Antes de entrar en el tema de configuración electronica, debemos tener claro los conceptos de numero atómico, masa atómica y todo lo correspondiente a los niveles, subniveles y orbitales de los átomos.
Numero atómico
Es la cantidad de protones que presenta un átomo en su núcleo, además es la característica que diferencia los elementos y se representa con la letra Z.
Numero Másico
Es la cantidad de protones más neutrones en un átomo, sin incluir los electrones por su masa despreciable. Esta se representa con la letra A y es calculada con la formula A = Z + N donde N es el numero de neutrones.
Mientras que los átomos de un mismo elemento presentan igual número atómico, no pasa lo mismo con la masa atómica; pues existen átomos de un mismo elemento que presentan masa atómica diferente como consecuencia de una diferencia en su número de neutrones, a estos átomos se les denomina isotopos (por su misma ubicación en la tabla periódica).
Ej: El elemento Hidrogeno (Z=1) presenta tres isotopos: protio (A=1), deuterio (A=2) y tritio (A=3). La diferencia entre estos tres átomos es la cantidad de neutrones; en el protio es cero, en el deuterio es uno y en el tritio es dos.
Como se anoto anteriormente los átomos de los elementos se representan mediante símbolos. Junto con ellos también se representan sus masas y números atómicos, de la siguiente forma:
Por ejemplo cuando representamos al Calcio de la siguiente forma:
Estamos indicando que este elemento tiene 20 protones, 20 neutrones y 20 electrones, esto se deduce así: Debido a que el número atómico es la cantidad de protones y en este elemento este número atómico es 20 por consiguiente es la misma cantidad de protones. Para los neutrones como la masa atómica es la cantidad de protones más neutrones y en este elemento dicha masa es 40 y además ya sabemos que los protones son 20 restan otros 20 que serian la cantidad de neutrones y el número de electrones es la misma cantidad de protones por lo que los electrones son 20.
Niveles, subniveles y orbitales
Tal como se describió anteriormente el átomo está constituido por un núcleo y una periferia, en la cual se hallan los electrones en movimiento describiendo trayectorias conocidas como niveles de energía, según el modelo atómico de N. Bohr descrito en el artículo anterior.
Cada nivel se designa con un numero denominado numero cuántico principal que toma los valores 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 (también se puede designar con las letras K, L, M, N, O, P, Q).
Para los elementos conocidos existen siete niveles de energía en los cuales la población electrónica máxima por nivel esta dado por la formula 2n2, donde n representa al número del nivel. De acuerdo con esto en el cuarto nivel hay 32 electrones, pero en los niveles siguientes esto no se cumple ya que en los niveles 5, 6, 7 se ha encontrado experimentalmente 32, 18 y 8 respectivamente.
En los niveles los electrones posen diferentes valores de energía mecánica que va aumentando desde el nivel más cercano al núcleo hasta el nivel más externo, es decir, que los electrones del nivel 7 tienen mayor energía que los del nivel 1. Esto es importante, ya que dentro del átomo los electrones tienden a ocupar los sitios de menor valor energético.
Los niveles energéticos se hallan constituidos por subniveles de energía estos se representan por las letras s, p, d, f (en este orden se hallan en el átomo) los cuales contienen como máximo 2, 6, 10 y 14 electrones, respectivamente.
Cada nivel contiene un numero de subniveles igual al número que lo representa (numero cuántico principal), es decir, que el nivel 1 contiene un subnivel este es de tipo s, el nivel 2 contiene 2 subniveles, uno es s y el otro es p y así sucesivamente.
Por último, los subniveles contienen orbitales: regiones del espacio en las que hay una mayor probabilidad de hallar un electrón. Cada orbital contiene máximo dos electrones (principio de exclusión de Pauli).
Es la manera como se distribuyen los electrones dentro del átomo; consiste en precisar en qué niveles y subniveles se hallan los electrones dentro de este.
Para realizar distribuciones electrónicas necesitamos tener claro lo siguiente:
1. El numero de electrones del átomo al que se le hará la distribución; este valor esta dado por el numero atómico en un átomo neutro (un átomo que no es un ion), ya que en esta condición el numero de protones es igual al número de electrones.
2. El orden en que se ubican los niveles y subniveles en el átomo. este orden está determinado por la tabla mostrada en la figura consecuente, siguiendo la dirección de las flechas.
En esta tabla los coeficientes indican los niveles de energía, las variables indican los
subniveles y los exponentes en número máximo de electrones por subnivel.
Las flechas también nos indican el orden en que aumenta la energía.
Ej: Realizar la distribución electrónica para el Carbono cuyo numero atómico es Z= 6
La solución al problema consiste en distribuir los 6 electrones de este átomo, teniendo en cuenta la población electrónica máxima y el orden en que se distribuyen, indicado por la tabla anterior, de la siguiente forma:
C = 1s2, 2s2, 2p2
Los electrones de este átomo se distribuyen así: 2 en el primer nivel, en su único subnivel s y los 4 en el nivel 2; dos en el subnivel s y 2 más en el subnivel p, para un total de 6 electrones.
Ej: Realizar la distribución electrónica para el Aluminio, Z= 13
De manera semejante al ejemplo anterior: Al: 1s2, 2s2, 2p6, 3s2 3p1
Si realizamos la sumatoria de los electrones en total son 13, que es el numero atómico del Al.
Para determinar el grupo en el que se encuentra un elemento, hay que fijarse en el último subnivel lleno; sabiendo que estos son s, p, d y f. Cuando en el desarrollo de una configuración electrónica un subnivel termina en s o en p, hablamos del grupo A; indicando el número de electrones totales el grupo al cual pertenece dicho elemento. Por ejemplo, si un elemento termina su configuración electrónica en 4s2, hablamos de un período 4, del grupo IIA.
Cuando una configuración terminada en el subnivel d, hablamos absolutamente de los elementos de los grupos B; así un elemento que finalice en 5d7, pertenece al quinto período, y al grupo III B (los metales ceden electrones, en este caso 10 - 7= 3
Para los períodos VIB Y VIIB hablamos de las tierras raras, o lantánidos y actínidos respectivamente; cuyos orbitales f finales son del grupo 4f y 5f, respectivamente.
Para los períodos VIB Y VIIB hablamos de las tierras raras, o lantánidos y actínidos respectivamente; cuyos orbitales f finales son del grupo 4f y 5f, respectivamente.
Ej: Dada las siguientes configuraciones electrónicas
a. 1s2, 2s2, 2p4
b. 1s2, 2s2, 2p6, 3s1
Indicar el grupo y periodo al que pertenece el elemento.
Para la configuración 1s2, 2s2, 2p4 notamos que el máximo nivel es 2 por lo que el periodo correspondiente a este elemento es 2, para determinar el grupo observamos que en el nivel 2 se encuentran alojados 2 subniveles s, p (grupo A) y que la suma de estos nos da un total de 6, por lo que nuestro elemento esta en el grupo VI A
Para la configuración electrónica 1s2, 2s2, 2p6, 3s1 observamos que el máximo nivel es 3 por que su periodo es 3, el grupo es IA, ya que en este nivel (3) el número total de electrones alojados es 1, perteneciente al subnivel s (grupo A).
