1.5.3 Principio de multiplicidad de Hund.
La distribución más estable de los electrones en los subniveles es aquella que tenga el mayor número de espines paralelos.
P = 2S+1 Donde: S=∑ l
Se aplica la regla de Hund de máxima multiplicidad cuando un orbital p, d, o f es ocupado por más de un electrón.
Esta regla dice que los electrones permanecen sin aparear con espines paralelos en orbitales de igual energía, hasta que cada uno de estos orbitales tenga, cuando menos un electrón.
Supongamos 2 electrones en los orbitales p, existen dos posibilidades:
P = 2S+1 Donde: S=∑ l
Se aplica la regla de Hund de máxima multiplicidad cuando un orbital p, d, o f es ocupado por más de un electrón.
Esta regla dice que los electrones permanecen sin aparear con espines paralelos en orbitales de igual energía, hasta que cada uno de estos orbitales tenga, cuando menos un electrón.
Supongamos 2 electrones en los orbitales p, existen dos posibilidades:
Los electrones se repelen entre sí y al ocupar distintos orbitales pueden situarse más lejos uno del otro.
El Neón completa el nivel dos y al igual que el Helio tiene una configuración estable.
3º Periodo (línea 3): El siguiente elemento después del Neón es el Sodio. En él se comienza a añadir electrones al tercer nivel de energía. Los elementos del 11 al 18 ocupan el tercer periodo de la tabla periódica.
Las configuraciones electrónicas pueden también escribirse de manera abreviada escribiendo el símbolo del gas noble que le precede entre corchetes, seguido de los electrones presentes por encima del gas noble.
A los electrones que pertenecen a un nivel incompleto se les denomina electrones de valencia.
El Neón completa el nivel dos y al igual que el Helio tiene una configuración estable.
3º Periodo (línea 3): El siguiente elemento después del Neón es el Sodio. En él se comienza a añadir electrones al tercer nivel de energía. Los elementos del 11 al 18 ocupan el tercer periodo de la tabla periódica.
Las configuraciones electrónicas pueden también escribirse de manera abreviada escribiendo el símbolo del gas noble que le precede entre corchetes, seguido de los electrones presentes por encima del gas noble.
A los electrones que pertenecen a un nivel incompleto se les denomina electrones de valencia.
Aunque el tercer nivel de energía aún no se encuentra lleno (los orbitales d están vacíos), el argón es un gas noble.
Todos los gases nobles con excepción del Helio tienen configuraciones electrónicas ns2 np6 (en donde n indica el nivel de energía más alto que se encuentra ocupado).
Los gases nobles son elementos que reaccionan muy poco.
4º Periodo (línea 4): Es un hecho observado de manera experimental que el electrón ocupa el orbital de energía inferior disponible. En la mayoría de los átomos el orbital 4s se llena antes que los electrones penetren a los orbitales 3d.
Cuando el subnivel 3d se encuentra lleno a toda su capacidad de 10 electrones comienza a llenarse los orbitales 4p, como ocurre en el gas noble Kriptón.
A continuación se examinarán las estructuras electrónicas de los 18 elementos de cuarto periodo, en detalle. Algunos tienen electrones en orbitales d.
Todos los gases nobles con excepción del Helio tienen configuraciones electrónicas ns2 np6 (en donde n indica el nivel de energía más alto que se encuentra ocupado).
Los gases nobles son elementos que reaccionan muy poco.
4º Periodo (línea 4): Es un hecho observado de manera experimental que el electrón ocupa el orbital de energía inferior disponible. En la mayoría de los átomos el orbital 4s se llena antes que los electrones penetren a los orbitales 3d.
Cuando el subnivel 3d se encuentra lleno a toda su capacidad de 10 electrones comienza a llenarse los orbitales 4p, como ocurre en el gas noble Kriptón.
A continuación se examinarán las estructuras electrónicas de los 18 elementos de cuarto periodo, en detalle. Algunos tienen electrones en orbitales d.
Al estudiar estas configuraciones electrónicas, se puede ver cómo la mayoría de ellas se predicen según el principio de Aufbau.
