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2do Medio > Química
Configuración Electrónica
Ordenando Electrones
Analiza la siguiente situación:
Uno de los mayores logros de la ciencia de la primera mitad del siglo XX se dio en el área de la física,
y fue el desarrollo de la mecánica cuántica. Ésta explica, desde un punto de vista probabilístico, apoyada
por una base matemática muy fuerte, el comportamiento de los átomos y de las partículas subatómicas.
La base de esta nueva área de la ciencia, es obra del físico alemán Erwin Schrödinguer, uno de los padres de
la mecánica cuántica, quien introduce el concepto de función de onda. La idea de este concepto es
fundamental no sólo en la física, sino también en la química. A partir de éste concepto que establece que
las partículas subatómicas no pueden ser descritas en forma determinística sino que más bien deben ser
vistas como una probabilidad. Schrödinguer establece el concepto de orbital atómico, el cual reemplaza al
concepto de órbita pensado hasta entonces para describir el movimiento de los electrones en el átomo.
Según esto, los electrones no se mueven alrededor del núcleo como los planetas lo hacen alrededor del Sol,
sino que deben ser descritos de una manera bastante más complicada, mediante regiones del espacio que
tienen distintas probabilidades de contener un electrón. Esta idea se simplifica al describir los electrones
mediante 4 números, llamados números cuánticos: n, l, m y s.
Estos números que describen las características de los electrones también permiten conocer las
propiedades de los átomos, y saber como se ordenan lo electrones al interior del átomo.
O sea, los números cuánticos permiten escribir la estructura electrónica de un átomo.
¿De qué forma?
Configuración Electrónica
El objetivo de este módulo de aprendizaje es que aprendas a escribir
la configuración electrónica de los átomos de distintos elementos.
Habilidad
Determinar la configuración electrónica de átomos de distintos
elementos, aplicando el principio de mínima energía, el principio de
exclusión de Pauli y la regla de Hund.
¿Cómo se escribe la configuración electrónica de
un átomo?
Desarrollar la estructura electrónica de un átomo o ión es un procedimiento bastante sencillo si se siguen
cuidadosamente las reglas establecidas en los principios de mínima energía y de exclusión de Pauli, y la
regla de Hund. A partir de ellos se pueden establecer los siguientes pasos a seguir:
Paso 1: Establecer cuántos electrones tiene el átomo o ión con
el que vamos a trabajar.
Paso 2: Escribir la estructura de configuración electrónica
establecida por el principio de mínima energía. Esta
corresponde al siguiente diagrama:
Paso 3: Colocar ordenadamente los electrones. Por el
principio de mínima energía, debes llenar un orbital antes de
continuar con el diagrama. El número máximo de electrones
que admite cada subnivel de energía ya ha sido escrito en el
diagrama.
Paso 4: Se distribuyen los electrones en cada nivel y subnivel.
Existen varias formas de escribir la configuración electrónica, y
según cada una el proceso es levemente distinto. Pero siempre
se comienza con el primer nivel, y se continúa de acuerdo al
diagrama de la izquierda.
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Configuración Electrónica
Tipos de configuración electrónica
a) Global: Se disponen los electrones según la capacidad de cada nivel y subnivel, sin detallar como se
distribuyen en cada orbital.
b) Global externa: Igual que la configuración electrónica global, pero se abrevia reemplazando la
configuración electrónica del gas noble anterior por el símbolo de éste escrito entre corchetes.
c) Detallada por orbital: Se indica la ubicación de
los electrones en cada orbital.
Ejemplo de configuración electrónica y diagrama
de orbitales del elemento Carbono (C, Z=6)
d) Diagrama de orbitales: Cada electrón se
representa mediante su “spin”, y se ubican en los
orbitales representados mediante casilleros. Por
convención, el primer electrón en ocupar un
orbital, lo hace con spin “up” (hacia arriba).
Ejemplo 1
Escribamos la configuración electrónica
global del titanio (22Ti).
