4.º de ESORuta de edumaterial
Qué vas a aprender
- Explicar por qué los modelos atómicos cambian cuando nuevas evidencias revelan sus límites.
- Escribir configuraciones electrónicas de átomos e iones sencillos siguiendo el orden energético.
- Relacionar la configuración externa de elementos representativos con periodo y grupo.
Antes de empezar
- Usar número atómico y carga de un ion.
- Distinguir protones, neutrones y electrones.
- Reconocer periodos y grupos de la tabla periódica.
Un modelo explica y también tiene límites
Dalton hizo útil la idea de átomos para explicar proporciones químicas; Thomson incorporó el electrón; Rutherford concentró la carga positiva en un núcleo muy pequeño; Bohr introdujo niveles energéticos.
El modelo cuántico no dibuja trayectorias planetarias conocidas. Describe estados y probabilidades de localizar electrones. Cada cambio histórico respondió a evidencia que el modelo anterior no explicaba bien.
Niveles y subniveles
- Configuración electrónica
- Es la distribución de los electrones entre estados de distinta energía. En la notación 3p⁵, el 3 identifica el nivel, p el subnivel y el superíndice indica cinco electrones en ese subnivel.
Capacidad de los subniveles escolares
| Subnivel | Capacidad máxima |
|---|---|
| s | 2 electrones |
| p | 6 electrones |
| d | 10 electrones |
Orden de llenado
- Calcula los electrones: Z en un átomo neutro; suma electrones si la carga es negativa y resta si es positiva.
- Llena de menor a mayor energía: 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p.
- Respeta la capacidad máxima de cada subnivel.
- Suma los superíndices para comprobar el total.
De la configuración a la tabla
El mayor número de nivel ocupado suele indicar el periodo. Para los elementos representativos, los electrones s y p del nivel externo permiten reconocer la familia química.
Esta regla escolar no debe extenderse sin cuidado a todos los metales de transición: allí intervienen subniveles d y aparecen configuraciones y estados de oxidación más variados.
Cloro neutro
El cloro tiene Z = 17.
- Hay 17 electrones.
- Se distribuyen: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁵.
- El nivel externo es 3 y contiene siete electrones s+p.
Periodo 3 y grupo 17.
El 4s se ocupa antes que el 3d
Llenar siempre por orden del número de nivel: completar 3d antes de 4s.
Seguir el orden energético indicado.
El número principal no basta para ordenar energías. Además, la imagen de capas es una ayuda, no una fotografía de órbitas reales.
La evidencia obliga a revisar modelosPrueba otro caso
Si el modelo de Thomson hubiera sido correcto, ¿qué habría pasado en el experimento de la lámina de oro?
Un compañero dice que el modelo de Thomson «estaba mal». ¿Cuál es la respuesta más correcta?
Solución accesible sin interacción
Respuesta: Atravesarían la lámina con desviaciones pequeñas — La carga positiva repartida no explica los grandes rebotes del experimento.
En un átomo relleno de carga positiva blanda y repartida no hay nada lo bastante concentrado como para devolver una partícula. Rutherford lo dijo con sus palabras: fue tan increíble como disparar contra un papel de fumar y que la bala volviera.
Respuesta: Explicaba datos previos, pero falló ante un nuevo experimento — Un modelo puede ser útil con cierta evidencia y requerir revisión ante datos nuevos.
El modelo de Thomson daba cuenta de lo que se conocía: había electrones y el átomo era neutro. Fue la lámina de oro la que enseñó algo que no encajaba. Decir que «estaba mal» sin más se salta lo interesante, que es POR QUÉ dejó de servir.
Configuración de átomos e ionesPrueba otro caso
¿Cuál es la configuración electrónica del oxígeno, que tiene 8 electrones?
¿Cuál es la configuración electrónica del silicio, que tiene 14 electrones?
Solución accesible sin interacción
Respuesta: 1s2 2s2 2p4 — Los subniveles s admiten dos y los cuatro electrones restantes ocupan 2p.
