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Configuracin electrnica
Al referirnos a configuracin electrnica o peridica estamos hablando de la
descripcin de la ubicacin de los electrones en los distintos niveles con
subniveles y orbitales de un determinado tomo.
Configurar significa "ordenar" o "acomodar", y electrnico deriva de"electrn"; as, configuracin electrnica es la manera ordenada de repartir
los electrones en los niveles y subniveles de energa
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Para comprender (visualizar o graficar) el mapa de configuracin electrnica
(o peridica) es necesario revisar los siguientes conceptos.
Los Nmeros Cunticos
En el contexto de la mecnica cuntica, en la descripcin de un tomo, sesustituye el concepto de rbita por el de orbital atmico.
Orbital atmico es la regin del espacio alrededor del ncleo en el que la
probabilidad de encontrar un electrn es mxima.
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La propuesta de Schrodinger , es considerada como el 5 modelo atmico, y radica en
describir las caractersticas de los electrones de un tomo , y para ello utilizamos lo que
llamaremos nmeros cunticos .
Los nmeros cunticos se denominan con las letras n, m, l y s y nos indican la posicin yla energa del electrn. Ningn electrn de un mismo tomo puede tener los mismos
nmeros cunticos.
El significado de los nmeros cunticos es :
n: nmero cuntico principal, que indica el nivel de energa donde se encuentra el
electrn, asume valores enteros positivos, del 1 al 7 .
L: nmero cuntico secundario, que indica el orbital en el que se encuentra elelectrn , puede ser s , p , d y f ( 0 , 1 , 2 y 3 ) .
m: nmero cuntico magntico, que representa la orientacin de los orbitales en el
espacio, o el tipo de orbital , dentro de un orbital especifico. Asume valores delnmero cuntico secundario negativo (-l) pasando por cero, hasta el nmero
cuntico positivo (+l) .
S: nmero cuntico de spin, que describe la orientacin del giro del electrn. Estenmero tiene en cuenta la rotacin del electrn alrededor de su propio eje a medida
que se mueve rodeando al ncleo. Asume nicamente dos valores +1/2 y -
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En resumen los nmeros cunticos se expresan :n : Nivel de energa (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7)
l : Orbital (s=0, p=1, d=2 y f=3) de l =0 (orbital s) hasta n - 1.m : magntico (m=-l,0 +1) desde -l, pasando por cero, hasta +l.s : spin (-1 , + 1 ).
Los nmeros cunticos sirven a su vez para entender la informacin que aporta la
configuracin electrnica .
Para mayor facilidad se presenta una tabla para asignar los nmeros cunticos correctos,
conociendo la configuracin electrnica y la localizacin exacta del electrn.
1s2/2s22p6/3s23p6/4s23d104p6/5s24d105p6/6s24f145d106p6/7s25f146d107p6
El nmero que precede al orbital es igual al nmero cuntico
principal,ejemplo para los electrones que estn en el orbital 4p, el nivel = 4.
El nmero cuntico secundario se establece observando el orbital referido:
ejemplo para el orbital 4p, el subnivel es el orbital, l = 1 (p)
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La solucin matemtica de la ecuacin de Schrdinger precisa de nmeros cunticos.
Cada valor de estos nmeros describe un orbital.
Nmero cuntico principal (n): puede tomar valores enteros (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7) ycoincide con el mismo nmero cuntico introducido por Bohr. Est relacionado con ladistancia promedio del electrn al ncleo en un determinado orbital y, por tanto, con
el tamao de este, indica el nivel de energa.
Nmero cuntico secundario (l): Los niveles de energa, identificados con el.
Nmero cuntico principal (m), poseen subniveles, los cuales se asocian, adems, a laforma del orbital, y son identificados por el nmero cuntico secundario (l). Entonces,los valores del nmero cuntico secundario dependen del nmero cuntico principal
"n".
As, la cantidad de subniveles de energa que posea cada nivel principal est dada por
la frmula n 1 (el valor del nmero cuntico principal menos uno).
