Configuración electrónicaAl referirnos a configuración electrónica o periódica estamos hablando de la descripción de la ubicación de los electrones en los distintos niveles con subniveles y orbitales de un determinado átomo. Configurar significa "ordenar" o "acomodar", y electrónico deriva de "electrón"; así, configuración electrónica es la manera ordenada de repartir los electrones en los niveles y subniveles de energía Para comprender (visualizar o graficar) el mapa de configuración electrónica (o periódica) es necesario revisar los siguientes conceptos. Los Números Cuánticos En el contexto de la mecánica cuántica, en la descripción de un átomo, se sustituye el concepto de órbita por el de orbital atómico. Orbital atómico es la región del espacio alrededor del núcleo en el que la probabilidad de encontrar un electrón es máxima. La propuesta de Schrodinger , es considerada como el 5° modelo atómico, y radica en describir las características de los electrones de un átomo , y para ello utilizamos lo que llamaremos números cuánticos . Los números cuánticos se denominan con las letras n, m, l y s y nos indican la posición y la energía del electrón. Ningún electrón de un mismo átomo puede tener los mismos números cuánticos. El significado de los números cuánticos es : • n: número cuántico principal, que indica el nivel de energía donde se encuentra el electrón, asume valores enteros positivos, del 1 al 7 . • L: número cuántico secundario, que indica el orbital en el que se encuentra el electrón , puede ser s , p , d y f (0 , 1 , 2 y 3 ). • m: número cuántico magnético, que representa la orientación de los orbitales en el espacio, o el tipo de orbital , dentro de un orbital especifico. Asume valores del número cuántico secundario negativo (-l) pasando por cero, hasta el número cuántico positivo (+l) . • S: número cuántico de spin, que describe la orientación del giro del electrón. Este número tiene en cuenta la rotación del electrón alrededor de su propio eje a medida que se mueve rodeando al núcleo. Asume únicamente dos valores +1/2 y - En resumen los números cuánticos se expresan : n : Nivel de energía (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7) l : Orbital (s=0, p=1, d=2 y f=3) de l =0 (orbital s) hasta n - 1. m : magnético (m=-l ,0 +1) desde -l, pasando por cero, hasta +l. s : spin (-1 , + 1 ). Los números cuánticos sirven a su vez para entender la información que aporta la configuración electrónica . Para mayor facilidad se presenta una tabla para asignar los números cuánticos correctos, conociendo la configuración electrónica y la localización exacta del electrón. 1s2/2s22p6/3s23p6/4s23d104p6/5s24d105p6/6s24f145d106p6/7s25f146d107p6 El número que precede al orbital es igual al número cuántico principal, ejemplo para los electrones que están en el orbital 4p, el nivel = 4. El número cuántico secundario se establece observando el orbital referido: ejemplo para el orbital 4p, el subnivel es el orbital, l = 1 (p) 7) y coincide con el mismo número cuántico introducido por Bohr. Está relacionado con la distancia promedio del electrón al núcleo en un determinado orbital y. Número cuántico secundario (l): Los niveles de energía. además. poseen subniveles. la cantidad de subniveles de energía que posea cada nivel principal está dada por la fórmula n – 1 (el valor del número cuántico principal menos uno). 3. 6. por tanto. 5. y son identificados por el número cuántico secundario (l). Número cuántico principal (n): puede tomar valores enteros (1. Número cuántico principal (m). con el tamaño de este. identificados con el. 4. los cuales se asocian. indica el nivel de energía. Entonces. 2. Así. los valores del número cuántico secundario dependen del número cuántico principal "n".La solución matemática de la ecuación de Schrödinger precisa de números cuánticos. Cada valor de estos números describe un orbital. . a la forma del orbital. 2 y 3 Si n = 5 (n – 1 = 4). el número cuántico secundario (l) será: l = 0. 2. identificados como 0 y 1 Si n = 3 (n – 1 = 2). 1. 1. y toma valores desde 0 hasta (n .1). identificados como 0. 1. y para efectos de comprensión se considera este nivel 1 como subnivel 0) Si n = 2 (n -1 = 1). entonces l = 0. Ejemplos: Si n = 1 (n – 1 = 0). entonces l = 0. 2. entonces l = 0. El nivel de energía 4 posee cuatro subniveles. El nivel de energía 2 posee dos subniveles. El nivel de energía 3 posee tres subniveles. 3. 