Configuración electrónica

Ana Zita
Escrito por Ana Zita
Doctora en Bioquímica

La configuración electrónica es la forma de mostrar cuántos electrones tiene un átomo y dónde se encuentran, es decir, la estructura electrónica del átomo.

La configuración electrónica sirve para entender las reacciones químicas. Saber dónde se localizan los electrones de un átomo permite identificar el tipo de unión que puede formar con otros átomos o cómo se comporta cuando se le suministra energía.

El átomo con la configuración electrónica más simple es el hidrógeno, porque solo tiene un electrón.

nomenclatura de la configuracion electronica del hidrogeno
Configuración electrónica del hidrógeno.

Los científicos descubrieron que los electrones de un átomo se agrupan en diferentes niveles, lo que se llamó capas electrónicas. Los electrones en una capa están a igual distancia del núcleo atómico y tienen la misma energía.

Además, cada capa de electrones tiene unas subcapas que son s, p, d y f. Para recordar el orden de las subcapas podemos usar esta regla "solo para días felices".

A su vez, las subcapas tienen espacios para alojar los electrones. Estos son los orbitales. Cada orbital puede acomodar hasta 2 electrones.

De esta forma, la subcapa s solo tiene un orbital, por lo tanto solo puede albergar 2 electrones. La subcapa p tiene 3 orbitales, y alberga hasta 6 electrones; la subcapa d tiene 5 orbitales para llenar con 10 electrones y la subcapa de f con 7 orbitales para acomodar 14 electrones.

Una analogía para entender la configuración electrónica es imaginar que el átomo es un complejo de edificios sobre una colina, donde cada edificio es una capa electrónica, cada piso del edificio es una subcapa y cada cuarto es un orbital.

Asi, en cada habitación solo entran dos electrones. Mientras más arriba se encuentre el edificio, más energía necesita el electrón para llegar a su habitación.

analogia de las casas sobre las colinas para mostrar la configuracion electronica
Representación de la configuración electrónica, donde cada edificio es un nivel de energía, con diferentes subniveles, y mientras más alto el edificio más energía.

La capa 1 corresponde al nivel de energía más bajo y es la más cercana al núcleo del átomo. Cada capa electrónica puede ser ocupada por una cierta cantidad de electrones, como te mostramos en la siguiente tabla:

Capa electrónica Cantidad máxima de electrones
1 2
2 8
3 18
4 32
5 50
6 72
7 98

¿Cómo escribir la configuración electrónica de los elementos?

Para escribir la configuración electrónica de un átomo, necesitamos saber primero el número atómico, que es un indicativo de cuántos electrones tiene. Luego, seguir las siguientes reglas:

  • Regla número 1: cada capa electrónica tiene un número máximo de electrones.
  • Regla número 2: los niveles más bajos de energía se llenan primero.
  • Regla número 3: cada nivel se llena en un orden.

Estas tres reglas para rellenar los espacios con electrones están representadas en el siguiente esquema:

orden de relleno de subcapas con electrones segun Madelung modificado
Orden de relleno de los niveles y subniveles con electrones.

Los primeros dos electrones llenan el nivel 1 subnivel s. Siguiendo la dirección de la flecha, los siguientes ocho electrones llenan el nivel 2 subniveles 2s y 2p. El nivel 3 puede agrupar 18 electrones, pero primero se llenan los subniveles 3s y 3p con 8 electrones. Los siguientes dos electrones pasan al nivel 4 subnivel s, y luego la flecha indica continuar con el nivel 3 subnivel d. Esto continua hasta que se reparten los electrones del elemento.

Por ejemplo, un elemento con 20 electrones, primero se llena la casilla 1s con 2 electrones (1s2), luego sigue 2s con otros dos electrones (2s2), después las tres casillas del nivel 2p, por lo que se llena con 6 electrones (2p6), y así sucesivamente hasta que los subíndices suman 20:

estilo tamaño 16px negrita 1 negrita s elevado a negrita 2 negrita 2 negrita s elevado a negrita 2 negrita 2 negrita p elevado a negrita 6 negrita 3 negrita s elevado a negrita 2 negrita 3 negrita p elevado a negrita 6 negrita 4 negrita s elevado a negrita 2 fin estilo

Por cierto, esta es la configuración electrónica del calcio Ca, el elemento químico con número atómico Z=20.

Diagrama de Möller

Existen muchas formas de recordar el orden de llenado de los electrones para la configuración electrónica; una de estas es a través del diagrama de Möller que mostramos a continuación:

diagrama de moller
Esquema para rellenar los espacios electrónicos.

