (n=4) y la subcapa
(l=1)
c) Si queremos saber
cuál de los orbitales es el que tiene más energía debemos partir del principio
de Aufbau, y usando la regla de Hund, que
es el que nos indica cual es el orden de ocupación de los orbitales, en este
los primeros orbitales son los que tienen energía más baja.
Entonces, para el orbital 4d tenemos: n + l = 6
Luego, para el orbital 4p tenemos: n + l = 5
Por lo que podemos asegurar que el que
tiene mayor energía es el 4d.