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Configuracion electronica
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Configuracion electronica

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  • 1. Cada uno de los elementos de la tabla periódica emiteuna brillo característico cuando se le quema a la flama ocuando sus vapores se encuentran a muy alta temperatura.Dicha emisión, compuesta por un conjunto de rayosultravioleta, del visible e infrarrojo, es específica para cadauno de los elementos de la tabla periódica, y así no hay doselementos con el mismo conjunto. A veces este brillo seaprovecha en la producción de lámparas para iluminación,como las de vapor de sodio, que son las que se colocan en Lámpara de vaporel alumbrado público y que da a calles y avenidas una luz de de sodiocolor ámbar característico. Los quími- cos y los físicos han tratado de constru -ir dia- gramas en los cuales sea fá- cil apre- ciar cuáles son los rayos de luz que emite cada elemen -to. Resul- tado de esto son las láminas de la izquier- da: de arribaa abajo se aprecian los rayos de luz que caen dentro del intervalo de la luzvisible que son emitidos por los vapores de hidrógeno, helio, mercurio y uraniorespectivamente. Cada línea de color corresponde con el color del rayo que es
  • 2. EL MODELO ONDULATORIO DEL ELECTRÓN 2emitido y, como se aprecia, cada uno de los elementos emite un diferenteconjunto; cada uno de estos diagramas reciben el nombre de espectros deemisión. En la parte superior se ve el espectro de emisión del Sol, y comoúnicamente unas cuantos rayos no son emitidos por esta estrella, en la queestán presentes muchos elementos, solamente hay unas cuantas regionesoscuras. Niels Bohr fue el primero en proponer unmodelo para el átomo con relativo éxito, ya que conél pudo predecir el valor de la longitud de onda delos rayos de luz que emiten los átomos dehidrógeno al encontrarse a alta tempeartura. Bohrpostuló que los electrones en el átomo seencuentran dándole vueltas al núcleo como si setratase de un minúsculo sistema solar, ocupandopara ello diferentes trayectorias circularesconcéntricas, denominadas órbitas, a las cuales lesasignó un número entero (1, 2, 3…, etc.), llamado“número cuántico n“. La órbita n = 1 es la de másbaja energía -la de radio más pequeño-, acontinuación sigue la n = 2, con mayor radio yenergía, y así sucesivamente. El electrón en su NIELS BOHRestado basal de energía (el mínimo posible) circularía en la órbita con n = 1; elsuministro de energía en forma de luz o calor podría dar lugar a que loselectrones pasasen a circular en órbitas más distantes al núcleo -de mayor n-,y en su camino de regreso a la que originalmente ocupaban devolverían laenergía ganada en forma de los diferentes rayos luminosos (fotones). Lasecuaciones de Bohr permitieron determinar correctamente la longitud de ondade estos rayos de luz emitidos por los átomos de hidrógeno en función de suvalor de n; desafortunadamente sus ideas no pudieron extenderse más allá deeste átomo, y para el resto de los elementos de la tabla periódica su modelo deórbitas fracasó en términos de tratar de explicar la radiación emitida. En la primera parte del siglo XX, los fisicos descubrieron algo desconcertante: a escala atómica la luz y la materia, bajo ciertas condiciones de observación experimental, se muestran esencialmente indistinguibles. A nuestra escala de seres humanos esto es inusual, pues nuestros sentidos nos permiten distinguir perfectamente lo que es un rayo de luz de lo que es la materia (una piedra por ejemplo). Sin embargo, se descubrió La difración es un fenómeno propio que el mismo fenómeno de difracción, de los sistemas ondulatorios. característico de la luz y de otros sistemas ondulatorios, también lo presenta el electrón.
