En materia de química, la configuración electrónica especifica la forma en la cual se organizan, se estructuran y se comunican los electrones en un átomo relacionado al modelo de capas electrónicas. En este las funciones de ondas que pertenecen al sistema son expresadas como el resultado de orbitales antisimetrizados.
Se considera muy importante a la configuración electrónica porque especifica las propiedades de combinación química que tienen los átomos y la posición de estos en la tabla periódica de los elementos.
La disposición que tienen los electrones en los átomos se rige por las reglas de la mecánica cuántica. Particularmente, la configuración electrónica resulta de la combinación de estados cuánticos que solucionan la ecuación de Schrödinger para ese átomo en específico.
Indice
Introducción a la Configuración Electrónica
Una de las variadas restricciones que tiene la mecánica cuántica y que no se encuentra explícitamente incluida en la ecuación de Schrödinger es que todo conjunto de electrones que se encuentra en un estado cuántico similar debe seguir al principio de exclusión de Pauli por tratarse de fermiones, es decir partículas de espín semientero.
Este principio trata sobre la función de onda completa que describe al conjunto de electrones. Debe ser antisimétrica de acuerdo con el intercambio de dos electrones. Por esta razón, cuando el estado cuántico se ocupa por un electrón, el otro electrón tiene que ocupar un estado cuántico distinto.
Tomando en cuenta a la mecánica cuántica, los electrones pueden estar en un orbital atómico y pasar a otro al absorber o emitir un cuanto de energía con apariencia de fotón. Esta transición que se realiza desde un orbital hacia otro con distintas energías, explica los diferentes fenómenos de absorción y emisión de radiación electromagnética que provienen de los átomos.
Origen Histórico de la Configuración Electrónica
El físico llamado Niels Bohr fue quien propuso por primera vez que en la periodicidad de las propiedades que tienen los elementos podía explicarse a través de la estructura electrónica de un átomo. Este enunciado estuvo basado en el modelo atómico de Bohr destinado al átomo, en el que las capas electrónicas eran órbitas electrónicas distanciadas y fijadas al núcleo.
Más tarde, el físico Stoner incluye el tercer número cuántico desde la teoría de Sommerfeld en la que describe a las capas electrónicas. A pesar de esto, ni el sistema de Stoner o el de Bohr tenían la capacidad de describir adecuadamente los cambios producidos en el espectro atómico de un campo magnético, llamado también efecto Zeeman.
Notación
Se usa una notación estándar para la descripción de las configuraciones electrónicas de moléculas y de átomos. En los átomos, la notación define a los orbitales atómicos especificando la cantidad de electrones que se asigna al orbital o al conjunto de orbitales que pertenecen a la misma capa, tomándolos como un superíndice.
Para los átomos que tienen muchos protones, esta notación puede tener gran longitud porque se emplea una notación breve que tiene presente a las principales subcapas que son similares a las de un gas noble. Esta notación es de gran utilidad si se presta atención a que la mayoría de las propiedades químicas de los elementos se determinan gracias a las capas de mayor exterioridad.
El orden en el cual se redactan los orbitales se obtiene por la estabilidad relativa de los mismos. Se describen en primer lugar los que poseen una energía orbital menor. Esto quiere decir que aunque se preste atención a las pautas generales, pueden ocurrir excepciones.
La mayoría de los átomos se rigen por el orden expresado en la regla de Madelung. El superíndice 1 que tienen los orbitales ocupados solamente por un electrón, no corresponde a una obligatoriedad. Es muy común observar las letras de los orbitales redactadas en letra cursiva o itálica. A pesar de esto, la Unión Internacional de Química Pura y Aplicada, por sus siglas (IUPAC), hace la recomendación de que se utilicen letras normales.
