configuracion periodica

LA  EXPLICACIÓN DE LA TABLA PERIÓDICA: LAS  CONFIGURACIONES ELECTRÓNICAS   

Antededentes
Fue Niels Bohr, físico danés quien ya ha aparecido anteriormente como precursor de la Tabla Periódica actual basada en su teoría del átomo, el que en 1923 ya indicó que las propiedades periódicas debían de relacionarse con la distribución de los electrones en niveles de energía dentro de cada tipo deátomo. Hoy en día sabemos que esto es así, pero que solamente la teoría cuántica del átomo da una respuesta satisfactoria a la distribución de los electrones en niveles de energía, lo que actualmente llamamosconfiguración electrónica.

La configuración electrónica de un átomo y las reglas para establecerla.

Podemos definir la configuración electrónica como la distribución de los electrones de un átomo,ordenados de menor a mayor energía según capas o niveles y subniveles. La configuración electrónica de un  elemento se establece mediante unas reglas que derivan de cálculos teóricos. Para ello, debemos tener en cuenta algunos resultados del modelo cuántico del átomo que ya hemos estudiado anteriormente.

I) El número de electrones de un átomo neutro es igual al de protones en su núcleo, por tantoigual a Z.
II) Los electrones  ocuparán los orbitales atómicos de menor a mayor energía hasta llenarlos, cumpliendo con el pricipio de exclusión de Pauli (2 electrones = nº máximo  de ocupación en cada orbital).
III) El orden de llenado de los orbitales es:
 
1s<2s<2p<3s<3p<4s<3d<4p<5s<4f<5d<6p<7s<5f<6d<7p...

Es importante darse cuenta de que la ordenación en energías no sigue exactamente elorden del número cuántico principal (n), por ejemplo: 4s<3d. La razón es que  la energía de un orbital no depende solamente del valor de n, sino también del número cuántico secundario l, una buena regla para no confundirse sería la siguiente:

IV) El orbital con menor energía es el que tenga la suma n+l menor.

En efecto, para 4s sería 4+0=4 y para 3d 3+2=5, luego 4s<3d. Una buena solución para noconfundirse, es utilizar el diagrama de Moeller, que nos indica mediante flechas el orden correcto empezando por el orbital de menor energía: el 1s


Diagrama de Moeller
De todas formas esta regla tiene alguna excepción, pues para algunos elementos no se cumple a rajatabla y su configuración electrónica, aunque muy próxima, difiere algo de la obtenida mediante las reglas que hemos dado. Son lasdenominadas anomalías y tiene justificación tanto teórica como experimentalmente. Creemos que nos saldríamos un poco de los objetivos que nos hemos propuesto y por ello, no discutiremos más sobre estas anomalías aunque, las más importantes las señalaremos en su momento.
 
Construyendo la configuración de cada elemento

Empecemos  con el hidrógeno, Z=1,  solamente un electrón que tendrá que ir alorbital más bajo en energía el 1s. Escribimos:

[H] = 1s1 
El siguiente elemento es el helio, Z=2. Este segundo electrón cabe también en el 1s, pondremos por tanto:

[He] = 1s2

Hemos llenado el orbital 1s, pero también hemos completado la capa K (n=1). Esto nos explica por qué en el primer periodo de la tabla solamente hay dos elementos.

Los paréntesis cuadrados entre los que encerramos el símbolo,nos indican que nos referimos a su configuración electrónica.

El siguiente elemento es el Li, Z=3, el nuevo electrón irá a parar a la siguiente capa (n=2) y en ella al orbital de menor energía que es el 2s. Por tanto:

[Li] = 1s2  2s1

En el siguiente elemento, el berilio, se llena el orbital 2s

[Be] = 1s2  2s2

Para el boro, Z=5, el nuevo electrón  ocupa uno de los orbitales p, cualquiera deellos, pues todos tienen la misma energía:

[B] = 1s2  2s22p1

A partir de ahí se van llenando progresivamente los tres orbitales p:

[C] = 1s2  2s22p2
[N] = 1s2  2s22p3
[O] = 1s2  2s22p4
[F] = 1s2  2s22p5
[Ne] = 1s2  2s22p6

Del litio al neón hemos llenado la capa L (n=2) , en total, en la capa,  caben ocho electrones, de ahí que en el segundo periodo de la tabla solamente haya ocho elementos....