Calculadora de configuración electrónica

Resultados

Cómo usar la calculadora de configuración electrónica

1. 1. Elige el elemento. Escribe un símbolo (Fe), un nombre (hierro) o un número atómico (26). No importan las mayúsculas.
2. 2. Añade una carga para un ion. Escríbela después del símbolo, como en Fe3+, Cl- u O2-, o usa la casilla de carga aparte.
3. 3. Lee las configuraciones. Las formas completa y de gas noble se muestran con superíndices reales, junto con el número de electrones, los electrones desapareados, el magnetismo y la capa externa. Marca las opciones para escribir los subniveles en orden de llenado o para mostrar solo la parte externa del diagrama.
4. 4. Lee el diagrama de orbitales. Cada casilla es un orbital, con flechas para los electrones, llenado según la regla de Hund. Los átomos con electrones desapareados son paramagnéticos; los que no tienen ninguno son diamagnéticos.

Las reglas de llenado

Tres principios describen cómo ocupan los electrones los orbitales. El principio de Aufbau dice que los electrones ocupan el subnivel disponible de menor energía. El principio de exclusión de Pauli dice que un orbital admite como máximo dos electrones, con espines opuestos. La regla de Hund dice que los electrones ocupan los orbitales de un subnivel uno a uno, con espines paralelos, antes de que cualquier orbital reciba un segundo electrón.

La regla de Madelung da el orden habitual: los subniveles se llenan por n + l creciente, y por n menor cuando n + l empata. Así se obtiene la secuencia conocida de abajo. Un subnivel admite 2 (s), 6 (p), 10 (d) o 14 (f) electrones.

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

s 2, p 6, d 10, f 14

Ejemplo desarrollado: el hierro y sus iones

El hierro tiene 26 electrones. Llenándolos en orden se obtiene 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d⁶, que por capas se escribe 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d⁶ 4s². Si se sustituye el núcleo de argón 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ por [Ar], se obtiene la forma de gas noble [Ar] 3d⁶ 4s². En el subnivel 3d, cinco orbitales reciben un electrón cada uno y uno se aparea después, lo que deja 4 electrones desapareados, así que el hierro es paramagnético. Su capa externa es n = 4, con 2 electrones.

Los cationes pierden primero electrones de la capa más externa, así que Fe²⁺ es [Ar] 3d⁶ y Fe³⁺ es [Ar] 3d⁵, un subnivel d semillenado con 5 electrones desapareados. Es lo contrario del orden de llenado, en el que 4s se llena antes que 3d, porque una vez presentes los electrones 3d, el nivel 4s es el más alto.

Excepciones al orden de llenado

En estos veinte elementos el estado fundamental medido difiere de lo que predice la regla de Madelung. La calculadora toma cada configuración neutra de la tabla de estados fundamentales de NIST, así que las da bien; la tabla muestra la predicción junto a la medición.

En el cromo y el cobre los niveles 3d y 4s están tan próximos que gana un subnivel d semillenado o lleno. El paladio no tiene ningún electrón 5s. Los casos de los lantánidos y los actínidos vienen de que 4f y 5d (o 5f y 6d) tienen energías casi iguales. Nada de esto es una regla que se pueda predecir solo con la tabla de orbitales; por eso los datos proceden de mediciones.

Preguntas frecuentes

¿Cómo se escribe la configuración electrónica de un elemento?

Busca el número de electrones (el número atómico, en un átomo neutro) y llena los subniveles en el orden 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, etc., hasta la capacidad de cada subnivel. Por ejemplo, el azufre, con 16 electrones, es 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁴. Revisa la tabla de excepciones antes de fiarte del patrón en los metales de transición.

¿Qué es la notación abreviada de gas noble de una configuración electrónica?

Sustituye los electrones internos por el símbolo del gas noble anterior entre corchetes. El azufre pasa a ser [Ne] 3s² 3p⁴ y el hierro [Ar] 3d⁶ 4s². La parte entre corchetes debe ser una configuración completa de gas noble, así que la calculadora elige la mayor que encaja.

¿Por qué los metales de transición pierden antes electrones 4s que 3d?

Una vez que el subnivel 3d tiene electrones, tiene menor energía que 4s, así que los electrones 4s son los más externos y los más fáciles de quitar. Por eso Fe²⁺ es [Ar] 3d⁶ y no [Ar] 3d⁴ 4s².

¿Por qué el cromo y el cobre son excepciones?

Sus subniveles 3d y 4s están tan próximos en energía que un subnivel d semillenado (Cr, 3d⁵ 4s¹) o completamente lleno (Cu, 3d¹⁰ 4s¹) es algo más estable que la disposición predicha. El mismo efecto produce las excepciones de las series 4d, 5d, de los lantánidos y de los actínidos.

¿Qué es la regla de Hund?

Los electrones ocupan los orbitales de un subnivel de uno en uno, con espines paralelos, antes de que cualquier orbital tenga dos electrones. Por eso los tres electrones 2p del nitrógeno ocupan tres orbitales distintos, lo que da 3 electrones desapareados, y por eso el diagrama de orbitales muestra primero las flechas sencillas y luego los pares.

¿Qué relación hay entre los electrones desapareados y el magnetismo?

Un átomo o ion con uno o más electrones desapareados es paramagnético, lo que significa que es atraído hacia un campo magnético. Uno con todos los electrones apareados es diamagnético y es repelido débilmente. Fe³⁺, con 5 electrones desapareados, es fuertemente paramagnético; Zn²⁺, [Ar] 3d¹⁰, es diamagnético.

¿Cuál es la configuración electrónica de un anión?

Añade los electrones extra al siguiente subnivel en el orden de llenado. El cloruro, Cl⁻, tiene 18 electrones, 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶, igual que el argón, así que se escribe [Ar]. El óxido, O²⁻, es [Ne].