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¿QUÉ ES LA CONFIGURACIÓN O DISTRIBUCIÓN ELECTRÓNICA?
Se denomina configuración electrónica a la forma como se distribuyen los
electrones en los diferentes niveles y orbitales de energía.
Según wikipedia, Octubre 16/2012:
Artículo principal: Orbital atómico.
En Física y Química se utiliza una notación estándar para describir las
configuraciones electrónicas de átomos y moléculas. Para los átomos, la
notación contiene la definición de los orbitales atómicos (en la forma n l, por
ejemplo 1s, 2p, 3d, 4f) indicando el número de electrones asignado a cada
orbital (o al conjunto de orbitales de la misma subcapa) como un superíndice.
Por ejemplo, el hidrógeno tiene un electrón en el orbital s de la primera capa,
de ahí que su configuración electrónica se escriba 1s1. El litio tiene dos
electrones en la subcapa 1s y uno en la subcapa 2s (de mayor energía), de ahí
que su configuración electrónica se escriba 1s2 2s1 (pronunciándose "uno-esedos, dos-ese-uno"). Para el fósforo (número atómico 15), tenemos: 1s2 2s2
2p6 3s2 3p3.
Para átomos con muchos electrones, esta notación puede ser muy larga por lo
que se utiliza una notación abreviada, que tiene en cuenta que las primeras
subcapas son iguales a las de algún gas noble. Por ejemplo, el fósforo, difiere
del argón y neón (1s2 2s2 2p6) únicamente por la presencia de la tercera capa.
Así, la configuración electrónica del fósforo se puede escribir respecto de la
del neón como: [Ne] 3s2 3p3. Esta notación es útil si tenemos en cuenta que la
mayor parte de las propiedades químicas de los elementos vienen
determinadas por las capas más externas.
El orden en el que se escriben los orbitales viene dado por la estabilidad
relativa de los orbitales, escribiéndose primero aquellos que tienen menor
energía orbital. Esto significa que, aunque sigue unas pautas generales, se
pueden producir excepciones. La mayor parte de los átomos siguen el orden
dado por la regla de Madelung. Así, de acuerdo con esta regla, la
configuración electrónica del hierro se escribe como: [Ar] 4s2 3d6. Otra
posible notación agrupa primero los orbitales con el mismo número
cuántico n, de tal manera que la configuración del hierro se expresa como [Ar]
3d6 4s2 (agrupando el orbital 3d con los 3s y 3p que están implícitos en la
configuración del argón).
El superíndice 1 de los orbitales ocupados por un único electrón no es
obligatorio.4 Es bastante común ver las letras de los orbitales escritas en letra
itálica o cursiva. Sin embargo, la Unión Internacional de Química Pura y
Aplicada (IUPAC) recomienda utilizar letra normal, tal y como se realiza
aquí.
Historia
Niels Bohr fue el primero en proponer (1923) que la periodicidad en las
propiedades de los elementos se podía explicar mediante la estructura
electrónica del átomo.5 Su propuesta se basó en el modelo atómico de Bohr
para el átomo, en el cual las capas electrónicas eran órbitas electrónicas a
distancias fijas al núcleo. Las configuraciones originales de Bohr hoy parecen
extrañas para el químico: al azufre se le asignaba una configuración 2.4.4.6 en
vez de 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4.
Un año después, E. C. Stoner incorpora el tercer número cuántico de la teoría
de Sommerfeld en la descripción de las capas electrónicas, y predice
correctamente la estructura de capas del azufre como 2.8.6.6 Sin embargo, ni
el sistema de Bohr ni el de Stoner podían describir correctamente los cambios
del espectro atómico en un campo magnético (efecto Zeeman).
Distribución electrónica
Es la distribución de los electrones en los subniveles y orbitales de un átomo.
