Hola descubridoras y descubridores de la química,
¿Cómo estáis? Por desgracia seguimos en este estado de emergencia sanitaria. Como portada de esta entrada he puesto una puesta de Sol, esta foto ha sido tomada en Cabo Vidio, en Asturias. Pero no lo he hecho para dar envidia, ni para que nos entre la nostalgia. Sino como un atisbo de esperanza, ya que muy pronto podremos ver todas las puestas de sol que queramos, en múltiples lugares.
En base a una duda que resolví ayer en el foro de dudas de Unicoos me he planteado hacer un post explicando como hacer configuraciones electrónicas, con múltiples ejemplos mediante la utilización de diagramas de Möller.
En primer lugar, veremos cómo hacer la configuración electrónica de un elemento en estado neutro (sin carga), esto no suele presentar complicación para los estudiantes, pero es necesario para dar el siguiente paso. En segundo lugar, veremos cómo hacer la configuración electrónica de los cationes (“el elemento con carga positiva”). Y en tercer lugar, veremos cómo hacer la configuración electrónica de los aniones (“el elemento con carga negativa”). Estos dos últimos puntos son los que originan mayores dificultades en los estudiantes, por lo que nos pararemos a explicarlos con el objetivo de que una vez que leíste esta entrada te quede claro.
Para empezar, decir que para hacer estos ejercicios es necesario tener presente el diagrama de Möller, que representa el orden de llenado de los orbitales. Este corresponde aproximadamente al orden de energía creciente de los orbitales, pero el principio general que gobierna el orden de llenado de los orbitales es que la energía del átomo en su conjunto debe mantenerse mínima. A continuación os mostramos el diagrama de Möller.
Para hacer configuraciones electrónicas, es necesario seguir el orden de llenado que nos indican las flechas.
-CONFIGURACIÓN ELECTRÓNICA DE UN ÁTOMO EN ESTADO NEUTRO
Para hacer la configuración electrónica de un átomo en estado neutro, seguiremos el diagrama de Möller hasta que el número total de electrones sea igual que el número atómico. El número atómico se escribirá como un subíndice a la derecha del átomo en cuestión.
Por ejemplo: 20Ca: 1s22s22p63s23p64s2 para comprobar que lo hemos hecho bien: 2+2+6+2+6+2 = 20. Lo único que hemos hecho ha sido seguir las flechas. Pero en este caso, coincide que todos los orbitales están llenos ¿Qué ocurre, cuando para alcanzar esta suma nos sobren electrones en un orbital? Muy sencillo, ese número que aparece en el diagrama de Möller, es el valor del número máximo de electrones que puede tener, por lo tanto para terminar de escribir la configuración electrónica pondremos menos electrones en el último orbital y ya está.
Veámoslo con un ejemplo, 9F: 1s22s22p5, si lo comprobamos 2+2+5=9. En este caso, nos sobra un electrón en 2p6 para llegar a 9, quitamos ese electrón y ya está ¡Problema resuelto!
Una vez superadas las configuraciones electrónicas de átomos en estado neutro, vamos a complicarlo un poco ¿Qué pasa cuando el átomo tiene carga? Como buena gallega que soy, voy a contestar así esta pregunta. Depende ¿De qué? De si la carga es positiva o negativa.
-CONFIGURACIÓN ELECTRÓNICA DE LOS CATIONES
Recordamos que los cationes son “los átomos con carga positiva”. Para hacer la configuración electrónica de un catión, escribimos la configuración electrónica del átomo en estado neutro y le quitamos tantos electrones como el valor de la carga positiva de la capa más externa. Esto se justifica con que como los electrones tienen carga negativa y los cationes carga positiva, los positivos y los negativos se anulan.
Por ejemplo el Ca2+, como vimos antes, la configuración electrónica del 20Ca es 1s22s22p63s23p64s2, como la carga es +2, tenemos que eliminar el 4s2. Por tanto la configuración electrónica del Ca2+ es 1s22s22p63s23p6.
Esto visto así puede parecer sencillo, pero lo cierto es que no lo es tanto, ya que al seguir el diagrama de Möller escribimos antes el 4s2 que el 3d10, ya que está demostrado experimentalmente que el orden de energías es así. Pero esto no significa que sea la capa más externa, la capa más externa es la del nivel más alto.
Por eso, para establecer configuraciones electrónicas de los metales de las series de transición tenemos que arrancar primero los electrones s y después los d, para evitar esos fallos es mejor reordenar la configuración electrónica del átomo en estado neutro. Por ejemplo el Fe3+. Primero escribimos la configuración electrónica para el 26Fe: 1s22s22p63s23p64s23d6, luego la reordenamos 26Fe: 1s22s22p63s23p63d64s2. Entonces para establecer la configuración electrónica del Fe3+ tenemos que arrancar 3 electrones, los dos electrones s y un electrón d, quedando por tanto 1s22s22p63s23p63d5.
-CONFIGURACIÓN ELECTRÓNICA DE LOS ANIONES
Recordamos que los aniones son “los átomos con carga negativa”. Para hacer la configuración electrónica de un anión, escribimos la configuración electrónica del átomo en estado neutro y le añadimos tantos electrones como el valor de la carga negativa en la capa más externa. Esto se justifica con que como los electrones tienen carga negativa y los aniones carga negativa, entonces no pueden anularse y se suman.
Por ejemplo el F-, como vimos antes la configuración electrónica del 9F es 1s22s22p5 entonces al 2p5 tenemos que añadirle un electrón, quedando así 1s22s22p6.
Espero que con esta entrada hayáis aprendido a hacer configuraciones electrónicas, la idea a sido enfocarlo desde una manera práctica. Aunque haya muchas cosas que escribí que a nivel teórico no es correcto expresarlas así, en la práctica son así y es como se aplica.
Descubrirlaquimica. Graduada en Química por la USC. Exalumna Colégio Sagrado Corazón de Pontevedra.
18 de Marzo de 2020
