Configuracin electrnica

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La configuracin electrnica del tomo de un elemento corresponde a la ubicacin de los electrones

en los orbitales de los diferentes niveles de energa. Aunque el modelo de Scrdinger es exacto slo

para el tomo de hidrgeno, para otros tomos es aplicable el mismo modelo mediante aproximaciones

muy buenas.

La manera de mostrar cmo se distribuyen los electrones en un tomo, es a travs de la configuracin

electrnica. El orden en el que se van llenando los niveles de energa es: 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p.

El esquema de llenado de los orbitales atmicos, lo podemos tener utilizando la regla de la diagonal,

para ello debes seguir atentamente la flecha del esquema comenzando en 1s; siguiendo la flecha

podrs ir completando los orbitales con los electrones en forma correcta.

Escribiendo configuraciones electrnicas

Para escribir la configuracin electrnica de un tomo es necesario:

Saber el nmero de electrones que el tomo tiene; basta conocer el nmero atmico (Z) del

tomo en la tabla peridica. Recuerda que el nmero de electrones en un tomo neutro es igual

al nmero atmico (Z = p+).

Ubicar los electrones en cada uno de los niveles de energa, comenzando desde el nivel ms

cercano al ncleo (n = 1).

 Respetar la capacidad mxima de cada subnivel (s = 2e-, p = 6e-, d = 10e- y f = 14e-).

Ejemplo:

Los orbitales se llenan en orden creciente de energa, con no ms de dos electrones por orbital,

segn el principio de construccin de Aufbau.

Litio (Z = 3). Este elemento tiene 3 electrones. Empezaremos llenando el orbital de menor energa con

dos electrones que tendrn distinto spin (ms). El electrn restante ocupar el orbital 2s, que es el

siguiente con menor energa:

La flecha indica el valor del cuarto nmero cuntico, el de spin: para +1/2: y para 1/2, respectivamente.

Tambin podemos describir la distribucin de electrones en el tomo de litio como:

Los electrones que tienen nmeros de espn opuestos cancelan los efectos magnticos y se dice que

son electrones apareados. Un ejemplo son los dos electrones que ocupan el orbital 1s en el tomo de

Litio. De manera similar decimos que el electrn que ocupa el orbital 2s orbital est desapareado.
En la tabla a continuacin vemos como se distribuyen los electrones de los tomos en orden creciente

a su nmero atomico (Z):

En el helio se completa el primer nivel (n=1), lo que hace que la configuracin del He sea muy

estable.

Para el Boro el quinto electrn se sita en un orbital 2p y al tener los tres orbitales 2p la misma

energa no importa cul de ellos ocupa.

En el carbono el sexto electrn podra ocupar el mimo orbital que el quinto u otro distinto. La

respuesta nos la da:

la regla de Hund: la distribucin ms estable de los electrones en los subniveles es aquella que

tenga el mayor nmero de espnes paralelos.

Los electrones se repelen entre s y al ocupar distintos orbitales pueden situarse ms lejos uno del otro.

As el carbono en su estado de mnima energa tiene dos electrones desapareados, y el nitrgeno tiene

3.

El nen completa el nivel dos y al igual que el helio tiene una configuracin estable.

Las configuraciones electrnicas pueden tambin escribirse de manera abreviada haciendo referencia

al ltimo nivel completo. Para ello, debemos ocupar la configuracin de los gases nobles, ya que

ellos tienen todos su orbitales completos con electrones (s2p6), como por ejemplo en el caso del

helio (s2) y neon (s2p6) como se muestra en la tabla anterior.

As la configuracin del sodio Na, la podemos escribir como [Ne]3s1

Tambin podemos escribir la configuracin del litio como [He]2s1

A los electrones que pertenecen a un nivel incompleto se les denomina electrones de valencia.

El gas noble Argn representa el final del perodo iniciado por el sodio para n=3

1s 2s 2p 3s 3p

Ar 18

[Ne] 3s2 3p6

En el siguiente elemento, el potasio con 19 electrones, deberamos empezar a llenar los orbitales 3d.

Sin embargo el comportamiento qumico del potasio es similar al de litio y el sodio, ambos con un

electrn de valencia desapareado en un orbital s, por lo que al potasio le correspondera la configuracin

[Ar] 4s1. Por lo tanto, el orbital 4s tendr que tener menor energa que los orbitales 3d (el

apantallamiento de los electrones en los orbitales 3d es mayor que el de los electrones en los orbitales

4s).

