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title: "Las capas electrónicas y la tabla periódica"
book: "Química escolar — Años 1 a 12"
subject: chemistry
language: es
chapter: 23
exercises: 15
source: https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/23-las-capas-electronicas-y-la-tabla-periodica
license: CC-BY-NC-SA-4.0
credit: "One Chemistry Book, One Course (one-course.com)"
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# Capítulo 23 — Las capas electrónicas y la tabla periódica

El neón brilla con un color rojo anaranjado en un letrero; el sodio, un [metal](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/20-la-tabla-periodica-un-primer-vistazo#def-g9-periodic-table-first-look-metal) blando, se inflama en el agua; el cloro es un gas amarillo verdoso y asfixiante. Sin embargo, sus [átomos](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/11-atomos-y-moleculas#def-g7-atoms-and-molecules-atom) solo se diferencian en uno o dos [protones](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/16-el-interior-del-atomo#def-g9-inside-the-atom-proton): el neón tiene 10, el sodio 11 y el cloro 17. ¿Por qué unos vecinos de la [tabla periódica](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/20-la-tabla-periodica-un-primer-vistazo#def-g9-periodic-table-first-look-periodic-table) se comportan de forma tan distinta, mientras que el sodio y el potasio, alejados en [número atómico](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/16-el-interior-del-atomo#def-g9-inside-the-atom-atomic-number), se comportan de forma tan parecida? La respuesta está en cómo se disponen los [electrones](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/16-el-interior-del-atomo#def-g9-inside-the-atom-nucleus) de un [átomo](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/11-atomos-y-moleculas#def-g7-atoms-and-molecules-atom).

**Lo que ya sabes.**

Un [átomo](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/11-atomos-y-moleculas#def-g7-atoms-and-molecules-atom) tiene $Z$ [protones](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/16-el-interior-del-atomo#def-g9-inside-the-atom-proton) en su [núcleo](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/16-el-interior-del-atomo#def-g9-inside-the-atom-nucleus) y, si es neutro, $Z$ [electrones](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/16-el-interior-del-atomo#def-g9-inside-the-atom-nucleus) a su alrededor ([Capítulo 16](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/16-el-interior-del-atomo#ch-g9-inside-the-atom)). La [tabla periódica](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/20-la-tabla-periodica-un-primer-vistazo#def-g9-periodic-table-first-look-periodic-table) ordena los elementos según $Z$ en periodos (filas) y grupos (columnas); los elementos de un grupo se comportan igual ([Capítulo 20](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/20-la-tabla-periodica-un-primer-vistazo#ch-g9-periodic-table-first-look)). Los [átomos](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/11-atomos-y-moleculas#def-g7-atoms-and-molecules-atom) ganan o pierden [electrones](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/16-el-interior-del-atomo#def-g9-inside-the-atom-nucleus) y se convierten en [iones](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/17-los-iones-y-las-disoluciones-ionicas#def-g9-ions-ion) ([Capítulo 17](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/17-los-iones-y-las-disoluciones-ionicas#ch-g9-ions)).

## 23.1 La configuración electrónica

**Definición 23.1 (Capas, subcapas y configuración electrónica).**

Los [electrones](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/16-el-interior-del-atomo#def-g9-inside-the-atom-nucleus) de un [átomo](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/11-atomos-y-moleculas#def-g7-atoms-and-molecules-atom) se disponen en *capas*, numeradas $n = 1, 2, 3, \ldots$ del [núcleo](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/16-el-interior-del-atomo#def-g9-inside-the-atom-nucleus) hacia fuera; cuanto mayor es $n$, más lejos del [núcleo](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/16-el-interior-del-atomo#def-g9-inside-the-atom-nucleus) están los [electrones](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/16-el-interior-del-atomo#def-g9-inside-the-atom-nucleus) y menos fuertemente retenidos. Cada capa se divide en *subcapas* designadas por una letra: la capa 1 tiene una subcapa s (1s), la capa 2 una subcapa s y una p (2s, 2p), la capa 3 tiene 3s y 3p (y 3d, que se verá más adelante). Una subcapa s admite como mucho 2 [electrones](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/16-el-interior-del-atomo#def-g9-inside-the-atom-nucleus), y una subcapa p, como mucho 6. La *configuración electrónica* de un [átomo](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/11-atomos-y-moleculas#def-g7-atoms-and-molecules-atom) enumera sus subcapas ocupadas con su número de [electrones](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/16-el-interior-del-atomo#def-g9-inside-the-atom-nucleus) como exponente: $1\mathrm{s}^2\,2\mathrm{s}^2\,2\mathrm{p}^4$ para el oxígeno.