Algunos conjuntos de orbitales tienen energía tan cercana (por ejemplo, los 4s y 3d), que los cambios de tipo menor en sus energías relativas pueden ocasionar en ciertos casos un cambio en el orden de llenado.
La evidencia química y espectroscópica indican que las configuraciones del Cr (Z = 24) y Cu (Z = 29) tienen un solo electrón en el orbital 4s. Sus conjuntos 3d están semillenos y llenos respectivamente, en el estado basal. Los cálculos de ecuaciones de mecánica cuántica indican también que los conjuntos semillenos y llenos de orbitales equivalentes tienen su estabilidad mayor especial, puesto que su energía es más baja.
Los subniveles semillenos y totalmente llenos son mucho más estables que los parcialmente llenos.
Las configuraciones d5 y d10 son más estables que las parcialmente llenas. Debido a la elevada energía de intercambio (tratamiento mecánico cuántico) que está implicada.
Aparentemente, este incremento de estabilidad basta para hacer que la energía de los orbitales 3d sea inferior a la orbital 4s.
Cr: [Ar] 3d54s1
Ag: [Kr] 4d105s1
Cu: [Ar] 3d104s1
Mo: [Kr] 4d55s1
Au: [Xe]4f14 5d106s1
Pd: [Kr] 4d10
Algunos conjuntos de orbitales tienen energía tan cercana (por ejemplo, los 4s y 3d), que los cambios de tipo menor en sus energías relativas pueden ocasionar en ciertos casos un cambio en el orden de llenado.
La evidencia química y espectroscópica indican que las configuraciones del Cr (Z = 24) y Cu (Z = 29) tienen un solo electrón en el orbital 4s. Sus conjuntos 3d están semillenos y llenos respectivamente, en el estado basal. Los cálculos de ecuaciones de mecánica cuántica indican también que los conjuntos semillenos y llenos de orbitales equivalentes tienen su estabilidad mayor especial, puesto que su energía es más baja.
Los subniveles semillenos y totalmente llenos son mucho más estables que los parcialmente llenos.
Las configuraciones d5 y d10 son más estables que las parcialmente llenas. Debido a la elevada energía de intercambio (tratamiento mecánico cuántico) que está implicada.
Aparentemente, este incremento de estabilidad basta para hacer que la energía de los orbitales 3d sea inferior a la orbital 4s.
Cr: [Ar] 3d54s1
Ag: [Kr] 4d105s1
Cu: [Ar] 3d104s1
Mo: [Kr] 4d55s1
Au: [Xe]4f14 5d106s1
Pd: [Kr] 4d10
Puede parecer sorprendente que no se produzca este tipo de excepción en, por ejemplo, Ge (Z = 32) o Si (Z = 14), en cuyo caso podría existir una configuración s1p3 con conjuntos semillenos orbitales s y p; pero esto no sucede debido a la energía considerable que separa a los orbitales ns y np.
5º Periodo (línea 5): A continuación, se llena el orbital 5s, los cinco orbitales 4d y los tres orbitales 5p, hasta llegar al xenón, otro gas noble.
5º Periodo (línea 5): A continuación, se llena el orbital 5s, los cinco orbitales 4d y los tres orbitales 5p, hasta llegar al xenón, otro gas noble.
A partir del Cerio (elemento 58) se empiezan a llenar los orbitales 4f que pueden albergar en su conjunto 14 electrones. Estos elementos adicionales vienen después del Lantano y forman la serie de los lantánidos o tierras raras, que son elementos con los subniveles 4f incompletos o que producen fácilmente cationes con los subniveles 4f incompletos. La energía de los orbitales 5d y 4f están muy próximas y así el lantano tiene la configuración electrónica [Xe]6s2 5d1 y el cerio [Xe]6s2 5d14f1
Después del Actino ([Rn]7s2 6d1) viene la serie de los actínidos que empieza con el Torio ([Rn]7s26d15f1) dónde la mayoría de los elementos no se encuentran en la naturaleza, sino que se han sintetizado.
Después del Actino ([Rn]7s2 6d1) viene la serie de los actínidos que empieza con el Torio ([Rn]7s26d15f1) dónde la mayoría de los elementos no se encuentran en la naturaleza, sino que se han sintetizado.
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