Ejercicios para aplicar los principios de Aufbau y Hund

 ¡Claro! Vamos a resolver 10 ejercicios de configuración electrónica para elementos con mayor número atómico, aplicando el principio de Aufbau y la regla de Hund. Para estos ejercicios, usaremos la notación abreviada con el gas noble anterior.

Recuerda:

• Principio de Aufbau: Los electrones se colocan primero en los orbitales de menor energía.
• Regla de Hund: En orbitales degenerados, los electrones se distribuyen individualmente con espines paralelos antes de aparearse.
• Notación abreviada: Se usa el gas noble anterior entre corchetes para simplificar la escritura (ej: [Ar] para el argón).

Ejercicios:

1. Vanadio (V), Z = 23

   • Configuración electrónica completa: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d³
   • Configuración electrónica abreviada: [Ar] 4s² 3d³
   • Diagrama de orbitales (solo los electrones de valencia): 4s: ↑↓ 3d: ↑ ↑ ↑ ☐ ☐

2. Cromo (Cr), Z = 24 (Excepción)

   • Configuración electrónica completa: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s¹ 3d⁵ (¡Excepción!)
   • Configuración electrónica abreviada: [Ar] 4s¹ 3d⁵
   • Diagrama de orbitales: 4s: ↑ 3d: ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ (Semilleno, mayor estabilidad)
   • Explicación: Para el cromo, es más estable tener los orbitales 4s y 3d semillenos (con un electrón cada uno) que tener el 4s lleno y el 3d con 4 electrones.

3. Manganeso (Mn), Z = 25

   • Configuración electrónica completa: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d⁵
   • Configuración electrónica abreviada: [Ar] 4s² 3d⁵
   • Diagrama de orbitales: 4s: ↑↓ 3d: ↑ ↑ ↑ ↑ ↑

4. Hierro (Fe), Z = 26

   • Configuración electrónica completa: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d⁶
   • Configuración electrónica abreviada: [Ar] 4s² 3d⁶
   • Diagrama de orbitales: 4s: ↑↓ 3d: ↑↓ ↑ ↑ ↑ ↑

5. Cobre (Cu), Z = 29 (Excepción)

   • Configuración electrónica completa: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s¹ 3d¹⁰ (¡Excepción!)
   • Configuración electrónica abreviada: [Ar] 4s¹ 3d¹⁰
   • Diagrama de orbitales: 4s: ↑ 3d: ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ (Lleno, mayor estabilidad)
   • Explicación: Al igual que el cromo, el cobre busca una mayor estabilidad llenando completamente los orbitales 3d y dejando el 4s semilleno.

6. Zinc (Zn), Z = 30

   • Configuración electrónica completa: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰
   • Configuración electrónica abreviada: [Ar] 4s² 3d¹⁰
   • Diagrama de orbitales: 4s: ↑↓ 3d: ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓

7. Bromo (Br), Z = 35

   • Configuración electrónica completa: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4p⁵
   • Configuración electrónica abreviada: [Ar] 4s² 3d¹⁰ 4p⁵
   • Diagrama de orbitales: 4s: ↑↓ 4p: ↑↓ ↑↓ ↑ ☐

8. Plata (Ag), Z = 47 (Excepción)

   • Configuración electrónica completa: [Kr] 5s¹ 4d¹⁰ (¡Excepción!)
   • Configuración electrónica abreviada: [Kr] 5s¹ 4d¹⁰
   • Explicación: Similar al cobre y cromo, la plata prefiere tener la configuración 5s¹ 4d¹⁰ para lograr una mayor estabilidad con los orbitales d completamente llenos.

9. Estaño (Sn), Z = 50

   • Configuración electrónica completa: [Kr] 5s² 4d¹⁰ 5p²
   • Configuración electrónica abreviada: [Kr] 5s² 4d¹⁰ 5p²
   • Diagrama de orbitales: 5s: ↑↓ 5p: ↑ ↑ ☐

10. Yodo (I), Z = 53

    • Configuración electrónica completa: [Kr] 5s² 4d¹⁰ 5p⁵
    • Configuración electrónica abreviada: [Kr] 5s² 4d¹⁰ 5p⁵
    • Diagrama de orbitales: 5s: ↑↓ 5p: ↑↓ ↑↓ ↑ ☐

Puntos importantes:

• Las excepciones del cromo (Cr) y el cobre (Cu), así como la plata (Ag), se deben a la búsqueda de una mayor estabilidad electrónica al tener orbitales d semillenos o llenos.
• El diagrama de orbitales se dibuja generalmente solo para los electrones de la capa de valencia (los electrones del último nivel de energía).
• Es fundamental recordar el orden de llenado de los orbitales según el principio de Aufbau y aplicar correctamente la regla de Hund.

Con estos ejercicios y explicaciones, deberías tener una mejor comprensión de cómo aplicar el principio de Aufbau y la regla de Hund para determinar la configuración electrónica de elementos con mayor número atómico. Recuerda practicar con otros elementos para consolidar tu aprendizaje.