Página 90 - Libro de Química de Primero de Bachillerato

Análisis: El número atómico (Z) de un elemento indica cuántos protones y, en un átomo neutro, la misma cantidad de electrones.
El carbono tiene Z = 6.

Resolución paso a paso:

1. Se consulta la tabla periódica y se verifica que el símbolo C tiene Z = 6.
2. En un átomo neutro, $$\text{protones} = \text{electrones} = Z$$.
3. Por lo tanto, el carbono posee 6 protones y 6 electrones.

Conclusión: El carbono tiene 6 protones y 6 electrones.

Análisis: Los isótopos son átomos del mismo elemento con distinto número de neutrones.

Resolución paso a paso:

1. Se revisan los registros isotópicos: carbono presenta tres isótopos presentes de manera natural.
2. Carbono-12 (¹²C): ≈ 98.9 % de abundancia, 6 protones y 6 neutrones.
3. Carbono-13 (¹³C): ≈ 1.1 % de abundancia, 6 protones y 7 neutrones.
4. Carbono-14 (¹⁴C): trazas (< 0.01 %), 6 protones y 8 neutrones; es radiactivo (T_½ ≈ 5730 años), pero se genera continuamente en la atmósfera.

Conclusión: Los isótopos naturales del carbono son ¹²C y ¹³C (estables) y ¹⁴C (radiactivo, presente en trazas).

Análisis: Se distribuyen los 6 electrones del carbono en los subniveles de menor a mayor energía.

Resolución paso a paso:

1. Regla de llenado: 1s, 2s, 2p…
2. $$1s^2$$: 2 e⁻ (quedan 4).
3. $$2s^2$$: 2 e⁻ (quedan 2).
4. $$2p^2$$: 2 e⁻.

Así, la configuración electrónica completa es:
$$1s^2\;2s^2\;2p^2$$

Número de electrones en la última capa (nivel 2): 2s² + 2p² = 4 electrones.

Conclusión: Configuración electrónica $$[He]\;2s^2\;2p^2$$; el carbono posee 4 electrones de valencia.

Análisis: La pregunta se refiere al comportamiento químico (valencia) de los 4 electrones de la capa externa.

Resolución paso a paso:

1. El carbono tiene 4 electrones de valencia (2s² 2p²).
2. Para alcanzar la regla del octeto le faltan 4 electrones más.
3. En lugar de ganar o perder 4 e⁻ (lo que requeriría mucha energía), el carbono comparte esos electrones formando cuatro enlaces covalentes.
4. Puede hibridar sus orbitales
   • sp³ → 4 enlaces σ (ej. metano CH₄)
   • sp² → 3 enlaces σ + 1 π (ej. eteno C₂H₄)
   • sp → 2 enlaces σ + 2 π (ej. etino C₂H₂)

Conclusión: Los cuatro electrones de valencia del carbono se comparten con otros átomos, permitiéndole formar hasta cuatro enlaces covalentes y actuar como elemento tetravalente.