martes, 22 de agosto de 2017

Sacar la configuración electrónica rápido

Playa de Ancoradouro - Cabo Udra

Este artículo se lo dedico a un químico orgánico que ha difundido esta manera de sacar la configuración electrónica de la primera serie de transición por la facultad y ahora se lo ha llevado a otras partes. Se lo dedico también a su mujer y al hijo que va a tener que viene de camino.

Hacer la configuración electrónica de un elemento o de un ion es algo realmente sencillo de hacer, pero también es algo en lo que es muy fácil fallar. El primer método que nos enseñan para hacer configuraciones electrónicas es la regla de Klechrtkowski usando el diagrama de Moeller.

Diagrama de Moeller
Este método consiste en aplicar la definición de número atómico: “Se llama número atómico y se signa mediante Z es el número de protones del núcleo de un átomo, que siendo neutro coincide con el número de electrones”. Lo que nos dicen es que tenemos que seguir las flechas hasta que sumado todos los electrones lleguemos al número atómico del elemento. Así el calcio como tiene número atómico 20 su configuración electrónica sería 20Ca: 1s22s22p63s23p64s2; si queremos sacar la configuración electrónica del Ca2+ deberemos arrancar electrones de la capa más, es decir de la capa de valencia, debemos arrancar dos electrones. Por tanto, la configuración electrónica del Ca2+ sería: 1s22s22p63s23p6.
Recordemos que en el caso de los iones el número atómico no se corresponde con el número de electrones, ya que el átomo no se encuentra en estado neutro, se corresponde sólo con el número de protones. En este caso para saber el número de electrones haremos lo siguiente: en el caso de los cationes, le restaremos al número atómico la carga del ion; por ejemplo, en el caso anterior del Ca2+ el número atómico es 20 y la carga en valor absoluto del ion es 2, es un catión por lo que restaremos la carga, entonces tendrá 18 electrones. En el caso de los aniones, le sumaremos al número atómico la carga del ion; por ejemplo, en el caso del S2- el número atómico es 16 y la carga en valor absoluto del ion es 2, como es un anión sumaremos la carga, entonces tendrá 18 electrones.
A la hora de escribir la configuración electrónica de un elemento que está del tercer período para abajo en la tabla periódica, sacar la configuración electrónica usando el diagrama de Moeller y el número atómico resulta engorroso, ya que el número de electrones aumenta y son muchos electrones los que hay que escribir. La configuración electrónica no es algo que se use aisladamente en química, es algo que se aplica y en estas aplicaciones muchas veces lo que nos interesa es sacar la configuración electrónica de la capa de valencia. Entonces, existe lo que se denomina kernel, que consiste en abreviar la configuración electrónica dando por supuesta la configuración del gas noble anterior y dejando visible sólo la configuración electrónica de la capa de valencia, esta se puede deducir a partir de la tabla periódica. Por ejemplo, en el caso anterior del calcio, sería Ca: [Ar] 4s2 ya que si miras la tabla periódica el gas noble que hay antes del calcio es el argón, el calcio está en el bloque s en la segunda posición por lo que es s2, es decir, el orbital s está lleno; es el nivel 4 ya que está en el cuarto período. Si por ejemplo quisiéramos deducir la configuración electrónica del potasio a partir de la tabla periódica, sería [Ar]4s1ya que si miras la tabla periódica el gas noble que hay antes del calcio es el argón, el calcio está en el bloque s en la primera posición por lo que es s1, es decir, el orbital s está semilleno; es el nivel 4 ya que está en el cuarto período.
En el caso de los cationes arrancaremos un número de electrones equivalente al valor de la carga del ion en valor absoluto de la capa más externa; en el caso de los aniones añadiremos un número de electrones equivalente al valor de la carga del ion en valor absoluto.




