Configuración electrónica.Profesora: Encarnación Cofré Santibañez

Números cuánticos.

• Toda persona tiene una dirección para ser ubicada.

• Los electrones de un átomo, también.

• Esta dirección la otorga la mecánica cuántica, a través de 4 dígitos que son:

Número cuántico principal (n)• Determina el nivel

energético de la región que ocupa el electrón. Cuanto mayor sea n, mayor es la energía de la nube electrónica.

• Cabe hacer notar que el movimiento de los electrones en estos niveles no es uniforme y la forma circular es sólo ilustrativa de éstas divisiones.

número cuántico secundario o azimutal (l)

• Es la zona más probable de encontrar un electrón.

• El número cuántico azimutal es propio de cada orbital y es independiente del nivel energético en el que probablemente se encuentre el electrón. Por convención los valores permitidos son:

número cuántico magnético (m)

• Determina la orientación de la nube electrónica y la regula frente a un campo magnético externo.

• Esté número magnético depende del azimutal y toma valores desde -ℓ hasta +ℓ pasando por cero. Por lo tanto:

número cuántico de Spin (s)• El número de spin describe

el sentido de la rotación del electrón en torno a su propio eje (imaginario).

• Se distinguen dos tipos de spin: positivo y negativo, según giren en el sentido que lo hacen los punteros de un reloj o en sentido contrario, respectivamente.

Síntesis

PRINCIPIO DE CONSTRUCCIÓN (AUFBAU)

Principio de Mínima Energía• Todos los electrones que forman

parte de un átomo adoptan los 4 números cuánticos que les permiten tener la menor energía posible.

• Puede afirmarse que, por regla general, los números cuánticos más bajos describen electrones de menor energía que los números cuánticos altos.

• Así el electrón con menor energía será aquel que tenga los siguientes números cuánticos:

• n = 1• ℓ = 0• m = 0• s = +½Se asigna +½ al spin del

primer electrón en un átomo.

Principio de Exclusión de Pauli

• No puede haber en un mismo átomo dos electrones con sus cuatro números cuánticos iguales, sí pueden existir dos electrones tengan tres números cuánticos iguales pero el cuarto debe ser distinto.

• Por cada orbital existen probablemente sólo 2 electrones en movimiento.

Principio de Máxima Multiplicidad de Hund

• Cuando los electrones penetran en un nivel de valores dados de “n” y “ℓ”, los valores de “s” mantienen el mismo signo, o sea, igual spin (llamado spin paralelo) hasta que se haya semicompletado la capacidad, sólo entonces se inicia el apareamiento

Los electrones se distribuyen de a pares:

LA CONFIGURACIÓN ELECTRÓNICA DE LOS ÁTOMOS

• Corresponde a la forma matemática de considerar el llenado de los niveles energéticos con electrones.

• Este llenado se hace por el según el diagrama de Moller.

Aplicación

• 1. Los números cuánticos principal y azimutal correspondientes al undécimo electrón para un átomo cualquiera deben ser

• A) 2 y 0• B) 2 y 1• C) 3 y 0• D) 3 y 1• E) 3 y 2

• 2. Si un átomo neutro tiene Z = 11, el último electrón se ubica en un orbital

• A) s• B) px• C) py• D) pz• E) dxy

• 3. Es incorrecto decir que

• A) un electrón al alejarse del núcleo absorbe energía.

• B) un electrón ubicado en el primer nivel es menos energético.

• C) al acercarse al núcleo un electrón, se libera energía.

• D) si un electrón permanece en un nivel pierde lentamente energía.

• E) es más fácil para un electrón cambiar de nivel cuanto más alejado esté del núcleo.

