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sábado, 1 de junio de 2013

Configuración Electrónica

Configuración Electrónica.

La configuración electrónica del átomo se refiere a la manera en que están distribuidos los electrones entre los distintos orbitales atómicos. 

Podemos decir que un orbital atómico es una zona del espacio donde existe una alta probabilidad (superior al 90%) de encontrar al electrón. Esto supone considerar al electrón como una nube difusa de carga alrededor del núcleo con mayor densidad en las zonas donde la probabilidad de que se encuentre dicho electrón es mayor. Para lograr comprender esto de una mejor manera es necesario darla clic al enlace que dice Animación Web.  Orbitales de los elementos

     Animación Web. Orbitales de los elementos

     Practica  Web.  Orbitales de los elementos


 El orden en el que se van llenando los niveles de energía es: 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p. El esquema de llenado de los orbitales atómicos, lo podemos tener utilizando la regla de la diagonal.
Regla de la Diagonal 

Orden en el cual se llenan los subniveles atómicos en un átomo polielectrónico. Comienza con el orbital    1s y desciende en dirección con las flechas. Así el orden es como sigue: 1s < 2s < 2p < 3s < 3p < 4s< 3d< ...


La manera en la que se obtiene la configuración electrónica, de determinado elemento   de la tabla periódica se debe hacer según se observa a continuación  

Primero es necesario  saber cada subnivel   se representan con las letras s, p, d y f. 

Es necesario comprender a que se refiere con subviveles
Los subniveles energéticos se designan como s, p,d, y f estas letras son tomadas de las palabras empleadas para dar nombres a las lineas de los series espectrales del hidrógeno así: s de sharp, p de principal, d de difude y f de fundamental.

Cada uno de estos cuenta con espacios ya establecidos ( en el s cuenta únicamente con 2 espacios, el p llegara hasta 6, el d contara con 10 espacios y la f con 14 espacios),  que se llenaran conforme aumente su energía, se llenaran primero hacia arriba y luego hacia abajo, como se muestras en el cuadro de arriba.


La siguiente imagen mostrara como se divide la tabla periódica según sus respectivos subniveles 
Clasificación de los grupos de elementos en la tabla periódica de acuerdo con el tipo de subnivel externo llenado por los electrones-
Para lograr comprender de forma divertida y sencilla pulsa sobre el enlace que dice Configuración electrónica de los elementos de la tabla periódica que se encuentra abajo y sobre el link de los siguientes  vídeos  explicativos:

Animacion Sobre:


martes, 14 de mayo de 2013

El principio de Exclusión de Pauli.



Existen diferentes métodos para ordenar los electrones, pero antes de aprender de la manera mas sencilla es necesario tener en cuanta las siguientes recomendaciones.










1). El numero atómico siempre indica el numero de electrones para cada elemento. (el numero atómico se refiere a la cantidad de portones que hay en el núcleo de un átomo)










2). Existe un numero máximo de electrones en cada subnivel.
                           
s = 2 e-
 p = 6 e-
d = 10 e-
f = 14 e-


3). Los subniveles se van llenando en forma que se van completando los subniveles de menor energía





Una forma practica de realizar la configuración electrónica es siguiendo los siguientes principios:


El principio de Exclusión de Pauli.  
Establece que no es posible que  dos electrones de un átomo tengan los mismos números cuánticos.  Solo 2 electrones pueden coexistir en el en el mismo orbital atómico, y deben tener espines opuestos. 

Para el átomo de  helio existen 3 formas en la que se pueden colocar sus electrones en el orbital 1s:


Los diagramas a y b son imposibles por  principio de Exclusión de Pauli.  En el diagrama a, ambos electrones tienen el espín hacia arriba. De igual manera b tienen el espín en la misma dirección. Por tanto el átomo He tienen la configuración  del caso c  






En el siguiente enlace se muestra un vídeo sobre El principio de Exclusión de Pauli.  

Dale clic a la siguiente imagen y te dirigirá a una pagina web, que te llevara a conocer mas acerca de este principio.














lunes, 13 de mayo de 2013

Regla de Hund.

Regla de Hund.

Esta regla establece que la distribución electrónica mas estable en los subniveles es la que tiene el mayor numero de espines paralelos.

