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Química · Unidad 5 — Configuración electrónica y propiedades periódicas

Configuración electrónica

Escribir una configuración electrónica es repartir los Z electrones en un orden fijo. El orden no es el de los niveles sino el de las energías, y por eso el 4s se llena antes que el 3d.

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La explicación

Qué es

La configuración electrónica dice cómo se reparten los electrones de un átomo entre los subniveles. Se escribe como una fila de subniveles con un superíndice que cuenta los electrones de cada uno:

O (Z = 8) → 1s² 2s² 2p⁴

Y trae su propio control incorporado: la suma de los superíndices tiene que dar Z en un átomo neutro. Acá 2 + 2 + 4 = 8. ✔ Es la primera cosa que conviene mirar antes de dar por cerrada cualquier configuración.

Las tres reglas, y qué decide cada una

El orden de llenado, que no es el de los niveles

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

El cruce marcado es el que rompe la intuición: el 4s tiene menos energía que el 3d, así que se llena antes aunque su número de nivel sea más grande. Eso no es un capricho: es lo que hace que el período 4 arranque con potasio y calcio antes de que aparezcan los metales de transición.

El procedimiento

1. Anotá Z, que es la cantidad de electrones del átomo neutro.
2. Recorré el orden de llenado desde el 1s, cargando cada subnivel hasta el tope.
3. Cuando lo que queda es menos que la capacidad, poné ahí todo el resto y frená.
4. Sumá los superíndices. Si no da Z, hay un error y todavía estás a tiempo.

Dos escrituras que dicen lo mismo

El hierro se puede escribir en orden de llenado o reordenado por nivel, y las dos son correctas:

Fe (Z = 26) → 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d⁶  (llenado)
Fe (Z = 26) → 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d⁶ 4s²  (por nivel)

La segunda agrupa todo el nivel 3 junto y deja el 4 al final, y es la más cómoda para el próximo tema, porque deja a la vista cuál es la capa externa. Lo que no cambia entre una y otra es el hecho físico: el 4s se llenó primero.

La notación abreviada

Para no arrastrar el principio siempre igual, se reemplaza por el gas noble anterior entre corchetes:

Fe → [Ar] 4s² 3d⁶   porque Ar = 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ (18 electrones)

Sólo vale con el gas noble inmediatamente anterior. Si se usa uno más lejano quedan electrones sin nombrar y la suma no cierra.

Dos excepciones que conviene conocer

El cromo y el cobre no siguen el orden al pie de la letra: en vez de 4s² 3d⁴ y 4s² 3d⁹, quedan 4s¹ 3d⁵ y 4s¹ 3d¹⁰. Un subnivel d semilleno o lleno es más estable, y por esa estabilidad el átomo prefiere mover un electrón del 4s. Son casos puntuales: el resto del bloque se comporta como dice Aufbau.

Un ejercicio resuelto, paso a paso

Escribí la configuración electrónica del hierro (Z = 26): a) en orden de llenado, b) reordenada por nivel, c) en notación abreviada. Controlá la cuenta.

a) En orden de llenado. Vamos cargando subnivel por subnivel y llevando la cuenta de lo que queda:

1s² → quedan 24  ·  2s² → 22  ·  2p⁶ → 16
3s² → 14  ·  3p⁶ → 8  ·  4s² → 6  ·  3d⁶ → 0

El paso clave es el anteúltimo: después del 3p viene el 4s, no el 3d. Queda:

1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d⁶
Control. 2 + 2 + 6 + 2 + 6 + 2 + 6 = 26 = Z. ✔ Y ningún subnivel se pasó de su tope: el 3d admite 10 y tiene 6.

b) Reordenada por nivel. Se juntan todos los subniveles del mismo nivel, en orden de letra, y se los ordena de nivel más bajo a más alto:

1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d⁶ 4s²

Es exactamente la misma información. Lo que se gana es ver de un vistazo que el nivel más externo es el 4 y que ahí sólo hay dos electrones — eso es lo que va a importar cuando el hierro forme iones.

c) Abreviada. El gas noble anterior al hierro es el argón, con 18 electrones, y coincide exactamente con el arranque:

Ar = 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶   →   Fe = [Ar] 4s² 3d⁶
Control. 18 del argón + 2 + 6 = 26. ✔ Si hubiéramos usado [Ne], que tiene 10, faltarían 16 electrones por escribir y no 8.

Dónde se cae la mayoría

Hasta acá la explicación. La práctica es la otra mitad: 7 ejercicios de este tema, en cuatro niveles, que no te dicen sólo si está bien al final sino que te corrigen en cada paso y te explican por qué. Además trae una animación que muestra la idea en movimiento.

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