Según este esquema, el orden de llenado de las capas electrónicas se realiza siguiendo las líneas diagonales. Por ejemplo, el hierro Fe tiene 26 electrones, por lo que su configuración electrónica es:

estilo tamaño 16px negrita 1 negrita s elevado a negrita 2 negrita 2 negrita s elevado a negrita 2 negrita 2 negrita p elevado a negrita 6 negrita 3 negrita s elevado a negrita 2 negrita 3 negrita p elevado a negrita 6 negrita 4 negrita s elevado a negrita 2 negrita 3 negrita d elevado a negrita 6 fin estilo

El nivel 4s tiene menor energía que el nivel 3d, por eso se llena primero con electrones.

Configuración electrónica de kernel

Esta es la forma de presentar la configuración presentando como base el gas noble que precede al elemento. Por ejemplo, la configuración electrónica del cloro (número atómico Z=17):

negrita Cl negrita dos puntos negrita espacio negrita 1 negrita s elevado a negrita 2 negrita 2 negrita s elevado a negrita 2 negrita 2 negrita p elevado a negrita 6 negrita 3 negrita s elevado a negrita 2 negrita 3 negrita p elevado a negrita 5

Si comparamos esta configuración con la configuración electrónica del neón Ne, el gas noble que viene antes del cloro es:

estilo tamaño 16px negrita Ne negrita dos puntos negrita espacio negrita 1 negrita s elevado a negrita 2 negrita 2 negrita s elevado a negrita 2 negrita 2 negrita p elevado a negrita 6 fin estilo

La configuración electrónica de kernel del cloro vendría a ser:

estilo tamaño 16px negrita Cl negrita dos puntos negrita espacio estilo negrita corchete izquierdo Ne corchete derecho fin estilo negrita 3 negrita s elevado a negrita 2 negrita 3 negrita p elevado a negrita 5 fin estilo

Configuración electrónica de los elementos

A continuación se presentan los elementos químicos de la tabla periódica por orden de número atómico con su correspondiente configuración electrónica:

