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Cristina Iuga

Configuración electrónica

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1 • Números cuánticos

2 • Niveles y subniveles de energía

3 • Orbitales atómicos

4 • El espín electrónico

5 • Capa de valencia

Contenidos…

Cada conjunto de cuatro números cuánticos caracteriza a un electrón.

NÚMEROS CUÁNTICOS

n : número cuántico principal l : número cuántico azimutal ml: número cuántico magnético ms: número cuántico magnético de espín

Número cuántico del momento angular ó azimutal ℓ

I. Depende de “n” y toma valores enteros de 0 a (n-1) . Así para n=1 sólo hay un valor posible 0. Para n=2 hay dos valores de ℓ: 0 y 1. Para n=3 hay tres valores posibles: 0, 1 y 2.

ii. Generalmente el valor de ℓ se representa por una letra:

ℓ 0 1 2 3 4 5 Nombre del orbital s p d f g h

Definen la forma del orbital (tipo de subnivel)

s = SPHERICAL 1 orbital 2 e max p = PRINCIPAL 3 orbitales 6 e max d = DIFUSSO 5 orbitales 10 e max f = FUNDAMENTAL 7 orbitales 14 e max

Número cuántico magnético ml El número cuántico magnético determina el cambio de energía de un orbital atómico debido a un campo magnético externo. De ahí el nombre de número cuántico magnético. (efecto Zeeman)

El cuarto número cuántico es el número cuántico magnético de espín, ms. Sólo se permiten dos valores para ms = +1/2 y –1/2.

Número cuántico magnético de espín ms

¿Cuál es el significado y los valores posibles de los números cuánticos?

NÚMEROS CUÁNTICOS

NIVELES Y SUBNIVELES EN LA CUBIERTA ELECTRÓNICA

ORBITALES 1s y 2s ORBITAL s

Orbitales s (l = 0)

Distribución de la densidad electrónica en orbitales 1s

Distribución de la densidad electrónica en orbitales 1s, 2s y 3s

2px 2py

2pz

Forma de los orbitales 2p

Forma de los orbitales d

Forma de los orbitales f

ENERGÍA DE LOS ORBITALES Regla cuántica de (n+l):

Entre dos orbitales tendrá menor energía aquél en el que la suma de los números cuánticos n y l sea menor. Si el resultado fuese el mismo para ambos, tendrá menor energía aquél de menor número cuántico principal n

Nomenclatura de los subniveles

Valor de l

Letras

0

s

1 2 3

p d f

¿EN QUÉ ORDEN SE LLENAN LOS ORBITALES?

Principio de construcción (Aufbau):

En su estado fundamental la distribución electrónica de un elemento se construye a partir del inmediato anterior, adicionándole un electrón de modo que le confiera la máxima estabilidad (menor energía)

¿CUÁNTOS ELECTRONES CABEN EN UN ORBITAL? Principio de exclusión de Pauli (1925):

En un determinado sistema cuántico (átomo o molécula) no pueden existir dos electrones con los cuatro números cuánticos idénticos

Por tanto, en un orbital sólo caben dos electrones que compartirían tres números cuánticos y se diferenciarían en el número cuántico de spin (ms)

Hidrógeno Helio

1s2

(1, 0, 0, ½)

(1, 0, 0, −½)

Ener

gía

1s

Ener

gía

n = 1 n = 1

1 electrón 2 electrones

(1, 0, 0, ½)

¿CÓMO SE LLENAN LOS GRUPOS DE ORBITALES DE IGUAL ENERGÍA? Regla de la máxima multiplicidad de Hund:

Cuando una serie de orbitales de igual energía (p, d , f) se están llenando con electrones, éstos permanecerán desapareados mientras sea posible, manteniendo los espines paralelos

Carbono (Z = 6) 1s 2s

2p

1s2 2s2 2p2

2 2 2

Oxígeno (Z = 8) 1s 2s

2p

1s2 2s2 2p4

2 2 4

Diagrama de orbitales Configuración electrónica

1s

Ener

gía

2s

2p

Niveles y subniveles de energía

Carbono (Z = 6)

C: 1s2 2s2 2p2

Neón (Z = 10)

Ne: 1s2 2s2 2p6

1s

Ener

gía

2s

2p

Calcio (Z = 20)

1s

2s

2p

3s

3p

4s

3d

Ca: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2

Bromo (Z = 35)

1s

2s

2p

3s

3p

4s

3d

4p

Br: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p5

Bloques de la Tabla Periódica

El número de periodo al que pertenece un elemento es igual al número de nivel de energía en donde el átomo aloja sus electrones externos, llamados electrones de valencia porque son los que intervienen en la formación de los enlaces químicos. En los elementos de los Grupos A, el número de grupo es igual al número de electrones de valencia que tienen sus átomos.

Capa de valencia

División entre metales, no-metales y metaloides.

Localización de los Elementos en la Tabla

Escribir las configuraciones electrónicas de los siguientes átomos:

Na Z = 11

Cl Z = 17

Zn Z = 30

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2

1s2 2s2 2p6 3s2 3p1

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d1

EJERCICIO 2

Ca Z = 20

Al Z = 13

Sc Z = 22

Escribir las configuraciones electrónicas y decir a qué grupo pertenecen los siguiente elementos:

EJERCICIO 1

1s2 2s2 2p6 3s1

1s2 2s2 2p6 3s2 3p5

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10

¿EN QUÉ ORDEN SE LLENAN LOS ORBITALES?

Principio de construcción (Aufbau):

En su estado fundamental la distribución electrónica de un elemento se construye a partir del inmediato anterior, adicionándole un electrón de modo que le confiera la máxima estabilidad (menor energía)

Llenado de los orbitales d

Números cuánticos