Configuración electrónica de un elemento

La configuración electrónica de un elemento químico es una representación de sus electrones en el átomo. A simple vista puede parecer muy complejo, pero gracias a los estudios de muchas mentes brillantes, hoy día es una tarea muy fácil de realizar. Incluso en la tabla periódica puedes encontrar este dato sin tener que hacer mucho esfuerzo.

Además, existen reglas y pasos básicos que se pueden seguir para poder sacar tú mismo la configuración electrónica de un elemento, y aquí te enseñamos todo, desde el concepto básico hasta las reglas que debes seguir para resolver cualquier ejercicio de este tipo.

Tabla de contenidos

¿Qué es configuración electrónica?

Se conoce como configuración electrónica a la forma en que los electrones se encuentran ubicados en el átomo, considerando los orbitales atómicos. Se puede definir como una representación sistemática, que nos indica la ubicación de cada electrón en los diferentes niveles, mejor conocidos como niveles y subniveles.

La configuración electrónica es ordenada, siguiendo un conjunto de reglas que veremos más adelante, donde podemos observar como cada orbital se llena de forma creciente respecto a la cantidad de energía. No podemos dejar a un lado el concepto de orbitales, que son los lugares que se ubican alrededor del núcleo de cada átomo, y por regla general es muy probable que se encuentren electrones, más que en cualquier otro lugar.

Algunos autores definen la configuración electrónica de un elemento como la forma en que se distribuyen los electrones, considerando que el modelo cuántico enseña que dicha configuración ubica los electrones en diferentes niveles.

¿Para qué sirve la configuración electrónica?

El uso de la configuración electrónica de un elemento químico puede variar, sin embargo, la más importante es que permite conocer la reactividad que tiene cada elemento. En otras palabras, la configuración electrónica nos ayuda a saber cuál es la capacidad que tiene un elemento químico para combinarse con otro elemento. 

Es así cómo se logra crear una gran cantidad de compuestos, ya que podemos conocer la cantidad de electrones que puede ceder un elemento químico para volverse uno con un segundo elemento.

Teóricamente, esta configuración nos permite determinar la posición que ocupa cada elemento dentro de la tabla periódica. Es una forma de conocer más acerca de las características de cada elemento y sus propiedades, que en términos generales nos ayuda a conocer más acerca de los fenómenos físicos, químicos y naturales de la vida.

¿Cuáles son las 4 reglas de la configuración electrónica?

Dependiendo del autor, los pasos varían para poder realizar una configuración electrónica. Aquí te enseño 4 reglas básicas (Pauli, Hund, Aubau, Moller), y 4 pasos que debes seguir para conocer la configuración electrónica de un elemento.

Las 4 reglas tienen que ver con el llenado de orbitales:

  • Principio de exclusión por Pauli: es imposible que 2 electrones tengan idénticos sus 4 números cuánticos en un átomo. Solo se puede tener el mismo conjunto, si los electrones tienen distintos spin. Su autor fue Wolfgang Ernst Pauli hace más de 90 años, en 1925.
  • Regla de Hund: nos enseña que cuando realizamos el llenado de orbitales, sucede que los espines de cada electrón se mantienen desapareados. Esto permite, que al hacer la distribución el espín máximo sea el que resulta. Su autor fue Friedrich Hund, en el año 1927, poco después de Pauli.
  • Principio de Aufbau: el llenado de los orbitales debe comenzar por los que tienen menos energía.
  • Regla de Moller: para realizar la configuración electrónica de un elemento, primero se deben ordenar los niveles de energía, definir los subniveles y luego repartir los electrones. Sugiere seguir un diagrama que compartimos más adelante.

En cuánto a los 4 reglas básicas para escribir una configuración electrónica, tenemos las siguientes:

  • El valor de los electrones es igual al número atómico del elemento. Dicho valor es el primero que debes conocer para realizar la distribución.
  • Para representar la configuración electrónica se consideran los niveles de energía (1, 2, 3…) y los subniveles (s,p,d,f).
  • Se distribuyen los electrones en cada subnivel. 
  • Se debe respetar la cantidad máxima que pueden soportar según las teorías y el diagrama de Linus Pauling, también conocida como la regla de las diagonales. 

Si consideras estos pasos, podrás verificar que el resultado de tu distribución electrónica será idéntica a la sugerida oficialmente para cada elemento químico de la tabla periódica.

¿Qué es el diagrama de Linus Pauling?

Es un diagrama que nos ayuda a definir la configuración electrónica de un elemento en sus diferentes subniveles. Recibe ese nombre porque fue creado por Carl Pauling. Los subniveles se representan por medio de las siguientes letras:

  • S quiere decir afiliado.
  • P significa principal.
  • D significa difuso.
  • F quiere decir fundamental.

Hay más letras que teóricamente pueden utilizarse, sin embargo, no se ha descubierto un átomo que llegue a ese nivel de electrones. Esas letras son: g, h, i. Cada uno de estos subniveles soportar una cantidad específica de electrones, donde:

  • S: 2.
  • p: 6.
  • d: 10.
  • f: 14.
  • g:18.
  • h: 22.
  • i: 26.

El diagrama se divide en capas que reciben los siguientes nombres, y ayuda a identificar y realizar la distribución con mucho orden:

  • K: compuesta por los subnivel s.
  • L: compuesta por los subnivel s y p.
  • M: compuesta por s, p y d.
  • N: compuesta por s, p, d, f.
  • O: incluye los subnivel s, p, d, f, g.
  • P: compuesta por s, p, d, d, g, h.
  • Q: la compone s, p, d, f, g, h, i.

En cuánto a su creador, hay que decir que fue un ingeniero químico muy reconocido, especialista también en bioquímica. En 1954 fue galardonado con el premio nobel de la química gracias a su trabajo de enlaces químicos. Este diagrama, es muestra de su conocimiento, mientras que su carrera es muestra de lo confiable que es dicho diagrama para realizar las configuraciones electrónicas.

¿Cómo se determina la configuración electrónica?

En el diagrama anterior, puedes mirar unas flechas que indican el orden en que deben utilizarse cada subnivel, además su exponente indica el máximo de electrones que pueden colocar allí. Así que para determinar la configuración electrónica de un átomo, solo tienes que utilizar el diagrama de Linus.

Por ejemplo, tenemos que la configuración electrónica del Hidrógeno es 1S1, ya que según el diagrama se comienza por dicho subnivel. Y no continuamos agregando más porque este elemento solo tiene 1 electrón según su número atómico (es ese que está elevado). Incluso por esa misma razón no colocamos 1S2 como está en el diagrama.

En el caso del helio, la configuración es 1S2, porque tiene 2 electrones. Pero, por ejemplo el Calcio que tiene 20 electrones según su número atómico, no es tan fácil como decir 1S20, porque como indican las reglas y el diagrama, el máximo número de electrones que puede soportar este subnivel es de 2. 

Así que siguiendo el orden escribimos 1S2, lo que simboliza que hemos distribuido 2 de los 20 electrones, pero aún faltan distribuir 18 más. Así que nos vamos al siguiente subnivel siguiendo el orden de la flecha del diagrama hasta completar los 20. El resultado es el siguiente: 1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p6, 4s2. Si sumas todos los exponentes que simbolizan los electrones, puedes ver cómo suman 20.

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