**Método 23.2 (Escribir una configuración electrónica, hasta Z=20Z = 20Z=20).**

1. Contar los [electrones](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/16-el-interior-del-atomo#def-g9-inside-the-atom-nucleus) : $Z$ para un [átomo](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/11-atomos-y-moleculas#def-g7-atoms-and-molecules-atom) neutro.
2. Llenar las [subcapas](#def-g10-electron-shells-configuration) en este orden, cada una hasta su máximo antes de empezar la siguiente: $$1\mathrm{s} \to 2\mathrm{s} \to 2\mathrm{p} \to 3\mathrm{s} \to  3\mathrm{p} \to 4\mathrm{s}.$$
3. Comprobar que los exponentes suman el número de [electrones](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/16-el-interior-del-atomo#def-g9-inside-the-atom-nucleus) .

Sodio, $Z = 11$: $1\mathrm{s}^2\,2\mathrm{s}^2\,2\mathrm{p}^6\,3\mathrm{s}^1$. Cloro, $Z = 17$: $1\mathrm{s}^2\,2\mathrm{s}^2\,2\mathrm{p}^6\,3\mathrm{s}^2\,3\mathrm{p}^5$. Calcio, $Z = 20$: $1\mathrm{s}^2\,2\mathrm{s}^2\,2\mathrm{p}^6\,3\mathrm{s}^2\,3\mathrm{p}^6\,4\mathrm{s}^2$.

![El orden de llenado, hasta Z = 20. Cada casilla es un sitio para un electrón: una subcapa s tiene 2 sitios, y una subcapa p, 6.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-1/g10-electron-shells/fig-dafdb8458e61.svg)

*El orden de llenado, hasta $Z = 20$. Cada casilla es un sitio para un [electrón](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/16-el-interior-del-atomo#def-g9-inside-the-atom-nucleus): una [subcapa](#def-g10-electron-shells-configuration) s tiene 2 sitios, y una [subcapa](#def-g10-electron-shells-configuration) p, 6.*

## 23.2 Los electrones de valencia

**Definición 23.3 (Electrones de valencia y electrones internos).**

Los [electrones](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/16-el-interior-del-atomo#def-g9-inside-the-atom-nucleus) de la [capa](#def-g10-electron-shells-configuration) ocupada más externa (la capa de mayor $n$) son los *electrones de valencia*; los demás son los *electrones internos*. Solo los [electrones](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/16-el-interior-del-atomo#def-g9-inside-the-atom-nucleus) de valencia intervienen en las [reacciones químicas](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/12-las-reacciones-quimicas-reactivos-y-productos#def-g7-chemical-reactions-reaction).

**Ejemplo 23.4 (Contar los electrones de valencia).**

Oxígeno, $1\mathrm{s}^2\,2\mathrm{s}^2\,2\mathrm{p}^4$: [capa](#def-g10-electron-shells-configuration) externa $n =
2$, $2 + 4 = 6$ [electrones de valencia](#def-g10-electron-shells-valence). Sodio, $\ldots 3\mathrm{s}^1$: 1 [electrón de valencia](#def-g10-electron-shells-valence). Cloro, $\ldots 3\mathrm{s}^2\,3\mathrm{p}^5$: 7. Neón, $1\mathrm{s}^2\,2\mathrm{s}^2\,2\mathrm{p}^6$: 8, una [capa](#def-g10-electron-shells-configuration) completa.

## 23.3 La tabla reconstruida a partir de las configuraciones

**Proposición 23.5 (Periodo y grupo a partir de la configuración).**

Para los elementos hasta $Z = 20$:

- el periodo de un elemento es el número $n$ de su [capa](#def-g10-electron-shells-configuration) externa;
- los elementos de un mismo grupo tienen el mismo número de [electrones de valencia](#def-g10-electron-shells-valence) : uno en el [grupo](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/20-la-tabla-periodica-un-primer-vistazo#def-g9-periodic-table-first-look-period) 1, dos en el [grupo](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/20-la-tabla-periodica-un-primer-vistazo#def-g9-periodic-table-first-look-period) 2, de tres a ocho en los [grupos](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/20-la-tabla-periodica-un-primer-vistazo#def-g9-periodic-table-first-look-period) 13 a 18 (el helio, con 2, es una excepción).

Las dos columnas de la izquierda, donde los últimos [electrones](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/16-el-interior-del-atomo#def-g9-inside-the-atom-nucleus) entran en una [subcapa](#def-g10-electron-shells-configuration) s, forman el bloque s; los [grupos](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/20-la-tabla-periodica-un-primer-vistazo#def-g9-periodic-table-first-look-period) 13 a 18 forman el bloque p.

