Configuracion electronica

1. Aulas sinfronteras 15
Esquema1
1. Enlaperiferia delátomoseubicanloselectronesyenelnúcleoseencuentran
los protones junto a los neutrones.
2. Loselectronesposeencantidadesdeenergíasespecíficasodefinidas.
3. Losnivelesdeenergíaestáformadosporsubnivelesdeenergía.
Modelo
atómico 4. Los electrones cercanos al núcleo poseen poca energía y viceversa.
actual
5. Los electrones se mueven en zonas llamadas orbitales.
6. En cada orbitalse pueden ubicar un máximo de dos electrones.
7. Los electrones presentan giros llamados spin. Este giro puede tener dos sentidos:
comolasagujasdelrelojoenelsentido contrario.Por estosólotomadosvalores
(+1/2 y-1/2).
Guía #1: Configuraciónelectrónica
Los números cuánticos
Utiliceelsiguiente esquema que contienelospostuladosgenerales del modelo atómicodelateoría
cuántica actual,para apoyar lainterpretación de la información deltexto“Números cuánticos”:
Actividad 1
QUÍMICA
GRADO DÉCIMO
1
INSTITUCIÓN EDUCATIVA ESTEFANÍA MARIMÓN ISAZA

2. 16 Aulassinfronteras
Lectura 1
Números cuánticos
Elmodelocuánticodelátomoestablececuatronúmeroscuánticosparadescribirlascaracterísticasde
unelectrón:númerocuánticoprincipal(n),númerocuánticosecundario oazimutal(l),númerocuántico
magnético (ml) y número cuántico de spin (ms).
Número cuántico principal (n): se refiere al nivel de
energía o regiones de espacio donde existe una alta
probabilidaddehallarunelectrón.Serepresentacon
númerosenterosqueoscilanentreuno(1)ysiete(7)
oconlasletrasK,L,M,N,O,P,Q.Cadaniveltieneuna
cantidaddeenergíaespecífica,siendoelniveldeenergía
másbajon=1yelmásmásalton=7.Porejemplo,el
niveln=3(M)indicalaprobabilidaddequeelelectrón
seubiqueeneltercerniveldeenergía.Elnivel1se
encuentramáscercaalnúcleo;entretanto,elnivel7esel
más distante. Del mismo modo, el nivel n = 3 (M) tiene un
radio mayor queel nivel n = 2(L) yen consecuencia tiene
mayor energía.
Núcleo
K
L
M
N
O
PQ
n=1=K
n = 2 = L
n=3=M
n=4=N
n=5=O
n= 6 =P
n=7=Q
Cada nivel energético tiene un número determinado de electrones, el cual se calcula mediante la ecuación
X=2n2,dondeXrepresentaelnúmerodeelectronesynelnúmerodelnivel.Porejemplo,elnúmerode
electronesparaelnivel1secalculaX=2x12=2;eldelnivel2X=2x22;eldelnivel3X=2x32
Númerocuánticosecundariooazimutal(l):cadaunodelosnivelesdeenergíaconsisteenunoomás
subniveles,enlosqueseencuentranloselectronesconenergíaidéntica.Lossubnivelesseidentificancon
lasletrass,p,dyf.Elnúmerodesubnivelesdentrodecadaniveldeenergíaesigualasunúmerocuántico
principal.Porejemploelprimerniveldeenergía(n= 1)tieneunsubnivel1s.El segundo,(n = 2)tienedos
subniveles2sy2p.Eltercernivel(n=3)tienetressubniveles3s,3py3d,elcuartotendrá4subniveles4s,4p,
4d y4f.Losnivelesde energían = 5, n= 6 y n= 7 tambiéntienentantossubnivelescomoelvalorde n,pero
sóloseutilizanlosniveless,p,dyfparacontenerloselectronesdelos118elementosconocidosalafecha.
Por último,cada subnivelpuedecontener unnúmero máximodeelectrones así:s=2electrones,p=6
electrones, d = 10 electrones y f = 14 electrones.
Número cuántico magnético (ml ): el número
cuántico magnético determina la orientación
de la nube electrónica que sigue el electrón
alrededordelnúcleo.Esdecir,nosdescribela
orientación del orbital en el espacio en función
delascoordenadas x,yyz.Para elelectrón,
indicaelorbitaldondeseencuentradentrode
undeterminadosubniveldeenergíayparael
orbital,determinalaorientaciónespacialque
adoptacuando el átomo es sometido a la acción
de un campo magnético externo.
z
y
x
dXY
z
dYZ
y
x
z
y
x x
z dXZ
y
x
dX2-Y
2
dZ2
y