  • 3. EL MODELO ONDULATORIO DEL ELECTRÓN 3 IMAGINA UN RAYO DE LUZ COMPUESTO POR UNA MEZCLA DE RAYOS DE DIFERENTES COLORES Y QUE, LUEGO DE ATRAVESAR UNA REJILLA, LOS RAYOS SE DIFRACTAN (ESTO ES, SE DESVÍAN DE SU TRAYECTORIA LINEAL); SI DIRIGIMOS ESTA COMPOSICIÓN DE RAYOS DIFRACTADOS SOBRE UNA PANTALLA (PELÍCULA FOTOGRÁFICA) VERÍAMOS ALGO COMO LO QUE SE MUESTRA EN LA FIGURA DE LA IZQUIERDA. EN 1927 SE DEMOSTRÓ QUE UN HAZ DE ELECTRONES TAMBIÉN SUFRE EL MISMO FENÓMENO (FIGURA DE LA DERECHA. ESTE FENÓMENO EQUIVALDRÍA EN NUESTRA ESCALA A QUE, SI SE CONDUCE UN AUTOMÓVIL Y SE PASA POR DEBAJO DEL ARCO DE UN PUENTE, EL AUTOMÓVIL CAMBIARÍA SU TRAYECTORIA Y PODRÍA SALIR DISPARADO VOLANDO HACIA ARRIBA O SE PROYECTARÍA CONTRA LAS PAREDES.. El francés Luis de Broglie propuso dentro de su tesis doctoral ideas parasaociar una componente ondulatoria a la materia. Una aproximación a este tipode ideas consiste en igualar las expresiones de E = mc2 de Einstein y E = hc/λ,de Max Planck, quien en esta última ecuación estableció que la energía de unrayo de luz está en función de su longitud de onda λ, de la llamada constantede Planck (h = 6.63 x 10-34 J.s) y de c (la velocidad de la luz). Con ello llegó a lasiguiente expresión (reemplazando a “c” por “v” para cualquier valor develocidad): h "= mv Lo que De Broglie persiguió al hacer esto fue asignar a un cuerpo en movimiento cualquiera una la longitud de onda para poder justificar el comportamiento ondulatorio que exhiben partículas microscópicas como el electrón (como la difracción por ejemplo). VÍCTOR LOUIS DE BROGLIE Por fin, en la década de los 20 del siglo pasado un austriaco, Erwin Schrödinger, toma en
  • 4. EL MODELO ONDULATORIO DEL ELECTRÓN 4cuenta las ideas de Planck de la cuantización de la energía de Planck, de Bohr(el electrón se mueve en ciertas trayectorias) y de De Broglie (la materia poseeuna componente ondulatoria) para proponer un nuevo modelo que, entre otrascosas, sentaría las bases para explicar la manera en la que los electrones semueven en torno del núcleo: de estas ideas es precisamente de donde surge elconcepto de los orbitales atómicos. Los orbitales son regiones en lac cuales es posible establecer una ciertacertidumbre para la presencia de unelectrón en torno a un núcleo y en lasque no hay trayectorias bien definidaspara el electrón (como lo establecen lasórbitas del modelo de Bohr). Losorbitales son caracterizadospor unnconjunto de tres números cuánticos. Los orbitales, cada uno de elloscon capacidad para recibir doselectrones, se irán ocupando de los demenor a los de mayor energía. Para los ERWIN SCHRÖDINGERátomos polielectrónicos el número cuántico que establece el criterio principal(pero no el único) de contenido energético entre los orbitales es el número n, elnúmero cuántico principal- y que toma los mismos valores: 1, 2, 3, 4, 5, …, etc.,cada uno de los cuales define un nivel energético. A su vez, cada nivel poseediversos subniveles, cada uno de los cuales estará descrito ésta por un nuevonúmero cuántico l (antes llamado azimutal). El modelo de Schrödinger establece que el número de subnivelesexistentes por cada nivel energético coincide con el valor de n; así, en losprimeros niveles de energía se observará lo siguiente:El nivel contará con los siguientes subniveles " el número total de cuyos valores de l son los siguientes subniveles en ese nivel es: n=1 l=0 1 n=2 l=0yl=1 2 n=3 l = 0, l = 1 y l = 2 3 n=4 l = 0, l = 1, l = 2 y l = 3 4Para distinguir los diferentes subniveles podría hacerse uso del valor numéricode su l (que como se puede ver en la anterior tabla, en un nivel n los valoresde l siempre van de 0 hasta n – 1). Sin embargo, se prefiere hacer uso deletras en vez de sus valores numéricos, y así,
