Medicina

La configuración electrónica es el modo en el cual los electrones están ordenados en un átomo.
Como los electrones son fermiones están sujetos al principio de exclusión de Pauli, que dice que dos fermiones no pueden estar en el mismo estado cuántico a la vez. Por lo tanto, en el momento en que un estado es ocupado por un electrón, el siguiente electrón debe ocupar un estado mecanocuánticodiferente.
En un átomo, los estados estacionarios de la función de onda de un electrón (los estados que son función propia de la ecuación de Schrödinger HΨ = EΨ en donde H es el hamiltoniano) se denominan orbitales, por analogía con la clásica imagen de los electrones orbitando alrededor del núcleo; matemáticamente, sin embargo el orbital, lejos de la concepción planetaria del átomo, es la zona delespacio que rodea a un núcleo atómico donde la probabilidad de encontrar un electrón es máxima.
Estos estados tienen cuatro números cuánticos: n, l, ml y ms, siendo los dos primeros los más importantes. El principio de exclusión de Pauli, afirma, en resumen que no puede haber dos electrones en un mismo átomo con los cuatro valores de los números cuánticos iguales
Valores de los númeroscuánticos.
El primer número cuántico n (llamado a veces número cuántico principal) corresponde a los diferentes niveles de energía permitidos o niveles cuánticos; los valores que toma son 1, 2, 3, 4,... Para n=1 se tiene el nivel de menor energía. En algunos casos (por ejemplo en espectroscopía de rayos X) también se denotan como K, L, M, N,...
El segundo número cuántico l corresponde al momento angulardel estado. Estos estados tienen la forma de armónicos esféricos, y por lo tanto se describen usando polinomios de Legendre. A estos subniveles, por razones históricas, se les asigna una letra, y hacen referencia al tipo de orbital (s, p, d, f):
Valor de l Letra Máximo número
de electrones
0 s 2
1 p 6
2 d 10
3 f 14
4 g 18
Los valores que puede tomar l son: 0,..., (n-1), siendo n elnúmero cuántico principal.
El tercer número cuántico, ml representa el número de orbitales que contiene el subnivel y puede tomar los valores desde -l a l, habiendo por lo tanto un total de 2l+1 estados posibles. Cada uno de estos puede ser ocupado por dos electrones con spines opuestos, lo que viene dado por el número cuántico ms, que puede valer +1/2 o -1/2. Esto da un total de 2•(2l+1) electronesen total (tal como se puede ver en la tabla anterior).
En resumen, estos son los valores que pueden tomar los números cuánticos:
Número cuántico Significado Valores posibles
n Nivel 1, 2, 3,...
l Subnivel 0,..., (n-1)
ml Orbital -l,..., 0,...,+l
ms Spin -1/2, +1/2
Llenado de orbitales y notación.
Para obtener la configuración electrónica de un elemento, los estados se van ocupando porelectrones según la energía de estos estados, ocupándose primero los de menor energía. Por el hecho de que el estado 3d (n=3 y l=2) está más alto en energía que el 4s (n=4 y l=0), existen los metales de transición; y como en el orbital d caben 10 electrones según la primera tabla (o bien haciendo l=2 en 2(2l+1)=10), hay diez elementos en cada serie de transición. Lo mismo ocurre con otros bloques deelementos que se pueden ver en la tabla periódica de los elementos.
Se suele emplear una regla mnemotécnica consistente en hacer una tabla en donde en la primera columna se escribe 1s, 2s, 3s,..., en la segunda columna, saltándose una fila, 2p, 3p,... y así sucesivamente. Los primeros niveles que se van llenando con electrones son los que quedan más a la derecha y arriba de la tabla, comoindica el sentido de las flechas en el diagrama:

Orden de llenado de orbitales electrónicos y último electrón esperado en la tabla periódica.
Concretamente, en el diagrama se llenan hasta el 3d, comenzando la primera serie de transición. Si por ejemplo se quiere saber la configuración electrónica del vanadio (Z=23), con el diagrama obtendríamos:
Llenado de orbitales: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2...