Estructura Electrónica y Principio Aufbau

Nombres de 10 Bases con Estructuras Químicas y Fórmulas

Uso del Principio Aufbau

Probablemente la peor manera de usar el principio de Aufbau para calcular el orden de llenado de los orbitales de un átomo es intentar memorizar el orden por fuerza bruta:

• 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6d 7p 8s

Afortunadamente, existe un método mucho más simple para obtener este pedido:

1. Escribe una columna de s orbitales del 1 al 8.
2. Escriba una segunda columna para el p orbitales que comienzan en n=2. (1p no es una combinación orbital permitida por la mecánica cuántica.)
3. Escribe una columna para el d orbitales que comienzan en n=3.
4. Escribe una columna final para 4f y 5f. No hay elementos que necesiten un 6f o 7f cáscara para llenar.
5. Lea el gráfico ejecutando las diagonales a partir de 1s.

El gráfico muestra esta tabla y las flechas muestran el camino a seguir. Ahora que sabes el orden de los orbitales a llenar, solo necesitas memorizar el tamaño de cada orbital.

Hechos del Hidrógeno-H o Número atómico 1

• Los orbitales S tienen un valor posible de m para mantener dos electrones.
• Los orbitales P tienen tres valores posibles de m para contener seis electrones.
• Los orbitales D tienen cinco valores posibles de m para contener 10 electrones.
• Los orbitales F tienen siete valores posibles de m para contener 14 electrones.

Esto es todo lo que necesita para determinar la configuración electrónica de un átomo estable de un elemento.

Por ejemplo, tomemos el elemento nitrógeno, que tiene siete protones y, por lo tanto, siete electrones. El primer orbital a llenar es el 1s orbital. Un s el orbital contiene dos electrones, por lo que quedan cinco electrones. El siguiente orbital es el 2s orbital y sostiene los dos siguientes. Los últimos tres electrones irán a la 2p orbital, que puede contener hasta seis electrones.

Diferencia Entre Radio Atómico y Radio Iónico

Problema de Ejemplo de Configuración Electrónica de Silicio

Este es un problema de ejemplo trabajado que muestra los pasos necesarios para determinar la configuración electrónica de un elemento utilizando los principios aprendidos en las secciones anteriores

Problema

Determina la configuración electrónica del silicio.

Solución

El silicio es el elemento No. 14. Tiene 14 protones y 14 electrones. El nivel de energía más bajo de un átomo se llena primero. Las flechas en el gráfico muestran el s números cuánticos, girar hacia arriba y girar hacia abajo.

• El paso A muestra los dos primeros electrones que llenan el 1s orbital y dejando 12 electrones.
• El paso B muestra los siguientes dos electrones que llenan el 2s orbital dejando 10 electrones. (El 2p orbital es el siguiente nivel de energía disponible y puede contener seis electrones.)
• El paso C muestra estos seis electrones y deja cuatro electrones.
• El paso D llena el siguiente nivel de energía más bajo, 3s con dos electrones.
• El paso E muestra los dos electrones restantes que comienzan a llenar el 3p orbital.

Una de las reglas del principio de Aufbau es que los orbitales se llenan con un tipo de espín antes de que comience a aparecer el espín opuesto. En este caso, los dos electrones de giro ascendente se colocan en las dos primeras ranuras vacías, pero el orden real es arbitrario. Podría haber sido la segunda y la tercera ranura o la primera y la tercera.

Respuesta

La configuración electrónica del silicio es:

1s²2s²p⁶3s²3p²

Notación y excepciones al Principal de la Aufbau

La notación que se ve en las tablas de períodos para configuraciones electrónicas usa la forma:

nO^e

• n es el nivel de energía
• O es el tipo orbital (s, p, d, o f)
• e es el número de electrones en esa capa orbital.

Por ejemplo, el oxígeno tiene ocho protones y ocho electrones. El principio de Aufbau dice que los dos primeros electrones llenarían el 1s orbital. Los dos siguientes llenarían el 2s orbital dejando los cuatro electrones restantes para tomar puntos en el 2p orbital. Esto se escribiría como:

1s²2s²p⁴

Los gases nobles son los elementos que llenan su orbital más grande completamente sin electrones sobrantes. El neón llena el 2p orbital con sus últimos seis electrones y se escribiría como:

1s²2s²p⁶

El siguiente elemento, el sodio, sería el mismo con un electrón adicional en el 3s orbital. En lugar de escribir:

1s²2s²p⁴3s¹

y tomando una larga fila de texto repetitivo, se usa una notación abreviada:

[Ne]3s¹

Cada período utilizará la notación del gas noble del período anterior. El principio Aufbau funciona para casi todos los elementos probados. Hay dos excepciones a este principio, cromo y cobre.

El cromo es el elemento No. 24, y de acuerdo con el principio Aufbau, la configuración electrónica debe ser [Ar]3d4s2. Los datos experimentales reales muestran que el valor es [Ar]3d⁵s¹. El cobre es el elemento No. 29 y debe ser [Ar]3d⁹2s², pero se ha de determinar que sea [Ar]3d¹⁰4s¹.

El gráfico muestra las tendencias de la tabla periódica y el orbital de mayor energía de ese elemento. Es una excelente manera de verificar sus cálculos. Otro método de verificación es usar una tabla periódica, que incluye esta información.