Nivel: 2º Medio Subsector: Ciencias Químicas Unidad temática
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Nivel: 2º Medio Subsector: Ciencias Químicas Unidad temática: Modelo atómico de la materia Actividad: ¿Cómo son las configuraciones electrónicas? En total se conocen más de 118 elementos que forman toda la materia. Organizar estos elementos utilizando un criterio sencillo y de fácil aproximación para su conocimiento, no ha sido fácil. La organización y tabulación que hoy en día conocemos se le debe al químico ruso Dimitri Mendeleev. Este científico se basó en la recurrencia periódica y regular de las propiedades de los elementos en ese momento conocido. Esta organización del sistema periódico hizo posible la predicción de las propiedades de varios elementos que aún no habían sido descubiertos. Actualmente la Tabla Periódica está ordenada en siete filas horizontales llamadas periodos y 18 columnas (verticales), llamadas grupos o familias. Los periodos indican el último nivel enérgico que tiene un elemento mientras que los grupos indican el número de electrones en la última capa. De acuerdo con el tipo de subnivel que ha sido llenado los elementos se pueden dividir en distintas categorías: - Elementos representativos: Conforman los grupos 1A hasta 7A. - Metales alcalinos: Corresponden al grupo 1A. - Metales alcalinotérreos: Forman el grupo 2A de la Tabla Periódica. - Gases nobles: Conforman el grupo 8A. - Elementos de transición (o metales de transición): Elementos 1B y del 3B hasta el 8B. - Lantánidos y Actínidos: Se les llama también elementos de transición interna del bloque f. - Halógenos: Pertenecen al grupo 7A. - Grupo 2B: Zn, Cd, y Hg, los cuales no son representativos ni metales de transición. ¿Qué tienen en común los elementos que forman estos grupos? Los elementos que forman un grupo tienen propiedades comunes en su estructura atómica, que a su vez, hace que tengan otras propiedades físicas comunes. ¿Cómo se organizan los electrones dentro del átomo? La teoría cuántica indica que los electrones se encuentran ubicados en niveles de energía alrededor del núcleo atómico. Cada uno de estos niveles tiene diferentes regiones u órbitas donde es más posible que se encuentre un electrón. Para describir dónde se encuentra un electrón se utilizan los cuatro números cuánticos (n, l, m, s), los que permiten identificar completamente un electrón en cualquier nivel energético y orbital de un átomo. Si analizamos el átomo de hidrógeno, vemos que representa un sistema muy sencillo porque sólo contiene un electrón, el que se ubica en el orbital s del primer nivel de energía. Esta situación es diferente para átomos que tienen más de un electrón. Para conocer la distribución de electrones en los distintos orbitales al interior de un átomo se desarrolló la configuración electrónica. En ella se indica claramente el nivel de energía, los orbitales ocupados y el número de electrones de un átomo. La configuración electrónica se efectúa de acuerdo con tres principios: - Principio de mínima energía: Las configuraciones electrónicas de los elementos se obtienen por ocupación sucesiva de los niveles desde el primer nivel de menor energía (1s) y a medida que los niveles se llenan, se van ocupando los niveles superiores. - Principio de exclusión de Pauli: En cada orbital puede haber un máximo de dos electrones, los que deben tener espín contrario. - Por otra parte, los orbitales s, p, d y f pueden ser ocupados hasta por un total de 2, 6, 10 y 14 electrones, respectivamente, pero cuando los subniveles están parcialmente llenos, los electrones se distribuyen de manera que presentan el máximo número de espines con el mismo valor o bien sus espines deben ser paralelos. Esto corresponde al “Principio de máxima multiplicidad de Hund”, que también puede enunciarse así: los electrones se distribuyen ocupando los orbitales disponibles en un solo sentido (spin) y luego con los que tienen espín opuesto, completando de esta manera el llenado orbital. Ya vimos que los elementos se organizan en la Tabla Periódica, según características comunes, en familias o grupos de elementos. ¿Cómo será la configuración electrónica de estos grupos de elementos? I. Para saber si existe algo en común en las configuraciones electrónicas de los elementos que forman una familia realiza las siguientes actividades: 1. ¿Cómo es la configuración electrónica de los metales alcalinos? a. Haz una lista de todos los elementos alcalinos. b. Escribe la configuración electrónica de al menos dos elementos de este grupo. c. ¿Tienen algo en común? ¿Cuál es el último orbital ocupado? 2. ¿Cómo es la configuración electrónica de los metales alcalinotérreos? a. Haz una lista de todos los elementos alcalinotérreos. b. Escribe la configuración electrónica de al menos dos elementos de este grupo. c. ¿Tienen algo en común? ¿Cuál es el último orbital ocupado? 3. ¿Cómo es la configuración electrónica de los elementos de transición? a. Haz una lista de todos los elementos de transición. b. Escribe la configuración electrónica de al menos dos elementos de este grupo. c. ¿Tienen algo en común? ¿Cuál es el último orbital ocupado? 4. ¿Cómo es la configuración electrónica de los elementos cinc (Zn), cadmio (Cd) y mercurio (Hg)? a. Escribe la configuración electrónica de al menos dos de estos elementos. b. ¿Tienen algo en común? ¿Cuál es el último orbital ocupado? 5. ¿Cómo es la configuración electrónica de los elementos de transición interna? a. Haz una lista de todos los elementos de transición interna. b. Escribe la configuración electrónica de al menos dos elementos de este grupo. c. ¿Tienen algo en común? ¿Cuál es el último orbital ocupado? 6. ¿Cómo es la configuración electrónica de los elementos halógenos? a. Haz una lista de todos los elementos halógenos. b. Escribe la configuración electrónica de al menos dos elementos de este grupo. c. ¿Tienen algo en común? ¿Cuál es el último orbital ocupado? 7. ¿Cómo es la configuración electrónica de los gases nobles? a. Haz una lista de todos los gases nobles. b. Escribe la configuración electrónica de al menos dos elementos de este grupo. c. ¿Tienen algo en común? ¿Cuál es el último orbital ocupado? II. Ahora que has analizado los elementos de la tabla periódica, ¿qué reflexión puedes hacer sobre su organización?