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Este nmero cuntico secundario (l) nos indica en que subnivel se encuentra el
electrn, y toma valores desde 0 hasta (n - 1), recordando que n es el valor del
nmero cuntico principal. As, para cada nivel n, el nmero cuntico secundario (l)
ser:l = 0 , 1 , 2 , 3 ,, n-1.
Ejemplos:
Si n = 1 (n 1 = 0), entonces l = 0 (en el nivel de energa 1 no hay subniveles deenerga, y para efectos de comprensin se considera este nivel 1 como subnivel 0)
Si n = 2 (n -1 = 1), entonces l = 0, 1. El nivel de energa 2 posee dos subniveles,identificados como 0 y 1
S i n = 3 (n 1 = 2), entonces l = 0, 1, 2. El nivel de energa 3 posee tres subniveles,identificados como 0, 1 y 2
Si n = 4 (n 1 = 3), entonces l = 0, 1, 2, 3. El nivel de energa 4 posee cuatrosubniveles, identificados como 0, 1, 2 y 3
Si n = 5 (n 1 = 4), entonces l = 0, 1, 2, 3, 4. El nivel de energa 5 posee cincosubniveles, identificados como 0, 1, 2, 3 y 4
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Orbital Equivalencia
s 0
p 1d 2
f 3
Orbital Tipos de orbitales Nmeros cunticos mNumero de
electrones
s 1 0 2
p 3 -1 , 0 , +1 6
d 5 -2 , -1 , 0 , +1 ,+2 10
f 7 -3 , -2 , -1 , 0 , +1 , +2 , +3 14
El existen tres tipos de orbitales p (px , py y pz ) por lo que se dice que hay tres espacios
donde se acomodan dos electrones en cada uno, esos espacios o tipos de orbitales
reciben el nmero cuntico magntico de -1 , 0 y +1 . Es decir para el orbital p existen 3nmeros cunticos magnticos.
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Si nos referimos al cuarto nivel de energa, 4s23d104p6? , y se menciona alorbital 4p, el superndice indica el total de electrones de ese orbital, si se sabe
que el orbital p siempre tiene los nmeros cunticos m ( -1 , 0 , +1 ), entonces
se agrupan de dos en dos , es decir 2 electrones para cada nmero cuntico
magntico
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Tambin para efectos de comprensin, la comunidad cientfica ha aceptado
que los nmeros que representan los subniveles (0, 1, 2, y 3) sean
reemplazados por las letras s, p, d y f, respectivamente, para representar los
distintos tipos de orbitales.
Estas letras se obtiene de la inicial de las palabras sharp ntido-(s), principal
(p), difuso (d) y fundamental (f).
Cada subnivel, a su vez, posee distinta cantidad de orbitales, lo cual veremos
ms adelante.
Ahora, con respecto a la forma del orbital de estos subniveles, el nmerocuntico secundario determina la excentricidad de la rbita: cuanto mayorsea este nmero, ms excntrica ser la rbita; es decir, ser ms aplanada la
elipse que recorre el electrn.
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As, en el nivel 1 (o capa K) el valor del nivel (identificado
como subnivel 0) es cero (no hay excentricidad) y su rbitaes circular
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Orbitales s
Todos los orbitales con l = 0 sonorbitales sy tienen forma esfrica
1s 2s 3s
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Orbitales p
Todos los orbitales con l = 1 son orbitales p Comienzan en el segundo nivel de energa (n = 2) 3 orbitales (ml = -1, 0, +1), 3 orientaciones
distintas
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Orbitales d
Todos los orbitales con l = 2 sonorbitales d
Comienzan en el tercer nivel de
energa (n = 3) 5 orbitales(ml = -2,-1, 0, +1,+2),5 orientaciones distintas
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Los espectros atmicos
Los tomos emiten (o absorben) luz dscontinua ( slo dealgunas l)
Los espectros atmicos son discontinuos
El modelo atmico de Rutherford tampoco explica ladiscontinuidad de los espectros atmicos
NECESARIO NUEVO
MODELO ATMICO
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Modelo de Bohr: Cuantizacin de r y E
El nmero cuntico nest asociado con r dela rbita. A menor n,menor radio. Tambincon la energa (mayorn, mayor energa)
n = 1 es el estado basal
o fundamental n > 1 es un estado
excitadoAumentodeenerga
Ncleo
n =5
n = 4n = 3
n = 2
n = 1
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Tipos de configuracin electrnica
Para graficar la configuracin electrnica existen cuatro modalidades, con
mayor o menor complejidad de comprensin, que son:
Configuracin estndar
Se representa la configuracin electrnica que se obtiene usando el cuadrode las diagonales
(una de sus formas grficas se muestra a continuacin).