  • 5. EL MODELO ONDULATORIO DEL ELECTRÓN 5en lugar de hablar del subnivel con nos referiremos a él como el subnivel l=0 s l=1 p l=2 d l=3 fA partir de l = 4, se seguirá el orden alfabético a medida que se avanza en suvalor (l = 4 = g; l = 5 = h, etc.). Por lo tanto, los diferentes subniveles queexisten según el modelo de Schrödinger para los diferentes niveles serán: en el nivel estarán presentes los subniveles n=1 1s n=2 2s y 2p n=3 3s, 3p y 3d n=4 4s, 4p, 4d y 4f En la lámina de la derechase pueden apreciar las diferentesformas que poseen los orbitalesdependiendo del valor de l queposean (l da la forma del orbital), lacual viene descrita por el cuadradode una parte de las ecuaciones quedan origen a cada uno de losorbitales y que se llama parteangular. El un tercer número cuánticofija el número de orbitales que posee cada subnivel: m o ml. (llamado“magnético”). Este número cuántico determina de cuantas maneras diferentesse puede orientar en el espacio un orbital con una determinada forma, y porcada orientación diferente que un orbital pueda adoptar se generará un nuevoorbital dentro de ese subnivel. Para saber de cuantas maneras puedeorientarse en el espacio un tipo de orbital se hace uso de la expresión (2l + 1).Los valores adoptados por las ml orientaciones serán los enteros que vayandesde +l hasta - l pasando por cero, de tal manera que tendremos lo siguiente: Un subnivel tendrá SIEMPRE este y los valores ml de cada uno de esos número de orbitales orbitales serán: s (l = 0) 1 0 p (l = 1) 3 -1,0 y +1 d (l = 2) 5 -2,-1, 0, +1 y +2 f (l = 3) 7 -3, -2, -1, 0, +1, +2 y +3
  • 6. EL MODELO ONDULATORIO DEL ELECTRÓN 6 ml funciona como una especie de tercera “etiqueta” para un orbital. Con todo lo anteriormente descrito, estamos ya en condiciones deenlistar los diferentes orbitales que posee un átomo. A continuación semuestran los existentes hasta el cuarto nivel. En el nivel se tendrán estos con estos y al orbital se le ha subniveles orbitales llamado formalmente: n=1 l=0 ml = 0 1s0 l=0 ml = 0 2s0 n=2 ml = -1 2p-1 l=1 ml = 0 2p0 ml = +1 2p+1 l=0 ml = 0 3s0 ml = -1 3p-1 l=1 ml = 0 3p0 ml = +1 3p+1 n=3 ml = -2 3d-2 ml = -1 3d-1 l=2 ml = 0 3d0 ml = +1 3d+1 ml = +2 3d+2 l=0 ml = 0 4s0 ml = -1 4p-1 l=1 ml = 0 4p0 ml = +1 4p+1 ml = -2 4d-2 ml = -1 4d-1 l=2 ml = 0 4d0 n=4 ml = +1 4d+1 ml = +2 4d+2 ml = -3 4f-3 ml = -2 4f-2 ml = -1 4f-1 l=3 ml = 0 4f0 ml = +1 4f+1 ml = +2 4f+2 ml = +3 4f+3
  • 7. EL MODELO ONDULATORIO DEL ELECTRÓN 7 Así, en el nivel n = 1 se ubicará un solo orbital: el 1s0; en n = 2 estará el2s0, el 2p-1, el 2p0 y el 2p+1; en el tercer nivel principal de energía habrá 9orbitales, en el cuarto nivel 25, etc. Se concluye así que el número de orbitalesexistentes en cada nivel n será de n2. La representación en colores distintos de los diferentes lóbulos queposee un orbital está en función del signo que adopta en él la función de onda,y puede entenderse en términos de asignar un cierto color cuando ésta sevuelva matemáticamente negativa o positiva, como ocurre en el caso de lasfunciones seno y coseno:Lo anterior no quiere decir que el electrón, con carga eléctrica negativa, tengapreferencia por circular en un orbital de fase matemática positiva. El número de nodos en los orbitales será dependiente del valor de n ydel valor de l:Orbital No. nodos Orbital No. nodos Orbital No. nodos Orbital No. nodos 1s 0 2s 1 2p 1 3s 2 3p 2 3d 2 4s 3 4p 3 4d 3 4f 3 5s 4 5p 4 5d 4 5f 4 6s 5 6p 5 6d 5 6f 5 7s 6 7p 6 7d 6 7f 6
