Construcción de la configuración electrónica


Actividad Nº 32



 

1.- ¿Qué indica la configuración electrónica?

La configuración electrónica de un átomo muestra cómo se distribuyen sus electrones en los orbitales en su estado fundamental, es decir, cuando se encuentra en el nivel de energía más bajo. Esta distribución permite explicar por ejemplo, las propiedades de los elementos, su ubicación en la tabla periódica, la formación de enlaces, entre otras características.

Son tres los principios que se deben cumplir al construir la configuración electrónica de un elemento, el principio de mínima energía, el principio de exclusión de Pauling y la regla de la máxima multiplicidad.

Pero antes recordemos algunas cosas importantes:

- El número de electrones de un átomo neutro es igual al número atómico Z.

- Cada nivel indica lo siguiente:

numeros_cuanticos_2.jpg (453×103)

 

1.1- El principio de mínima energía o de Aufbau, indica que los electrones deben ocupar los orbitales en orden creciente de energía, ya que, el estado de mínima energía es el más estable, y los niveles de mayor energía solo deben ser ocupados cuando la cantidad máxima de orbitales de mayor energía ha sido completada. Para cumplir con este principio se debe utilizar la regla de las diagonales, las cuales indican el orden creciente de los subniveles de energía.

 

diagrama_moller.jpg (237×298)

El diagrama de Möller indica el orden de llenado de los subniveles y los niveles de energía de un átomo, que sigue el sentido de las flechas de arriba hacia abajo.

 

1.2- El principio de exclusión de Pauli, establece que en un átomo no puede haber dos electrones con los cuatro números cuánticos idénticos n, , m y ms

configuracion_electronica_1.jpg (285×95)

Por lo tanto, en un orbital solo caben dos electrones que compartirán tres números cuánticos, sin embargo, el número cuántico spin, será contrario.

Ejemplo:

configuracion_electronica_2.jpg (540×104)

 

Ejemplo 2: para la configuración electrónica del litio (Z = 3), se necesita agregar un tercer electrón, que tendrá que ocupar un nuevo orbital, puesto que el orbital 1s está completo con dos electrones. Con esto su configuración electrónica y diagrama de orbitales sera:

 

configuracion_electronica_8.jpg (262×117)

1.3- La regla de la máxima multiplicidad o regla de Hund, Se utiliza para distribuir electrones en subniveles que tienen más de un orbital, como p, d y f.

Según esta regla, cuando se asignan electrones a los orbitales de un mismo subnivel, se coloca un electrón desapareado en cada orbital del subnivel (primero ingresan los electrones s= +1/2 o  ↑). Luego, se completan los orbitales posibles con electrones con espines opuestos (s= - 1/2 o ).

Por ejemplo: el subnivel tiene 3 orbitales: px, py y pz

configuracion_electronica_4.jpg (326×154)

Ejemplo 2:

configuracion_electronica_5.jpg (326×154)

Ejemplo 3:

configuracion_electronica_6.jpg (326×154)

 

2.- ¿Cómo se representa la configuración electrónica de un elemento?

Para poder confeccionar la configuración electrónica de un elemento, se debe tener en consideración, lo siguiente:

- En primer lugar, se debe tener en consideración la cantidad de electrones que presenta la especie. Para ello, hay que fijarse en su número atómico (Z). Si corresponde a un catión (átomo con carga positiva), significa que perdió electrones, si se trabaja con un anión (átomo con carga negativa), hay mayor cantidad de electrones.

 

Ca20 = 20 electrones

F9 - = 10 electrones

Al13 +3 = 10 electrones

 

- Siguiendo la regla de las diagonales, es posible ubicar los electrones de cada especie. Es necesario recordar que los orbitales s admiten 2 electrones, los p 6 electrones, los d 10 electrones y los f 14 electrones. 

 

Ca = 1s22s22p63s23p64s2

F- = 1s22s22p6

Al+3 = 1s22s22p6

 

Esta configuración electrónica corresponde a la notación extendida.

 

- Cuando se trabaja con configuraciones electrónicas muy grandes, se puede trabajar con configuraciones resumidas. Para ello, se debe colocar el símbolo del gas noble anterior al elemento que se está analizando, y luego, escribir la configuración electrónica de los electrones restantes.

Ejemplos:

Ca = [Ar] 4s2   → En este caso, el Argón (Z = 18) es el gas noble, que según la tabla periódica está inmediatamente antes del Calcio. Luego solo se escribe  la configuración electrónica de los electrones restantes.
Recuerda que los gases nobles se encuentran a la derecha de la tabla periódica.

F- = [Ne]

Al+3 = [Ne]

 

 

3.- ¿Qué información se puede extraer de la configuración electrónica?

A través de la construcción de la configuración electrónica de una especie es posible, extraer la siguiente información:

numeros_cuanticos_2.jpg (453×103)

En base, a esto, es posible describir los pasos para poder determinar los cuatro números cuánticos de un elemento a partir de su configuración electrónica:

- Por ejemplo, si se va a trabajar con un elemento cuyo Z es 9, se debe tener presente que posee 9 electrones, y por tanto, su configuración electrónica siguiendo la regla de las diagonales, es la siguiente:

1s22s22p5

 

-  Se marca el último nivel de energía, que en este caso corresponde a 2p5

-  Luego, se desarrolla el diagrama molecular del último nivel, según los datos se deben ubicar en él 5 electrones:

configuracion_electronica_7.jpg (231×96)

-  Se procede a determinar los cuatro números cuánticos:

n = 2 (el nivel de energía en el cual se encuentra el último electrón es 2)

l = 1 (el subnivel de energía es p, por ende, equivale a un valor 1)

m = 0 (el último electrón se encuentra en el orbital 0)

s = -1/2 (como es el segundo electrón que ingresa al orbital, 2py2, el spin es negativo)

 

dato_max.jpg (660×138)

- Para poder aprender a trabajar la configuración electrónica ten a mano siempre tu tabla periódica.
- La configuración electrónica de un átomo se escribe indicando los subniveles que contienen electrones y, mediante un superíndice, se señala el número de electrones alojados en cada orbital.
- El número atómico de un elemento es el número de protones que tiene cualquier átomo de ese elemento. Se lo designa con la letra Z. En un átomo neutro, el número de protones es el mismo que el de electrones. 


 


Creado por Portal Educativo. Fecha: 2015-08-10. Se autoriza uso citando www.portaleducativo.net. Prohibido su uso con fines comerciales.
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