¿Qué es la Configuración Electrónica?
La Configuración o Distribución electrónica nos dice como están
ordenados los electrones en los distintos niveles de energía (órbitas), o
lo que es lo mismo como están distribuidos los electrones alrededor del
núcleo de su átomo.
¿Cómo saber los electrones que tienen los átomos en cada una de sus órbita?
Pues bien, eso es lo que se llama la configuración electrónica de un
elemento de la tabla periódica. Poco a poco lo iremos aprendiendo.
¿Para que queremos saber esto?. Por ejemplo, es muy útil o mejor dicho imprescindible para hacer el
enlace covalente y los
enlaces iónicos y conocer los llamados
electrones de valencia, que
son el número de electrones que tiene el átomo de un elemento en su última capa u órbita (subnivel).
Lo primero,
cuanto más alejado del núcleo esté girando el electrón mayor es su nivel de energía.
Los electrones, de un átomo, que tengan la misma energía se dice que están en el mismo
nivel de energía. Estos niveles de energía también se llaman
orbitales de energía.
Orbitales de Energía
En la actualidad la periferia del núcleo (su alrededor) se divide en
7 niveles de energía diferentes, numerados del 1 al 7, y en los que están distribuidos los electrones, lógicamente en orden según su nivel de energía.
Los electrones con menos energía estarán girando en el nivel 1.
Pero además
cada nivel se divide en subniveles. Estos subniveles en los que se divide cada nivel
pueden llegar a ser hasta 4. A estos 4 subniveles se les llama:
s, p, d, f.
Resumen: niveles de energía hay del 1 al 7 y subniveles hay 4 el s, p, d y el f.
OJO hay átomos que no tienen los 4 subniveles, como veremos más
adelante, y átomos que no tienen los 7 niveles de energía, pueden tener
menos. Esto es precisamente lo que queremos averiguar,
cuantos
niveles y subniveles de energía tiene un átomo concreto y cuantos
electrones tiene en cada uno de estos subniveles y niveles, es decir su
Configuración Electrónica.
Además, hay algo muy importante,
en cada subnivel solo podemos tener un número máximo de electrones. Esto hace que podamos saber el número de electrones fácilmente, o lo que es lo mismo la distribución electrónica.
En el subnivel s solo puede haber como máximo 2
electrones, en el p 6, en el d 10 y en el f 14. (en cada nivel hay 4 más
que en el nivel anterior, es fácil de recordar). Veámoslo con una imagen.
Fíjate en la imagen que en el nivel 1 (no se aprecia el círculo en la
imagen pero está ahí) solo se permiten 2 electrones girando en ese nivel
y además solo tiene un subnivel, el s. No hay ningún átomo que tenga
más de 2 electrones girando en el primer nivel de energía (puede tener 1
o 2 átomos).
Si ahora pasamos al nivel 2, vemos que tiene 2 subniveles, lógicamente
el s y el p. Pero claro en el nivel s solo habrá como máximo 2
electrones y en el p como máximo 6. Si seguimos viendo la imagen nos
daremos cuenta de lo siguiente.
¡¡¡IMPORTANTE NIVELES Y SUBNIVELES!!!
Fíjate que fácil: En el nivel 1 hay un subnivel, en el 2, 2 subniveles,
en el 3, 3 subniveles y en el 4 hay 4 subniveles. ¿Fácil NO?. Los
últimos niveles un poco diferentes, por ejemplo en el 5, hay 4
subniveles, no puede tener más porque solo existen 4. Y ahora vamos a
contar al revés, en el nivel 6, 3 subniveles y en el último nivel, el 7
solo habrá...¿Cuantos? Pues si, habrá 2 subniveles.
Además, si hay un subnivel siempre será el s, si hay 2 serán el s y el
p, si hay 3 serán el s, el p y el d, y si hay 4 subniveles serán el s,
el p, el d y el f.
Concretemos más nivel a nivel:
- Primero de todo, recordar que en el subnivel s
solo puede haber como máximo 2 electrones, en el p 6, en el d 10 y en el
f 14. En cada nivel tendremos:
- En el nivel 1 solo hay un subnivel, y lógicamente será el s.
- El nivel 2 hay 2 subniveles, el s y el p.
- En el nivel 3 hay 3 subniveles el s, el p y el d.
- En el nivel 4 hay 4 subniveles, el s, el p, el d y el f.
