Galicia. Examen PAU resuelto de Química. Julio 2023

El examen consta de 8 preguntas, de las que se podrá responder un MÁXIMO DE 5, combinadas como quiera. Cada pregunta vale 2 puntos (1 punto por apartado). Si responde a más preguntas de las permitidas, sólo se corregirán las 5 primeras respondidas.

 

PREGUNTA 1

1.1. Dados los elementos con números atómicos Z = 12 y Z = 16, indique razonadamente cuál de ellos tendrá un mayor primer potencial de ionización.

1.2. Explique razonadamente si es posible que exista un electrón definido por los números cuánticos (3, 1, 0, ½) en el elemento de número atómico Z = 26.

 

1.1. Primero, vamos a hacer la configuración electrónica de los dos elementos, que por los números atómicos son, el magnesio y el azufre:

 

 

 

El primer potencial de ionización es la energía necesaria suministrar a un átomo aislado y en estado gas para conseguir arrancarle un electrón y convertirlo en un ion positivo o catión. El potencial de ionización aumenta a lo largo de un período (los dos pertenecen al periodo 3), es decir, al desplazarnos hacia la derecha. Esto es debido a que aumenta la carga nuclear efectiva y disminuye el tamaño atómico, por lo que los electrones están más atraídos por el núcleo y cuesta más arrancarlos. Según esto, el azufre (Z = 16) tendrá un primer potencial de ionización mayor que el magnesio (Z = 12).

 

 

1.2.  Hacemos la configuración electrónica, que por el número atómico se corresponde con el hierro: 

 

Los números cuánticos que caracterizan a un electrón son:

 

·    n: número  cuántico  principal.  Como  valores  puede  tomar  cualquier  número  natural. Está relacionado con el volumen efectivo del orbital y con el nivel energético. Cuanto mayor sea n mayor volumen efectivo tendrá el orbital y mayor energía le corresponde.

 

·   l: número  cuántico  secundario.  Toma  valores,  .  Está  relacionado  con la forma de los distintos orbitales. Las distintas formas de los orbitales se designan mediante letras:

 

·   m: número  cuántico  magnético.  Toma  valores,  .  Está  relacionado  con la orientación de los orbitales en el espacio. Existen tantas orientaciones como valores de m.

 

·    s: número  cuántico  de  spin.  Tiene  que  ver  con  el  sentido  de  rotación del electrón en torno a su propio eje cuando se mueve dentro de un orbital. El electrón sólo tiene dos posibles sentidos de giro, por lo que sólo puede tomar los valores  y .

 

La combinación de números cuánticos es posible para un electrón del orbital 3p del hierro. Si el número cuántico principal, n, puede tomar cualquier número natural, puede tomar el valor n = 3 ya que el hierro tiene electrones en este nivel, tal y como se comprueba en su configuración electrónica. Como vemos, para este número cuántico principal, el número cuántico secundario podría tomar los valores: 0, 1 y 2. En este caso el enunciado nos dice que toma l = 1, es decir que el electrón está en un orbital p. Como nuestro elemento tiene electrones en el orbital p del nivel 3, es posible. Para ese valor del número cuántico secundario, el número cuántico magnético puede tomar los valores: . Y toma uno de esos valores. Por último, el número cuántico de spin toma valores  o . En este caso toma el primero de ellos.