Este documento describe la estructura electrónica de los átomos, incluyendo la configuración electrónica, los números cuánticos, y cómo los electrones se distribuyen en los diferentes niveles, subniveles y orbitales de un átomo de acuerdo con las reglas de ocupación electrónica. También explica cómo representar gráficamente la configuración electrónica de los elementos usando notación algebraica, diagrama de orbitales, y la configuración de Lewis.

1. Química I
Bloque III Estructura electrónica de los átomos
Configuración electrónica
Primer cuatrimestre

2. • La configuración electrónica es la distribución de los electrones de un átomo
en sus diferentes niveles, subniveles y orbitales energéticos, de forma que esa
distribución sea la más estable, es decir, la de menor energía.
• Los electrones deben acomodarse primero en los orbitales de menor energía,
es decir: cada nuevo electrón añadido a un átomo entrará en el orbital
disponible de menor energía.

3. Regla de diagonales
Considerando las energías relativas de los orbitales de un
átomo, el orden de ocupación será el siguiente:
1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d, 5p, 6s,
4f, 5d, 6p, 7s, 5f, 6d, 7p

4. Números cuánticos
En la actualidad se considera que el átomo está formado por un núcleo
de protones y neutrones, rodeado por una serie de niveles y
subniveles de energía en donde es posible localizar a los electrones, los
cuales se mantienen girando sobre su propio eje.
Los números cuánticos son el resultado de las ecuaciones de
Schrödinger y Dirac-Jordan, e indican la zona atómica donde es
probable encontrar al electrón. Y nos sirven para conocer el
comportamiento del electrón
Estos se conocen como: principal (n), secundario (l), magnético (m)y
de espín (s).

5. Número cuántico principal (n)
Designa el nivel energético principal en el cual se localiza un electrón
dado; este número también expresa la energía de los niveles dentro del
átomo. El número cuántico “n” puede asumir teóricamente cualquier
valor entero desde uno hasta infinito, aunque normalmente se usa
hasta n = 7.

6. El número cuántico principal es una medida del tamaño del orbital,
mientras más grande sea el valor de n, mayor será su órbita y los
electrones estarán más alejados del núcleo. Cada valor de n está
asociado con una letra, de la siguiente manera:

7. Cada nivel energético puede contener un número limitado de electrones
dado por la expresión 2n2, donde n es el número cuántico principal
Ejemplo:
En el Nivel 1, utilizando la formula 2n2 se obtendrán
2 electrones 2(1)2 = 2
Nivel 2, utilizando la formula 2n2 se obtendrán
8 electrones 2(2)2 = 8
Nivel 3, utilizando la formula 2n2 se obtendrán 18 electrones
2(3)2 = 18
Nivel 4, utilizando la formula 2n2 se obtendrán 32 electrones
2(4)2 = 32

8. Número cuántico secundario (l)
Este número cuántico describe el tipo de orbital asociada con el
movimiento del electrón alrededor del núcleo; por lo tanto, el valor de
“l” indica el tipo de subnivel en el cual se localiza el electrón y se
relaciona con la forma de la nube electrónica.
Cada nivel electrónico se divide en subniveles que contienen electrones
de la misma energía. Los valores de “l”están determinados por el valor
de “n”; para cierto nivel, “l”, puede asumir cualquier valor entero, pero
iniciando siempre con el valor de 0 (cero) hasta un valor igual a “n-1”.

9. De esta manera, si empleamos la formula l = n – 1 tendríamos:

10. A los subniveles se les asignan las letras s, p, d y f, que determinan el
tipo de orbital de que se trata. Cuando “l” toma los valores de
0 = s, 1 = p, 2 = d y 3 = f. Cada nivel tiene un número específico de
subniveles.

12. Número cuántico magnético (m)
Determina la orientación espacial del orbital. Se denomina magnético
porque ésta orientación espacial se acostumbra definir con relación a un
campo magnético externo. Puede tomar valores positivos y negativos,
incluso el cero
se calcula con la fórmula m = “- l” hasta + “l”
Ejemplo:
• Si l = 0, entonces “m” toma el valor de 0. Un solo valor, es decir, un solo orbital.
• Si l = 1, entonces “m” toma tres valores, -1, 0 y +1. Por esta razón hay tres orbitales
en el subnivel p.
• Si l = 2, entonces “m” tiene cinco valores -2, -1, 0 +1 y +2. Razón por lo que hay
cinco orbitales en el subnivel d.
• Si l = 3, entonces los valores de “m” son siete -3, -2, -1, 0 +1, +2 y +3. Por lo que se
tienen siete orbitales en el subnivel f

13. Número cuántico de espín (s)
Este número cuántico describe la orientación del giro del electrón.
Expresa el campo eléctrico generado por el electrón al girar sobre su
propio eje, el cual sólo puede tener dos direcciones, una en el sentido
de las manecillas del reloj y la otra en sentido contrario.
Los valores numéricos permitidos para el número cuántico espín “s”
son: +1/2 y -1/2.

14. Configuración algebraica
Ejemplo, la configuración electrónica de algunos elementos por orden
de su número atómico será la siguiente:
Donde:

15. Configuración grafica
• Principio de exclusión de Pauli: ningún orbital puede contener más
de dos electrones y esos dos electrones no tienen los mismos valores
de números cuánticos.

16. • Regla de Hund o Principio de la Máxima Multiplicidad: establece que
el ordenamiento más estable de electrones es aquel donde está el
número máximo de electrones desapareado (no están formando
pareja); todos ellos tienen el spin en el mismo sentido.

17. • Para escribir la configuración electrónica debe utilizarse la notación:
• Para la configuración electrónica algebraica

18. • Para la configuración electrónica grafica:
n y l siguen significando nivel y subnivel respectivamente, el
orbital se representa con una línea, los electrones se
representan con las flechas; indicando cada una un electrón y la
orientación de su giro

19. Configuración puntual o de Lewis
• Nivel de Valencia: Es el nivel de mayor energía que contiene
electrones en un átomo.
• Electrones de valencia: Se denomina así al número de electrones que
un átomo tiene en el nivel de valencia

20. • Ejemplo
En el caso del flúor el nivel de valencia es el nivel 2 y tiene 7 electrones
de valencia:

21. A la configuración de Lewis también se le llama puntual, debido a que se utilizan puntos para
representar, en torno al símbolo del elemento, los electrones de valencia que éste contiene de
acuerdo con la siguiente notación general:
Donde:
X es el símbolo del elemento
S representa los puntos que indican cuántos electrones de valencia tiene el elemento en el orbital
“s”
Px Representa los puntos que indican cuántos electrones de valencia tiene el elemento en el orbital
px
Py Representa los puntos que indican cuántos electrones de valencia tiene el elemento en el orbital
py.
Pz Representa los puntos que indican cuántos electrones de Valencia tiene el elemento en el
orbital pz

22. • Para el ejemplo del flúor entonces su configuración puntual es la
siguiente:

23. Bibliografía
• Villarmetn Christine, López Jaime (2012). Química 1. México Ed. Book
Mart
• Ocampo, G.A. (2003). Fundamentos de Química 1. México, D.F.
Editorial Publicaciones Culturales