La regla de Hund es un método empírico utilizado para el llenado de orbitales que posea igual energía. Dicha regla fue acuñada por el físico alemán Friedrich Hund, y es conocida también bajo el nombre de regla de máxima multiplicidad de Hund.



Para poder comprender bien la regla de Hund, es necesario saber que todos los orbitales en una capa deben de encontrarse ocupados al menos por un electrón, antes de que se añada un segundo electrón. Es decir, los orbitales deben estar completos y todos los electrones deben encontrarse en paralelo antes de que el orbital se llene del todo. Cuando el orbital adquiera el segundo electrón, éste debe encontrarse apareado con el anterior.

De esta manera, los electrones de un átomo van añadiéndose de manera progresiva, utilizando una configuración ordenada, con la finalidad de tener buenas condiciones energéticas estables. Así el principio de Aufbau, explica bien las reglas a seguir para el llenado de orbitales para no utilizar mal la regla de Hund. En resumen, como existen orbitales equivalentes, primeramente se completa los electrones al máximo que se pueda y posteriormente se pasa a emparejar.

Videos ejemplificados de orbitales y Regla de Hund.


Distribución electrónica (Orbitales y Regla de Hund). Ejercicio 1




Algunos ejemplos son:

Cuál es la configuración electrónica del elemento Niobio (Z=41)?
En teoría: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d3,  Pero en realidad es :  
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s1 4d4   ya que los orbitales 5s y 4d tienen valores de energía muy próximos y de esta manera hay más electrones desapareados.

¿Cuál es la configuración electrónica del elemento Níquel (Z=28)?
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d8  y si lo ponemos en términos del gas noble más cercano:
[Ar] 4s2 3d8







lunes, 1 de abril de 2013

Diccionario

Números cuánticos

La distribución actual que se hace de los electrones en el átomo es en forma probabilística y se basa en los resultados proporcionados por la “mecánica cuántica” la cual se puede expresar de la siguiente forma:

Los electrones están distribuidos en niveles que poseen una determinada cantidad deenergía.

Cada nivel energético posee regiones del espacio donde existe una alta probabilidad de encontrar electrones.

La distribución de los electrones en los diferentes niveles energéticos o más específicamente en los diferentes orbitales, está basada en cuatro números que reciben el nombre de números cuánticos y en los principios antes mencionados que son, el principio de exclusión de Pauli, mínima energía y de máxima multiplicidad.

Los números cuánticos se refieren a una propiedad del electrón y estos son:
Número cuántico principal.......”n”
Número cuántico secundario...” l “Número cuántico magnético....”m”Número cuántico de Spin........”s”

1er número cuántico o número cuántico principalIndica los niveles de energía (n), además de tomar los valores de 1, 2,3 ,4 etc. también se simbolizan con las letras mayúsculas K, L, M, N, O, P, Q. Cuanto mayor sea este número cuántico, más alejado se encuentra el electrón respecto al núcleo por consiguiente mayor es el volumen del átomo.

2do número cuántico o secundarioSe designa con la letra ele (l), determina la forma del orbital. Por razones históricas se asocian sus valores a las letras s, p, d, f.
l = 0 (orbital s), l = 1 (orbital p), l = 2 (orbital d) y l = 3 (orbital f)

3er número cuántico o número cuántico magnéticoSe designa con la letra m, determina la orientación del orbital. Sus valores están determinados por l (ele) tomando m los valores desde -l hasta +l
Ejemplo: Si l = 1 m = -1, 0, +1
l = 2 m = -2, -1, 0, +1, +2.

4to número cuántico, spin (giro)Se designa con la letra s, nos dice el sentido del giro con respecto al eje, este número puede tomar sólo dos valores -1/2 ó +1/2 así si el electrón esta desapareado es +1/2 y si el electrón se encuentra apareado es
-1/2.

¿Cómo se calculan los números cuánticos?