  • 8. EL MODELO ONDULATORIO DEL ELECTRÓN 8 Se ha diseñado undiagrama empírico que 1snos permite predecir lamanera en la que se iránllenando con electrones 2s 2plos orbitales de losdiferentes subniveles,conocido como la regla de 3s 3p 3dlas diagonales (ilustrado ala derecha de estas 4s 4p 4d 4flíneas). La descripción dela manera en la que sedistribuyen los electrones 5s 5p 5d 5f 5gde un átomo en losdiferentes subniveles que 6s 6p 6d 6f 6g 6hposee se conocecomo configuraciónelectrónica de un átomo. 7s 7p 7d 7f 7g 7h 7iComo podemos ver, elque posee menor energíaes el 1s (y por tanto, el primero que se llena); luego sigue el 2s, el 2p, el 3s, el3p, el 4s, el 3d, etc. Con esta regla se pueden predecir correctamente lasconfiguraciones electrónicas de 84 de las 104 configuraciones electrónicasconocidas para los diferentes átomos de los elementos de la tabla periódica. A continuación se enlistan las configuraciones electrónicas conocidaspara los diferentes elementos de la tabla periódica. Entre los elementos cuyaconfiguración electrónica no puede ser predicha por la regla de las diagonalesse encuentran el cromo, cobre, niobio, molibdeno, rutenio, rodio, paladio,plata, lantano, cerio, gadolinio, platino, oro, actinio, torio, protactinio, uranio,neptunio, plutonio y curio (los nombres en rojo son los de elementosimportantes para el hombre). No olvides que, de entrada, un subnivel no podrácomenzar a llenarse si todos los orbitales de un subnivel de menor energía a élno se han llenado por completo.Lista de configuraciones electrónicasHidrógeno (H), Z = 11s1Helio (He), Z = 21s2 ⇐ Éste es el core del helioLitio (Li), Z = 31s22s1 o [He] 2s1Berilio (Be), Z = 41s22s2 o [He] 2s2
  • 9. EL MODELO ONDULATORIO DEL ELECTRÓN 9Boro (B), Z = 51s22s22p1 o [He] 2s22p1Carbono (C), Z = 61s22s22p2 o [He] 2s22p2Nitrógeno (N), Z = 71s22s22p3 o [He] 2s22p3Oxígeno (O), Z = 81s22s22p4 o [He] 2s22p4Flúor (F), Z = 91s22s22p5 o [He] 2s22p5Neón (Ne), Z = 101s22s22p6 o [He] 2s22p6 ⇐ Toda esta configuración constituye el core del neón.Sodio (Na), Z = 111s22s22p63s1 o [Ne] 3s1Magnesio (Mg), Z = 121s22s22p63s2 o [Ne] 3s2Aluminio (Al), Z = 131s22s22p63s23p1 o [Ne] 3s23p1Silicio (Si), Z = 141s22s22p63s23p2 o [Ne] 3s23p2Fósforo (P), Z = 151s22s22p63s23p3 o [Ne] 3s23p3Azufre (S), Z = 161s22s22p63s23p4 o [Ne] 3s23p4Cloro (Cl), Z = 171s22s22p63s23p5 o [Ne] 3s23p5Argón (Ar), Z = 181s22s22p63s23p6 o [Ne] 3s23p6 ⇐ Toda esta configuración constituye el core delargón.Potasio (K), Z = 191s22s22p63s23p64s1 o [Ar] 4s1Calcio (Ca), Z = 201s22s22p63s23p64s2 o [Ar] 4s2
  • 10. EL MODELO ONDULATORIO DEL ELECTRÓN 10Escandio (Sc), Z = 211s22s22p63s23p64s23d1 o [Ar] 4s23d1Titanio (Ti), Z = 221s22s22p63s23p64s23d2 o [Ar] 4s23d2Vanadio (Ti), Z = 231s22s22p63s23p64s23d3 o [Ar] 4s23d3Cromo (Cr), Z = 24. ¡ATENCIÓN: CONFIGURACIÓN DISTINTA A LAPREDICHA!1s22s22p63s23p64s13d5 o [Ar] 4s13d5Manganeso (Mn), Z = 251s22s22p63s23p64s23d5 o [Ar] 4s23d5Fierro (Fe), Z = 261s22s22p63s23p64s23d6 o [Ar] 4s23d6Cobalto (Co), Z = 271s22s22p63s23p64s23d7 o [Ar] 4s23d7Níquel (Ni), Z = 281s22s22p63s23p64s23d8 o [Ar] 4s23d8Cobre (Cu), Z = 29 ¡ATENCIÓN: CONFIGURACIÓN DISTINTA A LAPREDICHA!1s22s22p63s23p64s13d10 o [Ar] 4s13d10Zinc (Zn), Z = 301s22s22p63s23p64s23d10 o [Ar] 4s23d10Galio (Ga), Z = 311s22s22p63s23p64s23d104p1 o [Ar] 4s23d104p1Germanio (Ge), Z = 321s22s22p63s23p64s23d104p2 o [Ar] 4s23d104p2Arsénico (As), Z = 331s22s22p63s23p64s23d104p3 o [Ar] 4s23d104p3Selenio (Se), Z = 341s22s22p63s23p64s23d104p4 o [Ar] 4s23d104p4Bromo (Br), Z = 351s22s22p63s23p64s23d104p5 o [Ar] 4s23d104p5Criptón (Kr), Z = 361s22s22p63s23p64s23d104p6 o [Ar] 4s23d104p6 ⇐ Toda esta configuraciónconstituye el core del criptón.
