DISTRIBUCIÓN ELECTRÓNICA, REPRESENTACIONES DE LEWIS Y MÁS.

Erwin Schrödinger (Viena,1887– 1961, físico austríaco): propone la ecuación que lleva su nombre y describe al comportamiento del electrón considerando su naturaleza dual (como partícula y como onda). La ecuación se resuelve en función de las variables llamadas números cuánticos: n, l, m_l y m_s.

El número cuántico principal es n y coincide con el nivel de energía del modelo atómico de Bohr. Observando la tabla periódica encontramos 7 niveles que se corresponden con los 7 períodos de la misma.

La energía aumenta a medida que aumenta el valor de n siendo n=1 el nivel de menor energía:

Concepto de orbital: zona de la periferia del átomo donde es mayor la probabilidad de encontrar a los electrones.

Máximo de electrones que puede tener un átomo por nivel: 

Los subniveles en los cuales se ubican los electrones indican la forma que tienen los orbitales y son 4: s, p, d y f. Las cantidades máximas de electrones por subnivel son: 2, 6, 10 y 14 respectivamente.

La distribución electrónica es la manera en que están distribuidos los electrones dentro del átomo: indica cómo se ubican entre los niveles, subniveles y los distintos orbitales.

La figura nos muestra un esquema de dos modelos atómicos relacionados que podemos emplear para hallar la distribución electrónica.

En la parte superior vemos el modelo de niveles de energía según Bohr.

Nota: en la actualidad se emplean números en vez de letras. Entonces en lugar de nivel k, l, m, n…se utilizará nivel 1, 2, 3, 4…

En el modelo de niveles de energía el orden de ubicación de los electrones es el siguiente: los 2 primeros electrones se ubican en el nivel 1; los siguientes 8 electrones van en el nivel 2; los próximos 8 electrones estarán en el nivel 3; los siguientes 2 electrones se ubicarán en el nivel 4; los siguientes 10 electrones los ubicaremos en el nivel 3...

En la parte inferior del esquema tenemos el modelo de subniveles (orbitales) de Schrödinger. En este caso la distribución electrónica la podemos realizar basándonos en el orden establecido por la regla de las diagonales: 

Ejemplos de configuración electrónica según el modelo de orbitales.

1) Elemento litio: Li. Tiene 3 electrones.

Según la regla de las diagonales: los 2 primeros electrones se ubican en el nivel 1 orbital s y el siguiente electrón en el nivel 2 orbital s.

Distribución electrónica: 1s²2s¹

Observación: el número delante de la letra indica el nivel, la letra el orbital y el superíndice la cantidad de electrones.

2) Elemento químico flúor: F. Tiene 9 electrones.

Los 2 primeros electrones estarán en el nivel 1 orbital s; los 2 siguientes electrones en el nivel 2 orbital s; los 5 electrones restantes irán al nivel 2 orbital p.

Distribución electrónica: 1s²2s²2p⁵

3) Elemento químico magnesio: Mg. Tiene 12 electrones.

Tenemos: los 2 primeros electrones estarán en el nivel 1 orbital s; los 2 siguientes en el nivel 2 orbital s; los siguientes 6 electrones se ubicarán también en el nivel 2 pero en orbital p: los 2 electrones restantes irán al nivel 3 orbital s.

Distribución electrónica: 1s²2s²2p⁶3s²

4) elemento químico azufre: s. Tiene 16 electrones.

Los 2 primeros se ubican en el nivel 1 orbital s; los 2 siguientes en el nivel 2 orbital s; los 6 siguientes en el nivel 2 orbital p; 2 electrones van al nivel 3 orbital s y los restantes 4 electrones estarán en el nivel 3 orbital p.

Distribución electrónica: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁴

La tabla adjunta nos muestra la distribución electrónica por nivel de los primeros 20 elementos químicos de la tabla periódica y los electrones de valencia: aquellos electrones que en el estado fundamental del átomo se encuentran ubicados en el último nivel o subnivel de energía incompleto; son los electrones que permiten que un átomo de un elemento químico pueda unirse con otro y formar una sustancia química (determinan la capacidad de un átomo de formar un enlace químico).

Nota: como es de esperar, los ejemplos de distribución electrónica según el modelo de orbitales realizados nos muestra que los átomos de Li, F, Mg y S tienen 1, 7, 2 y 6 electrones de valencia respectivamente dados que esas son las cantidades de electrones que están en el último nivel (mayor n).

Las representaciones de Lewis consisten en colocar alrededor del símbolo del elemento químico los electrones de valencia representados por un punto. Para construirlas imaginemos que el símbolo del elemento químico está encerrado en un cuadrado. Entonces se irán colocando la cantidad de puntos necesarios que representan los electrones de valencia de a uno por lado.

Ejemplos. El litio, el carbono, el fósforo y el bromo presentan 1, 4, 5 y 7 electrones de valencia respectivamente. Así las representaciones de Lewis serán:

Estas representaciones son útiles porque nos permiten explicar cómo se unen algunos átomos. Los electrones que quedan libres (“solos”) participarán activamente en un enlace químico.

Representaciones de Lewis y tabla periódica.

Como muestra la imagen al comienzo del presente artículo, los elementos químicos que forman un grupo de la tabla periódica tienen representaciones de Lewis similares. Quiere decir que tienen similar cantidad de electrones de valencia y esto a su vez explica que tengan propiedades químicas y físicas parecidas.

Aclaración: por sus propiedades químicas y físicas el hidrógeno no pertenece al grupo 1 (se ubica ahí por su distribución electrónica).