Overview
En la clase se trataron los niveles y subniveles de energía en los átomos, la forma y orientación de los orbitales, la capacidad máxima de electrones en cada subnivel, el proceso de llenado de electrones y las reglas fundamentales para la configuración electrónica.
Niveles y Subniveles de Energía
- Los niveles de energía se identifican con números enteros a partir del 1. A mayor número, mayor energía tiene ese nivel o capa.
- Cada nivel de energía contiene tantos subniveles como su número:
- Nivel 1: 1 subnivel (1S)
- Nivel 2: 2 subniveles (2S y 2P)
- Nivel 3: 3 subniveles (3S, 3P, 3D)
- Nivel 4: 4 subniveles (4S, 4P, 4D, 4F)
- Los subniveles se nombran con las letras S, P, D y F, en orden creciente de energía: S < P < D < F.
- El número y tipo de subniveles determina la cantidad de electrones que puede alojar cada nivel.
Orbitales Atómicos y Formas
- Un orbital atómico es la región del espacio donde es más probable encontrar electrones.
- La letra del subnivel indica la forma del orbital:
- S: forma esférica. Ejemplo: 1S, 2S, 3S (cada vez más grande a medida que aumenta el nivel).
- P: forma de dos lóbulos (como dos globos) con un nodo central, es decir, una zona donde no hay electrones. Hay tres orbitales P, orientados en los ejes X, Y y Z.
- D: cinco orbitales por subnivel, con formas más complejas.
- F: siete orbitales por subnivel, aún más complejos y con mayor número de lóbulos.
- Cada orbital puede alojar un máximo de dos electrones, siempre con espines opuestos.
Capacidad de Orbitales y Subniveles
- Subnivel S: 1 orbital → hasta 2 electrones.
- Subnivel P: 3 orbitales → hasta 6 electrones (2 por cada orbital).
- Subnivel D: 5 orbitales → hasta 10 electrones.
- Subnivel F: 7 orbitales → hasta 14 electrones.
- Ejemplo: en la subcapa 4D hay 5 orbitales, por lo que caben 10 electrones en total.
- En cada subnivel, los electrones se distribuyen en los orbitales disponibles, respetando el máximo de dos por orbital.
Reglas para la Configuración Electrónica
- Principio de Aufbau: los electrones ocupan primero el subnivel de menor energía disponible, siguiendo el orden S, P, D, F y ascendiendo en los números de nivel. El llenado se realiza siempre desde el nivel y subnivel de menor energía.
- Principio de exclusión de Pauli: en cada orbital solo puede haber dos electrones, y deben tener espines opuestos (uno hacia arriba y otro hacia abajo).
- Regla de Hund: en un subnivel con varios orbitales, cada orbital se llena primero con un electrón antes de que alguno reciba un segundo electrón. Es decir, los electrones se distribuyen de manera que haya el mayor número posible de electrones desapareados.
- Para determinar la configuración electrónica de un átomo, se utiliza el número atómico, que indica la cantidad total de electrones a distribuir en los orbitales.
Orden de Llenado de Subniveles
- El llenado de los subniveles sigue este orden de energía:
- 1S → 2S → 2P → 3S → 3P → 4S → 3D → 4P → 5S → 4D → 5P → 6S
- Se comienza siempre por el subnivel de menor energía (1S) y se avanza según el modelo indicado, llenando los orbitales conforme a las reglas anteriores.
- Para realizar la configuración electrónica, se debe:
- Consultar la tabla periódica para obtener el número atómico del elemento.
- Distribuir los electrones en los subniveles siguiendo el orden de llenado y las reglas de Aufbau, Pauli y Hund.
- Representar la configuración mediante diagramas de orbitales, usando cajas para los orbitales y flechas para los electrones (una hacia arriba y otra hacia abajo para indicar espines opuestos).
Key Terms & Definitions
- Nivel de energía: capa energética de un átomo, designada por un número entero (1, 2, 3, 4...).
- Subnivel: subdivisión dentro de un nivel, identificada por las letras S, P, D, F.
- Orbital atómico: región dentro de un subnivel donde es más probable encontrar electrones.
- Nodo: zona dentro de un orbital P donde no hay electrones.
- Configuración electrónica: distribución de los electrones en los orbitales de un átomo según las reglas establecidas.
- Diagrama de orbitales: representación gráfica de los orbitales y la distribución de electrones, usando cajas y flechas para visualizar el emparejamiento y la orientación de los espines.
Action Items / Next Steps
- Practicar la escritura de configuraciones electrónicas aplicando el principio de Aufbau, el principio de exclusión de Pauli y la regla de Hund.
- Utilizar la tabla periódica para identificar el número atómico de los elementos y realizar ejercicios de configuración electrónica.
- Dibujar diagramas de orbitales (cajas y flechas) para visualizar la distribución de electrones y el emparejamiento de espines.
- Repasar el significado de las formas de los orbitales y su relación con los subniveles S, P, D y F.
- Familiarizarse con el orden de llenado de los subniveles y practicar la asignación correcta de electrones en cada caso.