![Los veinte primeros elementos, con el número de electrones de cada capa debajo del símbolo (2.8.1 para el sodio: 2 en la capa 1, 8 en la capa 2 y 1 en la capa 3). Los colores marcan los bloques s y p.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-1/g10-electron-shells/fig-5f0216c4d5e5.svg)

*Los veinte primeros elementos, con el número de [electrones](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/16-el-interior-del-atomo#def-g9-inside-the-atom-nucleus) de cada capa debajo del símbolo ($2.8.1$ para el sodio: 2 en la [capa](#def-g10-electron-shells-configuration) 1, 8 en la [capa](#def-g10-electron-shells-configuration) 2 y 1 en la [capa](#def-g10-electron-shells-configuration) 3). Los colores marcan los bloques s y p.*

## 23.4 Las familias

**Definición 23.6 (Familias químicas).**

Una *familia química* es un grupo de la [tabla periódica](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/20-la-tabla-periodica-un-primer-vistazo#def-g9-periodic-table-first-look-periodic-table) cuyos elementos comparten sus principales propiedades químicas. Se nombran tres familias: los *metales alcalinos* (el [grupo](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/20-la-tabla-periodica-un-primer-vistazo#def-g9-periodic-table-first-look-period) 1 salvo el hidrógeno: litio, sodio, potasio…), [metales](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/20-la-tabla-periodica-un-primer-vistazo#def-g9-periodic-table-first-look-metal) blandos que reaccionan con fuerza con el agua; los *halógenos* ([grupo](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/20-la-tabla-periodica-un-primer-vistazo#def-g9-periodic-table-first-look-period) 17: flúor, cloro, bromo, yodo), [no metales](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/20-la-tabla-periodica-un-primer-vistazo#def-g9-periodic-table-first-look-metal) de color y reactivos; y los *gases nobles* ([grupo](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/20-la-tabla-periodica-un-primer-vistazo#def-g9-periodic-table-first-look-period) 18: helio, neón, argón…), que casi no reaccionan con nada.

**Proposición 23.7 (Por qué una familia se comporta igual).**

Los elementos de una familia tienen el mismo número de [electrones de valencia](#def-g10-electron-shells-valence), y la química es cosa de los [electrones de valencia](#def-g10-electron-shells-valence): el litio, el sodio y el potasio tienen uno; los [halógenos](#def-g10-electron-shells-family), siete; los [gases nobles](#def-g10-electron-shells-family), una [capa](#def-g10-electron-shells-configuration) externa completa.

![Familias de la tabla periódica: metales alcalinos, metales alcalinotérreos (grupo 2), halógenos y gases nobles.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-1/g10-electron-shells/fig-36288aba7521.svg)

*Familias de la [tabla periódica](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/20-la-tabla-periodica-un-primer-vistazo#def-g9-periodic-table-first-look-periodic-table): [metales alcalinos](#def-g10-electron-shells-family), [metales](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/20-la-tabla-periodica-un-primer-vistazo#def-g9-periodic-table-first-look-metal) alcalinotérreos ([grupo](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/20-la-tabla-periodica-un-primer-vistazo#def-g9-periodic-table-first-look-period) 2), [halógenos](#def-g10-electron-shells-family) y [gases nobles](#def-g10-electron-shells-family).*

![](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-1/g10-electron-shells/img-028868107598.jpg)

![](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-1/g10-electron-shells/img-496d12f1f4f0.jpg)

*El sodio, un [metal alcalino](#def-g10-electron-shells-family), cortado con un cuchillo: blando y plateado cuando está recién cortado, se empaña enseguida al [aire](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/4-el-aire-una-mezcla-de-gases#def-g4-air-a-mixture-of-gases-air). Foto: Dnn87, CC BY-SA 3.0.*

*El cloro, un [halógeno](#def-g10-electron-shells-family): un gas amarillo verdoso, aquí encerrado en una ampolla de vidrio. Foto: W. Oelen, CC BY-SA 3.0.*

**En el laboratorio — Sodio en agua.**

Detrás de una pantalla, el profesor echa un trozo de sodio del tamaño de un grano de arroz en un barreño grande de agua. Flota, se funde en una bolita brillante y corre de un lado a otro, burbujeando, hasta que desaparece; el gas que se desprende es hidrógeno, y el agua que queda es básica.

