Cómo representar los electrones en un diagrama de nivel de energía

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Los químicos a veces usan un diagrama de nivel de energía para representar los electrones cuando observan las reacciones químicas y la unión. Un diagrama de nivel de energía es más útil y fácil de trabajar que los números cuánticos en el modelo mecánico cuántico.

Los químicos usan el diagrama de nivel de energía así como la notación de configuración de los electrones para representar qué nivel de energía, subsistema y órbita están ocupados por electrones en cualquier átomo en particular. Los químicos usan esta información de esta manera:

  • Para predecir qué tipo de enlace se producirá con un elemento en particular y mostrar exactamente qué electrones se están utilizando.
  • Mostrar por qué ciertos elementos se comportan de manera similar

El siguiente diagrama es un diagrama de nivel de energía en blanco que puede utilizar para representar los electrones de cualquier átomo en particular. No se muestran todos los orbitales y subconjuntos conocidos. Pero con este diagrama, usted debería ser capaz de hacer casi todo lo que necesite.

Un diagrama de nivel de energía en blanco.

En el diagrama anterior, los orbitales se representan con guiones en los que se puede colocar un máximo de dos electrones. La órbita 1s es la más cercana al núcleo, y tiene la energía más baja. También es la única órbita en el nivel de energía 1.

En el nivel de energía 2, hay orbitales s y p, y los 2s tienen menos energía que los 2p. Los tres subconjuntos de 2p están representados por tres guiones de la misma energía.

También se muestran los niveles de energía 3, 4 y 5. Note que el 4s tiene menos energía que el 3d: Esta es una excepción a lo que usted puede haber pensado, pero es lo que se observa en la naturaleza.

El siguiente diagrama muestra el Principio de Aufbau, un método para recordar el orden en que los orbitales llenan los niveles de energía vacantes.

El principio de Aufbau.

Al usar el diagrama de nivel de energía, recuerde dos cosas:

  • Los electrones llenan primero los niveles más bajos de energía vacía.
  • Cuando hay más de un subshell en un nivel de energía particular, como en los niveles 3p o 4d, sólo un electrón llena cada subshell hasta que cada subshell tiene un electrón. Entonces los electrones empiezan a emparejarse en cada subsistema. Esta regla se llama Regla de los Cien.

Suponga que desea dibujar el diagrama de nivel de energía del oxígeno. Miras en la tabla periódica y encuentras que el oxígeno es el número atómico 8. Este número significa que el oxígeno tiene 8 protones en su núcleo y 8 electrones. Así que pones 8 electrones en tu diagrama de nivel de energía.

Puedes representar los electrones como flechas. Si dos electrones terminan en la misma órbita, una flecha hacia arriba y la otra hacia abajo.

El primer electrón entra en la órbita del 1s, llenando primero el nivel de energía más bajo, y el segundo gira en pareja con el primero.

Los electrones 3 y 4 giran en la siguiente órbita vacía más baja, la 2s.

El electrón 5 entra en una de las 2p subshells (no importa cuál – todas tienen la misma energía), y los electrones 6 y 7 entran en las otras dos orbitales 2p totalmente vacías.

Los últimos pares de espín de electrones con uno de los electrones en las subsuperficies 2p (de nuevo, no importa con cuál de ellos se haga la pareja). El diagrama completo del nivel de energía para el oxígeno aparece en la siguiente ilustración.


Un diagrama de nivel de energía para el oxígeno.

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