Ya sabemos que los electrones orbitan alrededor del núcleo en un átomo, mientras que los protones y los neutrones están contenidos dentro de él. ¿Cómo giran los electrones, es la pregunta? ¿Parecen moverse al azar? ¿Hay un camino establecido que toman? ¿Cuál es la mejor manera de juntarlos? La Configuración Electrónica es la respuesta a todas estas consultas. Echemos un vistazo a cómo se organizan los electrones alrededor de un núcleo.
Distribución de electrones en diferentes órbitas
El modelo planetario de un átomo fue creado por Neils Bohr. Fue el primero en indicar que las propiedades de los elementos tienen un patrón regular. La estructura electrónica de un átomo se basa en el “modelo atómico de Bohr”. Fue el primero en describir la disposición de los electrones en distintas órbitas/cáscaras (configuración electrónica). Propuso que los electrones se distribuyen en capas electrónicas que tienen forma circular (órbitas). Estos electrones viajan una distancia definida alrededor del núcleo en órbitas.
Antes de comprender el concepto de configuración electrónica, primero comprendamos algunos términos básicos que se usan con él, como se menciona a continuación:
- Capas: Se basa en el número cuántico principal (n) que determina el número máximo de electrones que se pueden colocar en una capa. El número de electrones en cada capa está dado por la fórmula 2n 2 donde n representa el número de capa.
- Subcapas: se basa en un número cuántico azimutal que se denota ampliamente por ‘I’. Al mismo tiempo, el número cuántico azimutal depende del valor del número cuántico principal (n). Por ejemplo, si el valor de shell n=3. Las subcapas que le corresponden serán s, p y d con I=0, I=1 e I=2. Estas son las capas en las que tiene lugar la distribución real de electrones. Y el número máximo de electrones acomodados por una subcapa viene dado por la fórmula 2(2I+1). Las posibles subcapas y su configuración electrónica resultante basada en el número cuántico se dan a continuación.
| Valor del número cuántico principal | Número cuántico azimutal | Configuración electrónica |
|---|---|---|
|
n=1 |
yo=0 |
1s |
|
n=2 |
yo=0 |
2s |
|
|
yo=1 |
2p |
|
n=3 |
yo=0 |
3s |
|
|
yo=1 |
3p |
|
|
yo=2 |
3d |
|
n=4 |
yo=0 |
4s |
|
|
yo=1 |
4p |
|
|
yo=2 |
4d |
|
|
yo=3 |
4f |
Configuración electrónica
La representación de los electrones distribuidos en las capas atómicas de un elemento se conoce como configuración electrónica. Los electrones se ubican matemáticamente en estas subcapas y las notaciones ayudan a ubicar la posición de estos electrones, así como la configuración electrónica.
Un estudio efectivo de estas configuraciones electrónicas escritas con notación específica puede proporcionar detalles sobre el elemento en particular. Por ejemplo, la notación específica para el germanio (Ge) sería 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 2 .
Notación de Configuración Electrónica:
La notación es la representación del número de electrones presentes en la subcapa. Se escribe con el número de capa, el nombre de la subcapa y el número total de electrones presentes en la subcapa en superíndice.
Por ejemplo, la configuración electrónica del oxígeno se puede escribir como 1s 2 2s 2 2p 4 .
La siguiente tabla consta de la configuración electrónica de los primeros 20 elementos.