• 4. La diferencia energética entre dos niveles consecutivos es

• I) mayor cerca del núcleo.• II) menor cerca del núcleo.• III) mayor lejos del núcleo.• IV) insignificante, no

importando dónde esté.• A) sólo I• B) sólo II• C) sólo III• D) sólo IV• E) II y III

5. Las denominadas “órbitas” del modelo atómico de Bohr, se transforman ahora en “orbitales”,es decir, ya no se acepta que el electrón tenga una trayectoria definida alrededor del núcleo,pero si que exista una zona de mayor probabilidad de encontrarlo. Esta zona de probabilidadlo determinaA) n, número cuántico principal.B) ℓ, número cuántico secundario.C) m, número cuántico magnético.D) s, número cuántico de spin.E) La combinación de los cuatro números cuánticos.

6. De las siguientes afirmaciones, una es incorrecta. Indique cualA) los números cuánticos son las variables que describen al electrónB) un orbital es la zona de mayor probabilidad de encontrar al electrónC) en el segundo nivel hay un total de 4 orbitalesD) el segundo nivel puede contener como máximo 8 electronesE) los orbitales f recién aparecen en el tercer nivel

7. ¿Cuáles de los siguientes iones tienen la misma configuración electrónica que el Helio(Z=2)?I) 3Li+II) 4Be2+III) 5B+3A) sólo IIB) sólo II y IIIC) sólo I y IIID) I, II y IIIE) ninguno

8. La configuración electrónica del siguiente ión x-2 es1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p4

Entonces el número atómico del elemento esA) 32B) 34C) 36D) 37E) 38

9. Los números cuánticos n y ℓ del tercer electrón de un átomo son respectivamenteA) 1 y 0B) 1 y 1C) 2 y 0D) 2 y 1E) 3 y 0

10. ¿Cuáles de los siguientes elementos tienen 3 electrones desapareados?I) 5BII) 7NIII) 13AlIV) 15PA) sólo IB) sólo IIC) I, II y IIID) II y IVE) todos

Comentario: La cantidad de electrones que el cuarto nivel de energía puede contener, está dado por la fórmula 2(n2), donde n corresponde al nivel de energía en cuestión. Para n=4, el número de electrones posibles debe ser 32, luego la opción III es correcta.

El número de orbitales por nivel está dado por la fórmula n2, así que para el caso, el número de orbitales debe ser 16 (principio de exclusión). Con 16 orbitales podemos inferir lo siguiente 1 orbital s 3 orbitales p 5 orbitales d 7 orbitales f Se concluye que existen orbitales s, p, d, f. Todas las alternativas son correctas Alternativa correcta: es la E.

De las siguientes configuraciones electrónicas de átomos neutros, cuatro de ellas se encuentran en su estado fundamental y sólo una está en un estado excitado, indique cuál A) 1s2, 2s1 B) 1s2, 2s2 2p1 C) 1s2, 2s2 2p2, 3s1 D) 1s2, 2s2 2p6, 3s1 E) 1s2, 2s2 2p6, 3s2 3p1

El estado fundamental en un átomo corresponde al que presenta todos sus electrones en los orbitales de menor energía. Es decir, respetando todos los principios (mínima energía, exclusión y máxima multiplicidad). El átomo al recibir un cuanto de energía promueve un electrón a un estado superior de energía, quedando en estado excitado. En la alternativa C), la configuración en estado fundamental sería 1s2, 2s2 2p3 Al recibir energía un electrón del 2p pasó al 3s.

El número cuántico azimutal para el electrón diferencial del elemento cuyo número atómico es 19, corresponde a 0 1 2 3 -1

Aclaremos algunos conceptos:

Electrón diferencial: último electrón de un átomo, se ubica en el nivel de valencia y es el más energético. Número cuántico azimutal (número secundario): corresponde a la zona de mayor probabilidad donde encontrar un electrón. Los valores permitidos para el número azimutal son: 0, 1, 2 y 3 y dependen exclusivamente del orbital donde se encuentre el electrón. s p d f 0 1 2 3 Para un elemento con número atómico 19, la configuración electrónica es la que sigue 1s2, 2s22p6, 3s23p6, 4s1 El electrón diferencial se encuentra en el nivel 4, en el orbital s (4s1) por lo tanto, de acuerdo con lo anterior, su número azimutal es 0. Alternativa correcta: es la A.