Para tal efecto escogemos en la mayoría de los casos, el último electrón que se escribe en la configuración electrónica del elemento. Aunque también se puede determinar los números cuánticos de cualquier electrón de cualquier nivel energético.
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Ejercicios Resueltos

1.     Escribe la configuración electrónica del Radio (Z = 88). ¿Cuáles son los electrones de interés en química?
Configuración electrónica del Ra:  Z = 88 quiere decir que tiene 88 e-

s




n=1
2
p



n=2
2
6
d


n=3
2
6
10
f

n=4
2
6
10
14

n=5
2
6
10


n=6
2
6



n=7
2









La configuración electrónica es:
1 s2  2 s2 p6  3 s2 p6 d10  4 s2 p6 d10 f14  5 s2 p6 d10  6 s2 p6  7 s2

Electrones de interés en química:   7 s2



2.     Escribe la configuración electrónica del 74W. ¿Cuáles son los electrones de interés en química?
Configuración electrónica del  74W: Z=74 o sea, tiene 74 e-

s




n=1
2
p



n=2
2
6
d


n=3
2
6
10
f

n=4
2
6
10
14

n=5
2
6
4


n=6
2




n=7










Configuración electrónica:
1 s2  2 s2 p6  3 s2 p6 d10  4 s2 p6 d10 f14  5 s2 p6  6 s2  5 d4

Electrones de interés en química: 6 s2  5 d4
  
3.     Escribe la configuración electrónica del 78Pt2+. ¿Cuáles son los electrones de interés en química?

Configuración electrónica del  78Pt2+: Z=78, carga +2 quiere decir que tiene
2 e- de menos, o sea, tiene 78 - 2 =76 e-

s




n=1
2
p



n=2
2
6
d


n=3
2
6
10
f

n=4
2
6
10
14

n=5
2
6
6


n=6
2




n=7










Configuración electrónica:
1 s2  2 s2 p6  3 s2 p6 d10  4 s2 p6 d10 f14  5 s2 p6   6 s2  5 d6

Electrones de interés en química: 6 s2  5 d6

4.     Escribe la configuración electrónica del 52Te2-. ¿Cuáles son los electrones de interés en química?

Configuración electrónica del  52Te2-: Z=52, carga -2 quiere decir que tiene
2 e- de más, o sea, tiene 52 + 2 =54 e-

s




n=1
2
p



n=2
2
6
d


n=3
2
6
10
f

n=4
2
6
10


n=5
2
6



n=6





n=7










Configuración electrónica:
1 s2  2 s2 p6  3 s2 p6 d10  4 s2 p6 d10  5 s2 p6

Electrones de interés en química: 5 s2 p6






5. Indique el período, grupo y tipo de elemento para los átomos que tienen la siguientes configuraciones electrónicas :

a) 3s2 3p5

Configuracíón electrónica externa : 3s2 3p5
Configuración electrónica estándar : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5
Configuración electrónica condensada: [Ne]3s2 3p5

Para conocer el período consideramos los electrones de valencia que se ubican en el nivel más alejado del núcleo. Esto es n=3, por lo tanto decimos que el período =3.
Los elementos con configuración electrónica externa del tipo s2 p5 corresponden al grupo VIIB.
Los elementos del grupo VIIB son del tipo Halógenos.
Sumando todos los electrones obtenemos su número atómico, por lo tanto decimos que Z=17.
Conclusión : el elemento con configuración electrónica 3s2 3p5 es el CLORO.

b) 3s2 3p6 3d5 4s2

Configuración electrónica externa : 4s2
Configuración electrónica estándar : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d5
Configuración electrónica condensada: [Ar]3d5 4s2

Para conocer el período consideramos los electrones de valencia que se ubican en el nivel más alejado del núcleo. La configuración electrónica externa es 4s2, esto es n=4, por lo tanto decimos que el período = 4.
Elementos con configuración electrónica externa del tipo 3d5 4s2 son del tipo metal de transición.
Para los elementos de transición se deben sumar los electrones del nivel más alto (n=4) con los electrones de los orbitales d inmediatamente anteriores , por ser los orbitales 3d de mayor energía que los orbitales 4s (Ver *). Con esta suma de electrones se obtiene directamente el grupo.
Por lo tanto : 2 e- (4s) + 5 e- (3d) = 7 e- ubicados en orbitales de distinto nivel energético.
Así el elemento pertenece al grupo VII A, es un elemento de transición.
Sumando todos los electrones obtenemos su número atómico, por lo tanto decimos que Z= 25.
Conclusión: el elemento con configuración electrónica 3s2 3p6 3d5 4s2 es el MANGANESO.

