Subniveles de Energía

LOS SUBNIVELES ENERGÉTICOS

Bohr supnía que todos los electrones de una misma órbita o nivel tenían igual cantidad de  energía, pero estudios posteriores indicaron que a excepción del 1º nivel (1 o K), los demás están formados por VARIOS SUBNIVELES AGRUPADOS entre si.

Por ejemplo la órbita K o 1 donde n=1, tiene un solo nivel con 2 electrones.

La órbita L o 2  donde n=2, hay dos subniveles, donde se ubican los 8 electrones. Los subniveles S y p.

La órbita M o 3 donde n=3, hay tres subniveles para ubicar los 18 electrones. Los subniveles S, p y d.-

El nivel 4 o N  donde n=4, hay 14 electrones que se ubican en 4 subniveles: S, p, d y f.-

DIAGRAMA DE NIVELES Y SUBNIVELS ENERGÉTICOS

                                                                                                                                                             4 f (14 e-)

                                                                                                                                                             4 d (10 e-)

 n = 4 (N)                                                                                                                                          4 p (6 e-)

                                                                                                                                                             3 d 810 e-)

                                                                                                                                                             4 s (2 e-)

 n = 3 (M)                                                                                                                                         3 p (6 e-)

                                                                                                                                                             3 s (2 e-)

n  = 2 (L)                                                                                                                                           2 p (6 e-)

                                                                                                                                                             2 s (2 e-)

n = 1 (K)                                                                                                                                            1 s (2 e-)

 

Si analizamos este diagrama llama la tención el entrecruzamiento de subniveles 4 s y 3d , esto es porque a medida que se alejan los e- del núcleo, la energía de los niveles es cada vez menor. Entonces a medida que aumenta el valor n  los niveles de energía están más cercanos entre si y se  entrecruzan los subniveles (esto ocurre en los subniveles 5, 6 y 7).-

NÚMEROS CUÁNTICOS:   Son cuatro:

a)      NUMERO CUÁNTICO PRINCIPAL (n):  Permite ubicar cada uno de los NIVELES ENERGÉTICOS, se los designa con números del 1 al 7 o con letras desde la K hasta la Q.-

b)      NÚMERO CUÁNTICO AZIMUTAL O SECUNDARIO: indica el subnivel donde se encuentra el electrón. Son cuatro: s, p, d y f.-

c)       NÚMERO CUÁNTICO MAGNÉTICO:  indica la orientación que tiene cada orbital en el espacio, en el caso de orbital s , tiene una única orientación porque es esférico, los orbitales p tienen 3 orientaciones: px, py y pz. El orbital d puede adoptar 5 valores: -2, -1, 0, 1, 2 mientras que el subnivel f compuesto por 7 orbitales, tiene los siguientes valores: -3, -2, -1, 0, 1, 2 , 3.-

d)      NÚMERO CUÁNTICO SPIN: es el giro que produce cada electrón. Valores: + ½ o – ½.-

CONFIGURACIÓN ELECTRÓNICA

Es  la forma de representar en forma abreviada la DISTRIBUCIÓN DE LOS ELECTRONES EN NIVELES Y SUBNIVELES  ENERGÉTICOS.

1 H = 1 S                                                                             5 B = 1 s , 2 s , 2 p

2 He = 1 s                                                                           8 O = 1 s , 2 s , 2 p

3 Li = 1 s, 2 s                                                                      11 Na= 1 s , 2 s , 2 p , 3 s               

4 Be= 1 s,  2 s

Estos ejemplos muestran que la configuración electrónica se representa por medio de :

a)      Un coeficiente que indica el Nº de NIVEL de energía

b)      Una letra que indica el SUBNIVEL

c)       Un supraindice que señala la cantidad de electrones que hay en el subnivel.

Si aumenta el Nº de niveles, se produce el entrecruzamiento de subniveles:

18 Ar = 1 s , 2 s ,, 2 p , 3 s , 3 p ,

21 Sc = 1 s , 2 s , 2 p , 3 s , 3 p , 4 s , 3 d ,

31 Ga= 1 s , 2 s , 2 p , 3 s , 3 p , 4 s , 3 d , 4 p

ENTONCES , SEGÚN LA REGLA DE HUND : EL ÓRDEN EN EL QUE SE VAN COMPLETANDO LOS SUBNIVELES DE ENERGÍA CRECIENTE ES:

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

ORBITAL ATÓMICO:

Dado que es imposible determinar con exactitud la trayectoria del electrón dentro del átomo, se hable de probabilidad de encontrar un electrón en  UNA ZONA DEL ÁTOMO.-

En con secuencia se  puede imaginar el núcleo positivo del átomo rodeado por una nube de carga eléctrica negativa, provocada por los electrones en movimiento. Es conveniente aclarar que en la actualidad no se considera al electrón como una partícula sino como una ONDA O NUBE DE CARGA NEGATIVA QUE OCUPA UN ESPACIO ALREDEDOR DEL NÚCLEO. Por eso definimos:

Orbital atómico: es la zona alrededor del núcleo donde existe la mayor probabilidad de encontrar al electrón. -

FORMA DE LOS ORBITALES DE LOS SUBNIVELES:  el subnivel s es redondo y el p se presenta elíptico en las tres dimensiones : x, y , z.-

SPIN del electrón: es la facultad que tiene un electrón de girar sobre si mismo en una misma dirección y dos sentidos posibles.-

REPRESENTACIÓN DE LOS ELECTRONES EN ORBITALES

Para visualizar los electrones en orbitales, se puede representar cada orbital con un cuadrado dividido por una diagonal, y a cada electrón con una flecha :                De esta forma el orbital puede estar

                

                               

                               Vacio                                                    incompleto                                                       completo

                (sin electrones)                                               (con un solo electrón)                                  (con los dos electrones)

Las  flechas tienen que tener sentidos distintos para indicar que los electrones tienen SPIN CONTRARIO.-

EL LLENADO DE ORBITALES POR LOS ELECTRONES SE REALIZA A PARTIR DE LOS NIVELES Y SUBNIVELES POR ORDEN CRECIENTE DE ENERGÍA (Hacer el llenado según la REGLA DE HUND)

No se completa un orbital hasta que haya un electrón en todos los orbitales de su subnivel:

EJERCICIOS:

Hacer la distribución electrónica de los siguientes átomos, en forma prolija separando cada diagrama con 2 renglones o un espacio que impida la mezcla de letras o dibujos:

1)      Litio                                                  6) Calcio                               11)Potasio 

2)      Magnesio                                       7) Aluminio                         12)Zinc

3)      Titanio                                             8) Cobalto                           13)Plata      

4)      Carbono                                          9) Arsénico                         14) Oro

5)      Nitrógeno                                      10)Fósforo                          15) Bromo

 

 

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