Niveles energéticos y configuración electrónica

    La configuración electrónica es el modo en que los electrones de un átomo se disponen alrededor del núcleo. En otras palabras, y de acuerdo con el modelo de Böhr, la configuración electrónica nos indica en qué niveles y subniveles de energía se encuentran los electrones de un átomo.

     Los niveles de energía los llamaremos 1, 2, 3, 4, 5... y a los subniveles s (con 2 electrones como máximo), p (con 6 electrones como máximo), d (con 10 electrones como máximo) y f (con 14 electrones como máximo).

 

El diagrama de Moeller es una regla muy simple y útil para recordar el orden de llenado de los diferentes niveles y subniveles de energía del átomo. Sólo hay que seguir el orden marcado por las flechas:

1s < 2s < 2p < 3s < 3p < 4s < 3d < 4p < 5s < ..

La configuración electrónica de un átomo es la manera en que están distribuidos los electrones entre los distintos orbítales atómicos.

El conocimiento de las configuraciones electrónicas es fundamental para entender y predecir las propiedades de los elementos.

 En el estado fundamental de un átomo, los electrones ocupan orbítales atómicos de tal modo que la energía global del átomo sea mínima.

Se denomina principio de construcción (Aufbau) al procedimiento para deducir la configuración electrónica de un átomo, y consiste en seguir un orden para el

llenado de los diferentes orbítales, basado en los diferentes valores de la energía

de cada uno de ellos. Para recordarlo se utiliza el diagrama de Möller o de las diagonales, así como la regla de la mínima energía (n+l)..

Además del principio de construcción hay que tener en cuenta

    el principio de exclusión de Pauli: establece que no es posible que dos electrones de un átomo tengan los mismos cuatro números cuánticos

iguales. Esto implica que en un mismo orbital atómico sólo pueden coexistir dos electrones con espines opuestos.

    la regla de Hund: establece que si hay más de un orbital en un mismo subnivel, los electrones estarn lo más desapareados posibles,

ocupando el mayor número de ellos.

Corteza atómica: Estructura electrónica

Las propiedades de los elementos dependen, sobre todo, de cómo se distribuyen sus electrones en la corteza. El siguiente modelo interactivo te permite conocer la estructura electrónica de los elementos de la tabla periódica:

Aunque los conocimientos actuales sobre la estructura electrónica de los átomos son bastante complejos, las ideas básicas son las siguientes:

1. Existen 7 niveles de energía o capas donde pueden situarse los electrones, numerados del 1, el más interno, al 7, el más externo.2. A su vez, cada nivel tiene sus electrones repartidos en distintos subniveles, que pueden ser de cuatro tipos: s, p, d, f.3. En cada subnivel hay un número determinado de orbitales que pueden contener, como máximo, 2 electrones cada uno. Así, hay 1 orbital tipo s, 3 orbitales p, 5 orbitales d y 7 del tipo f. De esta forma el número máximo de electrones que admite cada subnivel es: 2 en el s; 6 en el p (2 electrones x 3 orbitales); 10 en el d (2 x 5); 14 en el f (2 x 7).La distribución de orbitales y número de electrones posibles en los 4 primeros niveles se resume en la siguiente tabla:

Niveles de energía 1 2 3 4Subniveles s s p s p d s p d fNúmero de orbitales de cada tipo 1 1 3 1 3 5 1 3 5 7Denominación de los orbitales 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4fNúmero máximo de electrones en los orbitales 2 2 - 6 2 - 6 - 10 2- 6- 10- 14Número máximo de electrones por nivel 2 8 18 32

La configuración electrónica en la corteza de un átomo es la distribución de sus electrones en los distintos niveles y orbitales. Los electrones se van situando en los diferentes niveles y subniveles por orden de energía creciente hasta completarlos. Es importante saber cuantos electrones existen en el nivel más externo de un átomo pues son los que intervienen en los enlaces con otros átomos para formar compuestos.

Actividades:(Utiliza el modelo interactivo de configuraciones electrónicas de arriba y responde.)

1. ¿Cuántos electrones poseen los átomos de argón (Ar), de número atómico 18, en su capa o nivel de energía más externo?:

1.  2 electrones

2.  6 electrones

3.  8 electrones

4.  18 electrones

2. ¿Cuál de las siguientes configuraciones electrónicas corresponde al átomo de cobre (Cu), 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):

1.  1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4p1

2.  1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2

3.  1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s1

4.  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?, número atómico 35:

1.  Los del nivel 2

2.  Los del subnivel 3d

3.  Los del orbital 1s

4.  Los del nivel 4

4. ¿Qué tienen en común las configuraciones electrónicas de los átomos de Li, Na, K y Rb?:

1.  Que poseen un solo electrón en su capa o nivel más externo

2.  Que poseen el mismo número de capas o niveles ocupados por electrones

3.  Que tienen completo el subnivel s más externo

4.  Sus configuraciones electrónicas son muy diferentes y no tienen nada en común

5. ¿Qué tienen en común las configuraciones electrónicas de los átomos de Ca, Cr, Fe, Cu y Zn? Señala las afirmaciones correctas:

1.  Todos tienen el mismo número de capas o niveles ocupados por electrones

2.  Tienen el mismo número de orbitales ocupados por electrones

3.  Todos tienen el mismo número de electrones en su nivel más externo

4.  Tienen pocos electrones en su nivel más externo