Configuración electrónica: Notación orbital, de gas noble y de configuración electrónica

Orbitales de electrones

Los electrones son las pequeñas partículas cargadas negativamente que zumban alrededor del núcleo de un átomo como un enjambre de abejas. Aunque los electrones son partículas pequeñas y discretas como las abejas, ¡su comportamiento es mucho más extraño!

Mientras que las abejas pueden enjambrar alrededor de la colmena como quieran, los electrones están confinados a ciertas áreas alrededor del núcleo según la cantidad de energía que tienen. Podemos suponer dónde es probable que esté un electrón, pero es difícil precisar la ubicación exacta. Para hacer las cosas aún más extrañas, los electrones parecen estar en todas partes a la vez, como las aspas de un ventilador.

Un modelo que representa dónde es probable que estén los electrones en un átomo de helio. Es más probable que los electrones se encuentren en áreas más oscuras.

Los electrones se organizan principalmente en niveles de energía según la cantidad de energía que tienen y lo cerca que están del núcleo. El nivel de energía más cercano al núcleo se conoce simplemente como el primer nivel de energía, seguido del segundo nivel de energía, luego el tercer nivel de energía y así sucesivamente. Los niveles de energía a menudo se representan con la letra ny un número. Entonces, el primer nivel de energía podría denominarse n = 1, el segundo como n = 2.

Cada nivel de energía se compone de uno o más orbitales . Los orbitales son las formas específicas en las que es probable que habiten los electrones. En total, hay cuatro tipos diferentes de orbitales: s, p, d y f.

Cada nivel de energía contiene un orbital s de forma esférica . De hecho, el primer nivel de energía está compuesto solo por un orbital s. El orbital s es el orbital menos energético de cualquier nivel de energía dado y puede contener un máximo de dos electrones.

Los niveles de energía dos y superiores contienen un orbital p . Este orbital está formado por tres formas de reloj de arena que se cruzan. En total, cada orbital p puede contener hasta seis electrones. Este orbital alberga electrones ligeramente más energéticos que el orbital s, ¡pero no tanto como el orbital d !

El orbital d es un conjunto de cinco formas ridículas que en conjunto pueden contener hasta 10 electrones. Los orbitales d solo están presentes en los niveles de energía tres y superiores.

Estas cinco formas comprenden ad orbital.

Por último, tenemos el orbital f . Este orbital consta de siete formas extravagantes capaces de contener hasta catorce electrones. El orbital f se encuentra en los niveles de energía cuatro y superiores.

Podemos resumir los tipos de orbitales presentes en cada nivel de energía en la siguiente tabla:

Electrones en orbitales

En su estado neutral, cada elemento contiene la misma cantidad de electrones que de protones (el número atómico). Por ejemplo, el carbono tiene un número atómico de 6 y, por tanto, 6 protones y 6 electrones.

Los electrones llenan primero los niveles de energía más bajos. Dentro de cada nivel de energía, los orbitales de energía más baja se llenan primero. Es un poco como aparcar cerca de la entrada de un edificio; los espacios más cercanos a la entrada se llenan primero. A medida que llegan más automóviles, los lugares vacíos se alejan cada vez más.

En el caso del carbono, los lugares de estacionamiento más cercanos al núcleo se llenan primero: dos electrones entran en 1, dos en 2 y dos en 2p. ¡El orbital p está solo parcialmente lleno y eso está totalmente bien!

A continuación se muestra un diagrama esquemático de cómo se organizan los orbitales y los niveles de energía. Esto podría ayudarlo a visualizar las energías de los espacios de estacionamiento de electrones. Cada plaza de aparcamiento puede contener dos electrones.

Tenga en cuenta que, aunque algunos orbitales son más bajos en energía que los orbitales en un nivel de energía más alto (4s es más bajo en energía que 3d). Independientemente, el orbital de menor energía siempre se llenará primero. Esto es ridículo y desagradable, pero repasaremos algunos dispositivos mnemotécnicos para recordar el orden.

Notación de configuración electrónica

La organización de los electrones dentro de los niveles de energía y los orbitales se denomina configuración electrónica . Debido a que cada elemento tiene un número único de electrones, cada elemento tiene una configuración electrónica única.

