Les vencimos

Física y Química · 1º Bachillerato

Lección 02 · Bloque A · Estructura electrónica

La luz del átomo dice cómo se ordena

1º Bachillerato Física y Química · Ciencias · Decreto 40/2022 CyL

Objetivos

Qué significan las letras de esta lección

Hasta el calcio, el orden de llenado es tranquilo

Hasta Z = 20 el orden es 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s. No hace falta el bloque d en esta lección: el 3d se llena después del 4s, y eso se deja señalado para no colocar mal el escandio. Aquí nos quedamos en el calcio.

ElementoZConfiguraciónValenciaGrupo
Na111s2 2s2 2p6 3s111
Mg121s2 2s2 2p6 3s222
Cl171s2 2s2 2p6 3s2 3p5717
Ar181s2 2s2 2p6 3s2 3p6818
K191s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s111
Ca201s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s222

Suma los superíndices del sodio: 2+2+6+1 = 11 = Z. Si no cuadra con Z, la configuración está mal aunque «suene» bien. El sodio y el potasio tienen un solo electrón en el último nivel (3s1 y 4s1): por eso comparten grupo, aunque el potasio tenga más capas. El argón cierra la capa 3 y no se parece al potasio, que empieza la 4.

Espectro de rayas frente a espectro continuo, y el electrón de valencia del sodio y del potasio Continuo Rayas del hidrógeno, esquema La raya roja real del H está en 656 nm. El dibujo no está a escala. Misma valencia, distinto nivel Na · 3s¹ K · 4s¹ Un electrón exterior: grupo 1. El núcleo no está dibujado; el punto ámbar es el electrón de valencia.

Ejemplo resuelto, paso a paso

Energía de un fotón de λ = 600 nm, y configuración del sodio.

  1. Pasa la longitud de onda a metros: 600 nm = 600×10−9 m = 6,00×10−7 m.
  2. Frecuencia: f = c/λ = (3,00×108) / (6,00×10−7) = 5,00×1014 Hz. Al dividir, los exponentes restan: 8 − (−7) = 15, y 3,00/6,00 = 0,500, así que 0,500×1015 = 5,00×1014.
  3. Energía del fotón: E = h·f = (6,626×10−34)·(5,00×1014) = 33,13×10−20 J = 3,313×10−19 J.
  4. Esa energía es un paquete concreto. Un espectro de rayas aparece porque el átomo solo emite o absorbe paquetes iguales a la diferencia entre dos niveles, no un valor cualquiera.
  5. Sodio, Z = 11. Se colocan 11 electrones: 1s2 2s2 2p6 3s1. Suma 11. Valencia: el único del nivel 3. Grupo 1, el mismo que el potasio (4s1).

Ejercicios

Escribe en cada editor. El esquema de capas, si lo piden, va en el lienzo de esta página.

1. Un fotón violeta, 400 nm

Con c = 3,00×108 m/s y h = 6,626×10−34 J·s, calcula f y E. Deja los exponentes escritos.

Porqué

400 nm = 4,00×10−7 m. f = 3,00×108 / 4,00×10−7 = 7,50×1014 Hz. E = 6,626×10−34 · 7,50×1014 = 49,695×10−20 J = 4,970×10−19 J. Más energía que el de 600 nm: menor longitud de onda, mayor frecuencia, mayor E. No es «el violeta pesa más».

2. Potasio, misma columna que el sodio

Escribe la configuración del potasio (Z = 19) y la del sodio. Di qué tienen en común y qué no.

Porqué

Na: 1s2 2s2 2p6 3s1. K: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1. En común, un electrón de valencia: por eso el grupo 1. No comparten el nivel: el sodio acaba en 3, el potasio en 4. El parecido químico va con la valencia, no con tener el mismo número de capas.

3. Por qué el argón no sigue al potasio en comportamiento

El argón (Z = 18) está al lado del potasio en la tabla y su masa es parecida. Explica, con la configuración, por qué no reacciona como el potasio.

Porqué

Ar: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6. El nivel 3 queda con 8 electrones, cerrado. K añade 4s1, un electrón fácil de perder. Estar al lado en la fila no iguala la valencia. La lección 01 ya separó el orden por masa del orden por Z; aquí se ve el motivo químico.

4. Qué espectro identifica

Tienes la luz de una lámpara de filamento y la de un tubo con hidrógeno. ¿Cuál sirve para reconocer el elemento, y por qué la otra no?

Porqué

El tubo de hidrógeno: sus rayas son diferencias de energía propias de ese átomo. El filamento caliente da un continuo, que depende sobre todo de la temperatura, no de un salto concreto entre niveles. Por eso el análisis de la radiación que cita el decreto es el de rayas, no el arcoíris del sólido caliente.

5. Cloro: valencia y grupo

Escribe la configuración del cloro (Z = 17), suma los superíndices y di el grupo principal.

Porqué

1s2 2s2 2p6 3s2 3p5. Suma 2+2+6+2+5 = 17. Valencia: electrones del nivel 3, que son 2+5 = 7. Grupo 17. No cuentes solo el 3p5: el 3s también es del último nivel.

Dibuja el sodio

En el lienzo, tres circunferencias y un punto en la exterior marcado 3s1. Dentro, anota 1s2 y 2s2 2p6. No hace falta escala.

En la vida real

Dónde se usa esta lectura

  • Fuegos de artificio y el ensayo a la llama del laboratorio: el color es un conjunto de rayas del metal, no un continuo.
  • Una lámpara de sodio de carretera se reconoce por su luz amarilla característica. Es el mismo elemento cuya configuración acaba en 3s1.
  • Saber la valencia evita tratar igual al sodio metálico y a un gas noble al guardar reactivos: no están en la misma columna y no se manejan igual.
Problema · en esta página

Elige elemento. Escribe la configuración en una línea, con los subniveles separados por espacios, como 1s2 2s2 2p6 3s1. Luego el número de electrones de valencia.

Reto Profesor

Cierra el calcio sin copiar la tabla

En el editor, la configuración del calcio (Z = 20), la suma de superíndices y el grupo. En el lienzo, el esquema de capas con el último nivel marcado. No uses el bloque d.

reto_id: bach1-fyq-02-configuracion