3. Aulas sinfronteras 17
Actividad 3
UtiliceelEsquema 1 yla lecturaanterior ycompletelasiguiente tabla,relacionandoel postuladode
la teoría cuántica (Esquema 1) con el número cuántico correspondiente.
Tabla 1: Números cuánticos y relación con los postulados de la teoría atómica actual.
Teniendo en cuenta la información de la Lectura 1, responda:
¿Unelectróndelnivel2tienemáso menosenergíaque unelectróndelnivel4? Sustentesurespuesta.
¿Cuáles el número máximoposiblede electrones enel subnivel 5d?
Indiqueel número máximo de electronesenel subnivel 3p
Indique cuál es el número máximo de electrones en el nivel de energía n = 4
¿A qué conclusión se puede llegar?
Paracada valordel,mlpuedetomartodoslosvalorescomprendidos entre–ly+l.Así,sil=1,
losvalores posibles deml serán-1,0y +1,ytendrá tresorientaciones a saber:px,py y pz.
Númerocuánticodespin(ms):indicaelgirodelelectrónentornoasupropioeje.Este
giropuedetener dos sentidos (comolasagujasdelrelojoensentido contrario), por estosólo
toma dos valores: +1/2 gira a la derecha y -1/2 gira a la izquierda.
Tomado y editado de: Burns Ralph (2003). Fundamentos de Química. Ciudad de México, México: Editorial Pearson.
Númerocuántico Postulados relacionados
Número cuántico principal (n)
Númerocuánticosecundariooazimutal(l)
Número cuántico magnético (ml)
Númerocuánticodespin(ms):
Indicaelgirodelelectrón
2
1
2
3
4
5

4. 18 Aulassinfronteras
0
5f
4d 4f
Clase 5
Actividad 4
Leacon atención elsiguiente texto con elfindeidentificar losprincipios
y reglas que rigen la representación de la distribución y ordenamiento
de los electrones contenidos en un átomo.
Lectura 2
Configuración electrónica
Segúnlateoríaatómicaactual,loselectronesdeunátomoseorganizan alrededordelnúcleoenórbitaso
niveles,loscualescorrespondenaregionesdeespacioenlasqueexisteunaaltaprobabilidaddehallaro
encontrarunelectrón.Cadanivelsepuedesubdividirensubniveles.Alarepresentacióndelaformacómo
sedistribuyenloselectronesenlosdistintossubnivelesdeenergíasellamaconfiguraciónelectrónicade
un átomo.
Deestadistribucióndependegranpartedelaspropiedadesfísicasytodaslaspropiedadesquímicasdel
átomo.Ladistribución de los electronesse fundamenta en los siguientes principios.
PrincipiodeexclusióndePauli:enunátomonopuedenexistirdoselectronescuyoscuatronúmeros
cuánticosseaniguales.Estosignificaqueenunorbitalsolopuedehaberunmáximodedoselectrones,
cuyosspinrespectivosserán:+1/2y-1/2.Cadaelectróncondiferentespinserepresentaconflechas
hacia arriba y hacia abajo.
Regla de la máxima multiplicidad o regla de Hund: cuando hay orbitales de equivalente energía
disponible, los electrones se ubican de uno en unoy no por pares. Esto quieredecir que cada uno
de los orbitales tiene que estar ocupado por un electrón, antes de asignar un segundo electrón a
cualquiera de ellos. Los spin de estos electrones deben ser iguales.
Principio de Aufbau o de relleno: los electrones van
ocupando lossubniveles disponibles enelorden enelque
aumentansuenergía,ylasecuencia deocupación viene
determinada por el triángulo de Pauli.
1s
2
2s
2
2p
6
Energías relativas: establecen que los electrones comienzan
2
3s
2
4
3p
6
3d
10
a ubicarse en orbitales de mayor a menor energía.
Leydelocteto:lamayoríadeelementos tiendenaalcanzar
un grado alto de estabilidad, lo cual en términos químicos,
significa quenoreaccionan químicamente. Entérminosde
distribución de electrones, en un átomo no pueden existir
másdeochoelectronesen elnivelmásexternode
energía.
10
2
18
2
36
2
54
2
86
2
118
12
6
30
6
48
6
80
6
112
20
10 14
38 56
10 14
70 88
10
102
Figura 1: Diagrama de Möeller
5s
6s
7s
8s
5p
6p
7p
5d
6d
4s 4p

5. Aulas sinfronteras 19
Actividad 5
Reglas para representar la distribución de electrones de un átomo
Pararepresentarladistribucióndeloselectronesdeunátomo,seusalanotaciónelectrónicaoespectral,
siguiendo las siguientespautas:
Seescribecomocoeficienteelnúmeroquerepresentaelnúmerocuánticoprincipal(n):1,2,3,4,5,6o7.
Inmediatamentedespués,seescribeenminúsculalaletraqueidentificaelsubnivel,númerocuántico
secundario (l): s, p, d o f.
Por último, seescribe enlapartesuperior derecha delaletra queidentifica elsubnivel, elnúmero que
indica la cantidad de electrones que están presentes en el subnivel.
Para escribir la configuración espectral de un átomo es necesario:
Conocer el número atómico (número total de electrones del átomo).
Recordarqueexisten7nivelesyqueelnúmerodeelectronespornivelsecalculaatravésdelafórmula
X =2n2.
Tenerencuentaqueloselectronesocupanlossubnivelessiguiendounordencrecientedeenergíay
que solo comienzan a llenar un subnivelcuando se ha completado elanterior.
Ejemplo 1: El sodio (Na) con Z = 11
Na: 1s2 2s2 2p6 3s1
Alsumartodoslosexponentes,eltotalseráelnúmeroatómico,enestecasoZ=11.
El último nivel de energía es n = 3.
Al último nivel de energía se le conoce como capa de valencia; los electrones que se ubican
en este nivel se les llama electrones de valencia.
Capa de valencia = 3
Electronesdevalencia=1
Ejemplo 2: Utilizando el diagrama de la Figura 1: Diagrama de Möeller: es la distribución electrónica del
bromo con Z = 35
Br:1s22s22p63s23p63d104s24p5
Capa de valencia: 4
Electrones de valencia: 7
Eneldiagrama de Möeller (Figura1),queseencuentra en lapágina18,
coloreelarutaquecorresponde alaconfiguración electrónica delsodio
(Na)y del Bromo(Br). Utilice un colordiferenteparacadaelemento.