Lo mismo ocurre a partir del elemento Sc (Z = 21) [Ar] 3d1 4s2. El ltimo electrn no se agrega al

subnivel 4p, sino al 3d, como lo indica el orden energtico. Lo mismo sucede con las configuraciones de

los emenetos Ti (Z = 22) y V (Z = 23). Con el cromo (Cr Z = 24) surge otra aparente anomala porque su

configuracin es [Ar] 3d5 4s1. La lgica de llenado habra llevado a [Ar] 3d4 4s2, sin embargo la

distribucin fundamental correcta es la primera. Esto se debe a que el semillenado de orbitales d es de

mayor estabilidad, puesto que su energa es ms baja.

Con el cobre Cu Z = 29 sucede algo similar al cromo, pusto que su configuracin fundamental es [Ar]

3d10 4s1. La configuracin [Ar] 3d9 4s2 es de mayor energa. La configuracin con 10 electrones en

orbitales d, es decir, el llenado total de estos orbitales es ms estable.

http://iiquimica.blogspot.com/2006/03/configuracin-electrnica.html

Al referirnos a la configuracin electrnica (o peridica) estamos hablando de la descripcin de la ubicacin de los

electrones en los distintos niveles (con subniveles y orbitales) de un
determinado tomo.

Configurar significa "ordenar" o "acomodar", y electrnico deriva de

"electrn"; as, configuracin electrnica es la manera ordenada de repartir
los electrones en los niveles y subniveles de energa.

Cientficamente, diremos que es la representacin del modelo atmico de

Schrdinger o modelo de la mecnica cuntica. En esta representacin se
indican los niveles, subniveles y los orbitales que ocupan los electrones.

Debemos acotar que aunque el modelo de Schrdinger es exacto slo para

el tomo de hidrgeno, para otros tomos es aplicable el mismo modelo
mediante aproximaciones muy buenas.

Para comprender (visualizar o graficar) el mapa de configuracin electrnica

(o peridica) es necesario revisar los siguientes conceptos.

Los Nmeros Cunticos

Modelo atmico general.
En el contexto de la mecnica cuntica, en la descripcin de un tomo se
sustituye el concepto de rbita por el de orbital atmico. Un orbital atmico
es la regin del espacio alrededor del ncleo en el que la probabilidad de encontrar un electrn es mxima.

La solucin matemtica de la ecuacin de Schrdinger precisa de tres nmeros

cunticos. Cada tro de valores de estos nmeros describe un orbital.

Nmero cuntico principal (n): puede tomar valores enteros (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7) y

coincide con el mismo nmero cuntico introducido por Bohr. Est relacionado con
la distancia promedio del electrn al ncleo en un determinado orbital y, por tanto,
con el tamao de este e indica el nivel de energa.

Nmero cuntico secundario (l): puede tener todos los valores desde 0 hasta n
1. Est relacionado con la forma del orbital e indica el subnivel de energa.

Nmero cuntico magntico (ml): puede tener todos los valores desde l hasta +
Nmero cuntico principal l pasando por cero. Describe la orientacin espacial del orbital e indica el nmero
(n). de orbitales presentes en un subnivel determinado.
Para explicar determinadas caractersticas de los espectros de emisin se consider que los electrones podan girar
en torno a un eje propio, bien en el sentido de las agujas del reloj o en el sentido contrario. Para caracterizar esta
doble posibilidad se introdujo el nmero cuntico de
espn (ms) que toma los valores de + o ..

Para entender el concepto de configuracin

electrnica es necesario asumir o aplicar dos
principios importantes:

Principio de Incertidumbre de Heisenberg: Es

imposible determinar simultneamente la posicin
exacta y el momento exacto del electrn

.
Principio de Exclusin de Pauli: Dos
electrones del mismo tomo no pueden tener los
mismos nmeros cunticos idnticos y por lo tanto un
orbital no puede tener ms de dos electrones.