Para escribir la configuración electrónica, enumeramos todos los orbitales ocupados por electrones en orden de energía creciente. Cada orbital debe incluir tres piezas de información: el nivel de energía, la forma del orbital y la cantidad de electrones en su interior. El nivel de energía está simplemente representado por el número de nivel de energía (1, 2 … n), la forma orbital está representada por la letra apropiada (s, p, dof) y el número de electrones se escribe como un superíndice inmediatamente. siguiendo la forma orbital (1-14).

Para el carbono escribiríamos: 1s ^ 2, 2s ^ 2, 2p ^ 2.

Todos los superíndices sumados deben ser iguales al número atómico.

Hay algunas formas de recordar el orden orbital al escribir configuraciones de electrones.

• Puedes memorizarlo.
• Puede consultar el diagrama esquemático anterior y completar manualmente los electrones, luego escribir cada orbital en orden de energía creciente.
• Puede utilizar el diagrama siguiente.

Para usar este diagrama, simplemente siga las flechas a través de los orbitales. Llene cada orbital con el número máximo de electrones, luego continúe. Cuando te quedas sin electrones, habrás terminado de escribir la configuración electrónica.

Practique con los siguientes elementos, luego desplácese hacia abajo para ver la configuración correcta.

Neón (Ne)

Fósforo (P)

Escandio (Sc)

Ne: 1 s ^ 2, 2 s ^ 2, 2p ^ 6

P: 1 s ^ 2, 2 s ^ 2, 2p ^ 6, 3 s ^ 2, 3p ^ 3

Sc: 1 s ^ 2, 2 s ^ 2, 2p ^ 6, 3 s ^ 2, 3p ^ 6, 4 s ^ 2, 3d ^ 1

Configuración de electrones de gas noble

No hace falta decir que el proceso de escribir configuraciones electrónicas puede resultar bastante laborioso. Podemos atajar utilizando los gases nobles como «puntos de referencia». Los gases nobles (Grupo 8a o 18) tienen niveles de energía completos. Podemos reemplazar una parte de la configuración electrónica de un elemento con su equivalente de gas noble.

Por ejemplo, el magnesio (Mg) tiene la configuración electrónica 1s ^ 2, 2s ^ 2, 2p ^ 6, 3s ^ 2. El magnesio es solo dos números atómicos más alto que el gas noble Neon, que tiene la configuración 1s ^ 2, 2s ^ 2, 2p ^ 6. Como puede notar, el magnesio tiene un espacio de estacionamiento más (3s ^ 2) que el neón, el resto de las dos configuraciones son idénticas.

Entonces, reemplazamos la parte de la configuración del magnesio que es idéntica a la del neón con el símbolo del neón entre paréntesis. Luego agregamos la parte restante de la configuración de magnesio.

[Ne] 3 s ^ 2.

Pruébelo para potasio (K) y galio (Ga) y circón (Zr).

K: [Ar] 4s1

Ga: [Ar] 4 s ^ 2, 3d ^ 10, 4p ^ 1

Zr: [Kr] 5 s ^ 2, 4d ^ 2

Resumen de la lección

Los electrones se organizan principalmente en niveles de energía según la cantidad de energía que tienen y lo cerca que están del núcleo. Cada nivel de energía se compone de uno o más orbitales . Hay cuatro tipos diferentes de orbitales, s, p, d y f. Estos orbitales varían en forma y energía relativa.

Cada elemento tiene un número diferente de electrones, pero estos electrones llenan los niveles de energía de acuerdo con las mismas reglas. Los niveles de energía más bajos se llenan primero. Dentro de cada nivel de energía, los orbitales de energía más baja se llenan primero.

La organización de los electrones dentro de los niveles de energía y los orbitales se denomina configuración electrónica . Cada elemento tiene una configuración electrónica única. Las configuraciones electrónicas se escriben enumerando los orbitales ocupados por electrones en orden de energía creciente.

Las configuraciones de electrones se pueden escribir en una forma condensada conocida como configuraciones de electrones de gases nobles .

Rodrigo Ricardo Editor y fundador