CONFIGURACION ELECTRONICA DE LOS ELEMENTOS QUIMICOS CONCEPTO:
Al referirnos a la configuración
electrónica (o periódica) estamos hablando de la descripción de la
ubicación de los electrones en los distintos niveles (con subniveles y
orbitales) de un determinado átomo.
Configurar significa
"ordenar" o "acomodar", y electrónico deriva de
"electrón"; así, configuración electrónica es la manera ordenada de
repartir los electrones en los niveles y subniveles de energía. Científicamente, diremos que es
la representación del modelo atómico de Schrödinger o modelo de la mecánica
cuántica . En esta representación se indican los niveles, subniveles y los
orbitales que ocupan los electrones. Debemos acotar que aunque el
modelo de Schrödinger es exacto sólo para el átomo de hidrógeno, para otros
átomos es aplicable el mismo modelo mediante aproximaciones muy buenas. Para comprender (visualizar
o graficar) el mapa de configuración electrónica (o periódica) es necesario revisar
los siguientes conceptos.
Los Números Cuánticos
En el contexto de la mecánica cuántica, en la descripción de un átomo se sustituye el concepto de órbita por el de
orbital atómico
. Un orbital atómico es la región del espacio alrededor del núcleo
en el que la probabilidad de encontrar un electrón es máxima.
La solución matemática de la
ecuación de Schrödinger precisa de tres números cuánticos. Cada trío de valores
de estos números describe un orbital. Número cuántico principal (n):
puede tomar valores
enteros (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7) y coincide con el mismo número cuántico
introducido por Bohr . Está relacionado con la distancia promedio del
electrón al núcleo en un determinado orbital y, por tanto, con el tamaño de
este e indica el nivel de energía.
Número cuántico secundario (l): Los niveles de energía, identificados
con el número cuántico principal (n) , poseen subniveles, los cuales se
asocian, además, a la forma del orbital, y son identificados por el número
cuántico secundario (l) . Entonces, los valores del número cuántico
secundario dependen del número cuántico principal "n". Así, la cantidad de subniveles de
energía que posea cada nivel principal está dada por la fórmula n – 1 (el
valor del número cuántico principal menos uno). Este número cuántico secundario
(l) nos indica en que subnivel se encuentra el electrón, y toma valores desde 0
hasta (n - 1), recordando que n es el valor del número cuántico principal. Así,
para cada nivel n, el número cuántico secundario (l) será: jemplo: Si n = 1
(n – 1 = 0), entonces l = 0 (en el nivel de energía 1 no hay
subniveles de energía, y para efectos de comprensión se considera este nivel 1
como subnivel 0) Si n =
2 (n -1 = 1), entonces l = 0, 1. El
nivel de energía 2 posee dos subniveles, identificados como 0 y 1 Si n =
3 (n – 1 = 2), entonces l = 0, 1, 2.
El nivel de energía 3 posee tres subniveles, identificados como 0, 1 y 2 Si n = 4
(n – 1 = 3), entonces l = 0, 1, 2, 3. El
nivel de energía 4 posee cuatro subnoiveles, identificados como 0, 1, 2 y 3 Si n = 5
(n – 1 = 4), entonces l = 0, 1, 2, 3, 4.
El nivel de energía 5 posee cinco subnoveles, identificados como 0, 1, 2, 3 y 4
También para efectos de
comprensión, la comunidad científica ha aceptado que los números que
representan los subniveles (0, 1, 2, y 3) sean reemplazados por las letras s,
p, d y f, respectivamente, para representar los distintos tipos de orbitales. Estas letras se optiene de la
inicial de las palabras sharp (s), principal (p), difuso (d) y fundamental
(f) . Cada subnivel, a su vez, posee
distinta cantidad de orbitales, lo cual veremos más adelante.
La tabla periódica es un esquema que incluye a los elementos químicos dispuestos
por orden de número atómico creciente y en una forma que refleja la estructura
de los elementos.
Los elementos están ordenados en siete hileras horizontales, llamadas
periodos, y en 18 columnas verticales, llamadas grupos.
La tabla periódica esta constituida periodos, los cuales
son las filas horizontales de ésta, en donde los elementos presentan
propiedades físicas y químicas diferentes. Existen siete periodos; los
tres primeros cortos, los tres siguientes largos y el séptimo esta incompleto. Dentro
del 6º y 7º periodo se ubican los llamados elementosLantánidos
y Actínidos.
