(BLOQUE 3) 28. (ESTA PREGUNTA Y LAS DOS SIGUIENTES ESTÁN RELACIONADAS.) Solo una de las siguientes configuraciones electrónicas puede corresponder al estado fundamental de cierto elemento de transición:
(A). 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d5
(B). 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 4p6
(C). 1s2 2s2 2p6 3s2 3p63d10
(D). 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d5 4s2
Solución: D. La configuración “1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d5” no corresponde al estado fundamental de ningún elemento de la tabla periódica. Si se van colocando sus 23 electrones, los 18 primeros deben distribuirse así: “1s2 2s2 2p6 3s2 3p6”, pero los 5 restantes tienen que colocarse primero en el orbital 4s (dos de ellos) y el resto (tres) en el orbital 3d, según establece la regla de Madelung. Por el mismo razonamiento, un elemento que tuviera dos electrones más que el anterior (25) seguiría también esa regla: los 18 primeros se colocarían así: “1s2 2s2 2p6 3s2 3p6” y los siete restantes así: “4s2 3d5”, que es precisamente una de las respuestas, si bien se ha escrito de otra forma que también es aceptable: “1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d5 4s2”. Por lo tanto, esa es la correcta. Como el número de electrones ubicados en esta configuración es 25 (número atómico), el elemento es el manganeso, Por otro lado, la configuración “1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 4p6” podría ser válida para el elemento de número atómico 26, pero no sería la configuración de su estado fundamental porque los 6 electrones que deberían ocupar el orbital 3d han saltado a un orbital superior (4p). Por último, tampoco es correcta la configuración “1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10” porque ese elemento de 28 electrones debería haber colocado 2 en el orbital 4s antes de empezar a rellenar el 3d. Es decir, la configuración de su estado fundamental sería: “1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d8”.
29. (ESTA PREGUNTA ESTÁ RELACIONADA CON LA ANTERIOR Y LA SIGUIENTE.) Las valencias iónicas con las que puede actuar el elemento que tiene la configuración correcta del apartado anterior son
(A). 1, 3, 5 y 7
(B). 2 y 5
(C). 2 y 3
(D). 4 y 7
Solución: C. Se trata de un metal de transición, el manganeso, cuya configuración electrónica en su estado fundamental es 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d5 4s2 como se vio anteriormente. En este tipo de elementos las energías de los orbitales ns y (n-1)d son muy próximas, tendiendo a perder de 1 a 3 electrones empezando por los ns. En este caso, el Mn puede perder los dos electrones del orbital 4s (lo que justifica una valencia iónica +2) y posteriormente un electrón más del orbital 3d (valencia iónica +3). Pero no más. Es muy difícil arrancar 4 electrones a estos elementos pues eso requeriría una gran energía, siéndoles más favorable formar enlaces covalentes, es decir, compartiendo electrones en vez de perderlos.
30. (ESTA PREGUNTA ESTÁ RELACIONADA CON LAS DOS ANTERIORES.) Uno de los cationes que puede formar el elemento al que nos estamos refiriendo tiene la siguiente configuración electrónica en su estado fundamental:
(A). 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d5
(B). 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4 3d10
(C). 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 4p6
(D). 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6
Solución: A. De las cuatro configuraciones electrónicas que se nos dieron al inicio de este problema habíamos llegamos a la conclusión de que la única válida era “1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d5 4s2”, correspondiente al Mn. Por lo tanto, la de un catión de este elemento se tiene que derivar de la anterior. Como hemos dicho antes, este tipo de elementos de transición suelen perder de 1 a 3 electrones para formar cationes. De las configuraciones dadas, una de ellas (1s2 2s2 2p6 3s2 3p6– 3d5) supone la pérdida de dos electrones, que es realmente la configuración del ion Mn2+ porque efectivamente se suele cumplir que los primeros electrones que se pierden son los ns, antes que los (n-1)d. Las otras tres configuraciones dadas no pueden ser configuraciones de cationes del elemento al que nos estamos refiriendo en su estado fundamental. Así, la configuración 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4 3d10 contiene 26 electrones, por lo que no puede ser de un catión del Mn (que tiene 25). En cuanto a la configuración 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 4p4, el problema es que claramente no corresponde a ningún estado fundamental porque faltan los orbitales 3d, que deberían haber recibido electrones antes que los 4p. Finalmente, la configuración 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 (18 electrones) podría corresponder al Mn7+, pero ese ion con tantas cargas positivas difícilmente puede tener existencia.