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Es importante recordar que los orbitales se van llenando en el orden en
que aparecen, siguiendo esas diagonales, empezando siempre por el 1s.
Aplicando el mencionado cuadro de las diagonales la configuracin
electrnica estndar, para cualquier tomo, es la siguiente:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14
5d10 6p6 7s2 5f14 6d10 7p6
s p d f
n = 1 1s
n = 2 2s 2p
n = 3 3s 3p 3d
n = 4 4s 4p 4d 4f
n = 5 5s 5p 5d 5f
n = 6 6s 6p 6d
n = 7 7s 7p
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NIVELES Y SUBNIVELES EN LA CUBIERTA ELECTRNICA
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En la tabla peridica, entre los datos que encontramos de cada uno de los
elementos se hallan el Nmero atmico y la Estructura electrnica oDistribucin de electrones en niveles.
El Nmero atmico nos indica la cantidad de electrones y de protones quetiene un elemento.
La Estructura electrnica o Distribucin de electrones en niveles indica cmo
se distribuyen los electrones en los distintos niveles de energa de un tomo
(lo que vimos ms arriba con las diagonales).
Pero, si no tengo la tabla peridica para saber cuantos electrones tengo encada nivel, cmo puedo hacer para averiguarlo?
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Para escribir la configuracin electrnica de un tomo es necesario:
Saber el nmero de electrones que tiene el tomo; para ello basta conocerel
nmero atmico (Z) del tomo en la tabla peridica. Recuerda que el nmero
de electrones en un tomo neutro es igual al nmero atmico (Z).
Ubicar los electrones en cada uno de los niveles de energa, comenzando
desde el nivel ms cercano al ncleo (nivel 1).
Respetar la capacidad mxima de cada subnivel (s = 2e-, p = 6e-, d = 10e- y f =
14e-).
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Supongamos que tenemos que averiguar la Distribucin electrnica del
elemento sodio, que como su nmero atmico indica tiene 11 electrones, lospasos son muy sencillos: debemos seguir las diagonales, como se representan
ms arriba.
Sera en el sodio: 1s2, siguiendo la diagonal no tengo nada busco la siguiente
diagonal y tengo 2s2, siguiendo la diagonal no tengo nada busco la siguientediagonal y tengo 2p6, siguiendo la diagonal tengo 3s2.
Siempre debo ir sumando los superndices, que me indican la cantidad de
electrones. Si sumo los superndices del ejemplo, obtengo 12, quiere decir
que tengo un electrn de ms, ya que la suma para ser correcta debe dar 11,por lo que al final debera corregir para que me quedara 3s1.
Por lo tanto, para el sodio (11 electrones), el resultado es: 1s2 2s2 2p6 3s1
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Primer nivel:
2 electrones (los 2 en subnivel s, en un orbital);
Segundo nivel:
8 electrones (2 en subnivel s, en un orbital, y 6 en subnivel p, con 2 en cadauno de sus 3 orbitales);
Tercer nivel:
1 electrn (ubicado en el subnivel s, en un orbital).
