La Configuración electrónica

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La Configuración electrónica
La Configuración electrónica
La configuración electrónica de un elemento es una representación de la estructura electrónica del átomo. Nos muestra dónde se ubican los electrones en los distintos niveles y subniveles energéticos y orbitales que rodean el núcleo atómico.
Para los 118 elementos confirmados, los electrones se posicionan en siete niveles energéticos o capas. El primero, 1, es el de menor energía y más cercano al núcleo atómico. Conforme aumenta el nivel energético, los electrones tendrán más energía, pero estarán más alejados del núcleo.
Dentro de cada nivel hay subniveles o subcapas que albergan electrones. Dependiendo del subnivel, podrá contener uno o más pares de electrones:
· Subnivel s: es el subnivel más pequeño. Contiene un orbital, por lo que puede albergar un par de electrones, con un total de 2.
· Subnivel p: contiene tres orbitales, por lo que puede albergar tres pares de electrones, con un total de 6.
· Subnivel d: contiene cinco orbitales, por lo que puede albergar cinco pares de electrones, con un total de 10.
· Subnivel f: contiene siete orbitales, por lo que puede albergar siete pares de electrones, con un total de 14.
Ejemplos de configuración electrónica
· Configuración electrónica del nitrógeno
El nitrógeno es un elemento que, en su isótopo más estable y abundante, contiene 7 electrones y protones. Al haber más de dos electrones, eso implica que el primer nivel se llenará completamente. Por lo tanto, empezamos con 1s2, o sea, dos electrones emparejados.
Faltan 5 electrones por ubicar. Según el diagrama, el siguiente nivel y subnivel es el 2s. Como siguen quedando más de dos electrones, este nivel también se llena y obtenemos 2s2. Los últimos 3 electrones se colocan en el subnivel 2p, dando lugar a 2p3.
Configuración electrónica del nitrógeno, mostrando la ubicación de los 7 electrones que contiene su átomo.
En resumen, la configuración electrónica del nitrógeno es 1s2 2s2 2p3, o [He] 2s2 2p3 según la notación de Kernel.
· Configuración electrónica del calcio
El calcio es un elemento que posee 20 electrones y protones, por lo que es más pesado que el nitrógeno. Si partimos de la configuración electrónica anterior, vemos que podemos llenar los subniveles 1s2 2s2 2p6.
Los 10 electrones restantes se repartirán en los próximos subniveles. Si nos fijamos en el diagrama, vemos que los próximos tres subniveles son el 3s, 3p y 4s, los cuales suman un total de 10 espacios para electrones. Por lo tanto, estos subniveles también se llenan, dando lugar a 3s2 3p6 4s2.
Es decir, la configuración electrónica del calcio es 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2, o [Ar] 4s2 según la notación de Kernel.
· Configuración electrónica del bromo
El bromo contiene 35 electrones, o sea, 15 más que el calcio. Si miramos el diagrama, el próximo subnivel a llenarse tras completar la configuración del calcio es el 3d, con espacio para 10 electrones. Hay electrones de sobra, así que el subnivel se llenará, resultando en 3d10.
Los 5 electrones que quedan se colocan en el siguiente subnivel, 4p, todos emparejados excepto uno. Entonces, la configuración electrónica del bromo es 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p5, o [Ar] 4s2 3d10 4p5 según la notación de Kernel.
Alternativamente, la configuración se escribe como 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p5, intercambiando 4s2 por 3d10 para tener los niveles energéticos ordenados de menor a mayor.
· Configuración electrónica de todos los elementos
Abajo mostramos una tabla con todos los elementos confirmados, así como sus configuraciones electrónicas. Escribimos dichas configuraciones según la notación de Kernel, para simplificar y facilitar la legibilidad.
En el caso de los gases nobles, enmarcados en negrita, sí escribimos su configuración electrónica completa.
