¿Por qué el cobalto tiene dos electrones en su última capa y no 17? ¿Me valdría el diagrama de Moeller para controlar los electrones que hay en...

Las capas electrónicas de un átomo son conjuntos de orbitales atómicos (escribiré los orbitales atómicos experimentales y no excitados), las cuales aceptan un número específico máximo de electrones (escribiré el número específico máximo experimental) y están ordenadas de la siguiente manera:

• Capa K:K: Formada por orbitales atómicos 1s.1s. Acepta un máximo de 22 electrones (los cuales se ubican en los orbitales atómicos s,s, lo que significa que los orbitales atómicos ss no pueden disponer de más de 22 electrones).
• Capa L:L: Formada por orbitales atómicos 2s2s y 2p.2p. Acepta un máximo de 88 electrones (22 están en los orbitales atómicos ss y 66 en los p.p. 66 electrones es el número máximo de electrones que pueden disponer los orbitales atómicos pp).
• Capa M:M: Formada por orbitales atómicos 3s,3s, 3p3p y 3d.3d. Acepta un máximo de 1818 electrones (22 están en los orbitales atómicos s,s, 66 en los pp y 1010 en los d.d. 1010 electrones es el número máximo de electrones que pueden disponer los orbitales atómicos dd).
• Capa N:N: Formada por orbitales atómicos 4s,4s, 4p,4p, 4d4d y 4f.4f. Acepta un máximo de 3232 electrones (22 están en los orbitales atómicos s,s, 66 en los pp 1010 en los dd y 1414 en los f.f. 1414 electrones es el número máximo de electrones que pueden disponer los orbitales atómicos ff).
• Capa O:O: Formada por orbitales atómicos 5s,5s, 5p,5p, 5d5d y 5f.5f. Acepta un máximo de 3232 electrones.
• Capa P:P: Formada por orbitales atómicos 6s,6s, 6p6p y 6d.6d. Acepta un máximo de 1818 electrones.
• Capa Q:Q: Formada por orbitales atómicos 7s7s y 7p.7p. Acepta un máximo de 88 electrones.

Todos los átomos poseen todas estas capas, pero solo unas cuantas las tienen con electrones.

¿Qué capas con electrones presenta un átomo de cobalto? Para responder a la pregunta, tenemos que conocer su configuración electrónica, la cual obtendremos a partir de su número atómico y del diagrama de Moeller.

El número atómico del cobalto es Z=27Z=27 y el diagrama de Moeller es el siguiente:

Hay que leerlo de arriba a abajo y seguir el orden de las flechas.

Por tanto, la configuración electrónica de un átomo de cobalto es

[Co]=1s22s22p63s23p64s23d7[Co]=1s22s22p63s23p64s23d7

Se puede observar que el átomo de cobalto presenta las capas K,K, L,L, MM y NN con electrones. Las primeras tres capas están totalmente llenas y la NN no; solo está lleno el orbital atómico 4s.4s. Por tanto, la última capa con electrones del cobalto es la capa N,N, en la cual posee un total de 22 electrones, que llenan el orbital atómico 4s.4s. El diagrama de Moeller solo nos da el estado de mínima energía del átomo.

Notas:

• Los orbitales atómicos pp son un conjunto de tres suborbitales atómicos p,p, los orbitales atómicos dd un conjunto de cinco suborbitales atómicos dd y los orbitales atómicos ff un conjunto de siete suborbitales atómicos f.f. Cada suborbital atómico acepta un máximo de 22 electrones. Por eso los orbitales atómicos pp aceptan un máximo de 66 electrones, los orbitales atómicos dd un máximo de 1010 electrones y los orbitales atómicos ff un máximo de 1414 electrones.
• Los orbitales atómicos 6f,6f, 7d7d y 7f7f existen, pero son orbitales atómicos excitados en los que apenas están los electrones de los átomos, pues siempre buscan la configuración de menor energía.
• Hay excepciones al diagrama de Moeller. Por ejemplo, un átomo de cromo (número atómico Z=24Z=24). Su configuración electrónica, de acuerdo al diagrama de Moeller, sería 1s21s2 2s22s2 2p62p6 3s23s2 3p63p6 4s24s2 3d4.3d4. Sin embargo, su configuración electrónica real es 1s21s2 2s22s2 2p62p6 3s23s2 3p63p6 4s14s1 3d5.3d5. Esto es así porque tener orbitales atómicos llenos o semillenos aporta una mayor estabilidad.