En la tabla peridica podemos leer, respecto al sodio: 2 - 8 - 1
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1s2 2s2 2p6 3s2 3p5
1 nivel: 2 electrones
2 nivel: 8 electrones
3 nivel: 7 electronesEn la tabla peridica podemos leer:
2 - 8 - 7
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d5
1 nivel: 2 electrones
2 nivel: 8 electrones
3 nivel: 13 electrones4 nivel: 2 electrones
En la tabla peridica podemos leer: 2 - 8
- 13 2
CLORO: 17 electrones MANGANESO: 25 electrones
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EJERCICIO:Supongamos que deseamos conocer la configuracin electrnica de la plata,
que tiene 47 electrones.
Sabemos que el orden de energa de los orbitales es 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d,4p, 5s, 4d, 5p, etc.
En cada subnivel s (que tienen slo un orbital) habr dos electrones.
En cada subnivel p (que tienen 3 orbitales) habr 6 electrones.En cada subnivel d (que tienen 5 orbitales) habr 10 electrones.En cada subnivel f(que tienen 7 orbitales) habr 14 electrones.
Debemos colocar los 47 electrones del tomo de plata, la cual debe quedar
as:: 1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p6, 4s2, 3d10, 4p6, 5s2, 4d9
Donde slo se han puesto 9 electrones en los orbitales d (que son cinco) de lacapa cuarta para completar, sin pasarse, los 47 electrones de la plata.
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EJEMPLO:
Configuracin electrnica del fsforo (P)
N atmico Z = 15
15 protones y 15 electrones
1s2 2s2 2p6 3s2 3p3
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La configuracin electrnica de un elemento es 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5. Con estainformacin se puede(n) determinar:
I) el grupo al que pertenece el elemento en la tabla peridica
II) el nmero atmico del elemento
III) el perodo al que pertenece el elemento en la tabla peridica.
Es(son) correcta(s)
Alternativas:
A) slo I
B) slo II
C) slo III
D) slo I y II
E) I, II y III
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De modo inverso, si tenemos o conocemos la configuracin electrnica de un
elemento podemos predecir exactamente el nmero atmico, elgrupo y el perodo en que se encuentra el elemento en la tablaperidica.
Por ejemplo, para el Cl la configuracin electrnica de este elemento es:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p5, :
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1s2 2s2 2p6 3s2 3p5
La suma de 2+2+6+2+5=17 es el numero atmico Z
XAZ
Mximo nivel energtico indica PERIODO
GRUPO = 7
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ES DECIR: podemos hacer el siguiente anlisis
Para un tomo la suma total de los electrones es igual al nmero de protones;
es decir, corresponde a su nmero atmico, que en este caso es 17. Elperodo en que se ubica el elemento est dado por el mximo nivelenergtico de la configuracin, en este caso corresponde al perodo 3, y elgrupo est dado por la suma de los electrones en los subniveles s y p delltimo nivel; es decir, corresponde al grupo 7.
Entonces, la respuesta correcta es la E.
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La configuracin electrnica de un elemento es 1s22s22p2. Con esta
informacin se puede afirmar que dicho elemento:
I) tiene cuatro electrones de valencia
II) tiene incompleto su segundo nivel
III) se ubica en el grupo cuarto de la tabla peridica
Es(son) correcta(s)
Alternativas
A) slo I
B) slo IIC) slo III
D) slo I y II
E) I, II y III
RESPUESTA
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Para saber como escribir estas configuraciones electrnicas primero debemosconocer 3 reglas o principios por los cuales se rigen los electrones en sudistribucin, estos son:
Principio de exclusin de Pauli:
ste nos dice que no pueden existir dos electrones con la misma combinacinde nmeros cunticos
Principio de mxima multiplicidad de Hund:
Nos indica que los electrones van ocupando los orbitales atmicos de igualenerga uno a uno con espin paralelo, es decir, con igual nmero de m s,aparendose slo cuando cada orbital de igual energa cuenta con un electrn
Principio de Aufbau:Los electrones se agregan partiendo del orbital de menor energa hacia los demayor energa. Para esto se debe utilizar el siguiente esquema (diagrama deMller):As, los orbitales se llenan en orden de energa creciente, con un mximode dos electrones por orbital.
