Configuración electrónica
Escribe un elemento o un ion para ver cómo se reparten sus electrones: orden de llenado, diagrama de Moeller, orbitales con la regla de Hund y los números cuánticos del último electrón.
- Orden de llenado
- Abreviada
- Ordenada por capas
- Electrones por capa
- Electrones de valencia
- Capa más externa
- Carga nuclear efectiva
- Desapareados
Diagrama de Moeller
Se llena siguiendo las diagonales, de arriba abajo: es el orden de n + l creciente (regla de Madelung). Resaltados, los subniveles ocupados, con el número de orden de llenado.
Diagrama de orbitales
Números cuánticos del electrón diferenciador
El último electrón que entra según el orden de llenado. Convenio: los orbitales de un subnivel se llenan de ml = −l a +l, primero con s = +½ (regla de Hund) y después con −½. Algunos libros usan el orden contrario.
Números cuánticos de los electrones de valencia
Carga nuclear efectiva (Slater)
Especies isoelectrónicas
Todas tienen los mismos electrones. Con más protones, la carga nuclear efectiva es mayor y atrae más a los electrones: el radio es menor. Van ordenadas de mayor a menor radio.
Escribe cada subnivel con sus electrones (3d6 o 3d⁶), y si quieres empieza por el gas noble entre corchetes. Dice de qué elemento es, si es el estado fundamental, uno excitado o una configuración imposible.
Reglas: n = 1, 2, 3…; l de 0 a n − 1 (s, p, d, f); ml de −l a +l; s = +½ o −½. En la capa n caben 2n² electrones.
Cómo se escribe la configuración electrónica
- Principio de mínima energía (Aufbau): los electrones ocupan primero los subniveles de menor energía, en el orden de n + l creciente y, a igualdad, el de menor n: 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d…
- Principio de exclusión de Pauli: en un orbital caben como mucho dos electrones, con espines opuestos. Por eso s admite 2, p 6, d 10 y f 14.
- Regla de Hund: en orbitales de la misma energía los electrones se colocan primero uno en cada orbital, con espines paralelos, y después se aparean.
Excepciones
Algunos elementos se apartan del orden de llenado porque un subnivel d o f lleno o semilleno es especialmente estable. Los más preguntados son el cromo, [Ar] 3d⁵ 4s¹ en lugar de 3d⁴ 4s², y el cobre, [Ar] 3d¹⁰ 4s¹ en lugar de 3d⁹ 4s². Pasa lo mismo en Mo, Ag y Au.
Electrones de valencia y carga nuclear efectiva
Los electrones de valencia son los de los subniveles que intervienen en los enlaces: ns y np en los elementos de los grupos principales, ns y (n − 1)d en los de transición (el Fe tiene 4s² 3d⁶, ocho) y además (n − 2)f en los lantánidos y actínidos. La carga nuclear efectiva Zef = Z − S es la que nota el electrón más externo: con las reglas de Slater, cada electrón del mismo grupo apantalla 0,35 (0,30 en 1s), cada uno de la capa n − 1, 0,85, y los más internos, 1. Para un electrón d o f, todos los de su izquierda apantallan 1.
Números cuánticos
Cada electrón tiene cuatro: n (la capa, 1, 2, 3…), l (el tipo de subnivel, de 0 a n − 1: s, p, d, f), ml (el orbital, de −l a +l) y s (el espín, +½ o −½). Por el principio de exclusión de Pauli no hay dos electrones de un átomo con los cuatro iguales. Una configuración es excitada si un electrón está en un subnivel más alto habiendo huecos por debajo, e imposible si un subnivel no existe (2d) o tiene más electrones de los que caben (2p⁷).
Iones
Un anión gana electrones en el siguiente hueco libre. Un catión pierde primero los electrones de la capa más externa: en los metales de transición salen los 4s antes que los 3d, así que el Fe2+ es [Ar] 3d⁶ y no [Ar] 4s² 3d⁴.
Preguntas frecuentes
¿Cómo se escribe una configuración electrónica?
Se llenan los orbitales según el diagrama de Moeller: 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s… Para el hierro (Z = 26): 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d⁶.
¿Cuáles son las excepciones y los números cuánticos?
El cromo es [Ar] 4s¹ 3d⁵ y el cobre [Ar] 4s¹ 3d¹⁰, porque una subcapa semillena o llena es más estable. Los números cuánticos son n (1, 2, 3…), l (de 0 a n − 1), m (de −l a +l) y s (±½).