La configuración electrónica de los elementos se rige según el diagrama de
Moeller:
Para comprender el diagrama de Moeller se utiliza la siguiente tabla:
spdf
n=1
1s
n=2
2s 2p
n=3
3s 3p 3d
n=4
4s 4p 4d 4f
n=5
5s 5p 5d 5f
n=6
6s 6p 6d
n=7
7s 7p
Para encontrar la distribución electrónica se escriben las notaciones en forma
diagonal desde arriba hacia abajo y de derecha a izquierda (seguir colores):
1s
2s
2p3s
3p 4s
3d 4p 5s
4d 5p 6s
4f 5d 6p 7s
5f 6d 7p
Este principio de construcción (denominado principio de Aufbau, del alemán
Aufbau que significa 'construcción') fue una parte importante del concepto
original de Bohr de configuración electrónica. Puede formularse como:
sólo se pueden ocupar los orbitales con un máximo de dos electrones, en orden
creciente de energía orbital: los orbitales de menor energía se llenan antes que
los de mayor energía.
Así, vemos que se puede utilizar el orden de energías de los orbitales para
describir la estructura electrónica de los átomos de los elementos. Un subnivel
s se puede llenar con 1 ó 2 electrones. El subnivel p puede contener de 1 a 6
electrones; el subnivel d de 1 a 10 electrones y el subnivel f de 1 a 14
electrones. Ahora es posible describir la estructura electrónica de los átomos
estableciendo el subnivel o distribución orbital de los electrones. Los
electrones se colocan primero en los subniveles de menor energía y cuando
estos están completamente ocupados, se usa el siguiente subnivel de energía
superior. Esto puede representarse por la siguiente tabla:
Finalmente la configuración queda de la siguiente manera: 1s2 2s2 2p6 3s2
3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d10 6p6 7s2 5f14 6d10 7p6
Para determinar la configuración electrónica de un elemento, basta con
calcular cuántos electrones hay que acomodar y entonces distribuirlos en los
subniveles empezando por los de menor energía e ir llenando hasta que todos
los electrones estén distribuidos. Un elemento con número atómico mayor
tiene un electrón más que el elemento que lo precede. El subnivel de energía
aumenta de esta manera:
Subnivel s, p, d o f: Aumenta el nivel de energía.
Sin embargo, existen excepciones, como ocurre en los elementos de transición
al ubicarnos en los grupos del cromo y del cobre, en los que se promueve el
electrón dando así una configuración fuera de lo común.
SE VUELVE A RETOMAR EL ÁTOMO
Después de estudiar los estados de la materia y de conocer que cada estado
depende de propiedades entre los átomos como, fuerzas de atracción,
organización molecular, movimiento molecular, energía cinética,
compresibilidad, entre otras; ahora se retoma el átomo y más específicamente,
en el modelo establecido según la teoría atómica actual, con el fin de poder
explicarles los fundamentos para la elaboración de la distribución electrónica.
"El modelo moderno del átomo describe las posiciones de los
electrones en un átomo en términos de probabilidades. Un electrón se
puede encontrar potencialmente a cualquier distancia del núcleo, pero
—dependiendo de su nivel de energía— tiende a estar con más
frecuencia en ciertas regiones alrededor del núcleo que en otras; estas
zonas son conocidas como orbitales atómicos." (Wikipedia,
Septiembre 23 de 2012).
Por eso, hoy día, se dice que el modelo atómico actual, se basa en las
ideas de los físicos, Arnold Sommerfeld, Louis de Broglie, Werner
Heisenberg y Erwin Schroedinger quienes establecieron los números
cuánticos del átomo.
Este vídeo les ayudará a comprender y repasar lo estudiado en clase.
EXALTACIÓN A LAS TAREAS (julio 10/2012)
En días pasados, coloque como tarea que los estudiantes crearan un cuento
acerca de los cambios de estado. Obviamente fueron varios los trabajos
presentados y muchos con muy buena creatividad e inventiva.
Al observar el éxito de los mismos, me propuse editar en forma de historieta el
cuento elaborado por la estudiante Paula Rocio Ardila Rincón, del grado
701, quien me dio su autorización para presentarlo aquí.
¡ FELICIDADES PAULA POR TAN HERMOSO CUENTO!
¿PARA QUE NOS SIRVE APRENDER SOBRE LOS CAMBIOS DE
ESTADO?
La mayor utilidad que tiene el estudio de los cambios de estado, se da en la
separación de mezclas. Y ¿a qué se le da el nombre de mezclas? ¿Es lo mismo
hablar de mezclas que sustancias?
Ahora conocerán que la materia tiene una clasificación, de acuerdo a la forma
como se han unido los diferentes átomos que la conforman.
