Configuraciones electrónicas
Introducción
¡Hola!
Es un gusto encontrarte nuevamente, espero que estés aprendiendo mucho, sobre todo, que tu ánimo no decaiga y sigas conociendo más acerca de los temas que se te presentan. Por lo tanto te invito a continuar en la segunda clase denominada Configuraciones electrónicas del curso de Química Universitaria.
En esta sesión verás que las configuraciones electrónicas son una forma de mostrar esquemáticamente cómo se encuentran organizados y distribuidos los electrones de un átomo, en niveles y subniveles de energía. Son muy importantes porque determinan las propiedades de los elementos.
Comenzaremos por revisar los conceptos teóricos: los tipos de configuraciones que existen, las leyes o principios en las que se sustentan y cuáles son los datos de la tabla periódica que se requieren para configurar electrones. De igual manera revisaremos el papel que juegan los gases nobles (Ne, Ne, Ar, Kr, Xe y Rn) como referentes de elementos estables debido a que tienen llena su última capa electrónica.
Posteriormente, revisaremos algunos ejercicios para desarrollar tus habilidades en la realización de este tipo de problemas de Química.
Finalmente, te invito a consultar algunos recursos electrónicos que te ayudarán a consolidar estos aprendizajes.
Sin más que agregar, comencemos con buena actitud esta clase.
Desarrollo del tema
1.3. Configuraciones electrónicas
La configuración electrónica es una forma sistemática de representar la ubicación de los electrones en los niveles y subniveles de energía u orbitales atómicos. La configuración electrónica parte del número atómico o número de protones (z) que para átomos neutros corresponde con el número de electrones. Este dato se puede obtener de la tabla periódica. La configuración electrónica un papel determinante en la comprensión de las propiedades, tipos de enlace y usos de los elementos y compuestos.
De acuerdo con Whitten et al. (2008), para representar una configuración electrónica se requiere definir los siguientes principios:
- Principio de Auf Bau o Regla diagonal. Indica la forma en que se deben ir distribuyendo los electrones conforme a su energía creciente.
- Principio de exclusión de Pauli. Establece que es imposible que dos electrones de un átomo puedan tener los mismos cuatro números cuánticos. Pueden coincidir en tres números cuánticos, pero al menos uno debe ser diferente.
- Regla de Hund. Indica que antes de aparear electrones de la última capa se deben llenar todos los orbitales posibles. La distribución electrónica más estable en los subniveles corresponde a la que presenta el mayor número de espines paralelos.
De acuerdo con la capacidad de cada orbital, la cantidad de electrones por nivel se indica en la tabla 1.
Existen tres tipos de configuraciones electrónicas: simple, vectorial y Kernel. Las tres siguen los principios anteriores en el acomodo de los electrones. Ver figura 2.
La información que se requiere para hacer una configuración electrónica proviene de la tabla periódica. En la figura 4 se muestra un casillero de la tabla para la plata (Ag).
- El número atómico. Es la cantidad de protones o electrones que tiene un átomo neutro.
- La masa atómica. Es la suma de protones y neutrones que tiene un átomo en su núcleo.
La tabla periódica proporciona esta información para todos los elementos descubiertos a la fecha.
La figura 4 de abajo muestra la ubicación de las partículas subatómicas y de los electrones a nivel interno ya nivel externo (electrones de valencia).
Recuerda que los gases nobles tienen estabilidad debido a que tienen llena su última capa electrónica. Para la configuración electrónica por Kernel se considera el gas noble del período inmediato anterior de la tabla periódica para el elemento que quiere hacer su configuración electrónica.
Como puedes apreciar la siguiente tabla muestra la configuración electrónica simple de los gases nobles e indica cuántos electrones tiene en su nivel más externo, así como la representación de Kernel.
Ahora revisaremos unos ejemplos de aplicación de los tres tipos de configuraciones electrónicas y de la aplicación de las leyes y principios antes explicados, además de la consideración de la configuración de Kernel que es una versión compacta de la configuración electrónica simple. Recuerda que es necesario conocer el número de electrones que se desea configurar.
Ejemplo 1. Hacer las configuraciones electrónicas del S (z = 16).
Nota: La suma de los electrones marcados en rojo son 10, lo que corresponde al gas noble Ne y se indica: [Ne] esto equivale a que se configuraron 10 ey se continúa en 3 s2 .
Ejemplo 2. Hacer las configuraciones electrónicas del Fe (z = 26).
Nota: La suma de los electrones marcados en rojo es 18, lo que corresponde al gas noble Ar y se indica: [Ar] esto equivale a que se configuraron 18e y se continúa en 4 s2 .
Ejemplo 3. Hacer las configuraciones electrónicas del Cd (z = 48).
Nota: La suma de los electrones marcados en rojo es 36, lo que corresponde al gas noble Kr y se indica: [Kr] esto equivale a que se configuraron 36e y se continúa en 5s 2 .
Para desarrollar tus habilidades en la realización de las configuraciones electrónicas, revisa con atención el siguiente video:
Te felicito por tu atención y disposición. Te invito ahora revisar el siguiente enlace para comprender mejor lo explicado: Configuración electrónica y números cuánticos
Conclusión
Para concluir la sesión, te muestro los conceptos más relevantes:
- La configuración electrónica es una forma sistemática de representar la ubicación de los electrones en los niveles y subniveles de energía u orbitales atómicos.
- La información que se requiere para hacer una configuración electrónica proviene de la tabla periódica.
- El número atómico. Es la cantidad de protones o electrones que tiene un átomo neutro.
- La masa atómica. Es la suma de protones y neutrones que tiene un átomo en su núcleo.
- Existen tres tipos de configuración electrónica: simple, vectorial y por Kernel.
Los principios que se requieren aplicar en una configuración electrónica son:
- Principio de Auf Bau o Regla diagonal. Indica la forma en que se deben ir distribuyendo los electrones conforme a su energía creciente.
- Principio de exclusión de Pauli. Establece que es imposible que dos electrones de un átomo puedan tener los mismos cuatro números cuánticos. Pueden coincidir en tres números cuánticos, pero al menos uno debe ser diferente.
- Regla de Hund. Indica que antes de aparear electrones de la última capa se deben llenar todos los orbitales posibles. La distribución electrónica más estable en los subniveles corresponde a la que presenta el mayor número de espines paralelos.
Para la configuración electrónica por Kernel se considera el gas noble del período inmediato anterior de la tabla periódica para el elemento que quiere hacer su configuración electrónica.
Es así como concluimos nuestra segunda clase. ¡Vas avanzando muy bien, te felicito! No olvides que para concluir la sesión debes hacer la tarea asignada y enviarla. Te encuentro en la siguiente clase, hasta luego.
Fuentes de información
- Whitten, KW, Davis, RE, Peck ML y Stanley GG (2008). Química.
- CD. de México. Aprendizaje Cengage.
- Chang, R. y Goldsby, KA (2010). Química. CD. de México. McGraw-Hill.
- Aula de Física – Inicio. (26 de mayo de 2021). Configuraciones completas de electrones.