3 QUIMICA Schaum

PROBLEMAS SUPLEMENTARIOS 127
8.30. La configuración del Cr difiere de la que se obtiene con el procedimiento de aufbau. Deduzca la configuración real y explique
la anomalía.
Resp. Cr; [Ar]3d 5 4s 1 . Con el procedimiento de aufbau se obtendría 3d 4 4s 2 , por lo que un electrón s se desplaza a d para
ganar la estabilidad del subnivel medio lleno. Observe que la configuración real tiene una simetría esférica completa.
8.31. Las configuraciones de los iones negativos se apegan a la regla de aufbau. Escriba las configuraciones electrónicas de H − ,
N 3− , F − y S 2− .
Resp. H − es 1s 2 , o bien [He]; N 3− es [Ne]; F − es [Ne]; S 2− es [Ar]
8.32. La constante de Rydberg para el Li 2+ es 109729 cm −1 . a) ¿Cuál es el límite alto de la longitud de onda en el espectro de
absorción del Li 2+ a temperaturas comunes (todos los iones en estado fundamental)? b) ¿Cuál sería la longitud de onda
mínima en el espectro de líneas de emisión del Li 2+ en la región visible (400 nm a 750 nm)? c) ¿Cuál sería el radio del
subnivel del estado fundamental del Li 2+ ? d ) ¿Qué energía de ionización tiene el Li 2+ ?
Resp. a) 13.5 nm; b) 415.4 nm (n = 8 → n = 5); c) 0.176Å; d) 122.4 eV
8.33. El magnesio y el aluminio forman una aleación que tiene aplicaciones en las industrias automotriz, aeroespacial y otras
donde se requiere un material resistente y ligero. a) ¿Cuál es la configuración electrónica completa de cada metal? b) El
manganeso, el níquel y el titanio también se usan en las mismas industrias. Indique las configuraciones electrónicas de esos
metales. c) Muestre la configuración electrónica completa del talio, un metal muy tóxico que debe manejarse con cuidado.
Resp. a) Mg1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 , y Al 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1
b) Mn1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 5 4s 2 ;
Ni 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 8 4s 2
Ti 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 2 4s 2
c) Tl 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 4d 10 4f 14 5s 2 5p 6 5d 10 6s 2 6p 1
8.34. La primera energía de ionización del Li se determinó experimentalmente y resultó ser 5.363 eV. Si se supone que el electrón
del segundo nivel (n = 2) se mueve en un campo central de carga nuclear efectiva, Z efect , que consiste en el núcleo y los
demás electrones, ¿por cuántas unidades de carga los otros electrones apantallan al núcleo? Suponga que la energía de
ionización se puede calcular con la teoría de Bohr.
Resp. Z efect = 1.26; como la carga nuclear es 3+, el apantallamiento efectivo por los dos electrones 1s es 1.74 unidades
de carga.
8.35. ¿Cuáles son las configuraciones electrónicas de Ni 2+ , Re 3+ y Ho 3+ ? ¿Cuántos espines electrónicos desapareados hay en
cada uno de esos iones?
Resp. Ni 2+ es [Ar]3d 8 con dos espines desapareados; Re 3+ es [Xe]4f 14 5d 4 , con 4 espines desapareados; Ho 3+ es [Xe]4f 10 ,
con 4 espines desapareados.
8.36. ¿Qué nivel (letra y valor de n) sería el primero en tener un subnivel g? Observe que dos terceras partes de los elementos
tienen electrones en esa u otros niveles superiores. Entonces, ¿por qué no hay electrones g?
Resp. O, n = 5. De acuerdo con su mayor valor de l = 4, los subniveles g tienen demasiada energía para recibir electrones,
de acuerdo con el principio de aufbau, para el estado fundamental de los elementos conocidos.
8.37. Indique el número atómico del gas noble después del Rn, si ese elemento tuviera la estabilidad suficiente para poder prepararse
u observarse. Suponga que los subniveles g no están ocupados en los elementos anteriores.
Resp. 118
8.38. Todos los lantánidos forman compuestos estables que contienen el catión 3+. De las pocas formas adicionales que se
conocen, el Ce forma la serie más estable de compuestos iónicos con 4+, y el Eu la serie más estable con 2+. Explique
estas formas iónicas excepcionales en función de sus configuraciones electrónicas.
Resp. El Ce 4+ tiene la configuración electrónica estable del gas noble Xe. El Eu 2+ , con 61 electrones, podría tener la
configuración [Xe]4f 7 , con la estabilidad adicional de un subnivel 4f medio lleno.
8.39. Para la reacción en estado gaseoso K + F → K + + F − , se calculó que ∆H es 91 kJ en condiciones de separación electrostática
en la que los cationes y aniones no puedan combinarse. La energía de ionización del K es 4.34 eV. ¿Cuál es la afinidad
electrónica del F?
Resp. 3.40 eV