Pero OJO el nivel 5 tiene 4 subniveles también, pero en el nivel 6 solo
tiene 3 (hasta el d) y en el 7 solo dos subniveles el s y el p.
Fíjate como quedarían cada nivel:
OJO antes de llegar a un nivel superior tendremos que rellenar los niveles más bajo de energía de electrones.
Para llegar al nivel 2p, primero tenemos que llenar de electrones el 1s
(con 2 electrones), el 2s (con otros 2) y luego ya llenaríamos el 2p
con un máximo de hasta 6, como ya sabemos.
Según esta tabla podríamos saber....
¿Cuantos electrones máximos Podemos tener en cada Nivel de Energía?
- En el nivel 1 solo soporta hasta orbitales s (subnivel), por lo tanto, podríamos tener como máximo 2 electrones.
- En el 2, hasta p, por lo tanto, podríamos tener 2 de s y 6 de p, en total 8 electrones.
- En el 3, hasta d, por lo tanto, 2 de s, 6 de p y 10 de d= 18.
- en el 4, hasta f, por lo tanto, 2 de s, 6 de p, 10 de d y 14 de f = 32.
- En el 5, hasta f igual es decir 32.
- En el 6, hasta d (comienzas a perder energía) puede tener como máximo 18 electrones.
- En el 7, hasta p, como máximo 8 electrones.
Como podemos apreciar ningún átomo tendrá una configuración 6f, por ejemplo, pero si 4f en su configuración.
Bien pues ahora
si supiéramos cuantos electrones tiene un elemento concreto de la tabla periódica, ya
podríamos saber como se distribuyen esos electrones
alrededor de su núcleo. El número de electrones que tiene el átomo de
cada una de los elementos diferentes que conocemos viene en la
tabla periódica de los elementos, es su número atómico o Z.
No te líes que es muy fácil. De todas formas veremos como ni siquiera
debemos saber esto para hacer la configuración electrónica de un
elemento, aunque sería bueno entenderlo.
Veamos algunos ejemplos. Imaginemos el
Helio. Sabemos que tiene 2 electrones. ¿Cómo estarán distribuidos?.
Sencillo. El primer nivel permite 2 átomos, pues ahí estarán sus dos
electrones. Además el primer nivel solo permite un subnivel, el s, y en
este subnivel puede tener un máximo de 2 electrones. Conclusión estarán
girando alrededor del nivel 1 y sus dos electrones estarán en el
subnivel s, del nivel de energía 1.
Cuando queremos hacer la configuración electrónica de un elemento
concreto, por ejemplo la de Helio del caso anterior, tendremos que tener
una forma de expresarlo y que todo el mundo utilice la misma forma.
Bien veamos de que forma se hace.
Si te fijas en la imagen, se pone un número que nos dice de qué nivel
de energía estamos hablando, detrás y en minúscula, la letra del
subnivel de ese nivel del que estamos hablando, y un exponente sobre la
letra del subnivel que nos dice el número de electrones que hay en ese
subnivel. En este caso como es el subnivel s nunca podría tener un
exponente mayor de 2, ya que son los máximos electrones que puede tener
este subnivel. ¡¡¡Ya tenemos la configuración electrónica del Helio!!!.
La más fácil será la del Hidrógeno, que tiene un electrón. Será 1s
1 . ¿Fácil NO?.
¿Y si tiene 3 electrones? Por ejemplo el caso del Litio (Li). Tendrá 2
electrones en el primer nivel (son los máximos), y uno en el segundo.
¿Cómo lo expresamos?
1s2 2s1 En el nivel
de energía 1 y subnivel s = 2 electrones, ya estaría llena por lo que
pasamos al nivel 2. En este nivel estará el electrón que nos falta por
acomodar. Lo acomodamos en el primer subnivel del nivel 2. El primer
subnivel de un nivel es siempre el s, el segundo el p, el tercero el d y
el cuarto el f. Luego 2s1 significa nivel 2 subnivel s con un electrón.
Ya tenemos los 3 electrones del Litio en su sitio y expresada
correctamente su configuración electrónica.
Si tuviéramos más electrones iríamos poniendo el cuarto en el nivel 2 y
en el subnivel s (que ya sabemos que entran 2), pero si tuviéramos 5
tendríamos que poner el quinto en el nivel 2 pero en la capa p. Así
sucesivamente.
