CONFIGURACIÓN ELECTRÓNICA

La configuración electrónica es el modo en que los electrones de un átomo de un elemento se distribuyen alrededor el núcleo. De acuerdo con el modelo mecano cuántico del átomo (ver la secuencia didáctica Modelo atómico mecano cuántico), la configuración electrónica indica en qué niveles y subniveles de energía se encuentran los electrones de un elemento.

La distribución de los electrones en un elemento ayuda a describir y entender sus propiedades, de esta manera se pueden responder algunas preguntas como:
¿Por qué los gases nobles o inertes no reaccionan? ¿Por qué los elementos que pertenecen a un mismo grupo tienen propiedades similares? (ver secuencia didáctica Tabla periódica).

  Diagrama de Möller

Para deducir la configuración electrónica de un átomo, se utiliza el principio de construcción Aufbau. Este consiste en completar con electrones los orbitales atómicos en orden creciente de energía. Es decir, se comienza por el de menor energía, el nivel energético 1, donde sólo hay un orbital s que puede ubicar 2 electrones.

La distribución de los electrones de un átomo en sus niveles y subniveles se puede representar en forma abreviada de la siguiente manera:
a) Un coeficiente que indica el número del nivel de energía (n).
b) Una letra que corresponde al subnivel.
c) Un supraíndice que señala el número de electrones que hay en el subnivel.

El número atómico del hidrógeno es 1, por lo tanto, para escribir su configuración electrónica sólo se debe ubicar un electrón. Este ocupará un orbital s del primer nivel energético, por lo tanto, su configuración electrónica puede escribirse de la siguiente forma:

Z = 1        Hidrógeno
H:            1s1

Otro ejemplo: Helio

Z = 2        Helio
He:          1s2

Como en el primer nivel no se pueden ubicar más electrones, se continúan ubicando en el nivel 2. En este caso, existen dos subniveles de energía  posibles: 2s y 2p. Siempre el subnivel s es el de menor energía (en cualquier nivel energético).

Z = 3        Litio
Li:           1s22s1
Z = 4        Berilio

Be:          1s22s2

Luego que se completa dicho subnivel con dos electrones, se siguen ubicando en el subnivel 2p. Los subniveles p son tres orbitales de igual energía donde se podrán ubicar seis electrones en total (dos en cada uno de ellos).

Z = 5        Boro

B:            1s22s22p1

Z = 6        Carbono

C:            1s22s22p2

Z = 7        Nitrógeno

N:            1s22s22p3

Z = 8        Oxígeno

O:            1s22s22p4

Z = 9        Flúor

F:            1s22s22p5

Z = 10      Neón

Ne:          1s22s22p6

Z = 11      Sodio
Na:          1s22s22p63s1
Z = 18      Argón

Ar:           1s22s22p63s23p6

Z = 19      Potasio

K:            1s22s22p63s23p64s1

Z = 20      Calcio

Ca:          1s22s22p63s23p64s2

Z = 21      Escandio

Sc:          1s22s22p63s23p63d14s2

Además, se debe tener en cuenta que:

•    No es posible que en un átomo dos electrones tengan los cuatro números cuánticos iguales. Esto implica que en un mismo orbital atómico solo se pueden ubicar dos electrones de spin opuesto (apareados). A esta regla se la conoce como el Principio  de exclusión de Pauli:

“En un mismo átomo no pueden existir dos electrones con los cuatro números cuánticos iguales, sino que deben diferir, por lo menos, en el valor de uno de sus números cuánticos”.

En el primer nivel se tiene: n: 1; l: 0; m: 0 y s: +1/2 ó –1/2. Entonces, sólo pueden formarse dos combinaciones en las cuales los electrones no tienen los cuatro números cuánticos idénticos, a saber:

1. n: 1; l: 0; m: 0; s: +1/2
2. n: 1; l: 0; m: 0, s: -1/2

En consecuencia, en el primer nivel sólo pueden coexistir dos electrones como máximo, uno con spin -1/2 y el otro con spin +1/2.

•    Cuando hay más de un orbital en un subnivel, los electrones se ubican uno en uno con el mismo spin en cada orbital y luego se completan con el segundo con spin opuesto. Esto lo establece la regla de Hund que expresa:

“No de completa un orbital hasta que haya un electrón en todos los orbitales de su subnivel”.

Electrón diferencial:
“La comparación de los átomos de un elemento con los del elemento del número atómico anterior muestra que existe un electrón de diferencia, el cual recibe el nombre de electrón diferencial.”

Para visualizar un diagrama de distribución de niveles y subniveles energéticos, entren a los siguientes sitios:

Niveles de energía, subniveles y orbitales del átomo
Configuración electrónica
Glosario sobre configuración electrónica

Webgrafía recomendada
Sistema periódico. Sistema periódico y configuración electrónica (se va apretando en la tabla y aparece la configuración de cada elemento)
Laboratorio virtual de química.
Clasificación y configuración electrónica. Orbitales, tabla periódica, configuración electrónica.
Propiedad de los períodos y sus grupos. Electronegatividad. Propiedades de los períodos y los grupos.

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