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Existen diferentes formas de escribir una configuracin electrnica, las cuales
nos ayudan a visualizar la distribucin de los electrones en los orbitales
Configuracin electrnica global
Ejemplo1:
Para el tomo de Oxgeno neutro (Z=8), se deben colocar 8 electrones, en los
distintos orbitales. Puesto que el orbital s puede contener un mximo de 2
electrones, y el orbital p un mximo de 6, se requieren dos orbitales s llenos ytres orbitales p con 4 electrones. Siguiendo el esquema de Mller , la
configuracin queda escrita de la siguiente manera:
1s2 2s2 2p4
se distinguen 5 orbitales (dos s y tres p ), una capa (n=1) con una subcapa
(1s) y otra capa (n=2) con dos subcapas (2s, 2p). En la capa 1 hay un orbital, yen la capa 2 hay 4 orbitales
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Ejemp lo 2:
Determine la configuracin electrnica del Fsforo (Z=15).Siguiendo el esquema para el orden de llenado, y las reglas de mxima cantidadde electrones por orbital, se tiene:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p3
Con lo anterior se puede escribir la configuracin electrnica global externa,sabiendo que el gas noble que precede al fsforo es el nen, de la siguienteforma:
[Ne] 3s23p3
Config uracin electrnica de diagrama de orbi tales:
Cada orbital se simboliza por un casillero o cajita y los electrones por flechashacia arriba o hacia abajo para representar la disposicin del espn.Usando el ejemplo 2, el diagrama de orbitales queda de la siguiente forma
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Para sacar cualquier configuracin electrnica lo mejor que puedes utilizar es
la regla de las diagonales:
Cobre (Cu) Z = 29 -
1s2
2s2
2p6
3s2
3p6
4s2
3d9
Si sumas los superndices (electrones) vers que hasta el 4s2 tenemos 20, por
lo tanto solo restan 9, como el orbital d alberga 10, esos 9 entranperfectamente.
Oro (Au) Z = 791s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f145d9
Calcio (Ca) Z = 201s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2
Plata (Ag) Z = 471s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d9
Paladio (Pd) Z = 461s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d8
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En el Cobre: 4s2 3d9 cambia por 3d10 4s1
En el Oro: 6s2 4f14 5d9 cambia por 4f14 5d10 6s1
En el Calcio no cambiaEn la Plata: 5s2 4d9 cambia por 4d10 5s1
En el Paladio: 5s2 4d8 cambia por 4d10
Existe otra configuracin, que es la que figura en la tabla
peridica , que no utiliza la regla de las diagonales y
completa primero los orbitales ms pequeos y luego recin
pasa al siguiente, por lo que solo cambiara la ltima parte de
la configuracin escrita anteriormente. Esas modificaciones
para estos ejercicios sern:
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I) se afirma que cada tomo de dicho elemento tiene cuatro electrones de valencia.La afirmacin es correcta porque la configuracin electrnica muestra que en la capams externa de este tomo, con nmero cuntico n = 2, hay dos electrones en s y doselectrones en p; o sea, un total de cuatro.
II) afirma que tiene incompleto el segundo nivel. En el problema planteado, el tomodel elemento tiene el orbital 2s completo (2s2), pero el orbital 2p est incompletoporque tiene slo dos electrones, siendo que el orbital 2p completo puede tenerhasta seis electrones. Entonces, la proposicin II) es correcta.
III), es correcta porque la configuracin electrnica indica que se trata de unelemento representativo con cuatro electrones de valencia y, por lo tanto, debepertenecer al grupo cuarto.
En suma, son correctas las afirmaciones I), II) y III), la respuesta acertada es E).