Número atómico	Nombre del elemento	Configuración electrónica
1			Hidrógeno			1s1
2			Helio				1s2
3			Litio				[He] 2s1
4			Berilio				[He] 	2s2
5			Boro				[He] 2s2 2p1
6			Carbono			[He] 2s2 2p2
7			Nitrógeno			[He] 2s2 2p3
8			Oxígeno			[He] 2s2 2p4
9			Flúor				[He] 2s2 2p5
10			Neón				[He] 2s2 2p6
11			Sodio				[Ne] 3s1
12			Magnesio			[Ne] 3s2
13			Aluminio			[Ne] 3s2 3p1
14			Silicio				[Ne] 3s2 3p2
15			Fósforo			[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] 3d5 4s1
25			Manganeso			[Ar] 3d5 4s2
26			Hierro				[Ar] 3d6 4s2
27			Cobalto			[Ar] 3d7 4s2
28			Níquel				[Ar] 3d8 4s2
29			Cobre				[Ar] 3d10 4s1
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			Circonio			[Kr] 4d2 5s2
41			Niobio				[Kr] 4d4 5s1
42			Molibdeno			[Kr] 4d5 5s1
43			Tecnecio			[Kr] 4d5 5s2
44			Rutenio			[Kr] 4d7 5s1
45			Rodio				[Kr] 4d8 5s1
46			Paladio			[Kr] 4d10
47			Plata				[Kr] 4d10 5s1
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] 5d1 6s2
58			Cerio				[Xe] 4f1 5d1 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] 4f7 5d1 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] 4f14 5d1 6s2
72			Hafnio				[Xe] 4f14 5d2 6s2
73			Tántalo			[Xe] 4f14 5d3 6s2
74			WolframioTungsteno	[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 5d9 6s1
79			Oro				[Xe] 4f14 5d10 6s1
80			Mercurio			[Xe] 4f14 5d10 6s2
81			Talio				[Xe] 4f14 5d10 6s2 6p1
82			Plomo				[Xe] 4f14 5d10 6s2 6p2
83			Bismuto			[Xe] 4f14 5d10 6s2 6p3
84			Polonio			[Xe] 4f14 5d10 6s2 6p4
85			Astato				[Xe] 4f14 5d10 6s2 6p5
86			Radón				[Xe] 4f14 5d10 6s2 6p6
87			Francio			[Rn] 7s1
88			Radio				[Rn] 7s2
89			Actinio			[Rn] 6d1 7s2
90			Torio				[Rn] 6d2 7s2
91			Protactinio			[Rn] 5f2 6d1 7s2
92			Uranio				[Rn] 5f3 6d1 7s2
93			Neptunio			[Rn] 5f4 6d1 7s2
94			Plutonio			[Rn] 5f6 7s2
95			Americio			[Rn] 5f7 7s2
96			Curio				[Rn] 5f7 6d1 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 7s2 7p1
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
* Estos elementos contienen configuraciones electrónicas predichas, no probadas.	
Otros detalles sobre las configuraciones electrónicas
Exceptuando el helio, todos los gases nobles terminan su configuración en Xs2 Xp6. Esta es la configuración electrónica más estable que puede tener un nivel energético, y es la razón por la que los gases nobles son poco reactivos.
El principio de exclusión de Pauli establece que dos partículas no pueden tener un mismo estado cuántico. Dos electrones en un mismo nivel y subnivel energético se diferencian por su espín o momento angularintrínseco, que puede ser +1/2 o -1/2. Al existir solo dos valores posibles, el orbital de un subnivel no admite más de dos electrones.
El principio de Aufbau y la regla de Madelung no se aplican a todos los elementos. En concreto, los metales de transición y varios de los elementos más pesados presentan configuraciones distintas a las esperadas. Veamos el caso del cromo.
Caso especial: configuración electrónica del cromo
El cromo es un elemento que alberga 24 electrones. Si deducimos la configuración electrónica paso a paso, sirviéndonos del diagrama, obtendríamos 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d4.
Sin embargo, la configuración electrónica real es de 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 3d5, o [Ar] 4s1 3d5 según la notación de Kernel. La razón es que el subnivel d es más estable estando medio lleno que conteniendo 4 electrones. Por ello, un electrón del subnivel s se desplaza hacia el subnivel d, resultando en 4s1 3d5.
Además del cromo, hay otros elementos cuya configuración no sigue el diagrama de forma estricta, como el níquel, el cobre, la plata o el cerio.