CONFIGURACIÓ ELECTRÒNICA DE NUCLI: CONSTRUCCIÓ, EXEMPLES - QUIMICA - 2025

La configuració electrònica de nucli o compacta és aquella les notacions quàntiques de l'nombre d'electrons i les seves subnivells energètics es troben abreujades pels símbols dels gasos nobles entre claudàtors. És molt útil a l'hora d'escriure configuracions electròniques per a un determinat element, ja que és simple i ràpida.

La paraula 'nucli' sol referir-se a les capes internes electròniques d'un àtom; és a dir, aquelles en què els seus electrons no són de valència i per tant no participen en l'enllaç químic, tot i que sí defineixen les propietats de l'element. Metafòricament parlant, el nucli vindria a ser l'interior de la ceba, amb les seves capes compostes per una sèrie d'orbitals creixents en energia.

Configuracions electròniques abreujades amb els símbols dels gasos nobles. Font: Gabriel Bolívar.

A la imatge superior es mostren els símbols químics per a quatre dels gasos nobles entre claudàtors i amb diferents colors: (verd), (vermell), (morat) i (blau).

Cadascun dels seus marcs puntejats tanca caselles que representen els orbitals. Com més grans siguin, més gran serà el nombre d'electrons que continguin; el que al seu torn significarà que les configuracions electròniques de més elements es poden simplificar amb aquests símbols. D'aquesta manera s'estalvia temps i energia escrivint totes les notacions.

Ordre de construcció

Abans d'utilitzar les configuracions electròniques de nucli convé repassar l'ordre correcte per construir o escriure aquestes configuracions. Aquest es regeix d'acord amb la regla de les diagonals o diagrama de Moeller (anomenat en algunes parts mètode de la pluja). Tenint aquest diagrama a la mà les notacions quàntiques queden com segueix a continuació:

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

Aquesta filera de notacions quàntiques llueix extenuant; i ho seria encara més si calgués escriure-totes les vegades que anés a representar-se la configuració electrònica de qualsevol element que es trobés en el període 5 en endavant. Cal notar a més que la filera està buida d'electrons; no hi ha números en els angles superiors drets (1s ² 2s ² 2p ⁶…).

Cal recordar que els orbitals s poden "allotjar" dos electrons (ns ²). Els orbitals p són tres en total (mirar les tres caselles de dalt), de manera que poden donar alberg a sis electrons (np ⁶). I finalment, els orbitals d són cinc, i els f 7, tenint en total deu (nd ¹⁰) i catorze (nf ¹⁴) electrons, respectivament.

Abreviació de la configuració electrònica

Dit l'anterior, es procedeix a omplir d'electrons la filera anterior de notacions quàntiques:

1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 4s ² 3d ¹⁰ 4p ⁶ 5s ² 4d ¹⁰ 5p ⁶ 6s ² 4f ¹⁴ 5d ¹⁰ 6p ⁶ 7s ² 5f ¹⁴ 6d ¹⁰ 7p ⁶

Quants electrons hi ha en total? 118. I a quin element correspon tal quantitat massiva d'electrons en el seu àtom? A el gas noble oganesón, Og.

Suposem que hi hagi un element amb un nombre quàntic Z igual a 119. Llavors, la seva configuració electrònica de valència seria 8s ¹; però, quin seria la seva configuració electrònica completa?

1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 4s ² 3d ¹⁰ 4p ⁶ 5s ² 4d ¹⁰ 5p ⁶ 6s ² 4f ¹⁴ 5d ¹⁰ 6p ⁶ 7s ² 5f ¹⁴ 6d ¹⁰ 7p ⁶ 8s ¹

¿I quin seria la seva configuració electrònica de nucli, la compacta? aquesta:

8s ¹

Cal notar l'evident simplificació o abreujament. En el símbol es compten tots els 118 electrons escrits dalt, de manera que aquest incert element té 119 electrons, dels quals només un és de valència (s'ubicaria sota de l'franci en la taula periòdica).

exemples

General

Suposem ara que es desitja realitzar l'abreujament de manera progressiva:

2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 4s ² 3d ¹⁰ 4p ⁶ 5s ² 4d ¹⁰ 5p ⁶ 6s ² 4f ¹⁴ 5d ¹⁰ 6p ⁶ 7s ² 5f ¹⁴ 6d ¹⁰ 7p ⁶