Tipos de configuracin electrnica

Para graficar la configuracin electrnica existen
cuatro modalidades, con mayor o menor complejidad
de comprensin, que son:

Configuracin estndar

Se representa la configuracin electrnica que se

obtiene usando el cuadro de las diagonales (una de
sus formas grficas se muestra en la imagen de la Cuadro de las diagonales, mecanismo para distribuir
izquierda). electrones en sus diferentes niveles de energa.
Es importante recordar que los orbitales se van
llenando en el orden en que aparecen, siguiendo esas diagonales, empezando siempre por el 1s.

Aplicando el mencionado cuadro de las diagonales la configuracin electrnica estndar, para cualquier tomo, es la
siguiente:

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d10 6p6 7s2 5f14 6d1
0 7p6

Ms adelante explicaremos cmo se llega este enjambre de nmeros y letras que perturba inicialmente, pero que es
de una simpleza sorprendente.

Configuracin condensada

Los niveles que aparecen llenos en la configuracin estndar se pueden representar con un gas noble (elemento del
grupo VIII A, Tabla Peridica de los elementos), donde el nmero atmico del gas coincida con el nmero de
electrones que llenaron el ltimo nivel.

Los gases nobles son He, Ne, Ar, Kr, Xe y Rn.

Configuracin desarrollada
Consiste en representar todos los electrones de un tomo empleando flechas para simbolizar el spin de cada uno. El
llenado se realiza respetando el principio de exclusin de Pauli y la Regla de mxima multiplicidad de Hund.
 Configuracin semidesarrollada
Esta representacin es una combinacin entre la
configuracin condensada y la configuracin desarrollada. En
ella slo se representan los electrones del ltimo nivel de
energa.

Niveles de energa o capas

Si repasamos o recordamos los diferentes modelos atmicos
veremos que en esencia un tomo es parecido a un sistema
planetario. El ncleo sera la estrella y los electrones seran
los planetas que la circundan, girando eso s (los electrones)
en rbitas absolutamente no definidas, tanto que no se puede
determinar ni el tiempo ni el lugar para ubicar un electrn
(Principio de Incertidumbre de Heisenberg).

Los electrones tienen, al girar, distintos niveles de energa

segn la rbita (en el tomo se llama capa o nivel) que
ocupen, ms cercana o ms lejana del ncleo. Entre ms
Figura de un tomo sencillo ilustrando lo alejada del ncleo, mayor nivel de energa en la rbita, por la
indefinido de sus rbitas. tendencia a intercambiar o ceder electrones desde las capas
ms alejadas.

Entendido el tema de las capas, y sabiendo que cada una de ellas representa un nivel de energa en el tomo,
diremos que:

1. Existen 7 niveles de energa o capas donde pueden situarse los electrones para girar alrededor del ncleo,
numerados del 1, el ms interno o ms cercano al ncleo (el que tiene menor nivel de energa), al 7, el ms externo
o ms alejado del ncleo (el que tiene mayor nivel de energa).

Estos niveles de energa corresponden al nmero cuntico principal (n) y adems de numerarlos de 1 a 7, tambin
se usan letras para denominarlos, partiendo con la K. As: K =1, L = 2, M = 3, N = 4, O = 5, P = 6, Q = 7.

2. A su vez, cada nivel de energa o capa tiene sus electrones repartidos en distintos subniveles, que pueden ser de
cuatro tipos: s, p, d, f.

Ilustracin para los niveles y subniveles de energa electrnica en el tomo

 Imgenes tomadas de la pgina:
http://configraelectrones-mvc.blogspot.com/

Para determinar la configuracin electrnica de un elemento slo hay que saber cuantos electrones debemos
acomodar y distribuir en los subniveles empezando con los de menor energa e ir llenando hasta que todos los
electrones estn ubicados donde les corresponde. Recordemos que partiendo desde el subnivel s, hacia p, d o f se
aumenta el nivel de energa.

3. En cada subnivel hay un nmero determinado de orbitales que pueden contener, como mximo, 2 electrones
cada uno. As, hay 1 orbital tipo s, 3 orbitales p, 5 orbitales d y 7 del tipo f. De esta forma el nmero mximo de
electrones que admite cada subnivel es: 2 en el s; 6 en el p (2 electrones x 3 orbitales); 10 en el d (2 x 5); 14 en el f
(2 x 7)..

