¿Qué es la configuración electrónica? Reglas de llenado de orbitales y cómo escribirla

¿Qué es la configuración electrónica?

Una configuración electrónica es una notación que muestra cuántos electrones hay en cada capa y subcapa de un átomo. La configuración del sodio se escribe 1s²2s²2p⁶3s¹. El primer número es el número de capa, la letra es la subcapa y el superíndice es el número de electrones que hay en ella. La suma de los superíndices (2 + 2 + 6 + 1 = 11) es igual al número total de electrones del átomo.

Este simulador muestra las subcapas de 1s a 4s. En los 20 primeros elementos, ningún electrón entra en las subcapas d y f.

Tres reglas para llenar los orbitales

1. Principio de Aufbau: los electrones llenan primero los orbitales de menor energía: 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d.
2. Principio de exclusión de Pauli: un orbital contiene como máximo 2 electrones, y estos tienen espines opuestos (↑↓).
3. Regla de Hund: en orbitales de igual energía, los electrones entran primero de uno en uno y después se emparejan.

En el potasio y el calcio, los electrones 19 y 20 entran en 4s, no en 3d, porque 4s tiene menos energía que 3d.

En la notación de gas noble, también llamada notación abreviada, el símbolo del gas noble anterior sustituye a los electrones internos: el sodio es [Ne]3s¹, y el potasio es [Ar]4s¹.

¿Cómo se usa el simulador?

1. El simulador se abre con el sodio. Usa los botones − y + de la sección ELEMENTO de la fila inferior para elegir un elemento con un número del 1 al 20.
2. En el diagrama de la izquierda, cada caja cuadrada es un orbital, y cada flecha es un electrón. La energía aumenta a medida que subes por el eje ENERGÍA.
3. El panel derecho muestra el nombre del elemento, el número de electrones, la notación completa y la NOTACIÓN ABREVIADA.
4. En un teléfono, desplaza el panel hacia abajo hasta la sección ELECTRONES POR CAPA para ver el número de electrones de cada capa. En el sodio es 2, 8, 1.
5. El botón amarillo del encabezado vuelve al hidrógeno.

Retos para probar en el simulador

• Usa el botón + para pasar del nitrógeno al oxígeno. ¿Qué cambia en 2p? Respuesta: El nitrógeno tiene una ↑ en cada una de las tres cajas, y el oxígeno añade una ↓ en la primera caja para formar un par.
• Pasa del argón al potasio. ¿Adónde va el electrón 19? Respuesta: A 4s, y la notación de gas noble es [Ar]4s¹.
• Compara la notación de gas noble del flúor y del cloro. Respuesta: [He]2s²2p⁵ y [Ne]3s²3p⁵. Los dos tienen 7 electrones en la capa externa, así que están en el mismo grupo.

Errores frecuentes

• Olvidar la regla de Hund. Escribir el 2p⁴ del oxígeno como ↑↓ ↑↓ es incorrecto. La forma correcta es ↑↓ ↑ ↑.
• No comprobar los superíndices. Cuando termines, suma los superíndices y compara el resultado con el número atómico.
• Tomar el gas noble equivocado. Usa el gas noble que va antes del elemento: [Ne] para el cloro y [Ar] para el potasio.

El número de electrones de la capa externa indica la posición de un elemento. Para ver esta relación, lee la guía de periodos y grupos.

Fuentes

• Chemistry LibreTexts: Electron Configurations, How Electrons Occupy Orbitals
• Chemistry LibreTexts: Quantum-Mechanical Orbitals and Electron Configurations