c) 3s2 3p6 4s2

Configuración electrónica externa: 4s2
Configuración electrónica estándar: 1s2 2s2 2p6 3s2 2p6 4s2
Configuración electrónica condensada: [Ar] 4s2

Para conocer el período consideramos los electrones de valencia que se ubican en el nivel más alejado del núcleo. La configuración electrónica externa es 4s2 , esto es n=4, por lo que decimos que el periodo =4.
Elementos con configuración electrónica externa del tipo s2, corresponden al grupo IIA.
Los elementos del grupo IIA son del tipo Alcalinos Terreos.
Sumando todos los electrones obtenemos su número atómico , por lo tanto decimos que Z=20-
Conclusión: el elemento con configuración electrónica 3s2 3p6 4s2 es el CALCIO.


6. Enuncia el principio de mínima energía, la regla de máxima multiplicidad y el de  principio de exclusión de Pauli; b) ¿cuál o cuáles de las siguientes configuraciones  electrónicas no son posibles de acuerdo con este último principio (exclusión Pauli):
1s2 3s1; 1s2 2s2 2p7; 1s2 2s2 2p6 3s3 ; 1s2 2s2 2p1

R//
a) “No puede haber dos electrones con los cuatro números cuánticos iguales”.
b) 1s2 2s2 2p7: No es posible, ya que en orbitales p (l=1) y m toma tres valores: -1.0 y 1, y  como s solo toma dos valores posibles, únicamente puede haber 6 e– que tengan los  cuatro número cuánticos distintos.
 1s2 2s2 2p6 3s3 : No es posible, ya que en orbitales s (l=0) y m toma un solo valor: 0, y como  s solo toma dos valores posibles, únicamente puede haber 2 e– que tengan los cuatro  número cuánticos distintos.

7. Indica el nombre, símbolo, nombre del grupo a que pertenece y periodo de los  elementos de números atómicos 3, 9, 16, 19, 38 y 51.

Z
Nombre
Símbolo
Grupo
Periodo
3
Litio
Li
(1)
2
9
Flúor
F
(17)
2
16
Azufre
S
(16)
3
38
Estroncio
Sr
(2)
5
51
Antimonio
Sb
Nitrogenoideos (15)
5


8. Indica el nombre, símbolo y la configuración electrónica de los elementos de  números atómicos 12, 15, 17 y 37; b) ¿cuántos electrones desapareados tiene cada  uno de estos elementos en su estado fundamental.
  

9. Escribe la configuración electrónica de la última capa de: a) el segundo alcalinoterreo; b) el tercer elemento del grupo 9; c) el selenio.

a) (Mg) 2s2
 b) (Ir) 5d7 6s2
 c) (Se) 4s 2p4

10.Un elemento neutro tienen la siguiente configuración electrónica: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p5. Di el nombre del elemento, del grupo y el periodo a que pertenece.



Se trata del Bromo (Br) del grupo 17 (halógenos) y periodo 4.


11. Un átomo X tiene la siguiente configuración electrónica: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 5s1. Explica razonadamente si las siguientes frases son verdaderas o falsas: a) X se encuentra  en su estado fundamental; b) X pertenece al grupo de los metales alcalinos; c) X pertenece al 5º periodo del sistema periódico; d) Si el electrón pasara desde el orbital 5s al 6s, emitiría energía luminosa que daría lugar a una línea en el espectro

a) VERDADERA. Puesto que los electrones ocupan los niveles de menor energía posible.
b) VERDADERA. Puesto que su configuración electrónica fundamental acaba en “s1” .
c) VERDADERA. Puesto que su configuración electrónica fundamental acaba en “5 s1 ”, lo  que significa que la capa más externa es la quinta.
d) FALSA. Para que el electrón externo pasara al orbital 6s, debería absorber energía  produciendo una raya negra en el espectro de absorción. Cuando dicho electrón regresara al nivel fundamental (5s) entonces es cuando emitiría una raya en el espectro de emisión.