**Seguridad.**

![](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-1/g10-electron-shells/fig-f133bcfe28d0.svg)

![](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-1/g10-electron-shells/fig-2ebfb929f83d.svg)

![](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-1/g10-electron-shells/fig-16febdb222da.svg)

![](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-1/g10-electron-shells/fig-11944cae5055.svg)

Sodio: con el agua desprende hidrógeno inflamable (GHS02), provoca quemaduras graves (GHS05). Cloro: un gas comburente (GHS03), tóxico en caso de inhalación (GHS06), además de irritante y muy tóxico para los organismos acuáticos. Los dos los manipula solo el profesor.

## 23.5 Los iones estables y la regla de los gases nobles

**Definición 23.8 (Reglas del dúo y del octeto).**

Los [gases nobles](#def-g10-electron-shells-family), con una [capa](#def-g10-electron-shells-configuration) externa completa, casi no reaccionan: su configuración es especialmente estable. Cuando los [átomos](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/11-atomos-y-moleculas#def-g7-atoms-and-molecules-atom) de los primeros elementos forman [iones](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/17-los-iones-y-las-disoluciones-ionicas#def-g9-ions-ion), ganan o pierden [electrones](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/16-el-interior-del-atomo#def-g9-inside-the-atom-nucleus) para alcanzar la configuración del [gas noble](#def-g10-electron-shells-family) más cercano: dos [electrones](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/16-el-interior-del-atomo#def-g9-inside-the-atom-nucleus) en la [capa](#def-g10-electron-shells-configuration) 1, como el helio, para los [átomos](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/11-atomos-y-moleculas#def-g7-atoms-and-molecules-atom) más ligeros (la *regla del dúo*), y ocho [electrones](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/16-el-interior-del-atomo#def-g9-inside-the-atom-nucleus) en la [capa](#def-g10-electron-shells-configuration) externa, como el neón o el argón, para los demás (la *regla del octeto*).

**Ejemplo 23.9 (Iones que predice la regla).**

El sodio, $2.8.1$, pierde su único [electrón de valencia](#def-g10-electron-shells-valence): $\ce{Na+}$, $2.8$, como el neón. El magnesio, $2.8.2$, pierde dos: $\ce{Mg^{2+}}$. El aluminio, $2.8.3$, pierde tres: $\ce{Al^{3+}}$. El cloro, $2.8.7$, gana uno: $\ce{Cl-}$, $2.8.8$, como el argón. El oxígeno, $2.6$, gana dos: $\ce{O^{2-}}$. El azufre, $2.8.6$: $\ce{S^{2-}}$. El litio, $2.1$, pierde uno y se queda con $2$, como el helio: $\ce{Li+}$.

![El ion sodio tiene la configuración del neón, el gas noble más cercano.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-1/g10-electron-shells/fig-065ccd4340f8.svg)

*El [ion](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/17-los-iones-y-las-disoluciones-ionicas#def-g9-ions-ion) sodio tiene la configuración del neón, el [gas noble](#def-g10-electron-shells-family) más cercano.*

**Observación 23.10 (Límites de la regla).**

La regla funciona bien para los veinte primeros elementos y sus [iones](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/17-los-iones-y-las-disoluciones-ionicas#def-g9-ions-ion) sencillos. Muchos elementos, como el hierro ($\ce{Fe^{2+}}$ y $\ce{Fe^{3+}}$), no la cumplen; las razones, y una descripción mejor de los [electrones](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/16-el-interior-del-atomo#def-g9-inside-the-atom-nucleus), se dan en el volumen del primer año universitario.

## 23.6 Ejercicios

**Ejercicio 23.1 ★.**

Escribe las [configuraciones electrónicas](#def-g10-electron-shells-configuration) del carbono ($Z = 6$), el nitrógeno ($Z = 7$) y el magnesio ($Z = 12$).

**Solución de Ejercicio 23.1.**

C: $1\mathrm{s}^2\,2\mathrm{s}^2\,2\mathrm{p}^2$. N: $1\mathrm{s}^2\,2\mathrm{s}^2\,2\mathrm{p}^3$. Mg: $1\mathrm{s}^2\,2\mathrm{s}^2\,2\mathrm{p}^6\,3\mathrm{s}^2$.

**Ejercicio 23.2 ★.**

¿Cuántos [electrones de valencia](#def-g10-electron-shells-valence) tienen el carbono, el nitrógeno y el magnesio?

**Solución de Ejercicio 23.2.**

Carbono 4, nitrógeno 5, magnesio 2.

**Ejercicio 23.3 ★.**

¿En qué periodo y en qué grupo está el elemento de configuración $1\mathrm{s}^2\,2\mathrm{s}^2\,2\mathrm{p}^6\,3\mathrm{s}^2\,3\mathrm{p}^3$?

