Leí que la configuración electrónica del uranio es [Rn] 5f³ 6d¹ 7s². Dado que las subcapas se completan en el orden 5f -> 6d, ¿por qué la subcapa 5f está solo parcialmente llena? ¿Por qué los electrones llenan parcialmente la subcapa 5f y luego proceden a llenar la subcapa 6d?
Respuesta
Estoy seguro de que está familiarizado con las reglas para asignar orbitales de electrones, las describiré brevemente aquí:
Los electrones llenan los orbitales de una manera que minimiza la energía del átomo. Por lo tanto, los electrones de un átomo llenan los principales niveles de energía en orden de energía creciente (los electrones se alejan del núcleo). El orden de los niveles llenos se ve así:
Principio de exclusión de Pauli
El principio de exclusión de Pauli establece que dos electrones no pueden tener el mismos cuatro números cuánticos. Los primeros tres (n, l y ml) pueden ser iguales, pero el cuarto número cuántico debe ser diferente. Un solo orbital puede contener un máximo de dos electrones, que deben tener espines opuestos; de lo contrario, tendrían los mismos cuatro números cuánticos, lo cual está prohibido.
Regla de Hund
Al asignar electrones en orbitales, cada electrón primero llenará todos los orbitales con energía similar (también denominada degenerada) antes de emparejarse con otro electrón en un orbital medio lleno. Los átomos en los estados fundamentales tienden a tener como tantos electrones desapareados como sea posible. Esto explica el comportamiento del cromo: Z: 24 [Ar] 3d54s1 (observe aquí el electrón en el orbital 4s mientras que los orbitales d están ocupados con electrones individuales de una dirección de giro)
Excepciones
Aunque la regla de Aufbau predice con precisión la configuración electrónica de la mayoría de los elementos, existen notables excepciones entre los metales de transición y los elementos más pesados. La razón por la que se producen estas excepciones es que algunos elementos son más estables con menos electrones en algunas subcapas y más electrones en otros. el suyo y un ejemplo notable es el uranio, para que adquiera la máxima estabilidad suele tener este estado fundamental: Uranio: Z: 92 [Rn] 7s2 5f3 6d1
Referencias
Comentarios
- Ah, entonces el uranio es una excepción a esta regla. ¿Qué tiene esta configuración específica que la hace tan estable?
- No es solo uranio, lee de nuevo, también he mencionado a Chromium. Hay otros elementos, por ejemplo, cobre, niobio, paladio, plata, torio, etc. que se desvían de esta tendencia. La razón como se describe se basa en parte en la combinación de las reglas. Recuerde que en el estado fundamental de un elemento, la configuración electrónica tiene su energía más baja. Cuanto menor sea la energía, mayor será la estabilidad. En algunos casos, este tipo de estabilidad solo se puede obtener cuando hay menos electrones en un orbital particular, digamos configuración de uranio.