También se encuentran los grupos o familias, conjunto de
ciertos elementos que poseen propiedades semejantes. Existen
18 grupos representados por cada una de las columnas de la tabla.
Se agrupan en dos conjuntos, los detipo A
(grupos 1, 2, 13 al 18): grupo IA (metales alcalinos), IIA
(metales alcalinotérreos), IIIA (térreos), IVA
(carbonoides), VA (nitrogenoides), VIA
(calcógenos o anfígenos), VIIA (halógenos) y VIIIA
(gases nobles), los cuales son denominados elementos representativos;
y los elementos detipo B (grupos 3 al 12),
denominados elementos de transición.
Según su afinidad, y para efectos de sus estudio,
los elementos de la tabla se han agrupado en:
El procedimiento para clasificar los
elementos colocándolos por orden de su número atómico y el
comportamiento químico de los elementos llevó a dividirla en:
7 renglones horizontales llamados “períodos”, que corresponden a cada una de las 7 capas o niveles de energía: K, L, M, N, O, P, Q.
El número de columnas verticales se denomina “grupos”: I, II,
III, IV, IV, VI, VII y VIII, y para que los elementos de propiedades
semejantes se encuentren unos debajo de otros , cada uno de las grupos
ha sido dividido en 2 subgrupos, a los que se les designa con la letra A y B. Por último está el “grupo O” o gases nobles, que tienen como común denominador, la última capa orbital llena.
La importancia de la tabla periódica radica en determinar:
Número atómico
Masa atómica
Símbolo
Actividad Química
Características del elemento por su grupo y período
Tipo o forma del elemento (gas, líquido, sólido, metal o no metal)
Períodos
1er período: se capa característica es la K y tiene únicamente 2 elementos (H y He).
2do período: comprende en la estructura de sus átomos hasta la capa L, se le llama período corto por tener únicamente 8 elementos.
3er período: su última capa es la M; también es un período corto de 8 elementos.
4to período: su capa característica es la N, y contiene 18 elementos.
5to período: su capa característica es la O, contiene 18 elementos.
6to período: su capa característica es la P, contiene 32 elementos.
7mo período: su capa característica es la Q, contiene 19 elementos. Es la última capa orbital posible de un elemento.
Clasificación
Periódica
El procedimiento para clasificar los elementos
colocándolos por orden de su número atómico y el comportamiento químico de los
elementos llevó a dividirla en:
7
renglones
horizontales llamados “períodos”, que corresponden a cada una de
las 7 capas o niveles de energía: K, L, M, N, O, P, Q.
El
número de columnas verticales se denomina “grupos”: I, II, III, IV,
IV, VI, VII y VIII, y para que los elementos de propiedades semejantes se
encuentren unos debajo de otros , cada uno de las grupos ha sido dividido
en 2 subgrupos, a los que se les designa con la letra A y B. Por
último está el “grupo O” o gases nobles, que tienen como
común denominador, la última capa orbital llena.
La importancia de la tabla periódica radica en
determinar:
Número
atómico
Masa
atómica
Símbolo
Actividad
Química
Características
del elemento por su grupo y período
Tipo
o forma del elemento (gas, líquido, sólido, metal o no metal)
Períodos
1er período:
se
capa característica es la K y tiene únicamente 2 elementos (H y
He).
2do
período:
comprende en la estructura de sus átomos hasta la capa L, se le
llama período corto por tener únicamente 8 elementos.
3er
período: su
última capa es la M; también es un período corto de 8 elementos.
4to
período: su
capa característica es la N, y contiene 18 elementos.
5to
período: su
capa característica es la O, contiene 18 elementos.
6to
período: su
capa característica es la P, contiene 32 elementos.
7mo
período: su
capa característica es la Q, contiene 19 elementos. Es la última
capa orbital posible de un elemento.
Grupos o familias
Grupo
IA: son
los metales alcalinos: litio, sodio, potasio, rubidio y cesio. Su
número de valencia es +1.
Grupo
IIA: son
los metales alcalinos-térreos: berilio, magnesio, calcio,
estroncio, bario y radio. Su número de valencia es +2.