**Solución de Ejercicio 23.3.**

[Capa](#def-g10-electron-shells-configuration) externa $n = 3$: periodo 3. $2 + 3 = 5$ [electrones de valencia](#def-g10-electron-shells-valence): [grupo](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/20-la-tabla-periodica-un-primer-vistazo#def-g9-periodic-table-first-look-period) 15 (fósforo).

**Ejercicio 23.4 ★.**

Nombra las tres familias de este capítulo y da dos elementos de cada una.

**Solución de Ejercicio 23.4.**

[Metales alcalinos](#def-g10-electron-shells-family) (litio, sodio, potasio); [halógenos](#def-g10-electron-shells-family) (flúor, cloro, bromo, yodo); [gases nobles](#def-g10-electron-shells-family) (helio, neón, argón).

**Ejercicio 23.5 ★.**

Enuncia la [regla del octeto](#def-g10-electron-shells-octet).

**Solución de Ejercicio 23.5.**

Los [átomos](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/11-atomos-y-moleculas#def-g7-atoms-and-molecules-atom) tienden a ganar o perder [electrones](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/16-el-interior-del-atomo#def-g9-inside-the-atom-nucleus) para tener ocho [electrones](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/16-el-interior-del-atomo#def-g9-inside-the-atom-nucleus) en su [capa](#def-g10-electron-shells-configuration) externa, como el [gas noble](#def-g10-electron-shells-family) más cercano.

**Ejercicio 23.6 ★★.**

Con la regla de los [gases nobles](#def-g10-electron-shells-family), da el [ion](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/17-los-iones-y-las-disoluciones-ionicas#def-g9-ions-ion) que forma el potasio ($Z = 19$) y el que forma el flúor ($Z = 9$), con sus configuraciones.

**Solución de Ejercicio 23.6.**

K, $2.8.8.1$, pierde uno: $\ce{K+}$, $1\mathrm{s}^2\,2\mathrm{s}^2\,2\mathrm{p}^6\,3\mathrm{s}^2\,3\mathrm{p}^6$ (argón). F, $2.7$, gana uno: $\ce{F-}$, $1\mathrm{s}^2\,2\mathrm{s}^2\,2\mathrm{p}^6$ (neón).

**Ejercicio 23.7 ★★.**

Un elemento tiene 2 [electrones](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/16-el-interior-del-atomo#def-g9-inside-the-atom-nucleus) en su tercera capa, y la tercera capa es su [capa](#def-g10-electron-shells-configuration) externa. Da su configuración, su [número atómico](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/16-el-interior-del-atomo#def-g9-inside-the-atom-atomic-number) y su nombre.

**Solución de Ejercicio 23.7.**

$1\mathrm{s}^2\,2\mathrm{s}^2\,2\mathrm{p}^6\,3\mathrm{s}^2$: $Z = 12$, magnesio.

**Ejercicio 23.8 ★★.**

Con los [iones](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/17-los-iones-y-las-disoluciones-ionicas#def-g9-ions-ion) estables, escribe la fórmula del [compuesto iónico](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/17-los-iones-y-las-disoluciones-ionicas#def-g9-ions-ionic-compound) formado por el magnesio y el cloro, y después la del formado por el aluminio y el oxígeno.

**Solución de Ejercicio 23.8.**

$\ce{Mg^{2+}}$ y $\ce{Cl-}$: $\ce{MgCl2}$. $\ce{Al^{3+}}$ y $\ce{O^{2-}}$: $\ce{Al2O3}$.

**Ejercicio 23.9 ★★.**

Mira la tabla de los veinte primeros elementos. ¿Qué elementos tienen el mismo número de [electrones de valencia](#def-g10-electron-shells-valence) que el oxígeno?

**Solución de Ejercicio 23.9.**

El azufre (6 [electrones de valencia](#def-g10-electron-shells-valence), $2.8.6$), del mismo grupo, el 16.

**Ejercicio 23.10 ★★.**

¿Por qué el neón, a diferencia del sodio y del cloro, no forma [iones](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/17-los-iones-y-las-disoluciones-ionicas#def-g9-ions-ion) en las [reacciones químicas](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/12-las-reacciones-quimicas-reactivos-y-productos#def-g7-chemical-reactions-reaction)?

**Solución de Ejercicio 23.10.**

Su [capa](#def-g10-electron-shells-configuration) externa ya está completa (ocho [electrones](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/16-el-interior-del-atomo#def-g9-inside-the-atom-nucleus)): no gana nada perdiendo o ganando [electrones](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/16-el-interior-del-atomo#def-g9-inside-the-atom-nucleus).