Dos en 1s, dos en 2s y los cuatro que quedan en 2p, que aún no se llena. Y en un subnivel s nunca caben más de dos, así que 2s6 y 1s4 son imposibles.
Respuesta: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p2 — Lleno hasta 2p y reparto los cuatro restantes entre 3s y 3p.
Diez electrones llenan hasta el 2p y los cuatro restantes van al 3s y al 3p. Las otras opciones se pasan de la capacidad de un subnivel o se saltan el 3s.
Configuración externa, periodo y grupoPrueba otro caso
Un elemento acaba su configuración en 3s2 3p5. ¿En qué grupo y periodo está?
Dos elementos tienen configuraciones que acaban en 2s2 2p4 y en 3s2 3p4. ¿Qué tienen en común?
Solución accesible sin interacción
Respuesta: Grupo 17, periodo 3 — El nivel mayor es tres y los siete electrones externos corresponden al grupo 17.
El nivel mayor es tres y los siete electrones externos corresponden al grupo 17.
Respuesta: Mismo grupo: seis electrones de valencia — Los finales s2 p4 repiten la ocupación de valencia en distintos niveles.
Son el oxígeno y el azufre. Al escribir la configuración se ve por qué la tabla es periódica: cada cierto número de elementos vuelve a repetirse el mismo final, y con él el mismo comportamiento químico.
Evidencia, configuración y tabla
Explica qué reveló la gran desviación de unas pocas partículas alfa y escribe la configuración de Cl⁻, Z = 17; relaciona la capa externa con periodo y grupo del átomo neutro.
Solución accesible sin interacción
- Demuestra que puedes explicar por qué los modelos atómicos cambian cuando nuevas evidencias revelan sus límites.
- Demuestra que puedes escribir configuraciones electrónicas de átomos e iones sencillos siguiendo el orden energético.
- Demuestra que puedes relacionar la configuración externa de elementos representativos con periodo y grupo.
Respuesta: Reveló un núcleo pequeño, denso y positivo; Cl⁻ tiene 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶; el Cl neutro está en periodo 3 y grupo 17.
La desviación concentró carga y masa en el núcleo. El ion gana un electrón, mientras periodo y grupo se deducen de la configuración del átomo neutro.
Compruébalo ahora
Escribe la configuración electrónica del magnesio neutro, Z = 12, e indica periodo y grupo.
Ver solución explicada
Respuesta: 1s² 2s² 2p⁶ 3s²; periodo 3, grupo 2.
Los superíndices suman 12. El nivel mayor es 3 y hay dos electrones externos en 3s.
El calcio neutro tiene Z = 20. Escribe su configuración y localízalo por periodo y grupo.
Ver solución explicada
Respuesta: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s²; periodo 4, grupo 2.
El 4s se ocupa antes que 3d. El nivel mayor es 4 y termina en s², propio del grupo 2.
En el experimento de dispersión de Rutherford, unas pocas partículas alfa se desviaron mucho. ¿Qué cambio de modelo exigía esa evidencia?
- Concentrar casi toda la masa y la carga positiva en un núcleo muy pequeño
- Mantener la carga positiva repartida uniformemente por todo el átomo
- Eliminar los electrones del modelo atómico
Ver solución explicada
Respuesta: Concentrar casi toda la masa y la carga positiva en un núcleo muy pequeño
Las desviaciones grandes eran incompatibles con una carga positiva muy difusa; un núcleo pequeño y concentrado explicaba esos encuentros poco frecuentes.
Alineación curricular y fuentes
- Física y Química · cuarto curso · bloque B: modelos atómicos clásicos y cuánticos, partículas subatómicas, configuración electrónica y tabla periódica. · Real Decreto 217/2022, currículo básico de ESO
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Practicar esto: Escribir la configuración electrónica y deducir la posición en la tablaEl mol, la masa molar y el número de partículasNomenclatura inorgánica y orgánica introductoriaEnlace, geometría y propiedades de las sustancias