Grupo
IIIA: son
los metales térreos: boro y aluminio. Su número de valencia es +3.
Grupo
IVA: familia
del carbono; los primeros son dos no metales (carbono y silicio), y
los tres últimos son metales (germanio, estaño, y plomo). Sus valencias
más comunes son +2 y +4.
Grupo
VA: familia
del nitrógeno: nitrógeno y fósforo (no metales), arsénico,
antimonio y bismuto (metales). Su número de valencia más común es +1,+3,+5,-1
y -3.
Grupo
VIA: familia
del oxígeno: oxígeno, azufre, selenio y teluro (no metales). Valencias -2,
+2, +4 y +6.
Grupo
VIIA: familia
de los halógenos: flúor, cloro, bromo y yodo. Son no metales.
Valencias -1, +1, +3, +5 y +7.
Grupo
IB al VIIB: son
los elementos de transición: todos ellos metales, entre los
que destacan están: níquel, cobre, zinc, oro, plata, platino y mercurio.
Su número de valencia varía según el elemento.
Grupo
VIII: en
cada período abarca 3 elementos: fierro, cobalto y níquel; rutenio, rodio
y paladio; osmio, iridio y platino. Sus números de valencia varían según
el elemento.
Grupo
VIIIA u O: son
los gases nobles: helio, neón, argón, kriptón, xenón y radón. Su
número de valencia es 0.
METALES
De los 118 elementos son 94 metales, se encuentran
en la naturaleza combinados con otros elementos, el oro, la plata, el cobre y
platino se encuentran libres en la naturaleza. Son elementos metálicos.
GRUPO
IA: excepto el hidrógeno.
GRUPO
IIA: todos.
GRUPO
IIIA: excepto el boro.
GRUPO
IVA: excepto el carbono y el silicio.
GRUPO
VA: Sólo el antimonio y bismuto.
GRUPO
VIA: Sólo el polonio.
A todos los elementos de los grupos B, se
les conoce también como metales de transición. Algunas de las
propiedades físicas de estos elementos son:
Son
sólidos, menos el mercurio.
Estructura
cristalina.
Brillo
metálico y reflejan la luz.
Dúctiles
y maleables.
Conductibilidad
(calor y electricidad).
Punto
de fusión y ebullición alto.
Entre sus propiedades químicas se encuentran:
Sus
átomos tienen 1,2 o 3 electrones en su última capa electrónica.
Sus
átomos generalmente siempre pierden dichos electrones formando iones
positivos.
Sus
moléculas son monoatómicas.
Se
combinan con los no metales formando sales.
Se
combinan con el oxígeno formando óxidos, los cuales, al
reaccionar con el agua, forman hidróxidos.
Se
combinan con otros metales formando “aleaciones”.
NO METALES
Sólo 22 elementos dentro del sistema periódico son
no metales. A saber:
GRUPO
IA: Hidrógeno.
GRUPO
IIA: ninguno.
GRUPO
IIIA: Boro.
GRUPO
IVA: El carbono y el silicio.
GRUPO
VA: Nitrógeno, fósforo y arsénico.
GRUPO
VIA: Todos, excepto el polonio.
GRUPO
VIIA: Todos.
GRUPO
VIIIA: Todos.
Entre sus propiedades físicas podemos encontrar:
Son
sólidos y gaseosos a temperatura ambiente, excepto el bromo que es líquido.
No
tienen brillo y no reflejan la luz.
Son
malos conductores de calor y electricidad.
Son
sólidos quebradizos, por lo que no son dúctiles no maleables.
Y entre sus propiedades químicas tenemos que se
dividen en 2 grupos: los gases nobles y los no metales.
GASES NOBLES:
·Sumamente estables.
·Difícilmente forman compuestos con otros elementos.
·Son malos
conductores de calor y electricidad.
·Son
moléculas monoatómicas.
·Su última capa de electrones está completa.
NO METALES
Sus átomos tienen en la última capa 4,5, 6
o 7 electrones.
Aceptan electrones en su última capa, formando iones
negativos.
Son moléculas diatómicas.
Forman sales en combinación con los metales.
Forman en combinación con el oxígeno, losanhídridosy con el hidrógeno los hidruros.
Los anhídridos al reaccionar con el agua
forman ácidos.
Algunos elementos presentan el fenómeno de
alotropíca
