Unidad 1: Estructura de la Materia Clase 2: Estructura electrónica del átomo y Tabla Periódica

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3. Configuración electrónica

Tomado en cuenta el principio de exclusión de Pauli que dice que dos electrones en un mismo átomo no pueden tener los mismos 4 número cuánticos, se cumple que un orbital específico puede tener 2 electrones de espines opuestoscomo máximo.

Conociendo la energía de los orbitales y el principio de exclusión de Pauli podemos considerar la distribución de los electrones en los diferentes orbitales de un átomo determinado, a esto se le llama la configuración electrónica del átomo.

La forma de “llenado” de los orbitales con electrones es en orden creciente de energía, con no más de 2 electrones por orbital.

Se puede representar la configuración electrónica de cualquier átomo de la siguiente manera:

1s1

Donde el primer número denota el número cuántico principal (n=1), la letra que le sigue a su derecha denota el número cuántico de momento angular (l=0) y el número en el exponente denota el número de electrones en el orbital.

Otra regla dice que la disposición más estable de electrones en una subcapa es aquella que tiene el mayor número de espines paralelos, esta es la regla de Hund.

Con estos principios y reglas se puede construir la configuración electrónica de cualquier elemento. En la figura siguiente indica la configuración de algunos elementos a modo de ejemplo.

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4. Tabla periódica

Muchos elementos muestran grandes similitudes entre unos y otros. Por ejemplo, los elementos Litio (Li), Sodio (Na), y Potasio (K) son metales blandos y muy reactivos. Los elementos Helio (He), Neón (Ne) y Argón (Ar) son todos gases no reactivos.

Si los elementos se ordenan en orden de número atómico creciente, las propiedades físicas y químicas de los elementos muestran un patrón repetitivo o periódico. Por ejemplo, el elemento que viene a continuación de un gas no reactivo (como He, Ne y Ar) es un metal blando y muy reactivo (Li, Na y K), como se ve a continuación:

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La disposición de los elementos en orden creciente de número atómico, con elementos de similares propiedades agrupados en columnas verticales es conocida como tabla periódica.

*Se adjunta una tabla periódica en webcursos, junto con esta lectura

Las filas horizontales de la tabla periódica se llaman períodos y las columnas verticales se llaman grupos.

Exceptuando al hidrogeno, los elementos a la izquierda y centro de la tabla periódica son metales con propiedades en común, comola de ser buenos conductores del calor y la electricidad. Todos los metales, con excepción del mercurio (Hg) son sólidos a temperatura ambiente. Los elementos de la derecha de la tabla, incluyendo al hidrógeno son no-metales. Los elementos que se encuentran en la frontera entre los metales y no-metales son llamados metaloides.

Habíamos introducido el concepto de que elementos de un mismo grupo exhiben propiedades físicas y químicas similares. Estas propiedades similares se deben a que poseen la misma disposiciónde los electrones en el último orbitalque éstos ocupan(también llamado capa devalencia). En la siguiente figura se muestra la configuración electrónica de los elementos del grupo 2A y 3A de la tabla periódica.[pic 11]

Por tanto, la tabla periódica también explicita el orden de cómo se van llenando los orbitales atómicos de los elementos. Esto se ve de la siguiente manera:

[pic 12]

Este resumen fue elaborado a partir de:

- Capítulo 2 y 6 del Brown, T.L. and cols. “Química. La ciencia central”. 9a edición. Pearson education, Mexico, 2004.

- Capitulo 2 y 7 del Chang, R. “Química”. Editorial Mc Graw Hill.