Analicemos paso a paso y lleguemos a la conclusión correcta
Paso 1: El titanio tiene número atómico 22. Éste es el número de protones en el núcleo del átomo. Como se
trata de un átomo neutro, corresponde también al número de electrones.
Paso 2: El orden indicado sería: 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6p 7d 8s.
Es el mismo para todos los átomos.
Paso 3: 1s2  2s2  2p6 hasta aquí van 10 electrones. Nos quedan 12.
3s2  3p6  4s2 ahora llevamos 20. Nos faltan los últimos dos.
3d2.
Paso 4: La configuración electrónica en su forma global queda:
[22Ti]: 1s2
2s2 2p6
3s2 3p6 3d2
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Configuración Electrónica
Ejemplo 2
Escribamos la configuración electrónica detallada por orbital del
Silicio (14Si).
Analicemos paso a paso y lleguemos a la conclusión correcta
Paso 1: El silicio tiene número atómico 14. Igual que antes, corresponde también al número de electrones.
Paso 2: El orden indicado sería: 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6p 7d 8s.
Es el mismo para todos los átomos.
Paso 3: 1s2  2s2  2p6 Hasta aquí van 10 electrones. Nos quedan 4.
3s2  3p2
Paso 4: Los orbitales p son px, py, pz. Entonces:
[14Si]: 1s2
2s2 2px2 2py2 2pz2
3s2 3px2
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Configuración Electrónica
Ejemplo 3
Escribamos la configuración electrónica global externa del Itrio
(39Y).
Analicemos paso a paso y lleguemos a la conclusión correcta
Paso 1: El itrio tiene número atómico 39. Entonces son 39 electrones.
Paso 2: El orden indicado sería: 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6p 7d 8s.
Paso 3: El gas noble anterior a este elemento es el Kriptón, número atómico 36, período 4.
A partir de esta información sabemos que la configuración electrónica del Kr termina en 4d6, y que a
partir de ahí faltan 3 electrones. Según el diagrama corresponden los subniveles 5s y 4d.
Paso 4: Por lo tanto la configuración electrónica del Itrio será:
[39Y] = [36Kr] 5s2 4d1
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Configuración Electrónica
Ejemplo 4
Escribamos la configuración electrónica según diagrama de orbitales para
el Aluminio (13Al).
Analicemos paso a paso y lleguemos a la conclusión correcta
Paso 1: El aluminio tiene número atómico 13. Entonces son 13 electrones.
Paso 2: El orden indicado sería: 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6p 7d 8s.
Paso 3: El diagrama por niveles será similar a la configuración electrónica detallada por orbital.
Paso 4: Por lo tanto, queda:
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Configuración Electrónica
¡Ahora hazlo tú!
Escoge al azar diez (10) elementos de la tabla periódica y escribe la configuración electrónica de ellos. En
cada uno de los casos escribe al menos dos tipos de configuración electrónica, como lo indica el ejemplo
debajo de la tabla.
EEjemplo:
Elemento Químico
Símbolo
Número Atómico
Configuración Electrónica
Carbono
C
6
1s22s22px1py1pz
[He] 2p2
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Configuración Electrónica
1)
Elemento Químico
Símbolo
Número Atómico
Configuración Electrónica
2)
Elemento Químico
Símbolo
Número Atómico
Configuración Electrónica
3)
Elemento Químico
Símbolo
Número Atómico
Configuración Electrónica
4)
Elemento Químico
Símbolo
Número Atómico
Configuración Electrónica
5)
Elemento Químico
Símbolo
Número Atómico
Configuración Electrónica
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Configuración Electrónica
6)
Elemento Químico
Símbolo
Número Atómico
Configuración Electrónica
7)
Elemento Químico
Símbolo
Número Atómico
Configuración Electrónica
8)
Elemento Químico
Símbolo
Número Atómico
Configuración Electrónica
9)
Elemento Químico
Símbolo
Número Atómico
Configuración Electrónica
10)
Elemento Químico
Símbolo
Número Atómico
Configuración Electrónica
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