Cuando queremos sacar la configuración de la capa de valencia de un elemento de transición sigue siendo sencillo ya que esta es del tipo: (n-1)dxns2, ya que el nivel de la capa s se corresponde con el número del período, pero el nivel de la capa d se corresponde con el número del período menos 1. Aquí debemos de tener cuidado ya que si lo hacemos siguiendo el diagrama de Moeller llegaremos a la conclusión de que es ns2(n-1)dx ya que se llena antes el orbital s del nivel n que el orbital d del nivel (n-1), pero el nivel más externo es el nivel 4 y esto puede traernos complicaciones a la hora de sacar la configuración electrónica de la capa de valencia de un ion.

Por ejemplo, en el caso del paladio la configuración electrónica del paladio sería [Kr]5s24d7, ahora bien, si queremos sacar la configuración electrónica del Pd2+ por ejemplo, esta manera de escribirlo puede traernos complicaciones ya que podemos llegar a pensar que la capa más externa es la capa d y decir que la configuración electrónica del Pd2+ es [Kr]5s24d5 cuando esto no es cierto; si escribimos la configuración electrónica del paladio de la forma [Kr]4d75s2 llegaremos a la conclusión de que la configuración electrónica del Pd2+ es [Kr]4d7 y esta es la configuración correcta.

Teniendo la tabla periódica delante es muy fácil sacar la configuración electrónica de la capa de valencia, pero si no tenemos la tabla periódica a mano esto se puede complicar y entorpecernos el trabajo. Afortunadamente, hay unas reglas nemotécnicas que se pueden utilizar para facilitarnos este trabajo; en esta entrada os voy a mostrar las dos que considero más prácticas.

La primera, es para la primera serie de transición, ya que aprenderse diez elementos como están colocados sin cambiarlos de sitio es muy difícil. La regla es la siguiente eScucha Tio Vanidoso Cristo Mantiene la Fe Como Ningun Cura Zangano; esto es escandio (Sc), titanio (Ti), vanadio (V), cromo (Cr), manganeso (Mn), hierro (Fe), cobalto (Co), niquel (Ni), cobre (Cu) y cinc (Zn). Para poder usar esta regla debes conocer los símbolos de los elementos, aunque no sepas su colocación exacta en la tabla periódica. Hay que decir, que no debemos olvidarnos que antes del escandio están el 20Ca y el potasio, es decir “los dos electrones de la capa s” ya que este es el único peligro de utilizar esta regla. Una vez conocido esto podemos sacar la configuración electrónica de cualquier elemento de la primera serie de transición con los dedos, ya que tenemos diez dedos y son diez elementos. Si usas los dedos de las manos o de los pies lo dejo a tu decisión, también puedes hacerlo usando una mano y un pie.




Por ejemplo, si queremos sacar la configuración electrónica del hierro: eScucha Tio Vanidoso Cristo Mantiene la Fe: uno, dos, tres, cuatro, cinco, seis; la configuración electrónica de la capa de valencia del hierro será 3d64s2. Si queremos la configuración de la capa de valencia del Fe2+ esta será 3d6, mientras que si la queremos del Fe3+ esta será 3d5.

La segunda, es para saber los elementos cabeza de grupo del segundo período del bloque p, ya que aunque sólo son cinco elementos y no diez como en el caso anterior sigue resultando difícil no intercambiar elementos de sitio. La regla es Bebe Cocacola Natural O Fría; es decir boro (B), carbono (C), nitrógeno (N) y oxígeno (O). Se puede sacar la configuración de la capa de valencia de estos elementos usando los dedos de una mano o de un pie; y claro acordándonos de los electrones de valencia de la capa s.

 
Por ejemplo, si queremos sacar la configuración electrónica de valencia del oxígeno esto sería Bebe Cocacola Natural O: uno, dos, tres, cuatro; por tanto, sería 2s22p4. Si queremos sacar la configuración electrónica del O2- esta sería 2s22p6 ya que en la capa más externa introducimos dos electrones al tratarse de un anión.

Descubrirlaquimica. Estudiante de química en la USC.

22 de Agosto de 2017 


Bibliografía:
  • Los trucos que me enseñó el químico orgánico al que le dedico este artículo
  • Mi propia experiencia
  • Mi imaginación


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