CONFIGURACION ELECTRONICApregunta
http://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/16_A_pwp_quimica_vs%202016_A.pps#227.%20TIPOS%20DE%20CONFIGURACI%C3%93N%20ELECTR%C3%93NICAhttp://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/16_A_pwp_quimica_vs%202016_A.pps#227.%20TIPOS%20DE%20CONFIGURACI%C3%93N%20ELECTR%C3%93NICA7/24/2019 15 A CONFIGURACION ELECTRONICA 1.pdf
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1. Cuntos electrones poseen los tomos de argn (Ar), de nmero atmico 18, en su capa o nivel de energa msexterno?:
2 electrones
6 electrones
8 electrones
18 electrones
2. Cul de las siguientes configuraciones electrnicas corresponde al tomo de cobre (Cu), de nmero atmico 29? (En lanotacin se indican los niveles por nmeros colocados como coeficientes y los ndices de las letras indican el nmero de
electrones en ese subnivel):
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4p1
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s1
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s10 4p2
3. Qu electrones de la corteza de tomo de bromo (Br) influyen ms notablemente en sus propiedades qumicas?,nmero atmico 35:
Los del nivel 2
Los del subnivel 3d
Los del orbital 1s
Los del nivel 4
4. Qu tienen en comn las configuraciones electrnicas de los tomos de Li, Na, K y Rb?:
Que poseen un solo electrn en su capa o nivel ms externo
Que poseen el mismo nmero de capas o niveles ocupados por electrones
Que tienen completo el subnivel s ms externo
Sus configuraciones electrnicas son muy diferentes y no tienen nada en comn
5. Qu tienen en comn las configuraciones electrnicas de los tomos de Ca, Cr, Fe, Cu y Zn? Seala las afirmacionescorrectas:
Todos tienen el mismo nmero de capas o niveles ocupados por electrones
Tienen el mismo nmero de orbitales ocupados por electrones
Todos tienen el mismo nmero de electrones en su nivel ms externo Tienen pocos electrones en su nivel ms externo
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1. Cuntos electrones poseen los tomos de argn (Ar), de nmero atmico 18, en su capa o nivel de energa msexterno?:
2 electrones
6 electrones
8 electrones
18 electrones
2. Cul de las siguientes configuraciones electrnicas corresponde al tomo de cobre (Cu), de nmero atmico 29? (En lanotacin se indican los niveles por nmeros colocados como coeficientes y los ndices de las letras indican el nmero de
electrones en ese subnivel):
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4p1
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s1
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s10 4p2
3. Qu electrones de la corteza de tomo de bromo (Br) influyen ms notablemente en sus propiedades qumicas?,nmero atmico 35:
Los del nivel 2
Los del subnivel 3d
Los del orbital 1s
Los del nivel 4
4. Qu tienen en comn las configuraciones electrnicas de los tomos de Li, Na, K y Rb?:
Que poseen un solo electrn en su capa o nivel ms externo
Que poseen el mismo nmero de capas o niveles ocupados por electrones
Que tienen completo el subnivel s ms externo
Sus configuraciones electrnicas son muy diferentes y no tienen nada en comn
5. Qu tienen en comn las configuraciones electrnicas de los tomos de Ca, Cr, Fe, Cu y Zn? Seala las afirmacionescorrectas:
Todos tienen el mismo nmero de capas o niveles ocupados por electrones
Tienen el mismo nmero de orbitales ocupados por electrones
Todos tienen el mismo nmero de electrones en su nivel ms externo Tienen pocos electrones en su nivel ms externo FIN
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. Los tomos de un mismo elemento qumico tienen todos en su ncleo el mismo nmero de
.2. Un tomo tiene 12 protones, 13 neutrones y 12 electrones. Cul es su nmero atmico?
1.12
2.133.244.253. Los istopos oxgeno-16, oxgeno-17 y oxgeno-18, se diferencian en:
1.El nmero de protones2.El nmero atmico3.El nmero de neutrones4.El nmero de electrones4. Un tomo de volframio (W) tiene 74 protones y 108 neutrones. Cul es su representacin
adecuada?
5. Seala las afirmaciones correctas:
1.El nmero msico de un tomo es la suma del nmero de protones, neutrones y electrones2.Todos los tomos de un mismo elemento qumico tienen el mismo nmero de neutrones3.Los istopos de un elemento qumico tienen el mismo nmero atmico4.Los istopos de un elemento qumico tienen el mismo nmero msico5.Los istopos de un elemento qumico tienen distinto nmero de neutrones
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