Resumen de Estructura Atómica y Configuración Electrónica

## Introducción La **configuración electrónica** describe cómo se distribuyen los electrones en los orbitales de un átomo u ion. Es fundamental para entender propiedades químicas como la reactividad, la formación de enlaces y la estabilidad de los iones. En este material encontrarás reglas, ejemplos prácticos, ejercicios resueltos y la notación condensada (gas noble). > Definición: La configuración electrónica es la distribución de los electrones de un átomo en los distintos niveles y subniveles de energía, descrita mediante orbitales como $1s$, $2p$, $3d$, etc. ## Reglas básicas (desglosadas) ### 1) Principio de Aufbau (principio de construcción) - Los electrones ocupan primero los orbitales de menor energía antes de pasar a los de mayor energía. - Para visualizar el orden se usa el diagrama de diagonales (diagrama de Möeller). > Nota práctica: Sigue el orden $1s$, $2s$, $2p$, $3s$, $3p$, $4s$, $3d$, $4p$, $5s$, $4d$, $5p$, $6s$, $4f$, $5d$, $6p$, ... ### 2) Principio de exclusión de Pauli - Ningún par de electrones en un mismo átomo puede tener los cuatro números cuánticos iguales. - En un mismo orbital sólo pueden haber **dos electrones** con espines opuestos: $+\tfrac{1}{2}$ y $-\tfrac{1}{2}$. > Ejemplo: En el orbital $2p$ dos electrones no pueden ambos tener espín $+\tfrac{1}{2}$ si ocupan el mismo orbital magnético. ### 3) Regla de Hund (máxima multiplicidad) - En orbitales degenerados (mismo nivel de energía, p o d), los electrones se colocan primero sin aparearse, ocupando cada orientación disponible con espines paralelos, y sólo después se aparean. > Ejemplo: Para tres electrones en subnivel $2p$ se escribirán en las tres orientaciones como $\uparrow\;\uparrow\;\uparrow$ antes de formar pares. ## Notación condensada (gas noble) - Se sustituye la configuración de los niveles internos completos por el símbolo del gas noble previo entre corchetes, seguido de los electrones externos. > Ejemplo: $13\ \mathrm{Al}$ tiene configuración completa $1s^2\ 2s^2\ 2p^6\ 3s^2\ 3p^1$ y notación condensada $[\mathrm{Ne}]\ 3s^2\ 3p^1$. ## Configuración electrónica de iones - Para cationes (+) se restan electrones; para aniones (-) se suman. - Al formar cationes en elementos de transición, primero se pierden los electrones del subnivel $s$ del nivel más alto antes que los del subnivel $d$. > Ejemplo: $\mathrm{Fe}$ neutro es $[\mathrm{Ar}]\ 4s^2\ 3d^6$, mientras que $\mathrm{Fe}^{2+}$ suele ser $[\mathrm{Ar}]\ 3d^6$ (se pierden primero los $4s$). ## Ejemplos resueltos (paso a paso) 1) Elementos del 11 al 20 (selección): - $11\ \mathrm{Na}$: $1s^2\ 2s^2\ 2p^6\ 3s^1$ Condensada: $[\mathrm{Ne}]\ 3s^1$ - $12\ \mathrm{Mg}$: $1s^2\ 2s^2\ 2p^6\ 3s^2$ Condensada: $[\mathrm{Ne}]\ 3s^2$ - $13\ \mathrm{Al}$: $1s^2\ 2s^2\ 2p^6\ 3s^2\ 3p^1$ Condensada: $[\mathrm{Ne}]\ 3s^2\ 3p^1$ - $18\ \mathrm{Ar}$: $1s^2\ 2s^2\ 2p^6\ 3s^2\ 3p^6$ Condensada: $[\mathrm{Ar}]$ - $20\ \mathrm{Ca}$: $1s^2\ 2s^2\ 2p^6\ 3s^2\ 3p^6\ 4s^2$ Condensada: $[\mathrm{Ar}]\ 4s^2$ 2) Casos especiales y elementos de transición (regla de pérdida de electrones): - $29\ \mathrm{Cu}$ tiene configuración neutra $[\mathrm{Ar}]\ 4s^1\ 3d^{10}$ (excepción por estabilización del $3d^{10}$). - $24\ \mathrm{Cr}$: $[\mathrm{Ar}]\ 4s^1\ 3d^5$ (excepción por semi-llenado estable). 3) Iones (ejemplos): - $\mathrm{Na}^+$: pierde un electrón $[\mathrm{Ne}]$. - $\mathrm{S}^{2-}$: gana dos electrones para quedar $1s^2\ 2s^2\ 2p^6\ 3s^2\ 3p^6$ que es $[\mathrm{Ar}]$. - $\mathrm{K}^+$: $[\mathrm{Ar}]$ (pierde su electrón $4s^1$). ## Tablas comparativas | Concepto | Qué indica | Ejemplo rápido | |---|---:|---| | Principio de Aufbau | Orden de llenado por energía | $1s\to2s\to2p\to3s$ | | Pauli | Máximo 2 electrones por orbital con espines opuestos | orbital $2p$ puede tener $\uparrow\downarrow$ | | Hund | Completar orientaciones antes de aparear | $2p^3$ como $\uparrow\;\uparrow\;\uparrow$ | ## Ejercicios guiados (con respuestas) 1) Escribe la configuración y la notación condensada de