Así, un elemento químico es un tipo de materia constituido por átomos de la
misma clase, por lo tanto no puede ser dividido en otras unidades
fundamentales, pues ella es la unidad fundamental.
Un compuesto, también es materia, pero se diferencia del elemento en su
conformación, ya que el compuesto se obtiene de la unión de dos o más
átomos de diferente clase, en otras palabras, es la unión de dos o más
elementos de la tabla periódica. Por este motivo, un compuesto puede ser
dividido en unidades fundamentales, utilizando procedimientos adecuados.
Los elementos y los compuestos forman parte de las sustancias PURAS de la
materia.
Teniendo presente lo anterior, se verá que no se ha mencionado aún las
mezclas, por lo tanto se puede afirmar que la mezcla difiere de una sustancia.
¿Pero cual es la diferencia?
En química, la mezcla se considera una materia formada por la unión de varias
sustancias que NO actúan químicamente entre ellas, es decir, los átomos de
estas sustancias no forman entre ellos enlace alguno. Por lo tanto en las
mezclas se encuentran dos fases. Una fase es dispersante y la otra fase es la
dispersa, llamadas normalmente solvente y soluto respectivamente. El
solvente se encuentra en mayor proporción y permite que el soluto (en menor
proporción) se mezcle en él. Debido a que no siempre el soluto se disuelve en
el solvente, las mezclas se dividen en homogéneas o soluciones y
heterogéneas.
Las mezclas homogéneas o soluciones se obtienen cuando el soluto se
disuelve en el solvente formando una sola fase, por ejemplo la mezcla del
agua y el alcohol.
Las mezclas heterógeneas se obtienen cuando el soluto no se disuelve en el
solvente y por lo tanto se pueden obtener mezclas donde se observan dos fases
por ejemplo agua y aceite, formando una suspensión. Pero al observar la
sangre, la leche, la gelatina, pareciera que estuvieran formadas de un sólo
elemento y no es así. Es una mezcla heterogénea donde las partículas más
pequeñas están en suspensión, dando la sensación de existir un solo estado de
la materia (líquido o gel), sin ser así. Por lo tanto los coloides tienen gran
estabilidad.
Julio/2102
DIAGRAMA DE LOS CAMBIOS DE ESTADO
Al retomar las labores de este segundo semestre, se vuelve a hacer una
recopilación de los estado de la materia y de sus cambios de estado. Para
realizar un corto resumen de lo que se ha estudiado, siga este diagrama y
observe el vídeo que lo acompaña.
Actividad de repaso. Realícela en el cuaderno
Mayo 11/2012
En las últimas clases se ha empezado a estudiar los estados de la materia,
llamados también estados de agregación, y se han visto las diferentes
características que tiene cada uno de ellos. Entre los diferentes estados de la
materia se pueden observar cambios de estado, debidos a variables como
temperatura y presión. Observen
¿QUÉ PROPIEDADES PRESENTA LA MATERIA?
Ahora comenzaremos por el estudio de las propiedades de la materia. Se debe
tener en cuenta que las propiedades de la materia se pueden clasificar en :
propiedades generales y propiedades específicas.
Las propiedades generales sirven para identificar la sustancia de la que está
compuesta la materia.
Las propiedades específicas permiten determinar la naturaleza de la sustancia
que
estudiamos.
Dentro de las propiedades generales encontramos la masa, el volumen, la
inercia, el peso, la divisibilidad, la impenetrabilidad y la porosidad.
En las propiedades específicas encontramos tres grandes ramas, las
propiedades organolépticas, las propiedades físicas y las propiedades
químicas.
Las propiedades organolépticas son las que podemos percibir por medio de
nuestros sentidos como el olor, el color, el sabor, el sonido y la textura.
En las propiedades físicas encontramos: la densidad, la conductividad
eléctrica, el punto de ebullición, el punto de fusión, la maleabilidad, la
ductilidad, la solubilidad, dureza, fragilidad, tenacidad y elasticidad.
Pueden realizar este trabajo interactivo, para que afiancen más los
conocimientos adquiridos en clase.
PROPIEDADES DE LA MATERIA
Desarrolle las actividades en el cuaderno.
En los siguientes enlaces podrán entrar para realizar los respectivos
trabajos que se les asignen:
GRADO 701
GRADO 702