Configuración electrónica de los elementos (con tabla)

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.

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.

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:

¿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:

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:

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

Diagrama de configuración electrónica 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:

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:

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):

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

La configuración electrónica de kernel del cloro vendría a ser:

Tabla de la 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:

Vea también:

• Estructura de Lewis
• Electrones de valencia
• Enlaces químicos
• Tabla periódica de los elementos
• Preguntas de química general

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

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Ana Zita Fernandes

Doctora en Bioquímica por el Instituto Venezolano de Investigaciones Científicas (IVIC), con licenciatura en Bioanálisis de la Universidad Central de Venezuela.