¿Qué es la configuración electrónica? (I)

Cuando un alumno de Física y Química de 3º de ESO (o incluso de 4º) escucha por primera vez el término «configuración electrónica» se echa a temblar, cuando ni siquiera sabe qué significa. Del estudio del modelo atómico de Rutherford sabemos que los electrones se encuentran girando alrededor del núcleo. Modelos atómicos posteriores demostraron que los electrones no giran por cualquier sitio, sino que hay unas determinadas órbitas permitidas (llamadas «niveles»), dentro de las cuales hay «subórbitas» (llamadas «subniveles»).

Pues bien, la configuración electrónica no es ni más ni menos que la estructura de la corteza electrónica de un átomo, que nos indica qué niveles y subniveles tienen electrones, y cómo están repartidos éstos.

Puede parecer confuso, pero…

Imaginemos un edificio de oficinas un tanto singular. Está dividido en plantas o alturas («niveles»), numeradas del 1 hacia delante (1, 2, 3, 4, 5…) en las cuales hay oficinas («subniveles»), con las letras S, P, D y F. Estas oficinas podrán ser ocupados por un número máximo de oficinistas, según la letra:

  • S: 2 oficinistas
  • P: 6 oficinistas
  • D: 10 oficinistas
  • F: 14 oficinistas

Además, las 3 primeras plantas no tienen todas las oficinas posibles:

edificio_ceComo la empresa quiere tener a sus oficinistas bien controlados, decide llenar las oficinas en orden empezando con la primera de la primera planta (1S), la primera de la segunda (2S), y así sucesivamente. Como condiciones, ninguna oficina podrá superar su aforo máximo y no podrá entrar nadie en una oficina hasta que las anteriores estén llenas.

Una manera de saber cómo están distribuidos los oficinistas sería enumerar: «En el 1º S trabajan 2 personas, en el 2º S trabajan 2 personas, en el 2º P trabajan 6…» y así hasta acabar de contar todos los oficinistas. Aunque podríamos escribirlo de una forma reducida de esta manera:

1s^{2} 2s^{2} 2p^{6}

Imaginemos que hay contratados 7 oficinistas. Los dos primeros irían a la oficina 1s. Como en ella sólo caben dos personas, los otros 5 subirían de planta. La oficina 2s puede albergar a otras 2 personas, con lo que nos quedarían otros 3, que no podrán ir a la oficina 3s porque antes está la 2p que está vacía. Por lo tanto los 3 oficinistas tendrían que ir obligatoriamente a la oficina 2p, en la que como máximo pueden trabajar 6 personas. Como son 3, «no problem».

¿Cómo se han distribuido los oficinistas? 1s^{2} 2s^{2} 2p^{3}

La configuración electrónica de un átomo es exactamente lo mismo, pero con niveles, subniveles y número de electrones en lugar de plantas, oficinas y oficinistas.

Reglas para deducir la configuración electrónica

  1. Los niveles se indican mediante números naturales empezando por el 1: 1, 2, 3, 4, 5…
  2. Los subniveles se indican mediante las letras s, p, d y f.
  3. Los tres primeros niveles no tienen todos los subniveles:
    • El nivel 1 sólo tiene subnivel s
    • El nivel 2 sólo tiene subniveles s y p
    • El nivel 3 sólo tiene subniveles s, p y d
  4. Cada subnivel sólo admite un número máximo de electrones:
    • Subnivel s -> 2 e
    • Subnivel p -> 6 e
    • Subnivel d -> 10 e
    • Subnivel d -> 14 e
  5. Un determinado subnivel de un nivel no puede empezar a llenarse de electrones si los anteriores no están llenos

Orden de llenado

El orden de llenado lógico debería ser de tal manera que primero se llena todo el primer nivel, luego todo el segundo, luego todo el tercero, etc. Y dentro de cada nivel, según el orden s – p – d – f, es decir:

1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s 5p 5d 5f …

Sin embargo, a partir del 3p el orden de llenado de la corteza electrónica empieza a variar. Para deducir el orden correcto, es necesario recurrir al diagrama de Moeller:

Diagrama de Moeller

Siguiendo la flecha, el orden correcto sería:

1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6d 7p

En siguientes entradas pondré ejemplos de configuraciones electrónicas correctas e incorrectas, y cómo realizar nuestro propio diagrama de Moeller para no tener que memorizarlo entero

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