La distribucin de niveles, subniveles, orbitales y nmero de electrones posibles en ellos se resume, para las 4
primera capas, en la siguiente tabla:

Niveles de energa o capa (n) 1 (K) 2 (L) 3 (M) 4 (N)

Tipo de subniveles s s p s p d s p d f

Nmero de orbitales en cada

1 1 3 1 3 5 1 3 5 7
subnivel

Denominacin de los orbitales 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f

Nmero mximo de electrones

2 2 - 6 2 - 6 - 10 2 - 6 - 10 - 14
en los orbitales
 Nmero mximo de electrones
2 8 18 32
por nivel de energa o capa

Insistiendo en el concepto inicial, repetimos que la configuracin electrnica de un tomo es la distribucin de sus
electrones en los distintos niveles, subniveles y orbitales. Los electrones se van situando en los diferentes niveles y
subniveles por orden de energa creciente (partiendo desde el ms cercano al ncleo) hasta completarlos.

Recordemos que alrededor del ncleo puede haber un mximo de siete capas atmicas o niveles de energa donde
giran los electrones, y cada capa tiene un nmero limitado de ellos.

La forma en que se completan los niveles, subniveles y orbitales est dada por la secuencia que se grafica en el
esquema conocido como regla de las diagonales:

Es importante saber cuantos electrones existen en el nivel ms externo de un tomo pues son los que intervienen en
los enlaces con otros tomos para formar compuestos.

Regla de las diagonales

Sirve para determinar el mapa de configuracin electrnica (o

peridica) de un elemento.

En otras palabras, la secuencia de ocupacin de los orbitales atmicos

la podemos graficar usando la regla de la diagonal, para ello debemos
seguir la flecha roja del esquema de la derecha, comenzando en 1s;
siguiendo la flecha podremos ir completando los orbitales con los
electrones en forma correcta.

En una configuracin estndar, y de acuerdo a la secuencia seguida

en el grafico de las diagonales, el orden de construccin para la
configuracin electrnica (para cualquier elemento) es el siguiente:

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2
4f14 5d10 6p6 7s2 5f14 6d10 7p6

Los valores que se encuentran como superndices indican la cantidad

mxima de electrones que puede haber en cada subnivel (colocando
slo dos en cada orbital de los subniveles).

Ver: PSU: Qumica, Pregunta 03_2005

La Tabla Peridica, punto de partida

En la tabla peridica, entre los datos que encontramos de cada uno de los
elementos se hallan el Nmero atmico y la Estructura electrnica o
Distribucin de electrones en niveles.

El Nmero atmico nos indica la cantidad de electrones y de protones que tiene un

elemento.

La Estructura electrnica o Distribucin de electrones en niveles indica cmo se

El sodio en la tabla.
distribuyen los electrones en los distintos niveles de energa de un tomo (lo que
vimos ms arriba con la regla de las diagonales).

Pero, si no tengo la tabla peridica para saber cuantos electrones tengo en cada nivel, cmo puedo hacer para
averiguarlo?

Ya vimo que la regla de las diagonales ofrece un medio sencillo para realizar dicho clculo.

Para escribir la configuracin electrnica de un tomo es necesario:

Saber el nmero de electrones que tiene el tomo; para ello basta conocer el nmero atmico (Z) del tomo en la
tabla peridica. Recuerda que el nmero de electrones en un tomo neutro es igual al nmero atmico (Z).
Ubicar los electrones en cada uno de los niveles de energa, comenzando desde el nivel ms cercano al ncleo
(nivel 1).
Respetar la capacidad mxima de cada subnivel (s = 2e-, p = 6e-, d = 10e- y f = 14e-).

Supongamos que tenemos que averiguar la Distribucin electrnica en el elemento sodio, que como su nmero
atmico indica tiene 11 electrones, los pasos son muy sencillos: debemos seguir las diagonales, como se
representan ms arriba.

En el ejemplo del sodio sera: 1s 2, como siguiendo

la diagonal no tengo nada busco la siguiente
diagonal y tengo 2s2, como siguiendo la diagonal
no tengo nada busco la siguiente diagonal y tengo
2p6, siguiendo la diagonal tengo 3s 2.

Siempre debo ir sumando los superndices, que

me indican la cantidad de electrones. Si sumo los
superndices del ejemplo, obtengo 12, quiere
decir que tengo un electrn de ms, ya que mi
suma para ser correcta debe dar 11, por lo que al
final debera corregir para que me quedara 3s 1.