Pero para esto es mejor utilizar un esquema muy sencillo, ya que
algunas veces, antes del llenar algún subnivel posible de un nivel, se
llena un subnivel de otro nivel superior.
El orden en el que se van llenando los niveles de energía es: 1s, 2s,
2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p. OJO Fíjate que antes de llenarse el nivel 3 por
completo, se empieza a llenar el nivel 4. (pasa del 3s, 3p al 4s y no al
3d). Pero tranquilo para esto hay un esquema muy sencillo.
El esquema de llenado de los orbitales atómicos, lo podemos tener utilizando la
regla de la diagonal.
Deberás seguir atentamente la flecha del esquema comenzando en 1s;
siguiendo la flecha podrás ir completando los orbitales con los
electrones en forma correcta.
Es importante recordar que los orbitales se van llenando en el orden en
que aparecen, siguiendo esas diagonales, empezando siempre por el 1s.
Con esta simple regla, sabiéndose la imagen anterior es muy fácil sacar
la configuración electrónica de cualquier elemento. Veamos como se hace
definitivamente.
Configuración Electrónica de los Elementos
Recuerda que en cada subnivel hay un número máximo de electrones s = 2e-, p = 6e-, d = 10e- y f = 14e-
En el subnivel s solo puede haber como máximo 2 electrones, en el p 6, en el d 10 y en el f 14.
Si hacemos la configuración electrónica de un átomo de un elemento con
10 electrones (número atómico que se saca de la tabla periódica, es el
Neón) siguiendo la regla de la diagonal su configuración quedaría así:
1s2 2s2 2p6
Explicación
Siguiendo el esquema empezamos por el nivel 1s el cual lo llenamos con
su número máximo de electrones (2) y sería 2s2, como nos faltan 8
electrones más siguiendo el esquema pasamos al nivel 2s, que también
como es nivel s solo puede tener 2 electrones, por lo tanto 2s2. Ahora
pasamos al nivel 2p que por ser nivel p puede tener como máximo 6
electrones, precisamente los que nos faltan para llegar a 10,por lo
tanto sería 2p6. Al final queda:
1s2 2s2 2p6
¿Y si tuviera 9 electrones? pues muy sencillo igual pero al llegar al
nivel 2p solo pondríamos 5 electrones en ese nivel, 2p5 y quedaría 1s2
2s2 2p5. el nivel 2p no se llena por completo. ¿Fácil no?
Cuantos electrones tiene un átomo en su última capa? Pues en el caso del de 10 electrones en su última capa tendrá 6 electrones y el en el caso del 9, en su última capa tendrá 5.
Estos son sus electrones de valencia.
Por cierto, el de 9 electrones es el Flúor (F) y el de 10 el Neón (Ne). Lo puedes comprobar en la
tabla periódica de los elementos.
Veamos algunos ejemplos más:
Configuracion electronica del Nitrogeno: Lo primero miramos en la tabla periódica y tiene un número atómico = 7. Con esto sacamos su configuración:
Nitrógeno: 1s2 2s2 2p3
Aquí tienes más ejemplos. Te ponemos el Z o número atómico primero (en negrita) y luego la configuración electrónica.
Ejemplos de la Configuración Electrónica
Hidrógeno
1 = 1s1
Helio
2 = 1s2
Litio
3 = 1s2 2s1
Berilio
4 = 1s2 2s2
Boro
5 = 1s2 2s2 2p1
Carbono
6 = 1s2 2s2 2p2
Nitrógeno
7 = 1s2 2s2 2p3
Oxígeno
8 = 1s2 2s2 2p4
Flúor
9 = 1s2 2s2 2p5
Neón
10 = 1s2 2s2 2p6
Sodio
11 = 1s2 2s2 2p6 3s1
Magnesio
12 = 1s2 2s2 2p6 3s2
Aluminio
13 = 1s2 2s2 2p6 3s2 3p1
Silicio
14 = 1s2 2s2 2p6 3s2 3p2
Fósforo
15 = 1s2 2s2 2p6 3s2 3p3
Azufre
16 = 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4
Cloro
17 = 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5
Argón
18 = 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6
Potasio
19 = 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1
Calcio
20 = 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2
Ahora es buen momento para que repases con unos ejercicios online en el
siguiente enlace:
Configuracion Electronica Ejercicios.
¿Quieres saberlos Todos? Pues aqui tienes la tabla de la
configuración electrónica de los elementos al completo: