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Configuraciones electrónicas de los metales de transición 3d

Transcripción del video

hasta ahora nos hemos fijado en las configuraciones electrónicas para el potasio y para el calcio pero ahora vamos a hacerlo vamos a hacerlo de nuevo realmente rápido porque vamos a ver cómo esto nos afecta en la forma de pensar en los orbitales de así que vamos a encontrar el potasio en la tabla periódica aquí tenemos el potasio y este se encuentra en el cuarto periodo de la tabla periódica verdad y si hacemos la anotación de gases nobles para ahorrarnos un poco de tiempo nos vamos un poco hacia atrás en la tabla periódica y vemos que el primer gas noble que encontramos es el argón verdad encontramos el argón así que escribimos argón entre corchetes verdad escribimos argón entre corchetes y sabemos que el argón tiene 18 electrones tiene 18 electrones y el potasio tiene 19 electrones muy bien así que el potasio tiene un electrón más que el argón y ponemos ese electrón extra en un orbital 4s aquí es donde lo colocamos ya que para el potasio el orbital 4s es de menor energía que los orbitales 3 de que tenemos acá 4 veces tiene una menor energía que los orbitales 3 de verdad y aquí estamos incrementando en la energía así que la configuración electrónica completa para el potasio sería argón 4s 1 perdón argón 4 s 1 para el caso del calcio tenemos ahora un electrón extra verdad tenemos 20 electrones y por lo tanto ese electrón quedaría en este orbital 4 es verdad y está emparejado con el espín del caso anterior así que la configuración electrónica para el calcio sería nuevamente argón 4 s 2 si ahora nos fijamos por ejemplo en la configuración para el lyon de calcio 2 más nos fijamos en el guión de calcio 2 más digamos en el caso anterior estábamos hablando de configuraciones electrónicas para un átomo neutral verdad aquí tenemos un átomo neutral significa que tenemos el mismo número de protones que de electrones con y bueno si el calcio tiene un número atómico de 20 significa que tenemos 20 protones y 20 electrones así que si perdemos 2 electrones tenemos una carga total de 2 positivo verdad así que formamos el ión de calcio que tenemos de este lado así que los dos electrones que perderíamos para formar el lyon de calcio dos más serían justamente estos dos por lo que la configuración electrónica para el calcio dos más sería exactamente la misma que para el gas noble del argón que tenemos aquí verdad simplemente sería cosa de quitar estos dos electrones muy bien así que para el potasio una vez que ya hemos considerado el argón tenemos tenemos un electrón que considerar mientras que para el calcio tenemos dos electrones que considerar verdad aquí está el electrón del potasio y los dos electrones para el calcio y ahora nos vamos al siguiente elemento en la tabla periódica en este caso sería el escandio muy bien así que eso sería un electrón más que un electrón extra además del que de los que ya teníamos en el calcio así que tendríamos tres electrones que preocuparnos después del argón muy bien hay que preocuparnos por tres electrones y aquí es en donde realmente se ponen las cosas muy raras verdad se ponen muy raras las cosas porque ahora tenemos que pensar en los orbitales de iu nuevamente esto se vuelve muy complicado una vez que llegamos al scan al es cambio porque las energías cambian verdad cuando cuando llegamos al escandio aunque aunque tenemos tenemos esta diferencia de energías en esta diferencia en realidad es muy pequeña y de hecho ahora resulta que el orbital 4s es de hecho de energías mayores que el que los orbitales 3-d así que nuevamente estamos hablando de un aumento de energía así que si pensamos en estos tres electrones en estos tres electrones donde podríamos ponerlo bueno nuestro nuestro primer intento seguramente sería digamos si entendemos estas diferencias de energía sería utilizando la regla de hong verdad sería colocar estos electrones con el espín paralelo y colocarlos en distintos orbitales 3d pero eso no es lo que hemos observado para la configuración electrónica del escandio de hecho estos dos electrones estos dos electrones que estoy borrando este sería el primero y este sería el segundo estos dos electrones se mueven a un orbital de energía mayor es decir la es decir al orbital 4s que tenemos acá arriba así que la configuración electrónica resulta ser vamos a escribirlo con otro color argón 4 s 2 con tres de uno verdad o también de hecho podríamos haberlo escrito al revés verdad tres de 14 s 2 y siempre anteponiendo el gas noble que le corresponde que en este caso es el argón así que esto resulta ser bastante raro cierto y uno podría preguntarse por qué es que estos dos electrones se movieron a un orbital de energía mayor y realmente no hay una explicación fácil para esto muy bien así que aunque aunque podría ser más alto en energía para estos dos electrones no no puede ser más arte más alto en la energía digamos en lo en lo global en lo general para el el átomo completo de el escandio así que hay muchos otros factores que considerar así que por ejemplo podría ser un aumento en la carga nuclear el escandio tiene un protón extra comparado al calcio y de ahí que nuevamente tenemos más factores y de hecho son mucho más complicados de explicar que que trascienden el objetivo de este vídeo así que desafortunadamente no hay una explicación fácil para este hecho esto es lo que se ha observado en la configuración electrónica del skandi y también podrías preguntarte bueno cómo es que sabemos que esto es cierto cómo es que sabemos que este orbital 4s que estoy que estoy marcando como sabemos que este orbital 4s de hecho tiene una mayor energía que los orbitales 3d y en realidad esto lo sabemos por experimentos de ionización así que por ejemplo si formamos el guión de escandio verdad este guión de scan dio con una carga positiva entonces la configuración electrónica para este guión en este caso estaríamos perdiendo un electrón de un átomo neutral de escandio verdad así que resultaría ser resulta ser argón 4 s 13 de 1 muy bien y nuevamente también no es la única forma de escribirlo podríamos ponerlo invertido verdad 3 de 14 s 1 y entonces donde perdimos este electrón para formar nuestro ion y lo hemos perdido del orbital 4 s verdad teníamos 4 s 2 justamente aquí justamente lo teníamos aquí teníamos 4 s 2 y hemos perdido este último electrón así que eso tiene sentido para el orbital 4 s que sea el orbital de mayor energía verdad porque cuando perdemos un electrón por ionización lo que perdemos el select es el electrón que se encuentra en un nivel más alto de energía verdad y ese es el más fácil de remover para formar un guión correcto así que con esto probamos que el orbital cuatro veces tiene mayor energía que los orbitales 3 de verdad y esto no lo verás muy a menudo en libros de texto yo creo que la razón principal de esto es porque si tratamos de pensar cómo escribir las configuraciones electrónicas en realidad nuestro objetivo es digamos no sé si a lo mejor vas a hacer un examen y tu objetivo es escribir la configuración electrónica del el escandio la forma más fácil de hacerlo y vamos a hacerlo con rojo para esto la forma más fácil de escribir la configuración electrónica del escandio sería fijarnos en la tabla periódica verdad si estamos utilizando la notación de gases nobles el gas noble que antecede al al escandio sería nuevamente el argón verdad estamos fijándonos en el escandio y el gas noble que antecede sería el argón muy bien así que hasta ahora llevamos la parte que corresponde al argón verdad y ahora si nos fijamos en la tabla periódica nosotros podríamos decir que este es éste corresponde al 4 ese 1 al 4 ese 2 y finalmente al 3 de 1 y eso nos da la configuración electrónica correcta verdad argón 4 s 2 3 de 1 pero esto implica que los orbitales de los los orbitales 3 d se llenan después de los orbitales 4 s y por lo tanto sería de mayor energía y eso realmente no es lo que ocurre verdad así que esto es útil si sólo vas a escribir la configuración electrónica verdad pero en realidad no es lo que está ocurriendo tenemos que pensar también en los otros elementos aquí así que esto fue solo para el escandio ahora vamos a movernos al titanio vamos a fijarnos ahora en el titanio pensemos en el titanio que es nuestro siguiente elemento en la tabla periódica y si te preguntan en el examen que escribas la configuración electrónica para el titanio la forma más fácil de hacerlo nuevamente sería pensar en el argón verdad es escribir argón entre corchetes muy bien y pensemos para nosotros mismos que este correspondería al 44 ese 14 ese 23 de 1 y finalmente 3 de 2 así que podríamos escribir 4 ese 23 de 2 o como siempre hemos estado viendo estos dos se podrían intercambiar en realidad da lo mismo muy bien pero nuevamente esto está implicando que se llenan los orbitales de después del orbital 4s lo cual no es cierto verdad pero al menos te da la respuesta correcta si fuera en verdad es muy útil pensarlo de ambas formas es útil pensar en los niveles de energía adecuados pero al mismo tiempo si tu objetivo es obtener la respuesta la forma más rápida de hacerlo es fijarnos en la tabla periódica y empezar a analizar la configuración electrónica para resolver el examen muy bien así que fijémonos en otros en otros elementos que tenemos aquí ya hemos hablado del escandio y ahora vamos a hablar de él también hemos hablado del titanio así que vamos a seguir adelante y de hecho sería mejor verlo en una nueva tabla muy bien entonces hasta ahora hemos hablado ya del escandio por ejemplo hemos hablado del titanio el escandio por ejemplo era argón 4 s 2 3 de 1 y ya hemos hablado de estos electrones verdad que se encuentran en el orbital 4 s y 1 un electrón en el orbital 3 d y hemos hecho el titanio verdad el titanio que es argón 4 s 23 dedos y que de hecho podríamos haber intercambiado esto muy bien y cuando hacemos la notación orbital agregando el segundo electrón a un orbital de muy bien es justamente lo que tenemos aquí verdad este es el que hemos agregado simplemente hemos seguido la regla de junto en este caso así que el siguiente elemento que vamos a considerar es el vanadio es el vanadio y vamos a hacer