1 IE Manuel Germán Cello Gutiérrez Química - Unidad 1 Configuración electrónica La configuración electrónica es el modo en que los electrones de un átomo se disponen alrededor del núcleo. En otras palabras, y de acuerdo con el modelo de Böhr, la configuración electrónica nos indica en qué niveles y subniveles de energía se encuentran los electrones de un átomo. Los niveles de energía los llamaremos 1, 2, 3, 4, 5... y a los subniveles s (con 2 electrones como máximo), p (con 6 electrones como máximo), d (con 10 electrones como máximo) y f (con 14 electrones como máximo). 1. Regla de la diagonal o diagrama de Möeller El orden en el que se van llenando los niveles de energía es: 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p... El esquema de llenado de los orbitales atómicos, lo podemos tener utilizando la regla de la diagonal, siguiendo el diagrama de Möeller, para ello debes seguir atentamente la flecha del esquema comenzando en 1s; siguiendo la flecha podrás ir completando los orbitales con los electrones en forma correcta. Escribiendo configuraciones electrónicas Para escribir la configuración electrónica de un átomo es necesario: Saber el número de electrones que el átomo tiene; basta conocer el número atómico (Z) del átomo en la tabla periódica. Recuerda que el número de electrones en un átomo neutro es igual al número atómico (Z = p+). Ubicar los electrones en cada uno de los niveles de energía, comenzando desde el nivel más cercano al núcleo (n = 1). Respetar la capacidad máxima de cada subnivel (s = 2e-, p = 6e-, d = 10e- y f = 14e-). Diagrama de Möeller Ejemplo 1: Los orbitales se llenan en orden creciente de energía, con no más de dos electrones por orbital, según el principio de construcción de Aufbau. Litio (Z = 3). Este elemento tiene 3 electrones. Empezaremos llenando el orbital de menor energía con dos electrones que tendrán distinto spin (ms). El electrón restante ocupará el orbital 2s, que es el siguiente con menor energía: 1s2 2s1 3Li Modelo de Böhr 3p+ 2e n=1 1e n=2 1 1 IE Manuel Germán Cello Gutiérrez Química - Unidad 1 Ejemplo 2: Potasio (Z = 19). Este elemento tiene 19 electrones. Empezaremos llenando el orbital de menor energía con dos electrones que tendrán distinto spin. El electrón restante ocupará el orbital 2s, que es el siguiente con menor energía: 1s2 2s2 19K 2p6 19p+ 3s2 2e n=1 3p6 8e n=2 8e n=3 4s1 1e n=4 Modelo de Böhr 2. Principio de construcción de Aufbau Se denomina principio de construcción (Aufbau) al procedimiento para deducir la configuración electrónica de un átomo, y consiste en seguir un orden para el llenado de los diferentes orbítales, basado en los diferentes valores de la energía de cada uno de ellos. Para recordarlo se utiliza el diagrama de Möller o de las diagonales. Además del principio de construcción hay que tener en cuenta El principio de exclusión de Pauli: establece que no es posible que dos electrones de un átomo tengan los mismos cuatro números cuánticos iguales. Esto implica que en un mismo orbital atómico sólo pueden coexistir dos electrones con espines opuestos. La regla de Hund: establece que si hay más de un orbital en un mismo subnivel, los electrones están lo más desapareados posibles, ocupando el mayor número de ellos. Esto significa, que los electrones ocupan los orbitales de uno en uno y no por pares. 3. Tipo de configuraciones electrónicas Existen cuatro tipos de configuración electrónica , ellos son : Configuración estándar Se representa la configuración electrónica considerando la configuración estándar (la que se obtiene del diagrama de Möeller). Recuerda que los orbitales se van llenando en el orden en que aparecen. Configuración condensada Los niveles que aparecen llenos en la configuración estándar, se pueden representar con un gas noble (elemento del grupo VIII A o grupo 18), donde el número atómico del gas, coincida con el número de electrones que llenaron el último nivel. Los gases nobles son (He, Ne, Ar, Kr, Xe y Rn). 