|
Atómico Número |
Nombre de Elementos |
Configuración electrónica |
|---|---|---|
| 1 | Hidrógeno | 1s 1 |
| 2 | Helio | 1s 2 |
| 3 | Litio | 1s 2 2s 1 |
| 4 | Berilio | 1s 2 2s 2 |
| 5 | Boro | 1s 2 2s 2 2p 1 |
| 6 | Carbón | 1s 2 2s 2 2p 2 |
| 7 | Nitrógeno | 1s 2 2s 2 2p 3 |
| 8 | Oxígeno | 1s 2 2s 2 2p 4 |
| 9 | Flúor | 1s 2 2s 2 2p 5 |
| 10 | Neón | 1s 2 2s 2 2p 6 |
| 11 | Sodio | 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 |
| 12 | Magnesio | 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 |
| 13 | Aluminio | 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1 |
| 14 | Silicio | 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 2 |
| 15 | Fósforo | 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 3 |
| dieciséis | Azufre | 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 4 |
| 17 | Cloro | 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5 |
| 18 | Argón | 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 |
| 19 | Potasio | 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1 |
| 20 | Calcio | 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1 |
Principios para llenar las conchas
Las siguientes son las reglas o principios que ayudan a llenar las capas de un átomo:
- Principio de Aufbau: El principio establece que los electrones ocuparán las órbitas con menor energía y luego las órbitas de mayor energía. El principio recibe su nombre de la palabra griega “Aufbeen” que significa construir. De acuerdo con el siguiente principio, los electrones están dispuestos en el orden como,
- Principio de exclusión de Pauli: El principio de exclusión de Pauli establece que el máximo de dos electrones pueden caber en una órbita con giros opuestos. Se basa en el concepto de que si dos electrones tienen números acimutales iguales, tendrán espines opuestos en la órbita.
- Regla de Hund: La regla establece que cada órbita está inicialmente ocupada por un solo electrón antes de que un segundo electrón llene la órbita. Es la regla que determina el orden de los electrones en la subcapa.
¿Cómo escribir la configuración electrónica de los elementos?
Entonces, antes de dibujar una configuración electrónica, necesitamos extraer cierta información de la tabla periódica, como el número atómico, no. de electrones, capas, etc. Mirando a través de un ejemplo, entendamos el método de escritura de una configuración electrónica. El elemento potasio tiene el número atómico 19. Y tiene 19 electrones que se colocarán en las subcapas s y p.
La configuración electrónica se puede escribir como 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1 . Sus 19 electrones se pueden dividir en diferentes capas de la siguiente manera:
- capa K (n=1)= 2,
- caparazón L (n=2) =8,
- capa M (n=3)=8, y
- capa N (n=4)=1.
Configuración Electrónica de Potasio
Ejemplos de preguntas
Pregunta 1: Escribe la configuración electrónica del Aluminio.
Responder:
La configuración electrónica del Aluminio (Al) es 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1 en notación spdf y 2, 8, 3 en diagrama orbital.
Pregunta 2: Enumere la importancia de la configuración electrónica.
Responder:
Los significados se mencionan a continuación:
- Ayudan a conocer el estado de reactividad del átomo.
- Ayuda a determinar sus propiedades tanto físicas como químicas.
- Predice el comportamiento magnético de un átomo, etc.
Pregunta 3: Escriba la configuración electrónica de los gases ideales.
Responder:
A continuación se muestra la configuración electrónica de algunos gases ideales:
- Helio (He) ⇒ 1s 2
- Neón (Ne) ⇒ 1s 2 2s 2 2p 6
- Argón (Ar) ⇒ 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6
- Kriptón (Kr) ⇒ 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6
- Xenón (Xe) ⇒ 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 4d 10 5s 2 5p 6
- Radón (Rn) ⇒ 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 4d 10 5s 2 5p 6 4f 14 5d 10 6s 2 6p 6
Pregunta 4: ¿Cómo desobedece el cobre el principio de Aufbau?
Responder:
Dado que la configuración electrónica del cobre es 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 1 . La violación del principio de Aufbau se debe a la brecha de energía entre los orbitales 3d y 4s. Como el orbital d completamente lleno ofrece más estabilidad que la configuración parcialmente llena.
Pregunta 5: ¿Cuántos electrones tiene cada una de las subcapas?
Responder:
El patrón de llenado de electrones en las subcapas es:
- s tiene 2 electrones
- p tiene 6 electrones
- d tiene 10 electrones
- f tiene 14 electrones
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Artículo escrito por ddeevviissaavviittaa y traducido por Barcelona Geeks. The original can be accessed here. Licence: CCBY-SA