1 y 2 Si n = 4 (n – 1 = 3). El nivel de energía 5 posee cinco subniveles. 2. 1. 4. n-1. 2. 3 y 4 . 3. 1.…. entonces l = 0 (en el nivel de energía 1 no hay subniveles de energía. entonces l = 0. recordando que n es el valor del número cuántico principal. identificados como 0.Este número cuántico secundario (l) nos indica en que subnivel se encuentra el electrón. 1. 3. para cada nivel n. Así. identificados como 0. 2. 1. 0 . +1 -2 . -1 . Orbital Tipos de orbitales Números cuánticos m Numero de electrones s p d f 1 3 5 7 0 -1 . 0 y +1 .Orbital Equivalencia s 0 p 1 d 2 f 3 El existen tres tipos de orbitales p (px . esos espacios o tipos de orbitales reciben el número cuántico magnético de -1 . -1 . -2 . +1 . 0 .+2 -3 . Es decir para el orbital p existen 3 números cuánticos magnéticos. py y pz ) por lo que se dice que hay tres espacios donde se acomodan dos electrones en cada uno. +2 . +3 2 6 10 14 . 0 . +1 . es decir 2 electrones para cada número cuántico magnético . +1 ). 4s23d104p6? . si se sabe que el orbital p siempre tiene los números cuánticos m ( -1 . entonces se agrupan de dos en dos . y se menciona al orbital 4p.Si nos referimos al cuarto nivel de energía. el superíndice indica el total de electrones de ese orbital. 0 . difuso (d) y fundamental (f). 1. 2. para representar los distintos tipos de orbitales. con respecto a la forma del orbital de estos subniveles. Cada subnivel. Ahora. el número cuántico secundario determina la excentricidad de la órbita: cuanto mayor sea este número. la comunidad científica ha aceptado que los números que representan los subniveles (0. a su vez. Estas letras se obtiene de la inicial de las palabras sharp – nítido-(s). p.También para efectos de comprensión. . principal (p). y 3) sean reemplazados por las letras s. respectivamente. será más aplanada la elipse que recorre el electrón. lo cual veremos más adelante. más excéntrica será la órbita. d y f. posee distinta cantidad de orbitales. es decir. Así. en el nivel 1 (o capa K) el valor del nivel (identificado como subnivel 0) es cero (no hay excentricidad) y su órbita es circular . Orbitales s Todos los orbitales con l = 0 son orbitales s y tienen forma esférica 1s 2s 3s . Orbitales p Todos los orbitales con l = 1 son orbitales p Comienzan en el segundo nivel de energía (n = 2) 3 orbitales (ml = -1. 0. +1). 3 orientaciones distintas . -1. 0.+2). +1.Orbitales d Todos los orbitales con l = 2 son orbitales d Comienzan en el tercer nivel de energía (n = 3) 5 orbitales (ml = -2. 5 orientaciones distintas . Los espectros atómicos Los átomos emiten (o absorben) luz d¡scontinua ( sólo de algunas l) Los espectros atómicos son discontinuos El modelo atómico de Rutherford tampoco explica la discontinuidad de los espectros atómicos NECESARIO NUEVO MODELO ATÓMICO . Aumento de energía Modelo de Bohr: Cuantización de r y E n =5 n=4 n=3 n=2 n=1 Núcleo El número cuántico n está asociado con r de la órbita. A menor n. menor radio. mayor energía) n = 1 es el estado basal o fundamental n > 1 es un estado excitado . También con la energía (mayor n. que son: Configuración estándar Se representa la configuración electrónica que se obtiene usando el cuadro de las diagonales (una de sus formas gráficas se muestra a continuación). con mayor o menor complejidad de comprensión. .Tipos de configuración electrónica Para graficar la configuración electrónica existen cuatro modalidades. empezando siempre por el 1s. siguiendo esas diagonales. para cualquier átomo. Aplicando el mencionado cuadro de las diagonales la configuración electrónica estándar. es la siguiente: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d10 6p6 7s2 5f14 6d10 7p6 s p d f n=1 1s n=2 2s 2p n=3 3s 3p 3d n=4 4s 4p 4d 4f n=5 5s 5p 5d 5f n=6 6s 6p 6d n=7 7s 7p .Es importante recordar que los orbitales se van llenando en el orden en que aparecen. NIVELES Y SUBNIVELES EN LA CUBIERTA ELECTRÓNICA . si no tengo la tabla periódica para saber cuantos electrones tengo en cada nivel.En la tabla periódica. El Número atómico nos indica la cantidad de electrones y de protones que tiene un elemento. ¿cómo puedo hacer para averiguarlo? . entre los datos que encontramos de cada uno de los elementos se hallan el Número atómico y la Estructura electrónica o Distribución de electrones en niveles. Pero. La Estructura electrónica o Distribución de electrones en niveles indica cómo se distribuyen los electrones en los distintos niveles de energía de un átomo (lo que vimos más arriba