2 1 IE Manuel Germán Cello Gutiérrez Química - Unidad 1 Configuración desarrollada Consiste en representar todos los electrones de un átomo, empleando flechas para simbolizar el spin de cada unos. El llenado se realiza respetando el principio de exclusión de Pauli y la Regla de máxima multiplicidad de Hund Configuración semidesarrollada Esta representación es una combinación entre la configuración condensada y la configuración desarrollada . Aquí solo se representan los electrones del último nivel de energía. La representación de las 4 configuraciones para el 24 Cr , son : Configuración estándar 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d4 Configuración condensada [Ar] 4s2 3d4 Configuración desarrollada 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d4 Configuración semidesarrollada [Ar] 4s2 3d4 Los números cuánticos se denominan con las letras n, m, l y s y nos indican la posición y la energía del electrón. Ningún electrón de un mismo átomo puede tener los mismos números cuánticos. El significado de los números cuánticos es : n = número cuántico principal, que indica el nivel de energía donde se encuentra el electrón, asume valores enteros positivos, del 1 al 7 . l = número cuántico secundario, que indica el subnivell en el que se encuentra el electrón, puede ser s , p , d y f (0 , 1 , 2 y 3 ). 3 1 IE Manuel Germán Cello Gutiérrez Química - Unidad 1 m = número cuántico magnético, representa la orientación de los orbitales en el espacio, o el tipo de orbital, dentro de un orbital especifico. Asume valores del número cuántico secundario negativo (-l) pasando por cero, hasta el número cuántico positivo (+l) . s = número cuántico de spin, que describe la orientación del giro del electrón. Este número tiene en cuenta la rotación del electrón alrededor de su propio eje a medida que se mueve rodeando al núcleo. Asume únicamente dos valores +1/2 y En resumen los números cuánticos se expresan : n : Nivel de energía (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7) l : Subnivel (s=2, p=6, d=10 y f=14) m : magnético (m=-l ,0 +1) desde -l, pasando por cero, hasta +l. s : spin (-1 , + 1 ). 1. Capacidad de alojamiento de electrones en los subniveles y orbitales Según los estudios realizados acerca del átomo, se puede concluir que los niveles de energía son 7 y que a su vez estos están formados por subnivels que son 4 y los subniveles formados por orbitales. a. Completa la siguiente tabla de datos : Nivel Subnivel # de orbitales 1 s 1 2 s, p 3 3 s,p,d 5 4,5,6,7 s,p,d,f 7 # Máx de e por subnivel # máx de e por orbital 4 1 IE Manuel Germán Cello Gutiérrez Química - Unidad 1 b. Representación de la distribución de electrones por nivel, subnivel y orbital 1s2 Donde 1 Representa ................................................................................................................................. s Representa ................................................................................................................................. 2 Representa.................................................................................................................................. Representa: ................................................................................................................... Representa: ....................................................................................................................... b. Leer la información 2 2s2 2p6 3s1 11Na = Sodio (Z = 11) : 1s Se interpreta de la siguiente manera: el elemento Sodio posee.............niveles de energía - En el primer nivel se ubican........ electrones en un orbital tipo s. - En el segundo nivel se ubican 8 electrones.....electrones están en el orbital tipo s y los otro ..... electrones se ubican en el orbital tipo p - En el tercer nivel solo se ubica........ electrón en el orbital tipo s c. Explicación del principio de exclusión de Pauli Observa las dos configuraciones electrónicas siguientes, explicando cuál de ellas no cumple el principio de exclusión de Pauli y justificando la elección 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4 ...............Cumple porque............................ ................................................................. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5 ...............Cumple porque............................ ................................................................. 5 1 IE Manuel Germán Cello Gutiérrez Química - Unidad 1 c. Explicación de la regla de Hund Observa las dos configuraciones electrónicas siguientes, explicando cuál de ellas no cumple la regla de Hund y justificando la elección 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4 ...............Cumple porque............................ ................................................................. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5 ...............Cumple porque............................ ................................................................. 