**Ejercicio 23.11 ★★.**

El [ion](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/17-los-iones-y-las-disoluciones-ionicas#def-g9-ions-ion) $\ce{X^{2+}}$ tiene la configuración del argón. Halla $X$.

**Solución de Ejercicio 23.11.**

El argón tiene 18 [electrones](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/16-el-interior-del-atomo#def-g9-inside-the-atom-nucleus); $\ce{X^{2+}}$ ha perdido 2, así que X tiene 20: el calcio.

**Ejercicio 23.12 ★★★.**

El helio tiene 2 [electrones de valencia](#def-g10-electron-shells-valence), pero está en el [grupo](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/20-la-tabla-periodica-un-primer-vistazo#def-g9-periodic-table-first-look-period) 18 y no en el [grupo](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/20-la-tabla-periodica-un-primer-vistazo#def-g9-periodic-table-first-look-period) 2. Explícalo con su configuración.

**Solución de Ejercicio 23.12.**

El helio, $1\mathrm{s}^2$, tiene una [capa](#def-g10-electron-shells-configuration) externa completa (la [capa](#def-g10-electron-shells-configuration) 1 solo admite dos [electrones](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/16-el-interior-del-atomo#def-g9-inside-the-atom-nucleus)), como los demás [gases nobles](#def-g10-electron-shells-family); no se comporta como los [metales](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/20-la-tabla-periodica-un-primer-vistazo#def-g9-periodic-table-first-look-metal) del [grupo](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/20-la-tabla-periodica-un-primer-vistazo#def-g9-periodic-table-first-look-period) 2.

**Ejercicio 23.13 ★★★.**

El potasio reacciona con el agua todavía más violentamente que el sodio. A partir de la distancia del [electrón de valencia](#def-g10-electron-shells-valence) al [núcleo](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/16-el-interior-del-atomo#def-g9-inside-the-atom-nucleus), propón una explicación.

**Solución de Ejercicio 23.13.**

Su [electrón de valencia](#def-g10-electron-shells-valence) está en la [capa](#def-g10-electron-shells-configuration) 4, más lejos del [núcleo](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/16-el-interior-del-atomo#def-g9-inside-the-atom-nucleus) que el del sodio, en la [capa](#def-g10-electron-shells-configuration) 3: está menos fuertemente retenido y se pierde con más facilidad.

**Ejercicio 23.14 ★★★.**

Da las configuraciones de $\ce{S^{2-}}$, $\ce{Cl-}$, $\ce{K+}$ y $\ce{Ca^{2+}}$. ¿Qué tienen en común?

**Solución de Ejercicio 23.14.**

Los cuatro tienen 18 [electrones](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/16-el-interior-del-atomo#def-g9-inside-the-atom-nucleus) y la configuración del argón:

$$
1\mathrm{s}^2\,2\mathrm{s}^2\,2\mathrm{p}^6\,3\mathrm{s}^2\,3\mathrm{p}^6.
$$

**Ejercicio 23.15 ★★★.**

Un elemento del periodo 3 forma el [ion](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/17-los-iones-y-las-disoluciones-ionicas#def-g9-ions-ion) $\ce{Y^{3-}}$. Halla su grupo, su configuración y su nombre.

**Solución de Ejercicio 23.15.**

Gana 3 [electrones](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/16-el-interior-del-atomo#def-g9-inside-the-atom-nucleus) para completar el octeto: tiene 5 [electrones de valencia](#def-g10-electron-shells-valence), [grupo](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/20-la-tabla-periodica-un-primer-vistazo#def-g9-periodic-table-first-look-period) 15. En el periodo 3, es el fósforo:

$$
1\mathrm{s}^2\,2\mathrm{s}^2\,2\mathrm{p}^6\,3\mathrm{s}^2\,3\mathrm{p}^3.
$$

## 23.7 Problema: Rubí, zafiro y corindón

**Problema 23.1.**

Problema de fin de semana — los electrones que hay detrás de una piedra preciosa: de dos configuraciones al número de electrones transferidos en un gramo

Los rubíes y los zafiros son variedades preciosas del corindón, un [compuesto iónico](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/17-los-iones-y-las-disoluciones-ionicas#def-g9-ions-ionic-compound) de aluminio y oxígeno; una traza de otros [metales](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/20-la-tabla-periodica-un-primer-vistazo#def-g9-periodic-table-first-look-metal) les da su color. El corindón es tan duro que raya casi cualquier cosa, y el corindón en polvo se usa para pulir lentes. Toma como masa de un [nucleón](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/16-el-interior-del-atomo#def-g9-inside-the-atom-proton) $1.67 \times 10^{-27}\,\mathrm{kg}$; el aluminio 27 tiene 27 [nucleones](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/16-el-interior-del-atomo#def-g9-inside-the-atom-proton), y el oxígeno 16, 16.

