Aplicación práctica para dibujar diagramas orbitales de electrones

Publicado el 7 septiembre, 2020 por Rodrigo Ricardo

Diagramas orbitales de electrones

¿Alguna vez te has preguntado cómo son los electrones? Si bien verlos es un desafío, podemos representarlos en forma pictórica llamada diagrama orbital , que muestra dónde están los electrones en un átomo.

Claro, puede recordar que los electrones giran fuera del núcleo de un átomo, pero se vuelve un poco más complicado. Al dibujar diagramas de orbitales de electrones, tenemos una mejor idea de dónde están los electrones fuera del núcleo.

Dibujar estos diagramas se basa en tres reglas. Repasemos las reglas y luego podremos practicar el dibujo.

Reglas

La primera regla, el principio de Aufbau , establece que los electrones llenan primero el orbital de menor energía. Los electrones pueden habitar diferentes niveles de energía, a los que se les asigna un número. Cuanto mayor es el número, más lejos está el electrón del núcleo. Por ejemplo, el nivel de energía 1 está más cerca del núcleo que el nivel de energía 3.

Dentro de cada nivel de energía hay un orbital, que describe el espacio que habita el electrón dentro del nivel de energía. A estos orbitales se les asignan letras como s, py d. Los números de nivel de energía van seguidos de una letra orbital. Por ejemplo 1s o 2p.

Si bien todo este tema puede complicarse bastante, lo mantendremos simple aquí. Al enumerar los niveles y orbitales y luego dibujar líneas diagonales a través de ellos, puede recordar qué nivel es el más bajo y cuál es el más alto. Por ejemplo, el primer nivel de energía que llenarás es 1s, luego 2s, luego 2p y luego 3s y así sucesivamente. ¿Confuso? No se preocupe, pronto se aclarará.


Principio de Aufbau: los electrones llenan primero el orbital de menor energía
auf

La siguiente regla se llama el principio de exclusión de Pauli y establece que cada orbital puede contener un máximo de dos electrones. Cada electrón debe tener un espín diferente, que se indica con diferentes símbolos.


Símbolos que muestran los diferentes giros de electrones.
girar

Por último, la regla de Hund , a veces llamada regla del “asiento del autobús vacío”, dice que los electrones llenarán los orbitales vacíos dentro de su nivel de energía primero antes de unirse a otro electrón. Recibe el sobrenombre de ‘regla de asiento de autobús vacío’ porque si te subes a un autobús, probablemente te sentarás en un asiento vacío antes de sentarte con otra persona. Entonces eres como un electrón, supongo.

Práctica

Ahora que conoce las reglas, practiquemos dibujando los diagramas orbitales de electrones para un par de elementos. Aplicaremos las tres reglas que acabamos de aprender.

Problema n. ° 1: magnesio

Dibuja el diagrama de orbitales de electrones para el magnesio.

  • Paso 1: Determine la cantidad de electrones y configure el diagrama orbital de electrones en blanco.

Al mirar la tabla periódica, puede ver que el magnesio tiene un número atómico de 12. Esto significa que necesitará hacer 12 símbolos que representen los 12 electrones en esta tabla.

Para configurar el diagrama en blanco, recuerde el gráfico que hicimos anteriormente para el principio de Aufbau. Recuerde, los 1 se llenarán primero seguido de 2, luego 2p y luego 3s. Tenga en cuenta que la mayoría de gráficos tendrán los niveles de energía más bajos en la parte inferior de una página y los niveles más altos más cerca de la parte superior.


Diagrama orbital de electrones en blanco
Representante orbital

Cada letra tendrá un cierto número de espacios para contener electrones. Por ejemplo, ‘s’ tiene solo una línea, mientras que ‘p’ tiene tres líneas. Copie el diagrama orbital en blanco.

  • Paso 2: completa los electrones según las reglas.

El diagrama orbital en blanco tiene los niveles de energía más bajos en la parte inferior. De acuerdo con el principio de Aufbau, estos deben completarse primero. Recuerde, de acuerdo con el principio de exclusión de Pauli, cada orbital (o línea en blanco) puede contener dos electrones. Cada electrón dibujado en la línea debe tener un giro diferente, así que asegúrese de usar una flecha hacia arriba y una flecha hacia abajo. También tenga en cuenta que el magnesio tiene 12 electrones.


Completando el diagrama
REDO2

Una vez que llegue a 2p, notará que hay líneas adicionales. Recuerde, de acuerdo con la regla de Hund, primero debe llenar cada orbital con un electrón antes de agregar un segundo.


Completando el diagrama
REDO3

Ahora que cada orbital tiene un electrón; puedes agregar el par.


Hasta ahora se han agregado diez electrones al diagrama.
Necesitamos 12 en total para representar el magnesio
REDO4

Con solo dos electrones más, termine de completar el diagrama.


Diagrama terminado para magnesio
REDO5

Problema n. ° 2: nitrógeno

Dibuja la configuración electrónica del nitrógeno.

  • Paso 1: Determine la cantidad de electrones y configure el diagrama orbital de electrones en blanco.

La tabla periódica muestra que el nitrógeno tiene 7 electrones. Tómese un momento para dibujar el diagrama orbital en blanco como lo hicimos antes.

  • Paso 2: completa los electrones según las reglas.

Al igual que hicimos con el magnesio, use las reglas para determinar cómo completar el diagrama orbital, comenzando con el nivel más bajo.


Diagrama orbital de electrones para nitrógeno
Nitrógeno

Resumen de la lección

Esa fue mucha información; repasemos las reglas para dibujar un diagrama orbital , que es una representación pictórica de dónde están los electrones en un átomo.

  • El principio de Aufbau establece que los electrones llenarán primero los orbitales de menor energía.
  • El principio de exclusión de Pauli establece que cada orbital puede contener un máximo de dos electrones.
  • La regla de Hund establece que para cada nivel de energía, los electrones llenarán primero los orbitales vacíos.

Al dibujar sus diagramas de orbitales de electrones, comience por averiguar cuántos electrones tiene el elemento de la tabla periódica. A continuación, dibuje un diagrama orbital de electrones en blanco y comience a completarlo usando los símbolos de los electrones. Para cada nivel, coloque un electrón primero hasta que estén llenos y luego agregue un segundo electrón.

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