con las diagonales). Respetar la capacidad máxima de cada subnivel (s = 2e-. comenzando desde el nivel más cercano al núcleo (nivel 1). p = 6e-.y f = 14e-). . Ubicar los electrones en cada uno de los niveles de energía. para ello basta conocer el número atómico (Z) del átomo en la tabla periódica. Recuerda que el número de electrones en un átomo neutro es igual al número atómico (Z). d = 10e.Para escribir la configuración electrónica de un átomo es necesario: Saber el número de electrones que tiene el átomo. los pasos son muy sencillos: debemos seguir las diagonales. obtengo 12. siguiendo la diagonal tengo 3s2. para el sodio (11 electrones). como se representan más arriba. Siempre debo ir sumando los superíndices.Supongamos que tenemos que averiguar la Distribución electrónica del elemento sodio. quiere decir que tengo un electrón de más. siguiendo la diagonal no tengo nada busco la siguiente diagonal y tengo 2s2. Sera en el sodio: 1s2. Por lo tanto. que como su número atómico indica tiene 11 electrones. siguiendo la diagonal no tengo nada busco la siguiente diagonal y tengo 2p6. el resultado es: 1s2 2s2 2p6 3s1 . Si sumo los superíndices del ejemplo. ya que la suma para ser correcta debe dar 11. por lo que al final debería corregir para que me quedara 3s1. que me indican la cantidad de electrones. respecto al sodio: 2 . en un orbital). Segundo nivel: 8 electrones (2 en subnivel s.1 . Tercer nivel: 1 electrón (ubicado en el subnivel s.8 . En la tabla periódica podemos leer. y 6 en subnivel p. en un orbital. con 2 en cada uno de sus 3 orbitales).Primer nivel: 2 electrones (los 2 en subnivel s. en un orbital). 13 – 2 .CLORO: 17 electrones 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5 1º nivel: 2 electrones 2º nivel: 8 electrones 3º nivel: 7 electrones En la tabla periódica podemos leer: 2-8-7 MANGANESO: 25 electrones 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d5 1º nivel: 2 electrones 2º nivel: 8 electrones 3º nivel: 13 electrones 4º nivel: 2 electrones En la tabla periódica podemos leer: 2 .8 . 2p. 2p6. 4s. 4p. 2s. 3d. la cual debe quedar así:: 1s2. 4p6. 4d9 Donde sólo se han puesto 9 electrones en los orbitales d (que son cinco) de la capa cuarta para completar. Debemos colocar los 47 electrones del átomo de plata. 3p6. los 47 electrones de la plata. 3s2. sin pasarse. 3p. En cada subnivel f (que tienen 7 orbitales) habrá 14 electrones. .EJERCICIO: Supongamos que deseamos conocer la configuración electrónica de la plata. etc. 3d10. 2s2. En cada subnivel p (que tienen 3 orbitales) habrá 6 electrones. 5p. 4d. 5s. 5s2. 3s. Sabemos que el orden de energía de los orbitales es 1s. En cada subnivel d (que tienen 5 orbitales) habrá 10 electrones. 4s2. que tiene 47 electrones. En cada subnivel s (que tienen sólo un orbital) habrá dos electrones. EJEMPLO: Configuración electrónica del fósforo (P) Nº atómico Z = 15 15 protones y 15 electrones 1s2 2s2 2p6 3s2 3p3 . Es(son) correcta(s) Alternativas: A) sólo I B) sólo II C) sólo III D) sólo I y II E) I. Con esta información se puede(n) determinar: I) el grupo al que pertenece el elemento en la tabla periódica II) el número atómico del elemento III) el período al que pertenece el elemento en la tabla periódica. II y III .La configuración electrónica de un elemento es 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5. el en que se encuentra el elemento en la tabla periódica. Por ejemplo.De modo inverso. para el Cl la configuración electrónica de este elemento es: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5. : . si tenemos o conocemos la configuración electrónica de un elemento podemos predecir exactamente el grupo y el período número atómico. GRUPO = 7 • 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5 Z 17 La suma de 2+2+6+2+5= es el numero atómico • X A Z Máximo nivel energético indica PERIODO . El período en que se ubica el elemento está dado por el máximo nivel energético de la configuración. en este caso corresponde al período 3. . es decir. corresponde al grupo 7. corresponde a su número atómico.ES DECIR: podemos hacer el siguiente análisis Para un átomo la suma total de los electrones es igual al número de protones. y el grupo está dado por la suma de los electrones en los subniveles s y p del último nivel. la respuesta correcta es la E. que en este caso es 17. Entonces. es decir. II y III RESPUESTA . Con esta información se puede afirmar que dicho elemento: I) tiene cuatro electrones