Configuración electrónica y propiedades periódicas
1.º de BachilleratoRuta de edumaterial
Qué vas a aprender
- Relacionar niveles, subniveles y orbitales con la estructura electrónica del átomo.
- Escribir configuraciones electrónicas aplicando Aufbau, Pauli y Hund.
- Deducir posición periódica y comparar tendencias a partir de la configuración y la carga nuclear efectiva.
Antes de empezar
- Conocer protones, neutrones, electrones e isótopos.
- Interpretar potencias de diez y notación científica.
- Reconocer grupos y periodos en una tabla periódica.
El modelo explica evidencias, no dibuja órbitas reales
Los espectros atómicos muestran que los átomos absorben y emiten radiación en cantidades discretas. Esa evidencia obliga a describir energías permitidas, no electrones que puedan seguirse como planetas en trayectorias definidas.
Un orbital es una función del modelo cuántico asociada a una distribución de probabilidad. Las figuras s, p y d son superficies de probabilidad; no son recipientes materiales ni caminos recorridos por el electrón.
Niveles, subniveles y orbitales
- n, l, mₗ y mₛ
- El número principal n identifica el nivel; l, el tipo de subnivel; mₗ, el orbital dentro del subnivel; y mₛ, una de las dos orientaciones de espín. Un orbital admite como máximo dos electrones con espines opuestos. Los subniveles s, p y d contienen uno, tres y cinco orbitales, respectivamente.
Construir una configuración electrónica
- Determina el número de electrones del átomo o ion.
- Ocupa los subniveles por energía creciente; en el nivel escolar se usa el orden de llenado indicado en el diagrama diagonal.
- No coloques más de dos electrones por orbital y, si hay dos, asigna espines opuestos.
- En orbitales degenerados, coloca primero electrones desapareados con espines paralelos y solo después empareja.
- Comprueba que la suma de exponentes coincide con el número total de electrones.
Configuración del nitrógeno
Escribe la configuración del nitrógeno neutro, Z = 7.
- Hay siete electrones.
- 1s y 2s quedan completos: 1s² 2s².
- Quedan tres electrones para los tres orbitales 2p.
- Hund obliga a ocuparlos de uno en uno antes de emparejar.
1s² 2s² 2p³; los tres orbitales p contienen un electrón cada uno.
De la configuración a la tabla
El mayor valor de n ocupado ayuda a identificar el periodo. El subnivel que recibe los últimos electrones determina el bloque s, p, d o f. En los elementos representativos, la configuración de valencia permite reconocer familias con comportamiento semejante.
A lo largo de un periodo aumenta la carga nuclear mientras el apantallamiento no crece en la misma proporción. En términos generales el radio disminuye y la energía de ionización y la electronegatividad aumentan hacia la derecha; al bajar por un grupo aparecen nuevas capas, aumenta el radio y suele disminuir la energía de ionización.
Las tendencias no son una regla sin contexto
Ordenar cualquier propiedad mirando solo si el número atómico es mayor.
Compara periodo, grupo, capas ocupadas, carga nuclear efectiva y la propiedad concreta.
El número atómico aumenta siempre, pero radio, energía de ionización y electronegatividad no varían todas en la misma dirección. Además, las tendencias tienen excepciones que se explican con configuraciones y estabilidad de subniveles.
Cadena de razonamiento
- La radiación aporta evidencia de energías cuantizadas.
- Pauli limita la ocupación y Hund ordena orbitales de igual energía.
- La configuración conecta átomo, bloque, periodo y familia.
- Las tendencias se justifican con capas y carga nuclear efectiva, no se memorizan como flechas aisladas.
Compruébalo ahora
Escribe la configuración electrónica fundamental del azufre neutro, Z = 16, e indica cómo se reparten los cuatro electrones del subnivel 3p.
Ver solución explicada
Respuesta: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁴; en 3p queda un orbital con dos electrones opuestos y dos orbitales con un electrón cada uno y espines paralelos.
Los exponentes suman 16. Tras ocupar cada uno de los tres orbitales 3p con un electrón, el cuarto se empareja en uno de ellos; emparejar antes incumpliría Hund.
El calcio termina en [Ar] 4s². Indica periodo, grupo y bloque.
Ver solución explicada
Respuesta: Periodo 4, grupo 2 y bloque s.
El mayor n es 4; los dos electrones de valencia ocupan 4s, patrón de los elementos del grupo 2 y del bloque s.
Ordena Na, Mg y Cl de mayor a menor radio atómico y justifica la tendencia.
Ver solución explicada
Respuesta: Na > Mg > Cl.
Los tres están en el periodo 3. Hacia la derecha aumenta la carga nuclear efectiva y los electrones de valencia son atraídos con más intensidad, por lo que el radio disminuye.
Alineación curricular y fuentes
- Física y Química · 1.º de Bachillerato · bloque A: desarrollo de la tabla periódica y estructura electrónica tras la interacción con la radiación electromagnética. · Real Decreto 243/2022, currículo básico de Bachillerato
Cuando lo tengas claro
Practicar esto: Escribir configuraciones y asignar números cuánticosPracticar esto: Comparar radio, energía de ionización y electronegatividadModelos atómicos y configuración electrónicaEnlace, geometría y propiedades de las sustancias