2. Configuración electrónica estándar Tomando como guía el diagrama de Möeller, realiza la configuración electrónica estándar de: Elemento Hidrógeno Símbolo Z 1H 1 Configuración electrónica estándar 1s1 Helio Litio Berilio Boro Carbono Nitrógeno Oxígeno Flúor Neón 3. Configuración electrónica condensada Completa la tabla siguiente con la configuración electrónica condensada. Seguir el diagrama de Möeller y la información del número atómico de los gases nobles con la tabla periódica 6 1 IE Manuel Germán Cello Gutiérrez Química - Unidad 1 Elemento Magnesio Símbolo Z 12Mg 12 Configuración electrónica estándar [Ne] 3s1 Aluminio Fósforo Cloro Titanio Arsénico Plata Platino Oro Mercurio 4. Configuración electrónica desarrollada Completa las siguientes tabla con la configuración electrónica desarrollada. Usar información obtenida en la tabla del punto 2 Elemento Z Hidrógeno 1 Helio 2 Litio 3 Berilio 4 Boro 5 Carbono 6 Nitrógeno 7 Oxígeno 8 Flúor 9 Neón 10 Configuración electrónica 1s 1s Diagrama de orbitales 2s 2p 1 1s1 2s1 1s1 2s2 2p1 1s1 2s2 2p4 1s1 2s2 2p6 7 1 IE Manuel Germán Cello Gutiérrez Química - Unidad 1 5. Configuración electrónica semidesarrollada Completa las siguientes tabla con la configuración electrónica semidesarrollada. Elemento Gas noble antecede C. electrónica Diagrama de orbitales 1s 2s 2p 3s 3p Litio Berilio Sodio Magnesio 1. Cuál de las siguientes configuraciones electrónicas corresponde al átomo de cobre (Cu), de número atómico 29 A. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4p1 B.1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 C.1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s1 D. s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s10 4p2 2. Cuántos electrones poseen los átomos de argón (Ar), de número atómico 18, en su capa o nivel de energía más externo A. 2 electrones B. 8 electrones C. 7 electrones D. 18 electrones 3. Un alumno escribió la siguiente configuración electrónica desarrollada del Flúor ( 9F) 1s2 2s2 2p5 La configuración electrónica está errada porque A. Los átomos de Flúor carecen de electrones B. La distribución electrónica del Flúor debería llegar hasta 3s 2 C. La configuración electrónica del Flúor no cumple con la regla de Hund D. En la configuración electrónica se debe eliminar un electrón con su espín -1 del último orbital 2p 4. Los siguientes subniveles s, p, d, f pueden albergar respectivamente los siguientes electrones A.2, 4, 6, 8 Vive como si fueras a morir mañana; aprende como si el mundo fuera a durar para siempre. Mahatma Gandhi 8 1 IE Manuel Germán Cello Gutiérrez Química - Unidad 1 B.4,2,6,10 C.3,6,8,10 D.2,6,10,14 Responde la información de la 5 a la 8 con la información que te ofrece la siguiente tabla de datos: 5. La siguiente tabla muestra la configuración electrónica de 3 elementos químicos: Elemento químico Configuración electrónica m 1s2 2s2 2p6 3s1 n 1s2 2s2 2p6 3s2 l 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d3 Al organizar la distribución electrónica con el modelo de Bóhr de uno de los átomos, este corresponde a: 19p+ 2e n=1 A. n B. m C. l 8e n=2 2e n=3 n=4 D. Ninguna 6. La configuración electrónica semidesarrollada de 23l es: A. [18Ar] 4s2 3d4 B. [18Ar] 4s2 3d3 C. [18Ar] 4s2 3d4 D. [18Ar] 4s2 3d3 7. La configuración electrónica condensada de 11m es: A. [10Ne] 3s2 B. [10Ne] 4s1 3d3 C. [10Ne] 3s1 8. La configuración electrónica desarrollada de 11m es: A. 1s2 2s2 2p6 3s1 B. 1s2 2s2 C. 1s2 2s2 2p6 3s1 D. 1s2 2s2 D. [10Ne] 4s2 3d1 2p6 2p6 3s1 3s1 . 9. Si la configuración electrónica de un elemento es 1s2 2s2 2p6 3s1 se puede decir que A. El elemento tiene un electrón desapareado en su última capa o nivel de energía B. El elemento esta en el grupo 1 y en el nivel 2 La educación es el arma más poderosa que puedes usar para cambiar el mundo. Nelson Mandela 9 1 IE Manuel Germán Cello Gutiérrez Química - Unidad 1 C. Los electrones menos energéticos son los de 2s2 D. Los electrones más energéticos son los de 2p6 10. En la siguiente tabla se observa la representación de tres partículas subatómicas: Partículas subatómicas Representación Electrones Protones Neutrones De acuerdo con la tabla, si la configuración electrónica del litio es 1s 2 2s1, la ilustración que mejor representa un átomo neutro de litio es: A. B. C. D. Hoja de Respuestas Apellidos y Nombres:.................................................................................................................... Grado 7 01 02 03 Junio......del 2014 10 La verdadera educación consiste en obtener lo mejor de uno mismo. Mahatma Gandhi