de valencia II) tiene incompleto su segundo nivel III) se ubica en el grupo cuarto de la tabla periódica Es(son) correcta(s) Alternativas A) sólo I B) sólo II C) sólo III D) sólo I y II E) I.La configuración electrónica de un elemento es 1s22s22p2. los orbitales se llenan en orden de energía creciente. con igual número de m s. con un máximo de dos electrones por orbital. estos son: Principio de exclusión de Pauli: Éste nos dice que no pueden existir dos electrones con la misma combinación de números cuánticos Principio de máxima multiplicidad de Hund: Nos indica que los electrones van ocupando los orbitales atómicos de igual energía uno a uno con espin paralelo. . Para esto se debe utilizar el siguiente esquema (diagrama de Möller):Así. es decir.Para saber como escribir estas configuraciones electrónicas primero debemos conocer 3 reglas o principios por los cuales se rigen los electrones en su distribución. apareándose sólo cuando cada orbital de igual energía cuenta con un electrón Principio de Aufbau: Los electrones se agregan partiendo del orbital de menor energía hacia los de mayor energía. 2p). Siguiendo el esquema de Möller . En la capa 1 hay un orbital. la configuración queda escrita de la siguiente manera: 1s2 2s2 2p4 se distinguen 5 orbitales (dos s y tres p ). una capa (n=1) con una subcapa (1s) y otra capa (n=2) con dos subcapas (2s. y el orbital p un máximo de 6. las cuales nos ayudan a visualizar la distribución de los electrones en los orbitales Configuración electrónica global Ejemplo 1: Para el átomo de Oxígeno neutro (Z=8). en los distintos orbitales. se requieren dos orbitales s llenos y tres orbitales p con 4 electrones. se deben colocar 8 electrones. y en la capa 2 hay 4 orbitales .Existen diferentes formas de escribir una configuración electrónica. Puesto que el orbital s puede contener un máximo de 2 electrones. sabiendo que el gas noble que precede al fósforo es el neón. Usando el ejemplo 2. el diagrama de orbitales queda de la siguiente forma . de la siguiente forma: [Ne] 3s2 3p3 Configuración electrónica de diagrama de orbitales: Cada orbital se simboliza por un casillero o cajita y los electrones por flechas hacia arriba o hacia abajo para representar la disposición del espín.Ejemplo 2: Determine la configuración electrónica del Fósforo (Z=15). y las reglas de máxima cantidad de electrones por orbital. Siguiendo el esquema para el orden de llenado. se tiene: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p3 Con lo anterior se puede escribir la configuración electrónica global externa. esos 9 entran perfectamente. por lo tanto solo restan 9. Oro (Au) Z = 79 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d9 Calcio (Ca) Z = 20 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 Plata (Ag) Z = 47 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d9 Paladio (Pd) Z = 46 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d8 .Para sacar cualquier configuración electrónica lo mejor que puedes utilizar es la regla de las diagonales: Cobre (Cu) Z = 29 -1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d9 Si sumas los superíndices (electrones) verás que hasta el 4s2 tenemos 20. como el orbital d alberga 10. Existe otra configuración. que es la que figura en la tabla periódica . por lo que solo cambiaría la última parte de la configuración escrita anteriormente. Esas modificaciones para estos ejercicios serán: En el Cobre: 4s2 3d9 cambia por 3d10 4s1 En el Oro: 6s2 4f14 5d9 cambia por 4f14 5d10 6s1 En el Calcio no cambia En la Plata: 5s2 4d9 cambia por 4d10 5s1 En el Paladio: 5s2 4d8 cambia por 4d10 . que no utiliza la regla de las diagonales y completa primero los orbitales más pequeños y luego recién pasa al siguiente. II) y III). pero el orbital 2p está incompleto porque tiene sólo dos electrones. siendo que el orbital 2p completo puede tener hasta seis electrones. Entonces. la proposición II) es correcta. un total de cuatro. debe pertenecer al grupo cuarto. En suma. son correctas las afirmaciones I). La afirmación es correcta porque la configuración electrónica muestra que en la capa más externa de este átomo. II) afirma que tiene incompleto el segundo nivel. el átomo del elemento tiene el orbital 2s completo (2s2). III). con número cuántico n = 2. hay dos electrones en s y dos electrones en p. o sea. por lo tanto. la respuesta acertada es E). pregunta CONFIGURACION ELECTRONICA . En el problema planteado. es correcta porque la configuración electrónica indica que se trata de un elemento representativo con cuatro electrones de valencia y.I) se afirma que cada átomo de dicho elemento tiene cuatro electrones de valencia. ¿Qué tienen en común las configuraciones electrónicas de los átomos de Ca. ¿Qué tienen en común las configuraciones electrónicas de los átomos de Li. Cr.• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 1. número atómico 35: Los del nivel 2 Los del subnivel 3d Los del orbital 1s Los del nivel 4 4. en su capa o nivel de energía más externo?: 2 electrones 6 electrones 8 electrones 18 electrones 2. ¿Cuántos electrones poseen los átomos de argón (Ar). K y Rb?: Que poseen un solo electrón en su capa o nivel más externo Que poseen el mismo número de capas o niveles ocupados por electrones Que tienen completo el subnivel s más externo Sus configuraciones electrónicas son muy diferentes y no tienen nada en común 5. de número atómico 29? (En la notación se indican los niveles por números colocados como coeficientes y los índices de las letras indican el número de electrones en ese subnivel): 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4p1 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s1 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s10 4p2 3. ¿Qué electrones de la corteza de átomo de bromo (Br) influyen más notablemente en sus propiedades químicas?. ¿Cuál de las siguientes configuraciones electrónicas corresponde al átomo de cobre (Cu). Na. Fe. Cu y Zn? Señala las afirmaciones correctas: Todos tienen el mismo número de capas o niveles ocupados por electrones Tienen el mismo número de orbitales ocupados por electrones Todos tienen el mismo número de electrones en su nivel más externo Tienen pocos electrones en su nivel más externo . de número atómico 18. número atómico 35: Los del nivel 2 Los del subnivel 3d Los del orbital 1s Los del nivel 4 4. ¿Qué tienen en común las configuraciones electrónicas de los átomos de Li. ¿Qué electrones de la corteza de átomo de bromo (Br) influyen más notablemente en sus propiedades químicas?. Fe. ¿Cuántos electrones poseen los átomos de argón (Ar). K y Rb?: Que poseen un solo electrón en su capa o nivel más externo Que poseen el mismo número de capas o niveles ocupados por electrones Que tienen completo el subnivel s más externo Sus configuraciones electrónicas son muy diferentes y no tienen nada en común 5. de número atómico 18. Cu y Zn? Señala las afirmaciones correctas: Todos tienen el mismo número de capas o niveles ocupados por electrones Tienen el mismo número de orbitales ocupados por electrones Todos tienen el mismo número de electrones en su nivel más externo Tienen pocos electrones en su nivel más externo FIN .• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 1. ¿Qué tienen en común las configuraciones electrónicas de los átomos de Ca. de número atómico 29? (En la notación se indican los niveles por números colocados como coeficientes y los índices de las letras indican el número de electrones en ese subnivel): 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4p1 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s1 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s10 4p2 3. ¿Cuál de las siguientes configuraciones electrónicas corresponde al átomo de cobre (Cu). en su capa o nivel de energía más externo?: 2 electrones 6 electrones 8 electrones 18 electrones 2. Na. Cr. oxígeno-17 y oxígeno-18. 2.13 3.Todos los átomos de un mismo elemento químico tienen el mismo número de neutrones 3.El número de electrones 4.12 2..Los isótopos de un elemento químico tienen distinto número de neutrones .Los isótopos de un elemento químico tienen el mismo número másico 5.El número de neutrones 4. Un átomo de volframio (W) tiene 74 protones y 108 neutrones. ¿Cuál es su representación adecuada? 5.24 4. Señala las afirmaciones correctas: 1.El número de protones 2.25 3. Los átomos de un mismo elemento químico tienen todos en su núcleo el mismo número de . se diferencian en: 1. Los isótopos oxígeno-16. Un átomo tiene 12 protones.El número másico de un átomo es la suma del número de protones. ¿Cuál es su número atómico? 1.El número atómico 3. neutrones y electrones 2. 13 neutrones y 12 electrones.Los isótopos de un elemento químico tienen el mismo número atómico 4. 4. 2. 3.1. . htm .ANTERIOR DIAPOSITIVA • http://concurso.mec.cnice.es/cnice2005/93_iniciacion_interactiva_materi a/curso/materiales/atomo/estructura.