  • 11. EL MODELO ONDULATORIO DEL ELECTRÓN 11Rubidio (Rb), Z = 371s22s22p63s23p64s23d104p65s1 o [Kr] 5s1Estroncio (Sr), Z = 381s22s22p63s23p64s23d104p65s2 o [Kr] 5s2Itrio (Y), Z = 391s22s22p63s23p64s23d104p65s24d1 o [Kr] 5s24d1Zirconio (Zr), Z = 401s22s22p63s23p64s23d104p65s24d2 o [Kr] 5s24d2Niobio (Nb), Z = 41 ¡ATENCIÓN: CONFIGURACIÓN DISTINTA A LAPREDICHA!1s22s22p63s23p64s23d104p65s14d4 o [Kr] 5s14d4Molibdeno (Mo), Z = 42 ¡ATENCIÓN: CONFIGURACIÓN DISTINTA A LAPREDICHA!1s22s22p63s23p64s23d104p65s14d5 o [Kr] 5s14d5Tecnecio (Tc), Z = 431s22s22p63s23p64s23d104p65s24d5 o [Kr] 5s24d5Rutenio (Ru), Z = 44 ¡ATENCIÓN: CONFIGURACIÓN DISTINTA A LAPREDICHA!1s22s22p63s23p64s23d104p65s14d7 o [Kr] 5s14d7Rodio (Rh), Z = 45 ¡ATENCIÓN: CONFIGURACIÓN DISTINTA A LAPREDICHA!1s22s22p63s23p64s23d104p65s14d8 o [Kr] 5s14d8Paladio (Pd), Z = 46 ¡ATENCIÓN: CONFIGURACIÓN DISTINTA A LAPREDICHA!1s22s22p63s23p64s23d104p65s04d10 o [Kr] 5s04d10Plata (Ag), Z = 47 ¡ATENCIÓN: CONFIGURACIÓN DISTINTA A LAPREDICHA!1s22s22p63s23p64s23d104p65s14d10 o [Kr] 5s14d10Cadmio (Cd), Z = 481s22s22p63s23p64s23d104p65s24d10 o [Kr] 5s24d10Indio (In), Z = 491s22s22p63s23p64s23d104p65s24d105p1 o [Kr] 5s24d105p1Estaño (Sn), Z = 501s22s22p63s23p64s23d104p65s24d105p2 o [Kr] 5s24d105p2
  • 12. EL MODELO ONDULATORIO DEL ELECTRÓN 12Antimonio (Sb), Z = 511s22s22p63s23p64s23d104p65s24d105p3 o [Kr] 5s24d105p3Telurio (Sb), Z = 521s22s22p63s23p64s23d104p65s24d105p4 o [Kr] 5s24d105p4Yodo (I), Z = 531s22s22p63s23p64s23d104p65s24d105p5 o [Kr] 5s24d105p5Xenón (I), Z = 541s22s22p63s23p64s23d104p65s24d105p6 o [Kr] 5s24d105p6 ⇐ Toda éstaconfiguración constituye el core del xenón.Cesio (Cs), Z = 551s22s22p63s23p64s23d104p65s24d105p66s1 o [Xe] 6s1Bario (Ba), Z = 561s22s22p63s23p64s23d104p65s24d105p66s2 o [Xe] 6s2Lantano (La), Z = 57 ¡ATENCIÓN: CONFIGURACIÓN DISTINTA A LAPREDICHA!1s22s22p63s23p64s23d104p65s24d105p66s24f05d1 o [Xe] 6s24f05d1Cerio (Ce), Z = 58 ¡ATENCIÓN: CONFIGURACIÓN DISTINTA A LAPREDICHA!1s22s22p63s23p64s23d104p65s24d105p66s24f15d1 o [Xe] 6s24f15d1Praseodimio (Ce), Z = 591s22s22p63s23p64s23d104p65s24d105p66s24f3 o [Xe] 6s24f3Neodimio (Ce), Z = 601s22s22p63s23p64s23d104p65s24d105p66s24f4 o [Xe] 6s24f4Prometio (Pm), Z = 611s22s22p63s23p64s23d104p65s24d105p66s24f5 o [Xe] 6s24f5Samario (Sm), Z = 621s22s22p63s23p64s23d104p65s24d105p66s24f6 o [Xe] 6s24f6Europio (Eu), Z = 631s22s22p63s23p64s23d104p65s24d105p66s24f7 o [Xe] 6s24f7Gadolinio (Gd), Z = 64 ¡ATENCIÓN: CONFIGURACIÓN DISTINTA A LAPREDICHA!1s22s22p63s23p64s23d104p65s24d105p66s24f75d1 o [Xe] 6s24f75d1Terbio (Tb), Z = 651s22s22p63s23p64s23d104p65s24d105p66s24f9 o [Xe] 6s24f9