**Parte I — Los [átomos](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/11-atomos-y-moleculas#def-g7-atoms-and-molecules-atom).**

1. Da el número de [protones](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/16-el-interior-del-atomo#def-g9-inside-the-atom-proton) y de [electrones](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/16-el-interior-del-atomo#def-g9-inside-the-atom-nucleus) de un [átomo](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/11-atomos-y-moleculas#def-g7-atoms-and-molecules-atom) de aluminio ( $Z = 13$ ) y de un [átomo](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/11-atomos-y-moleculas#def-g7-atoms-and-molecules-atom) de oxígeno ( $Z = 8$ ).
2. Escribe sus [configuraciones electrónicas](#def-g10-electron-shells-configuration) .
3. ¿Cuántos [electrones de valencia](#def-g10-electron-shells-valence) tiene cada uno? ¿En qué periodo y en qué grupo está cada uno?
4. ¿El aluminio es un [metal](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/20-la-tabla-periodica-un-primer-vistazo#def-g9-periodic-table-first-look-metal) o un [no metal](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/20-la-tabla-periodica-un-primer-vistazo#def-g9-periodic-table-first-look-metal) ? ¿Y el oxígeno?

**Parte II — Los [iones](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/17-los-iones-y-las-disoluciones-ionicas#def-g9-ions-ion).**

5. Con la [regla del octeto](#def-g10-electron-shells-octet) , ¿qué [ion](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/17-los-iones-y-las-disoluciones-ionicas#def-g9-ions-ion) forma el aluminio? Escribe su configuración.
6. ¿Qué [ion](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/17-los-iones-y-las-disoluciones-ionicas#def-g9-ions-ion) forma el oxígeno? Escribe su configuración.
7. ¿Qué [gas noble](#def-g10-electron-shells-family) tiene la misma configuración que los dos [iones](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/17-los-iones-y-las-disoluciones-ionicas#def-g9-ions-ion) ?
8. ¿Cuántos [electrones](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/16-el-interior-del-atomo#def-g9-inside-the-atom-nucleus) pierde un [átomo](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/11-atomos-y-moleculas#def-g7-atoms-and-molecules-atom) de aluminio, y cuántos gana un [átomo](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/11-atomos-y-moleculas#def-g7-atoms-and-molecules-atom) de oxígeno?

**Parte III — La fórmula.**

9. Halla la fórmula del corindón, el compuesto neutro de estos [iones](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/17-los-iones-y-las-disoluciones-ionicas#def-g9-ions-ion) .
10. En una unidad fórmula, ¿cuántos [electrones](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/16-el-interior-del-atomo#def-g9-inside-the-atom-nucleus) pierden los [átomos](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/11-atomos-y-moleculas#def-g7-atoms-and-molecules-atom) de aluminio? ¿Cuántos ganan los [átomos](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/11-atomos-y-moleculas#def-g7-atoms-and-molecules-atom) de oxígeno?
11. ¿Por qué deben ser iguales estos dos números?
12. Un rubí contiene una traza de [iones](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/17-los-iones-y-las-disoluciones-ionicas#def-g9-ions-ion) cromo $\ce{Cr^{3+}}$ en lugar de algunos $\ce{Al^{3+}}$ . ¿Por qué un [ion](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/17-los-iones-y-las-disoluciones-ionicas#def-g9-ions-ion) $\ce{Cr^{3+}}$ puede ocupar el lugar de un [ion](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/17-los-iones-y-las-disoluciones-ionicas#def-g9-ions-ion) $\ce{Al^{3+}}$ sin alterar las cargas?

**Parte IV — Un gramo de corindón.**

13. ¿Cuántos [nucleones](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/16-el-interior-del-atomo#def-g9-inside-the-atom-proton) hay en una unidad fórmula de corindón?
14. Calcula la masa de una unidad fórmula (despreciando los [electrones](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/16-el-interior-del-atomo#def-g9-inside-the-atom-nucleus) ).
15. ¿Cuántas unidades fórmula hay en $1\,\mathrm{g}$ de corindón?
16. ¿Cuántos [iones](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/17-los-iones-y-las-disoluciones-ionicas#def-g9-ions-ion) $\ce{Al^{3+}}$ y cuántos [iones](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/17-los-iones-y-las-disoluciones-ionicas#def-g9-ions-ion) $\ce{O^{2-}}$ son?
17. ¿Por qué se pueden despreciar los [electrones](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/16-el-interior-del-atomo#def-g9-inside-the-atom-nucleus) en la pregunta 14?
18. ¿Cuántos [electrones](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/16-el-interior-del-atomo#def-g9-inside-the-atom-nucleus) se transfirieron del aluminio al oxígeno para formar $1\,\mathrm{g}$ de corindón?