exactamente lo mismo tenemos un electrón extra que agregamos a un orbital de verdad pero no lo agregamos en los orbitales que ya están ocupados sino en uno nuevo y las cosas se empiezan a poner un poco complicadas cuando llegamos al cromo muy bien que vamos a hacer con otro color digamos con este color rosa y digamos sí sí sí llevamos haciéndola la misma regla que llevamos hasta ahora podrías pensar que sólo tenemos que agregar un electrón en un orbital 3d muy bien pero si hiciéramos esto en realidad podríamos fijarnos que la configuración electrónica para el cromo entonces sería 4 s 2 3 de 4 y en realidad hay que poner una unos signos de interrogación porque en realidad nos debemos preguntar esto es lo que realmente ocurre en realidad no es lo que obtenemos en realidad obtenemos 4 s 13 de 5 verdad es decir este electrón que teníamos de este lado que de hecho lo voy a marcar con rojo este electrón que teníamos que teníamos de este lado parece como si hubiera saltado de este orbital y ocupado este otro lugar esta esta otra posición que tenemos acá así que de esta forma es como obtenemos todos estos orbitales ocupados verdad así que cuando estamos escribiendo las configuraciones orbitales podría simplemente pensar que este electrón salto hasta este último hasta esta última posición en los orbitales 3 algunas personas dicen que el hecho de que todos estos orbitales detengan un electrón todos estos orbitales tengan un electrón le da estabilidad extra al átomo de cromo pero esto no siempre es cierto no es la mejor explicación la explicación real es muy muy complicada y de hecho sobrepasa todo lo que queremos describir en este curso de química general muy bien así que mejor vámonos con el siguiente elemento que sería el manganeso y el manganeso tiene un electrón extra d con respecto a lo que teníamos en el cromo verdad en el en el más bien teníamos aquí 6 verdad después del argón 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 6 en el cromo mientras que para el manganeso tenemos 7 y lo que ocurre en el manganeso es más o menos lo que esperaríamos simplemente de recorrer la tabla periódica así que vamos a hacer esto para el manganeso vamos a utilizar un color verde y diríamos bueno este correspondería al 4 14 s 23 de 13 de 23 de 33 de 43 de 5 verdad que es justamente lo que obtenemos y de hecho lo mismo ocurre para el hierro verdad sería 4 s 2 3 de 6 y ahora vamos a emparejar los espines para el caso anterior que era el manganeso verdad aquí los tenemos emparejados y en el caso del hierro tenemos que emparejar los con este orbital 3 de muy bien ahora bien el siguiente elemento que hay que considerar es el cobalto cobalto que tenemos aquí y tenemos que preocuparnos por un electrón extra verdad así que tendríamos 4 s 2 3 de 7 y de hecho aquí encontramos ese electrón extra con el espín digamos con dirección hacia abajo muy bien ahora nos seguimos con el níquel con el níquel que tiene la misma idea que hemos estado llevando verdad simplemente agregamos otro tenemos 4 s 2 3 de 8 y aquí se encuentra el electrón que hemos agregado y luego continuamos pero nuevamente tenemos una cosa muy extraña verdad cuando llegamos al cobre vamos a tachar el cobre y de hecho mejor voy a utilizar un color rojo para el cobre muy bien vamos a utilizar un color rojo y tú podrías pensar que si partimos de la configuración electrónica del níquel simplemente al agregar un electrón tendríamos que agregarlo aquí con una con el espín orientado hacia abajo y entonces quedaría como 4 ese 23 de 9 sin embargo vuelve a ocurrir este electrón que teníamos en el orbital 4 s 4 veces simplemente parece como que se desplaza hasta el último orbital que sería el 3 d muy bien y eso nos da a todos estos orbitales de completamente llenos verdad completamente llenos para el caso del nuevamente es esto es bastante complicado de explicar pero al menos una idea intuitiva que algunas personas utilizan es que dicen que esto le da una mayor estabilidad al cobre y eso puede ser cierto para el cobre así que eso sólo nos deja con un espacio posible para el orbital 4s así que tendríamos 4 s 13 de 10 muy bien pero todos estas todas estas explicaciones para química general son un poquito son muy simples en realidad pero digamos que para iniciar son bastante buenas para digamos irlos pensando así que finalmente tendremos el zinc y el zinc simplemente vamos a agregar un electrón extra verdad ya nos hemos hecho cargo del del cobre así que para el zinc tenemos un electrón extra y podríamos pensar esto simplemente como 4 4 s 2 estos dos primeros serían 4 s 2 y luego tendríamos 3 de 13 de 23 de 33 de 43 de 53 de 63 de 73 de 83 y 3 de 10 que es justamente lo que tenemos hasta abajo muy bien y por supuesto no podemos olvidarnos de escribir el argón siempre antes de esta digamos esta parte de la configuración electrónica muy bien así que como puedes ver ya hemos llenado el orbital 4s y también los orbitales 3 de aquí tenemos lleno el orbital 4 s y los orbitales 3 d puede ser muy complicado este tema y espero que al menos con este vídeo tengas una mejor idea de qué es lo que está ocurriendo