Configuraciones electrónicas

La configuración electrónica de un átomo representa la distribución de electrones entre sus orbitales atómicos. El principio de exclusión de Pauli, la regla de máxima multiplicidad de Hund y el principio de Aufbau pueden extenderse para contemplar la configuración electrónica de cualquier elemento.

El principio de Aufbau establece que en el estado fundamental, los orbitales atómicos se llenan en orden creciente de energía. Las energías relativas de los orbitales atómicos se racionalizan mediante las interacciones de Coulomb, el efecto de blindaje y la penetración orbital.

Considere la configuración electrónica del carbono, un elemento con número atómico seis y, por lo tanto, neutro con seis electrones. El orbital1 s, que tiene la energía más baja, se llena primero.

De acuerdo con el principio de exclusión de Pauli, dos electrones en un átomo no pueden tener el mismo conjunto de cuatro números cuánticos. Como los electrones en el mismo orbital tienen los mismos números cuánticos principales, acimutales y magnéticos, deben tener diferentes números cuánticos de espín.

Como el número cuántico de espín tiene solo dos valores posibles, un orbital puede acomodar solo dos electrones, con espines opuestos.

Aunque la energía aumenta con el número de capas, la mayor penetración de los orbitales s disminuye la energía de los orbitales s en relación con la de los orbitales p.

Por lo tanto, los dos electrones siguientes ocupan el orbital2 s y el quinto entra en la subcapa 2p. Como se supone que los orbitales dentro de una subcapa están degenerados, el quinto electrón puede entrar en cualquiera de los tres orbitales2 p degenerados.

El sexto electrón sigue la regla de Hund de máxima multiplicidad y ocupa individualmente un orbital degenerado en lugar de un apareamiento. Por lo tanto, para el carbono, los dos electrones 2p ocupan dos orbitales diferentes y tienen espines paralelos.

El diagrama de configuración electrónica revela que el carbono tiene dos electrones, llamados electrones centrales, en la capa interna y cuatro electrones, llamados electrones de valencia, en las capas más externas.

El orden de los orbitales atómicos en relación con sus energías se puede recordar utilizando tales diagramas, donde la trayectoria de la flecha revela la secuencia en la que los electrones se asignan a los orbitales.

Sin embargo, esta progresión se vuelve más compleja a medida que se introducen los orbitales d y f y la secuencia se vuelve menos predecible para los elementos de transición, lantánidos y actínidos.