Cal notar que 1s ² es va substituir per. El següent gas noble és el neó, el qual té 10 electrons. Sabent això, l'abreujament prossegueix:

3s ² 3p ⁶ 4s ² 3d ¹⁰ 4p ⁶ 5s ² 4d ¹⁰ 5p ⁶ 6s ² 4f ¹⁴ 5d ¹⁰ 6p ⁶ 7s ² 5f ¹⁴ 6d ¹⁰ 7p ⁶

Després segueix l'argó, amb 18 electrons:

4s ² 3d ¹⁰ 4p ⁶ 5s ² 4d ¹⁰ 5p ⁶ 6s ² 4f ¹⁴ 5d ¹⁰ 6p ⁶ 7s ² 5f ¹⁴ 6d ¹⁰ 7p ⁶

A causa de que el següent gas noble és el criptó, s'avança l'abreujament altres 36 electrons:

5s ² 4d ¹⁰ 5p ⁶ 6s ² 4f ¹⁴ 5d ¹⁰ 6p ⁶ 7s ² 5f ¹⁴ 6d ¹⁰ 7p ⁶

El xenó té 54 electrons, i per tant movem l'abreujament fins l'orbital 5p:

6s ² 4f ¹⁴ 5d ¹⁰ 6p ⁶ 7s ² 5f ¹⁴ 6d ¹⁰ 7p ⁶

A hores d'ara s'haurà notat que sempre s'abreuja la configuració electrònica fins l'orbital p; és a dir, els gasos nobles tenen aquests orbitals plens d'electrons. I finalment segueix el radó, amb 86 electrons, de manera que Abreugem fins l'orbital 6p:

7s ² 5f ¹⁴ 6d ¹⁰ 7p ⁶

oxigen

L'oxigen té vuit electrons, sent la seva configuració electrònica completa:

1s ² 2s ² 2p ⁴

L'única abreujament que podem utilitzar és el pel 1s ². Així, la seva configuració electrònica de nucli ve a ser:

2s ² 2p ⁴

potassi

El potassi té dinou electrons, sent la seva configuració electrònica completa:

1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 4s ¹

Cal notar que podem utilitzar el símbol per abreujar aquesta configuració; així com i. Aquest últim és el que s'utilitza a causa que l'argó és el gas noble que li antecedeix més proper a l'potassi. Per tant, la seva configuració electrònica de nucli queda com:

4s ¹

indi

L'indi té quaranta-nou electrons, sent la seva configuració electrònica completa:

1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 4s ² 3d ¹⁰ 4p ⁶ 5s ² 4d ¹⁰ 5p ¹

Ja que el criptó és el gas noble més proper que antecedeix a l'indi, s'utilitza el símbol per l'abreujament, i es té la seva configuració electrònica de nucli:

5s ² 4d ¹⁰ 5p ¹

Tot i que els orbitals 4d no pertanyen formalment a l'nucli de l'indi, els seus electrons no intervenen (al menys en condicions normals) en el seu enllaç metàl·lic, sinó els dels orbitals 5s i 5p.

tungstè

El tungstè (o wolframi) té 74 electrons i la seva configuració electrònica completa és:

1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 4s ² 3d ¹⁰ 4p ⁶ 5s ² 4d ¹⁰ 5p ⁶ 6s ² 4f ¹⁴ 5d ⁴

Novament, busquem el gas noble que li antecedeix més proper. Si és el cas, correspon a l'xenó, el qual té complet els seus orbitals 5p. Així doncs, substituïm la filera de notacions quàntiques pel símbol, i tindrem finalment la seva configuració electrònica de nucli:

6s ² 4f ¹⁴ 5d ⁴

referències

1. Shiver & Atkins. (2008). Química Inorgànica. (Quarta edició). Mc Graw Hill.
2. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Química. (8va ed.). Cengage Learning.
3. Pat Thayer. (2016). Electron Configuration Diagrams. Recuperat de: chemistryapp.org
4. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (05 de desembre del 2018). Noble Gas Core Definition. Recuperat de: thoughtco.com/
5. Wikipedia. (2019). Configuració electrònica. Recuperat de: es.wikipedia.org