  • 13. EL MODELO ONDULATORIO DEL ELECTRÓN 13Disprosio (Dy), Z = 661s22s22p63s23p64s23d104p65s24d105p66s24f10 o [Xe] 6s24f10Holmio (Ho), Z = 671s22s22p63s23p64s23d104p65s24d105p66s24f11 o [Xe] 6s24f11Erbio (Er), Z = 681s22s22p63s23p64s23d104p65s24d105p66s24f12 o [Xe] 6s24f12Tulio (Tm), Z = 691s22s22p63s23p64s23d104p65s24d105p66s24f13 o [Xe] 6s24f13Iterbio (Yb), Z = 701s22s22p63s23p64s23d104p65s24d105p66s24f14 o [Xe] 6s24f14Lutecio (Lu), Z = 711s22s22p63s23p64s23d104p65s24d105p66s24f145d1 o [Xe] 6s24f145d1Hafnio (Hf), Z = 721s22s22p63s23p64s23d104p65s24d105p66s24f145d2 o [Xe] 6s24f145d2Tantalio (Ta), Z = 731s22s22p63s23p64s23d104p65s24d105p66s24f145d3 o [Xe] 6s24f145d3Tungsteno (W), Z = 741s22s22p63s23p64s23d104p65s24d105p66s24f145d4 o [Xe] 6s24f145d4Renio (Re), Z = 751s22s22p63s23p64s23d104p65s24d105p66s24f145d5 o [Xe] 6s24f145d5Osmio (Os), Z = 761s22s22p63s23p64s23d104p65s24d105p66s24f145d6 o [Xe] 6s24f145d6Iridio (Ir), Z = 771s22s22p63s23p64s23d104p65s24d105p66s24f145d7 o [Xe] 6s24f145d7Platino (Pt), Z = 78 ¡ATENCIÓN: CONFIGURACIÓN DISTINTA A LAPREDICHA!1s22s22p63s23p64s23d104p65s24d105p66s14f145d9 o [Xe] 6s14f145d9Oro (Au), Z = 79 ¡ATENCIÓN: CONFIGURACIÓN DISTINTA A LA PREDICHA!1s22s22p63s23p64s23d104p65s24d105p66s14f145d10 o [Xe] 6s14f145d10Mercurio (Hg), Z = 801s22s22p63s23p64s23d104p65s24d105p66s24f145d10 o [Xe] 6s24f145d10Talio (Tl), Z = 811s22s22p63s23p64s23d104p65s24d105p66s24f145d106p1 o [Xe] 6s24f145d106p1
  • 14. EL MODELO ONDULATORIO DEL ELECTRÓN 14Plomo (Pb), Z = 821s22s22p63s23p64s23d104p65s24d105p66s24f145d106p2 o [Xe] 6s24f145d106p2Bismuto (Bi), Z = 831s22s22p63s23p64s23d104p65s24d105p66s24f145d106p3 o [Xe] 6s24f145d106p3Polonio (Po), Z = 841s22s22p63s23p64s23d104p65s24d105p66s24f145d106p4 o [Xe] 6s24f145d106p4Ástato (At), Z = 851s22s22p63s23p64s23d104p65s24d105p66s24f145d106p5 o [Xe] 6s24f145d106p5Radón (Rn), Z = 861s22s22p63s23p64s23d104p65s24d105p66s24f145d106p6 o [Xe] 6s24f145d106p6 ⇐Toda ésta configuración constituye el core del radón.Francio (Fr), Z = 871s22s22p63s23p64s23d104p65s24d105p66s24f145d106p67s1 o [Rn] 7s1Radio (Ra), Z = 881s22s22p63s23p64s23d104p65s24d105p66s24f145d106p67s2 o [Rn] 7s2Actinio (Ac), Z = 89 ¡ATENCIÓN: CONFIGURACIÓN DISTINTA A LAPREDICHA!1s22s22p63s23p64s23d104p65s24d105p66s24f145d106p67s25f06d1o [Rn] 7s25f06d1Torio (Th), Z = 90 ¡ATENCIÓN: CONFIGURACIÓN DISTINTA A LAPREDICHA!1s22s22p63s23p64s23d104p65s24d105p66s24f145d106p67s25f06d2o [Rn] 7s25f06d2Protactinio (Pa), Z = 91 ¡ATENCIÓN: CONFIGURACIÓN DISTINTA A LAPREDICHA!1s22s22p63s23p64s23d104p65s24d105p66s24f145d106p67s25f26d1o [Rn] 7s25f26d1Uranio (U), Z = 92 ¡ATENCIÓN: CONFIGURACIÓN DISTINTA A LAPREDICHA!1s22s22p63s23p64s23d104p65s24d105p66s24f145d106p67s25f36d1o [Rn] 7s25f36d1Neptunio (Np), Z = 93 ¡ATENCIÓN: CONFIGURACIÓN DISTINTA A LAPREDICHA!1s22s22p63s23p64s23d104p65s24d105p66s24f145d106p67s25f46d1o [Rn] 7s25f36d1Plutonio (Pu), Z = 941s22s22p63s23p64s23d104p65s24d105p66s24f145d106p67s25f6 o [Rn] 7s25f6
  • 15. EL MODELO ONDULATORIO DEL ELECTRÓN 15Americio (Am), Z = 951s22s22p63s23p64s23d104p65s24d105p66s24f145d106p67s25f7 o [Rn] 7s25f7Curio (Cm), Z = 96 ¡ATENCIÓN: CONFIGURACIÓN DISTINTA A LAPREDICHA!1s22s22p63s23p64s23d104p65s24d105p66s24f145d106p67s25f76d1o [Rn] 7s25f76d1Berquelio (Bk), Z = 971s22s22p63s23p64s23d104p65s24d105p66s24f145d106p67s25f9 o [Rn] 7s25f9Californio (Cf), Z = 981s22s22p63s23p64s23d104p65s24d105p66s24f145d106p67s25f10 o [Rn] 7s25f10Einstenio (Cf), Z = 991s22s22p63s23p64s23d104p65s24d105p66s24f145d106p67s25f11 o [Rn] 7s25f11Fermio (Fm), Z = 1001s22s22p63s23p64s23d104p65s24d105p66s24f145d106p67s25f12 o [Rn] 7s25f12Mendelevio (Md), Z = 1011s22s22p63s23p64s23d104p65s24d105p66s24f145d106p67s25f13 o [Rn] 7s25f13Nobelio (No), Z = 1021s22s22p63s23p64s23d104p65s24d105p66s24f145d106p67s25f14 o [Rn] 7s25f14Laurencio (Lr), Z = 1031s22s22p63s23p64s23d104p65s24d105p66s24f145d106p67s25f146d1o [Rn] 7s25f146d1Ruterfodio (Rf), Z = 1041s22s22p63s23p64s23d104p65s24d105p66s24f145d106p67s25f146d2o [Rn] 7s25f146d2 Por último, existe un cuarto número cuántico: el s o ms (el del espínelectrónico), el cual se le asigna a cada uno de los dos electrones que puedenpoblar un orbital. Los únicos valores que puede adoptar este cuarto y últimonúmero cuántico son +1/2 (o é) y –1/2 (o ê), y es que en cada uno de losorbitales generados pueden circular hasta dos electrones; esto esconsecuencia de que los electrones no pueden contar con los cuatro númeroscuánticos idénticos (principio de exclusión de Pauli). Este número originasituaciones importantes en la distribución de los electrones en un subnivel.Para entender esto consideraremos lo que pasa con los cin co orbitalesexistentes en un subnivel d:
  • 16. EL MODELO ONDULATORIO DEL ELECTRÓN 16Cada orbital d es originado a partir de un diferente valor de ml. Considera lamanera en la que se distribuyen los electrones en los cinco orbitales d (lo cualno se encarga de predecir la regla de las diagonales) para los elementos entreel escandio y el zinc: é Sc [Ar] 4s2 3d-2 3d-1 3d0 3d+1 3d+2 é é Ti [Ar] 4s2 3d-2 3d-1 3d0 3d+1 3d+2 é é é V [Ar] 4s2 3d-2 3d-1 3d0 3d+1 3d+2 é é é é é Cr [Ar] 4s1 3d-2 3d-1 