domingo, 15 de noviembre de 2009

distribucion electronica

DISTRIBUCIÓN ELECTRÓNICA
Y TABLA PERIÓDICA
 Toda la materia existente en el universo está constituida por cuerpos diminutos llamados ÁTOMOS, y éstos a su vez, están conformados por otras partículas más básicas (electrones, protones y neutrones).
Conociendo el número atómico de un elemento químico, se puede hallar la distribución que sus electrones toman en los subniveles, según el orden ascendente de energía. Para realizar la distribución electrónica de un elemento, se debe tener en cuenta que los electrones ocupan primero los subniveles de menor energía, en orden ascendente. Es de esperar que el orden de ocupación de los subniveles por los electrones de acuerdo con su contenido energético ocurra según el aumento del número cuántico principal (niveles ‘n’), lo que nos resultaría:

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

Pero no, esto sólo sucede hasta cierto punto, pues la energía en el número cuántico azimutal (subniveles ‘l’) no se reparte uniformemente.
Los niveles K, L, M, N, O, P y Q toman valores de 1, 2, 3, 4, 5, 6 y 7 respectivamente; los subniveles s, p, d y f toman valores de 0, 1, 2 y 3 respectivamente. Al tener los subniveles, sumamos los valores correspondientes (‘n’ + ‘l’) y determinamos el carácter energético de cada subnivel.
 
SUBNIVEL
VALOR DE n
VALOR DE l
n+ l
1s
1
0
1
2s
2
0
2
2p
2
1
3
3s
3
0
3
3p
3
1
4
3d
3
2
5
4s
4
0
4
4p
4
1
5
4d
4
2
6
4f
4
3
7
5s
5
0
5
5p
5
1
6
5d
5
2
7
5f
5
3
8
6s
6
0
6
6p
6
1
7
6d
6
2
8
6f
6
3
9
7s
7
0
7
7p
7
1
8
7d
7
2
9
7f
7
3
10
 
Un electrón es más energético mientras mayor sea la suma de sus números cuánticos principal y azimutal (‘n’ + ‘l’). En el caso de que la suma sea igual, será más energético el de mayor nivel. Al establecer un orden creciente de energía para los subniveles tendríamos:
 1s < 2s < 2p < 3s < 3p < 4s < 3d < 4p < 5s < 4d < 5p < 6s < 4f < 5d < 6p < 7s < 5f < 6d < 7p < 6f < 7d < 7f
Siguiendo el orden que llevan los subniveles en sus respectivos niveles ocurre un fenómeno peculiar: Las energías de los dos primeros niveles difieren considerablemente entre sí, pero esta diferencia se hace menor para los niveles siguientes, pudiendo ocurrir que un subnivel con un número más pequeño de ‘n’ sea de mayor energía que un subnivel con un número más alto de ‘n’. Por ejemplo, el subnivel ‘3d’ tiene mayor energía que el subnivel ‘4s’, presentándose una anteposición de subniveles (que se hace más compleja a medida que se aumenta a niveles superiores).
Recordar en orden la secuencia de los valores energéticos de los subniveles (distribución electrónica) es difícil. Sin embargo, se puede hallar fácilmente la distribución de los electrones por niveles y subniveles, sin sumar ‘n’ + ‘l’, por medio del siguiente esquema (que se encuentra en todos los textos de química general e inorgánica). Se lee diagonalmente:
 

 
El valor relativo de la energía de los subniveles ha sido demostrado experimentalmente, lo que implica que cualquier estrategia que se presente debe coincidir con el orden establecido.
Valdelamar plantea una alternativa que es una modificación de las tablas nemotécnicas propuestas por los investigadores Hakala y Simmonds para hallar ese orden. En este caso se rediseña la tabla de Valdelamar en cuanto a los últimos cuatro subniveles.
Para construirla, se escriben los subniveles horizontalmente en la parte superior de la tabla, pero, en orden invertido. Se cuadricula y se anota en forma diagonal (de derecha a izquierda) cada nivel tantas veces como subniveles tenga.
El cuadro se lee según la lectura normal: se empieza por el primer renglón, sigue el segundo renglón y así sucesivamente de izquierda a derecha.
 

 
La ubicación de los elementos en la tabla periódica, está relacionada con el número de niveles de energía (período) y la cantidad de electrones del último nivel (grupo).
Para determinar el período en el que está un elemento, basta con inspeccionar el mayor coeficiente de la distribución electrónica.
Para determinar el grupo en el que está un elemento, basta con mirar la parte literal del último subnivel de la distribución electrónica. Los grupos I y II consisten de elementos en los cuales los orbitales electrónicos s están siendo ocupados (su distribución electrónica termina en subniveles s). Los grupos III a 0 son aquellos en los cuales los electrones ocupan los orbitales electrónicos p de los átomos (su distribución electrónica termina en subniveles p). A los elementos de transición se les llama elementos de orbital electrónico d (su distribución electrónica termina en subniveles d). Los lantánidos y los actínidos consisten de elementos en los cuales se están llenando los orbitales electrónicos f (su distribución electrónica termina en subniveles f). Así:




 

Localicemos en la tabla periódica los elementos cuyos números atómicos son respectivamente: 20, 33, 27 y 42.
La distribución electrónica para el elemento con Z = 20 es:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2

Este elemento es representativo ya que su último subnivel ocupado es ns. Como se puede observar el mayor valor del coeficiente es 4 y se concluye que es un elemento del período 4. Para hallar el grupo se observa que el último subnivel es s2, y por lo tanto,

el elemento es del grupo IIA.

La distribución electrónica para el elemento con Z = 33 es:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p3

Este elemento es representativo ya que su último subnivel ocupado es np. Como puede observarse el mayor valor del coeficiente es 4; lo que proporciona el período. El grupo lo determina la parte literal del último subnivel p3; el elemento es del grupo VA.

Para el elemento con Z = 27 la distribución electrónica es:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d7

Como el último subnivel ocupado es 3d el elemento es de transición y se encuentra en el período 4 por ser éste el valor mayor del coeficiente en la distribución electrónica. Para hallar el grupo se observa que la distribución de electrones termina en d7;

por lo tanto, corresponde al grupo VIIIB, segunda columna.

Para el elemento con Z = 42 la distribución electrónica es:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d4

Como se puede observar, el elemento es de transición porque el último subnivel ocupado en la distribución electrónica es el 4d. El período en el cual se localiza el elemento es el 5 pues es el mayor valor del coeficiente en esa distribución. Para hallar el grupo se observa que la distribución de electrones termina en d4, por lo

tanto pertenece al grupo VIB

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