Inorganica

Para entender el comportamiento electrónico de átomos polielectrónicos, se debe conocer primero la configuración electrónica del átomo. La configuración electrónica de un átomo informa cómo están distribuidos los electrones entre los diversos orbitales atómicos. Las reglas básicas para determinar la configuración electrónica de los estados fundamentales de los átomos son las siguientes:
1. Elprincipio de exclusión de Pauli. Este principio establece que dos electrones en un átomo no pueden tener los cuatro números cuánticos iguales. Es decir, si tienen los mismos valores de n, l y ml, y por tanto se encuentran ambos electrones en el mismo orbital, entonces deben tener distintos valores de ms. En conclusión solo dos electrones pueden existir en el mismo orbital atómico, y estos debentener espines opuestos.

2. Diamagnetismo y paramagnetismo. Las sustancias paramagnéticas son aquellas que son atraídas por un imán. Si los espines de los electrones son anti paralelos entre sí (), los efectos magnéticos se cancelan y los átomos son diamagnéticos. Las sustancias diamagnéticas son las que son repelidas por un imán. Cualquier átomo con electrones desapareados es paramagnético.3. El efecto de apantallamiento en átomos polielectrónicos. Este efecto es producido por los electrones de los oribtales n-1 en los orbitales n, es decir, los electrones de un orbital 2s o 2p sienten con menor fuerza la atracción del núcleo por el efecto de apantallamiento de los electrones que se encuentran en los niveles inferiores en este caso sólo los del 1s. Para el mismo número cuánticoprincipal n, el poder de penetración disminuye a medida que el número cuántico l aumenta: s > p > d > f

4. Regla de Hund. Establece que la distribución más estable de los electrones en los subniveles es aquella que tenga mayor número de espines paralelos.

5. Las energías de los orbitales. La energía de un electrón en un átomo de hidrógeno está determinada sólo por su númerocuántico principal. Así, las energías de los orbitales del hidrógeno aumentan como sigue: 1s < 2s = 2p < 3s = 3p = 3d < 4s = 4p = 4d = 4f
Se dice que los orbitales que tienen la misma energía están degenerados.
El diagrama energético es diferente para átomos polielectrónicos. La energía de un electrón en un átomo polielectrónico depende no sólo de su número cuántico principal sinotambién de su número cuántico de momento angular l. Resulta que la energía total de un átomo es menor cuando se llena la capa 4s antes que la 3d y lo mismo ocurre con la 5s y la 4d. Por tanto el orden creciente de energía de los orbitales en un átomo polielectróncio es: 1s < 2s < 2p < 3s < 3p < 4s < 3d < 4p < 5s < 4d …

La tabla periódica clasifica a los elementos deacuerdo a sus números atómicos y por ende también por las configuraciones electrónicas de sus átomos. En consecuencia, los elementos presentan variaciones periódicas en cuanto a su comportamiento físico y químico. Antes de ver las propiedades periódicas se analizará el concepto de carga nuclear efectiva, el cual es de utilidad para entender mejor estas.

Carga nuclear efectiva. Cada electrón en unátomo polielectrónico está “protegido” del núcleo por otro u otros electrones cercanos y la carga nuclear efectiva, Zef, está dada por:
Zef = Z - σ
Donde Z es la carga nuclear real y σ es la constantes de apantallamiento. El apantallamiento o repulsión electrón-electrón provoca una reducción en la atracción del núcleo sobre cada electrón. Son útiles los siguientes hechos sobre elapantallamiento:
1) Los electrones en un nivel dado son apantallados por electrones de niveles interiores pero no por los electrones de niveles externos
2) Los niveles llenos internos apantallan los electrones externos con más eficacia que lo que los electrones en el mismo subnivel se apantallan entre sí.




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