Hallar elementos a partir de los números cuánticos

Ejemplo 1

Si se desea encontrar cuál es el elemento que tiene los siguientes números cuánticos en su último electrón: (4, 2, -1, ½), se debe realizar el siguiente proceso.

Los tres primeros números cuánticos describen el orbital en el que está el electrón: 4d_-1

El spin del electrón es ½ y me informa que la flecha va hacia arriba dentro del orbital, es decir, que hasta ahora se están semillenando los orbitales con electrones y que van hasta l igual a -1.

La representación de orbitales o cajas de la capa de valencia del elemento es la siguiente:

Figura 1.

El elemento desconocido tiene en su capa de valencia el último electrón en el orbital 4d_-1 y está señalado con una flecha roja. Los orbitales del nivel o capa de valencia que alojan electrones son todos los que previamente se deben haber llenado, antes del último electrón. Es decir, un electrón en un orbital 4d-2 y los dos electrones del orbital 5s. Recordemos que los orbitales d tienen mayor energía que los s y p y se desplazan a un nivel energético mayor.

En consecuencia, tienen el número cuántico principal disminuido en uno, d(n – 1). El elemento debe tener configuración electrónica de la capa de valencia: 4d²5s² y se encuentra en el periodo 5. El elemento es Zirconio cuya configuración electrónica es [Kr]4d²5s² y configuración de la capa de valencia 4d²5s² tal como la dedujimos.

De aquí en adelante emplearemos para la capa de valencia la siguiente expresión:

ns (n – 2)f (n – 1)d np

Donde n es el nivel energético o periodo, s, p, d y f son los orbitales atómicos de la capa de valencia y si se tienen orbitales d y f toman valores de n – 1 para d y n – 2 para f.

Solo faltaría asignar los electrones a los orbitales de la capa de valencia correspondientes.

Ejemplo 2

Se tiene un elemento con los siguientes números cuánticos en su último electrón (4, 3, -1, -½). Los tres primeros números cuánticos indican que el electrón ocupa el orbital 4f_-1. El spin –½ me indica que primero se semillenaron todos los orbitales f con electrones y spin ½, y que ahora se están llenando completamente los orbitales f con electrones y spin – ½ y que el llenado llega hasta el orbital 4f_-1. A continuación se representa lo dicho anteriomente.

Figura 2.

La flecha roja indica la posición del último electrón para el elemento en cuestión. Los electrones de los orbitales f los escribimos como 4f¹⁰. Remplazando en la fórmula de trabajo ns (n – 2)f (n – 1)d np, la configuración de la capa de valencia debe ser 6s²4f¹⁰, los orbitales d y p se llenan después de los f y por eso no aparecen en esta configuración. El elemento con dicha configuración se encuentra en el periodo 6 (n = 6) y debe pertenecer al bloque f (inmediatamente se explican los bloques en la tabla periódica) en la posición 10. El elemento es Disprosio cuya configuración electrónica es [Xe] 6s²4f¹⁰ y configuración electrónica de la capa de valencia 6s²4f¹⁰.