**Solución de Problema 23.1.**

**1.** Aluminio: 13 [protones](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/16-el-interior-del-atomo#def-g9-inside-the-atom-proton), 13 [electrones](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/16-el-interior-del-atomo#def-g9-inside-the-atom-nucleus). Oxígeno: 8 [protones](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/16-el-interior-del-atomo#def-g9-inside-the-atom-proton), 8 [electrones](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/16-el-interior-del-atomo#def-g9-inside-the-atom-nucleus).

**2.** Al: $1\mathrm{s}^2\,2\mathrm{s}^2\,2\mathrm{p}^6\,3\mathrm{s}^2\,3\mathrm{p}^1$. O: $1\mathrm{s}^2\,2\mathrm{s}^2\,2\mathrm{p}^4$.

**3.** Al: 3 [electrones de valencia](#def-g10-electron-shells-valence), periodo 3, [grupo](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/20-la-tabla-periodica-un-primer-vistazo#def-g9-periodic-table-first-look-period) 13. O: 6, periodo 2, [grupo](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/20-la-tabla-periodica-un-primer-vistazo#def-g9-periodic-table-first-look-period) 16.

**4.** El aluminio es un [metal](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/20-la-tabla-periodica-un-primer-vistazo#def-g9-periodic-table-first-look-metal); el oxígeno, un [no metal](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/20-la-tabla-periodica-un-primer-vistazo#def-g9-periodic-table-first-look-metal).

**5.** $\ce{Al^{3+}}$: $1\mathrm{s}^2\,2\mathrm{s}^2\,2\mathrm{p}^6$.

**6.** $\ce{O^{2-}}$: $1\mathrm{s}^2\,2\mathrm{s}^2\,2\mathrm{p}^6$.

**7.** El neón.

**8.** El aluminio pierde 3, y el oxígeno gana 2.

**9.** $2 \times (+3) + 3 \times (-2) = 0$: $\ce{Al2O3}$.

**10.** Perdidos: $2 \times 3 = 6$. Ganados: $3 \times 2 = 6$.

**11.** Los [electrones](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/16-el-interior-del-atomo#def-g9-inside-the-atom-nucleus) no se crean ni se destruyen: los que pierde el aluminio son exactamente los que gana el oxígeno, y el compuesto es neutro.

**12.** Tiene la misma carga, $+3$: las cargas del cristal siguen compensándose.

**13.** $2 \times 27 + 3 \times 16 = 102$ [nucleones](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/16-el-interior-del-atomo#def-g9-inside-the-atom-proton).

**14.** $102 \times 1.67 \times 10^{-27} = 1.70 \times 10^{-25}\,\mathrm{kg}$.

**15.** $10^{-3} / 1.70 \times 10^{-25} \approx 5.87 \times 10^{21}$ unidades fórmula.

**16.** $2 \times 5.87 \times 10^{21} = 1.17 \times 10^{22}$ [iones](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/17-los-iones-y-las-disoluciones-ionicas#def-g9-ions-ion) $\ce{Al^{3+}}$; $3 \times 5.87 \times 10^{21} = 1.76 \times 10^{22}$ [iones](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/17-los-iones-y-las-disoluciones-ionicas#def-g9-ions-ion) $\ce{O^{2-}}$.

**17.** Un [electrón](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/16-el-interior-del-atomo#def-g9-inside-the-atom-nucleus) es unas 1836 veces más ligero que un [nucleón](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/16-el-interior-del-atomo#def-g9-inside-the-atom-proton); los 50 [electrones](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/16-el-interior-del-atomo#def-g9-inside-the-atom-nucleus) de una unidad fórmula pesan menos de tres centésimas de un [nucleón](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/16-el-interior-del-atomo#def-g9-inside-the-atom-proton).

**18.** $6 \times 5.87 \times 10^{21} \approx 3.5 \times 10^{22}$ [electrones](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/16-el-interior-del-atomo#def-g9-inside-the-atom-nucleus) transferidos para $1\,\mathrm{g}$ de corindón.