Читать книгу Operaciones básicas del proceso, mezclas y disoluciones. QUIE0108 - Sergio Hurtado Melo - Страница 13

Consiste en indicar la distribución de los electrones que tiene un átomo de un elemento. Para ello, se sigue un orden de llenado de los electrones, para alcanzar el estado de máxima estabilidad posible, esto es, un estado en el que los electrones tienen la menor energía posible, por tanto, intentarán ocupar primero los orbitales con menor energía. El orden de llenado de los electrones se establece con una serie de reglas y principios, que son:

1 Regla de Hund: los electrones se distribuyen en el átomo de menor a mayor energía ocupando primero los orbitales más cercanos al núcleo y dentro de una misma subcapa; los electrones comienzan a colocarse uno en cada orbital, de forma que cuando ya no quedan más orbitales libres, rellenan los que tenían un electrón.

2 Principio de exclusión de Pauli: en un átomo, no se puede tener dos electrones con los cuatro números cuánticos iguales.

3 Regla de Möeller: resume el orden de energía de los orbitales e indica cuáles serán ocupados antes.

Se van indicando por orden los distintos orbitales ocupados por electrones y el número de electrones que tienen, siguiendo la regla de Möeller. Se termina de llenar cuando se llega al número total de electrones que corresponde a ese elemento (indicado por el número atómico). Se recuerda que:

1 Un orbital s admite como máximo 2 e–.

2 Un orbital p admite como máximo 6 e–.

3 Un orbital d admite como máximo 10 e–.

4 Un orbital f admite como máximo 14 e–.

Ejemplo

Determinar la configuración electrónica de los siguientes elementos, cuyos número atómicos se facilitan entre paréntesis: H (Z = 1); C (Z = 6); Rb (Z = 37)

H : 1s¹

C : 1s² 2s² 2p²

Rb : 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4p⁶ 5s²

Se dice que dos o más átomos o iones son isoelectrónicos si tienen el mismo número de electrones, como por ejemplo el Cl^- (su número atómico es 17, pero su carga 1- indica que ha ganado un electrón, por tanto, tiene 18 electones) y el K⁺ (su número atómico es 19, pero su carga 1+ indica que ha perdido un electrón, por tanto tiene 18 electrones). Las especies isoelectrónicas tienen la misma configuración electrónica.

Nota

Al ión se le suman electrones si es un anión (carga negativa) o se restan si es un catión (carga positiva). Na + (Z = 11, pero pierde un electrón): 1s² 2s² 2p⁶. Cl – (Z = 17, pero gana un electrón): 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶.

Aplicación práctica

Escriba las configuraciones electrónicas del átomo e iones siguientes: Al (Z = 13); Na+ (Z = 11); O2– (Z = 8) e indique cuál de ellos son isoelectrónicos.

SOLUCIÓN

El Na⁺ tiene número atómico 11, pero su carga 1+ indica que ha perdido un electrón, por tanto tiene 10 electrones y el O^2– tiene un número atómico de 8, pero ha ganado 2 electrones tal y como indica su carga 2–, por tanto el Na⁺ y el O^2– son isoelectrónicos con 10 electrones cada uno. Las configuraciones electrónicas de cada elemento siguiendo el diagrama de Möeller son:

1 Al : 1s22s22p63s23p1

2 Na+ : 1s22s22p6

3 O2– : 1s22s22p6