Por lo tanto, para el sodio (11 electrones), el

resultado es: 1s2 2s2 2p6 3s1

Primer nivel: 2 electrones (los 2 en subnivel s, en

un orbital); Ilustracin simplificada de un tomo.
Segundo nivel: 8 electrones (2 en subnivel s, en
un orbital, y 6 en subnivel p, con 2 en cada uno de sus 3 orbitales);
tercer nivel: 1 electrn (ubicado en el subnivel s, en un orbital).

;
En la tabla peridica podemos leer, respecto al sodio: 2 - 8 - 1

Otros ejemplos:

CLORO: 17 electrones MANGANESO: 25 electrones

2 2 6 2 5
1s 2s 2p 3s 3p 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d5

1 nivel: 2 electrones 1 nivel: 2 electrones

2 nivel: 8 electrones 2 nivel: 8 electrones
3 nivel: 7 electrones 3 nivel: 13 electrones
En la tabla peridica podemos leer: 2 - 8 - 7 4 nivel: 2 electrones
En la tabla peridica podemos leer: 2 - 8 - 13 2

El superndice es el nmero de electrones de cada subnivel (recordando siempre que en cada orbital del subnivel
caben solo dos electrones).

El Nmero mximo de electrones por nivel es 2(n)2 (donde n es la cantidad de subniveles que tiene cada nivel).
 Hagamos un ejercicio:

Supongamos que deseamos

conocer la configuracin electrnica
de la plata, que tiene 47 electrones.

Por lo ya aprendido, sabemos que

el orden de energa de los orbitales
es 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s,
4d, 5p, etc.

En cada subnivel s (que tienen slo

un orbital) cabrn dos electrones.

En cada subnivel p (que tienen 3

orbitales) cabrn 6 electrones.

En cada subnivel d (que tienen 5

orbitales) cabrn 10 electrones.

Ilustracin ms compleja y ms realista de la estructura de un tomo. En cada subnivel f (que tienen 7

orbitales) cabrn 14 electrones.

Siguiendo esta regla debemos colocar los 47 electrones del tomo de plata, la cual debe quedar as::

1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p6, 4s2, 3d10, 4p6, 5s2, 4d9

donde slo se han puesto 9 electrones en los orbitales d (que son cinco) de la capa cuarta para completar, sin
pasarse, los 47 electrones de la plata.

Recomendamos ver un video clarificador y explicativo en:

http://www.youtube.com/watch?v=hbn08dHJfGc

En l se aclara o explica cmo determinar la configuracin electrnica de un tomo o de un in:

1.- Conocer su nmero atmico (sacado de la tabla peridica).

2.- La carga (del tomo o del in) est dada por nmero de protones menos () nmero de electrones.

3.- El nmero de protones es igual al nmero atmico del elemento (tomo o in).

4.- En cada tomo hay (en estado elctrico neutro) igual nmero de protones que de electrones.

Por ejemplo, el in Mg+2 (magnesio ms dos), averiguamos o sabemos que su nmero atmico (Z) es 12, significa
que tiene 12 protones y debera tener 12 electrones, pero como el in de nuestro ejemplo (Mg +2) tiene carga +2
(porque perdi o cedi 2 electrones), hacemos

12 (protones) X = 2

Por lo tanto X (nmero de electrones del in Mg+2) es igual a 10,

El in Mg+2 tiene 10 electrones.

Cmo se determina su configuracin electrnica o lo que es lo mismo cmo se distribuyen esos electrones en los
orbitales del tomo?

Empezamos por el nivel inferior (el ms cercano al ncleo): 1, que slo tiene un orbital s, y sabemos que cada
orbital tiene como mximo 2 electrones (1s 2).

Pasamos al segundo nivel, el 2, en el cual encontramos orbitales s (uno) y orbitales p (tres) (2s y 2p 2p 2p).

En 2s hay slo 2 electrones: 2s2 y en cada 2p hay dos electrones: 1s2 2s2 2p6 (este 2p6 es los mismo que 2p2 + 2p2 +
2p2= 2p6)

Otro ejemplo:

Configuracin electrnica del fsforo (P)

N atmico Z = 15
15 protones y 15 electrones

1s2 2s2 2p6 3s2 3p3