Configuración electrónica del estado fundamental: definición y ejemplo

Definición de configuración electrónica

Así como tenemos un lugar para vivir, en el mundo de las partículas subatómicas, los electrones también tienen su propio lugar. A dónde van lo dicta la configuración electrónica , que describe la disposición electrónica dentro de un átomo.

Para los electrones, hay un estado fundamental y un estado excitado. En esta lección, discutiremos la configuración electrónica del estado fundamental. Cuando hablamos de la configuración electrónica del estado fundamental , estamos hablando de la configuración electrónica de un átomo al nivel de energía más bajo posible.

En el universo, el estado natural de un sistema es utilizar la energía más baja posible, por lo que para los electrones de un átomo en el estado fundamental, la disposición de los electrones estará en el estado de energía más bajo posible para ese átomo.

Notación SPDF

La tabla periódica se divide en bloques s, p, dy f. Las subcapas s, p, dyf tienen un número máximo de electrones asociados, como se ve en esta tabla:

Los números delante de los bloques s, p, d y f en la tabla periódica significan los niveles de energía. Veamos los elementos sodio (Na), aluminio (Al) y potasio (K). Sus posiciones se indican en la tabla periódica que se ve aquí:

Si contamos todo el camino de izquierda a derecha, y hasta donde se encuentran los elementos en la tabla, obtenemos las configuraciones:

Otra pauta para determinar la configuración electrónica es la regla diagonal , que muestra un gráfico spdf que describe el orden exacto en el que se supone que deben llenarse los orbitales:

Esta ilustración muestra el orden de los orbitales s, p, d y f para cada nivel de energía y los superíndices (los números pequeños) muestran el número máximo de electrones permitidos. Este método también se puede utilizar para determinar la configuración electrónica.

Mirando solo el diagrama diagonal de spdf , podemos determinar la configuración electrónica para rubidio (Rb), telurio (Te) y bario (Ba):

Normas y principios de ocupación

Hay reglas y principios que deben seguirse para que los electrones puedan ocupar los orbitales alrededor del átomo con la disposición de energía más baja posible. Veámoslos con más detalle.

Principio de Aufbau: cuando piense en elegir una habitación en un hotel sin ascensor, naturalmente elegirá una habitación más cercana a usted en la planta baja si tiene mucho equipaje. Los electrones en el estado fundamental se comportan de la misma manera y esto lo demuestra el principio de Aufbau. El principio de Aufbau establece que los electrones ocupan primero los orbitales de menor energía, antes de ocupar los orbitales de mayor energía.

A medida que asciende, el nivel de energía aumenta, donde 1s tiene la energía más baja y 4p tiene la energía más alta, como se muestra en la ilustración.

El principio de Aufbau tiene algunas excepciones. Los orbitales d completamente llenos o medio llenos son estables, por lo que es necesario un reordenamiento si el orbital ad tiene 4 o 9 electrones. Un electrón del orbital s se transferirá al orbital d. Un buen ejemplo es el cromo (CR):

Otro ejemplo es la plata, cuyo símbolo en la tabla periódica es Ag:

Hay un dicho que dice que los opuestos se atraen y, de la misma manera, esto se puede aplicar a un electrón que intenta alcanzar el estado fundamental, de acuerdo con el Principio de Exclusión de Pauli. El principio de exclusión de Pauli establece que un máximo de dos electrones pueden ocupar un orbital, y estos dos electrones deben tener espines opuestos.

Imagínese viajando solo, buscando un asiento en un autobús. La mayoría de las veces, la gente elige un asiento vacío sin nadie sentado a su lado. Por lo general, solo eligen un asiento ocupado cuando no hay otro lugar para sentarse. Esta analogía puede explicar el comportamiento de un electrón según la regla de Hund. La regla de Hund establece que cuando los orbitales de la misma energía están ocupados por electrones, estos electrones se dispersan, o ocupan cada orbital por separado, antes de emparejarse. Esto se muestra en la siguiente ilustración:

Resumen de la lección

Revisemos. La configuración electrónica del estado fundamental es la disposición de los electrones alrededor del núcleo de un átomo con niveles de energía más bajos. Los electrones que ocupan los orbitales de diferentes niveles de energía caen naturalmente hacia el estado de energía más bajo o estado fundamental. Existen reglas para lograr la configuración del estado fundamental, a saber:

• Principio de Aufbau (con algunas excepciones): los electrones ocupan primero los niveles de energía más bajos.
• Principio de exclusión de Pauli : dos electrones no pueden tener el mismo giro en un orbital.
• Regla de Hund : los electrones ocupan orbitales individualmente, luego, después de que todos los orbitales estén ocupados, se emparejan en los mismos subniveles.

Configuración electrónica del estado fundamental: términos clave

• Configuración electrónica : la disposición de los electrones dentro del átomo.
• Configuración del estado fundamental : la configuración electrónica de un átomo en el nivel de energía más bajo
  
  • El principio de Aufbau, el principio de exclusión de Pauli y la regla de Hund deben seguirse para alcanzar el estado fundamental.

Los resultados del aprendizaje

Después de terminar esta lección, los estudiantes deberían poder:

• Entender lo que significa la configuración electrónica
• Definir la configuración electrónica del estado fundamental
• Recuerde cómo usar la tabla periódica para determinar configuraciones electrónicas
• Explica cómo los electrones dentro de los orbitales ocupantes caen naturalmente hacia el estado fundamental.
• Describir los principios y reglas que se deben seguir para lograr la configuración del estado fundamental.