Número
atómico
Elemento Configuración
electrónica
1 Hidrógeno 1s1
2 Helio 1s2
3 Litio 1s2 2s1
4 Berilio 1s2 2s2
5 Boro 1s2 2s2 2p1
6 Carbono 1s2 2s2 2p2
7 Nitrógeno 1s2 2s2 2p3
8 Oxígeno 1s2 2s2 2p4
9 Flúor 1s2 2s2 2p5
10 Neón 1s2 2s2 2p6
11 Sodio [Ne] 3s1
12 Magnesio [Ne] 3s2
13 Aluminio [Ne] 3s2 3p1
14 Silicio [Ne] 3s2 3p2
15 Fosforo [Ne] 3s2 3p3
16 Azufre [Ne] 3s2 3p4
17 Cloro [Ne] 3s2 3p5
18 Argón [Ne] 3s2 3p6
19 Potasio [Ar] 4s1
20 Calcio [Ar] 4s2
21 Escandio [Ar] 3d1 4s2
22 Titanio [Ar] 3d2 4s2
23 Vanadio [Ar] 3d3 4s2
24 Cromo [Ar] 3d4 4s2
25 Manganeso [Ar] 3d5 4s2
26 Hierro [Ar] 3d6 4s2
27 Cobalto [Ar] 3d7 4s2
28 Niquel [Ar] 3d8 4s2
29 Cobre [Ar] 3d9 4s2
30 Zinc [Ar] 3d10 4s2
31 Galio [Ar] 3d10 4s2 4p1
32 Germanio [Ar] 3d10 4s2 4p2
33 Astato [Ar] 3d10 4s2 4p3
34 Selenio [Ar] 3d10 4s2 4p4
35 Bromo [Ar] 3d10 4s2 4p5
36 Kriptón [Ar] 3d10 4s2 4p6
37 Rubidio [Kr] 5s1
38 Estroncio [Kr] 5s2
39 Itrio [Kr] 4d1 5s2
40 Zirconio [Kr] 4d2 5s2
41 Niobio [Kr] 4d3 5s2
42 Molibdeno [Kr] 4d4 5s2
43 Tecnecio [Kr] 4d5 5s2
44 Rutenio [Kr] 4d6 5s2
45 Rodio [Kr] 4d7 5s2
46 Paladio [Kr] 4d8 5s2
47 Plata [Kr] 4d9 5s2
48 Cadmio [Kr] 4d10 5s2
49 Indio [Kr] 4d10 5s2 5p1
50 Estaño [Kr] 4d10 5s2 5p2
51 Antimonio [Kr] 4d10 5s2 5p3
52 Telurio [Kr] 4d10 5s2 5p4
53 Yodo [Kr] 4d10 5s2 5p5
54 Xenón [Kr] 4d10 5s2 5p6
55 Cesio [Xe] 6s1
56 Bario [Xe] 6s2
57 Lantano [Xe] 4f1 6s2
58 Cerio [Xe] 4f2 6s2
59 Praseodimio [Xe] 4f3 6s2
60 Neodimio [Xe]4f4 6s2
61 Prometio [Xe] 4f5 6s2
62 Samario [Xe] 4f6 6s2
63 Europio [Xe] 4f7 6s2
64 Gadolinio [Xe] 4f8 6s2
65 Terbio [Xe] 4f9 6s2
66 Disprosio [Xe] 4f10 6s2
67 Holmio [Xe] 4f11 6s2
68 Erbio [Xe] 4f12 6s2
69 Tulio [Xe] 4f13 6s2
70 Iterbio [Xe] 4f14 6s2
71 Lutecio [Xe] 4f1 5d1 6s2
72 Hafnio [Xe] 4f14 5d2 6s2
73 Tántalo [Xe] 4f14 5d3 6s2
74 Wolframio [Xe] 4f14 5d4 6s2
75 Renio [Xe] 4f14 5d5 6s2
76 Osmio [Xe] 4f14 5d6 6s2
77 Iridio [Xe] 4f14 5d7 6s2
78 Platino [Xe] 4f14 5d8 6s2
79 Oro [Xe] 4f14 5d9 6s2
80 Mercurio [Xe] 4f14 5d10 6s2
81 Talio [Xe] 4f14 5d1 6s2 6p1
82 Plomo [Xe] 4f14 5d1 6s2 6p1
83 Bismuto [Xe] 4f14 5d1 6s2 6p1
84 Polonio [Xe] 4f14 5d1 6s2 6p1
85 Astato [Xe] 4f14 5d1 6s2 6p1
86 Radón [Xe] 4f14 5d1 6s2 6p1
87 Francio [Rn] 7s1
88 Radio [Rn] 7s2
89 Actinio [Rn] 5f1 7s2
90 Torio [Rn] 5f2 7s2
91 Protactinio [Rn] 5f3 7s2
92 Uranio [Rn] 5f4 7s2
93 Neptunio [Rn] 5f5 7s2
94 Plutonio [Rn] 5f6 7s2
95 Americio [Rn] 5f7 7s2
96 Curio [Rn] 5f8 7s2
97 Berkelio [Rn] 5f9 7s2
98 Californio [Rn] 5f10 7s2
99 Einstenio [Rn] 5f11 7s2
100 Fermio [Rn] 5f12 7s2
101 Mendelevio [Rn] 5f13 7s2
102 Nobelio [Rn] 5f14 7s2
103 Laurencio [Rn] 5f14 6d1 7s2
104 Rutherfordio [Rn] 5f14 6d2 7s2
105 Dubnio [Rn] 5f14 6d3 7s2
106 Seaborgio [Rn] 5f14 6d4 7s2
107 Bohrio [Rn] 5f14 6d5 7s2
108 Hasio [Rn] 5f14 6d6 7s2
109 Meitnerio [Rn] 5f14 6d7 7s2
110 Darmstatio [Rn] 5f14 6d8 7s2
111 Roentgenio [Rn] 5f14 6d9 7s2
112 Copernicio [Rn] 5f14 6d10 7s2
113 Nihonio [Rn] 5f14 6d10 7s2 7p1
114 Flerovio [Rn] 5f14 6d10 7s2 7p2
115 Moscovio [Rn] 5f14 6d10 7s2 7p3
116 Livermorio [Rn] 5f14 6d10 7s2 7p4
117 Teneso [Rn] 5f14 6d10 7s2 7p5
118 Oganesón [Rn] 5f14 6d10 7s2 7p6

Vea también:

Referencias

Commons, C., Commons, P. (2016) Heinemann Chemistry 1, 5th ed. Pearson Australia.

Garofalo, A. (1997). Housing electrons: relating quantum numbers, energy levels, and electron configurations. J. Chemical Education 74: 709.

Kurushkin, M. (2015) Teaching Atomic Structure: Madelung's and Hund's Rules in one chart. J. Chemical Education 92: 1127. DOI: 10.1021/ed5009409