3d0 3d+1 3d+2 é é é é é Mn [Ar] 4s2 3d-2 3d-1 3d0 3d+1 3d+2 éê é é é é Fe [Ar] 4s2 3d-2 3d-1 3d0 3d+1 3d+2 éê éê é é é Co [Ar] 4s2 3d-2 3d-1 3d0 3d+1 3d+2 éê éê éê é é Ni [Ar] 4s2 3d-2 3d-1 3d0 3d+1 3d+2 éê éê éê éê éê Cu [Ar] 4s1 3d-2 3d-1 3d0 3d+1 3d+2 éê éê éê éê éê Zn [Ar] 4s2 3d-2 3d-1 3d0 3d+1 3d+2 Como se estableció antes, los cinco orbitales poseen la misma energíay, por tanto, la misma posibilidad de ser poblados. Los electrones primero se
  • 17. EL MODELO ONDULATORIO DEL ELECTRÓN 17repartirán en todos los orbitales, uno en cada uno de ellos, y sólo cuando nohaya otra alternativa un orbital empezará a poblarse con dos; a este fenómenose le conoce como la regla de la máxima multiplicidad o regla de Hund. Para“obligar” a los electrones a repartirse entre los diferentes orbitales al máximoantes de aparearse (esto es, antes de que no quede más remedio quecomenzar a juntar dos de ellos en un mismo orbital), deberán poseer losmismos valores de ms, de allí que en las configuraciones del escandio almanganeso arriba ilustradas todos los electrones posean un valor de espín de+1/2 (é). La regla de Hund permite alcanzar mayor estabilidad al átomo alminimizar las repulsiones interelectrónicas (dos electrones se repelen menos siocupan orbitales diferentes dirigidos hacia regiones en el espacio diferentesque si circulan dentro del mismo orbital). En este punto encontramos dos violaciones a la regla de las diagonalesy sus limitantes inherentes. En la tabla anterior queda claro que cromo y cobre(sombreados) no poseen la configuración predicha, sino que es “anormal”.Coloquemos las siguientes dos alternativas para el cromo: Configuración predicha por la regla de las diagonales é é é é Cr [Ar] 4s2 3d-2 3d-1 3d0 3d+1 3d+2 Configuración real determinada experimentalmente é é é é é Cr [Ar] 4s1 3d-2 3d-1 3d0 3d+1 3d+2 En la primera de ellas dos electrones se encuentran circulando en unmismo orbital (los del subnivel 4s), lo cual eleva la energía de estaconfiguración considerablemente, mientras que en la segunda cada uno de losseis electrones ocupa su propio orbital; queda claro que en esta última lasrepulsiones interelectrónicas se han minimizado y así, el cromo “elige” estaúltima. La “elección” obedece así a factores que tienen qué ver con la regla deHund y esto afecta a lo predicho por la de las diagonales, por eso el cromoposee una configuración “anormal”. Para comprender lo que ocurre en el casode las restantes 19 elementos con configuración “irregular” se requiere realizaranálisis similares.

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