6. Actividad 6
Teniendoen cuenta el principio de exclusión de Pauli y la regla de Hund, identifique cuál es el error
encadaunadelasdistribuciones electrónicas.Luego,escribaensucuadernolaformacorrectade
estas distribuciones.
a) Distribución electrónica: 1s2 2s2 2p2
C (6e-
) 1s2
2s2
2p2
1s 2s 2px
2py
2pz
Error:
b) Distribución electrónica: 1s2 2s2 2p4
O (8e-
) 1s2
2s2
2p4
1s 2s 2px 2py 2pz
Error:
A partir de las características que se mencionan a continuación, identifique el elemento.
a) Elemento cuya distribución electrónica es: 1s2 2s2 2p6 3s1
b) Elementocuyadistribuciónelectrónicaes:1s2 2s2 2p6
c) Elementocuyadistribuciónelectrónicaes:1s2 2s22p63s2 3p64s2
d) Elementocuyadistribuciónelectrónicaes:1s22s22p63s23p64s23d104p2
20 Aulassinfronteras
1
2

7. Aulas sinfronteras 21
Actividad 7
Configuración electrónica y los elementos esenciales para la salud
Lea con atención el siguiente texto.
Lectura 3
Elementos esenciales para la salud
Sóloalrededorde20delos92elementosqueseencuentranenestadonaturalenelambienteson
esencialesparalasupervivencia delcuerpo humano.Deellos,cuatro elementos (oxígeno, carbono,
hidrógeno y nitrógeno), constituyen el 96 % de lamasa corporal. La mayor parte de los alimentosde la
dieta diaria contienen estos elementos, los cuales se encuentran haciendo parte de carbohidratos, grasas
yproteínas.Granpartedelhidrógenoyeloxígenoseencuentraenelagua,queconstituye cercadel60%
de la masacorporal.
Los macromineralescalcio (Ca), fósforo (P), potasio(K), cloro
(Cl),azufre(S),sodio(Na)ymagnesio(Mg)sonelementos
queintervienenennumerosasfunciones,entrelascualesse
encuentranlaformacióndehuesosydientes,elmantenimiento
del corazón y de los vasos sanguíneos, la contracción muscular,
losimpulsos nerviosos, el equilibrio de loslíquidos del cuerpo
y la regulación del metabolismo celular. Los macrominerales
están presentes en menores cantidades en comparación con los
elementosprincipales,demodoquesenecesitanencantidades
muy pequeñas en la dieta diaria.
Losotroselementosesenciales,llamadosmicrominerales,
entreloscualesseencuentran hierro(Fe),silicio (Si),zinc(Zn),
cobre(Cu),manganeso(Mn),yodo(I),cromo(Cr),arsénico
(As),selenio(Se)ycobalto(Co)oelementostraza(también
llamados oligoelementos), son principalmente elementos que
estánpresentesenelcuerpohumanoencantidadesaúnmás
pequeñas, algunos con menos de 100 mg. En los últimos años,
ladeteccióndeestascantidadeshamejoradonotablemente,
loquehapermitidoconocerunpocomássobresufunción
enelorganismo.Hoyendía,sabemosqueelementoscomo
elarsénico(As),cromo(Cr)yselenio(Se),sonnecesariosen
pequeñas cantidades pero que son tóxicos para el organismo en
concentraciones altas. También se consideran esenciales otros
elementoscomoelestaño(Sn)yelníquel(Ni).Sinembargo,aún
se desconoce su función metabólica.
Texto tomado y editado de: Timberlake Karen (2013) Química orgánica y biológica. Ciudad de México, México: Ed Pearson.
Clase 6

8. Capa de valenciaSímbolo
químico
Actividad 8
Conbaseenlalecturaanterior,completela siguientetablaparacadaunodeloselementosesenciales
mencionados en la Lectura 3:
Elemento Z Electrones de valencia
Hidrógeno
Carbono
Oxígeno
Nitrógeno
Fósforo
Cloro
Calcio
Magnesio
Sodio
Potasio
Cromo
Azufre
Hierro
Silicio
Zinc
Cobre
Manganeso
Yodo
Arsénico
Selenio
Cobalto
Níquel
22 Aulassinfronteras