ESTRUCTURA ATMICA 3: Configuracin electrnica
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PARTE 3: Configuracin electrnica
TEMTICA:
1. ORBITALES ATMICOS
2. CONFIGURACIN
ELECTRNICA
2.1. MODELO DE CONSTRUCCIN
PROGRESIVA (AUFBAU)
3. DIAGRAMA DE DISTRIBUCIN ORBITAL
4. DISTRIBUCIN EN LA
TABLA PERIDICA
SEGN SU
CONFIGURACIN
ELECTRNICA
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1. ORBITALES ATMICOS
Los niveles de energa, se conciben ahora como regiones del espacio alrededor del ncleo con una cantidad de energa fija.
Estos niveles se dividen en subniveles cuya forma y
orientacin en el espacio estn dadas por los nmeros cunticos de la ecuacin de
Schrdinger. Estos subniveles son: s, p, d y f.
A su vez, las ecuaciones de Schrdinger determinan las regiones de alta probabilidad para encontrar un electrn, lo que se denominan los orbitales segn su orden creciente de energa. En cada orbital puede haber como mximo dos electrones.
De acuerdo a la forma, la cantidad de orbitales (orientaciones o formas) y de electrones ser la siguiente:
Subnivel N de
orbitales Orientaciones
N de electrones
s 1 s 2
p 3 px, py, pz 6
d 5 d1, d2, d3,d4, d5 10
f 7 f1, f2, f3,f4, f5,f6, f7 14
La organizacin de los orbitales segn su orden creciente de energa dentro del tomo se denomina configuracin electrnica.
2. CONFIGURACIN ELECTRNICA
Para construir la configuracin electrnica, que describa cmo estn dispuestos los electrones en la periferia del ncleo atmico, deben tenerse en cuenta los siguientes principios:
1. Principio de ordenamiento.
Al ordenar los elementos de manera creciente de
nmeros atmicos, cada tomo de un elemento
tendr un electrn ms que el del elemento que le
precede. Por ejemplo, cada tomo de carbono (Z= 6)
tendr un electrn ms que cada tomo de boro (Z=5).
Fig. 1: Orbitales atmicos (en orden de filas: s, p, d y f)
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2.1. MODELO DE CONSTRUCCIN PROGRESIVA (AUFBAU)
La configuracin electrnica se rige a travs del denominado Modelo de Construccin Progresiva (llamado Aufbau en alemn), que se basa en el siguiente diagrama:
NIVEL DE ENERGA
SUBNIVEL NMERO MXIMO DE ELECTRONES
s P d f
n=1 2
n=2
2+6 = 8
n=3
2+6+10 = 18
n=4
2+6+10+14 = 32
n=5
2+6+10+14 = 32
n=6
2+6+10+14 = 32
n=7
2+6+10+14 = 32
Donde cada bloque significa:
2p6 Para ello debe utilizarse el nmero atmico (Z) de los elementos, entendido como la cantidad de electrones y de protones que contiene un tomo en particular. Para construir la configuracin electrnica con el modelo Aufbau, miremos los siguientes ejemplos:
Nivel de energa Nmero de electrones
Subnivel
4. Principio de mxima multiplicidad de carga (regla de Hund). Los electrones que pertenecen a un mismo subnivel se disponen de manera que exista el mayor nmero posible de electrones desapareados con el mismo valor de espn. Cuando un orbital contiene nicamente un electrn, se dice que este electrn est desapareado.
2. Principio de Construccin Progresiva (Aufbau): Es complemento del anterior y establece que el electrn que distingue a un elemento del elemento precedente se ubica en el orbital atmico de menor energa disponible (s o p).
3. Principio de exclusin de Pauli. Un orbital no puede contener ms de dos electrones, y los espines de dichos electrones deben tener valores opuestos. Se
representan como .
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Oxgeno O (Z= 8)
Tiene 8 electrones en total, por lo tanto seguimos las flechas de la gua de construccin de arriba hacia abajo, hasta que los nmeros pequeos sumen 8 as:
O (Z=8): Configuracin larga: 1s2 2s2 2p4 Configuracin corta: [He] 2s2 2p4 (se elimina toda la secuencia del gas noble completo ms cercano, reemplazndose por su smbolo, en este caso el helio).
Arsnico As (Z= 33)
1s2
2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 4f14
5s2 5p6 5d10 5f14 6s2 6p6 6d10 6f14 7s2 7p6 7d10 7f14
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p3
As (Z=33): Configuracin larga: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p3
Configuracin corta: [Ar] 4s2 3d10 4p3
3. DIAGRAMA DE DISTRIBUCIN ORBITAL
Aplicando el principio de exclusin de Pauli y la regla de mxima multiplicidad de carga de Hund, en los ltimos niveles de energa distribuimos los electrones de manera que se ocupe la mayor cantidad de orbitales (es decir, debe dejarse la menor cantidad de orbitales vacos, ocupndolos por lo menos con un electrn). Observemos con los siguientes ejemplos:
O (Z=8): [He] 2s2 2p4 2s 2px 2py 2pz
INCORRECTO!!!
O (Z=8): [He] 2s2 2p4 2s 2px 2py 2pz
CORRECTO!!!
Fe (Z=26): [Ar] 4s2 3d6 3d1 3d2 3d3 3d4 3d5
4s
Ag (Z=47): [Kr] 5s2 4d9 4d1 4d2 4d3 4d4 4d5
5s
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 4f14
5s2 5p6 5d10 5f14 6s2 6p6 6d10 6f14 7s2 7p6 7d10 7f14
1s2 2s2 2p4
2 +2 +6 = 33 +2 +6 +2 +10 +3
Se colocan los 3
que faltan
Faltan 4 electrones para completar 8, por eso no
colocamos 6 sino 4
2 +2 +4 = 8 [He]
[He]
[Ne]
[Ar]
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W (Z=74): [Xe] 6s2 4f14 5d4 4f1 4f2 4f3 4f4 4f5 4f6 4f7
5d1 5d2 5d3 5d4 5d5
6s
4. DISTRIBUCIN EN LA TABLA PERIDICA SEGN SU CONFIGURACIN ELECTRNICA
IA 1
IIA 2
IIIA 13
IVA 14
VA 15
VIA 16
VIIA 17
VIIIA 18
1
2
3
IIIB 3
IVB 4
VB 5
VIB 6
VIIB 7
VIIIB IB 11
IIB 12
8 9 10
4
5
6
7
6
7
Pm (Z=61): [Xe] 6s2 4f5 4f1 4f2 4f3 4f4 4f5 4f6 4f7
6s
n s
2n
p6
n s
2p
6
n s
2n
p5
n s
2p
5
n s
2p
5
n s
2n
p4
n s
2n
p3
n s
2n
p2
ns2
np
1
n s
1
n s
2
LANTNIDOS
ACTNIDOS
ZONA S
ZONA F - ELEMENTOS DE TIERRAS RARAS
(n-2) f
ELEMENTOS REPRESENTATIVOS
ZONA D- ELEMENTOS DE TRANSICIN
(n-1) d
ZONA SP
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ACTIVIDAD
0. Transcribir la tabla de distribucin de la pgina 5. 1. Completar la siguiente tabla. En la columna de Verificacin por niveles de energa, revisar si el nmero mximo de electrones por cada nivel se cumple.
Realizar en el cuaderno
Realizar en la gua
Tarea
Elemento CONFIGURACIN LARGA CONFIG. CORTA DIAGRAMA DE ORBITALES VERIFICACIN POR NIVELES DE ENERGA
ZONA TIPO DE ELEMENTO
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