Secundaria Estado de gas noble

[Oriol Frigola Manzano]

Hola,

el otro día en clase me explicaron que un elemento obtiene el estado de gas noble cuando tiene el último nivel completo, pero después en un ejercicio resulta que para un elemento que acababa en 3s² 3p³, le faltaban solo 3 electrones tener el último nivel completo, pero el nivel tres no tiene el subnivel d aun vacío?? En cambio, si termina en 3s² Aún le falta el subnivel p. La pregunta es: ¿Porqué el subnivel d no se debe llenar para tener el último nivel completo?

Gracias

PD: Está bien aquí el hilo?

[arivasm]

Re: Estado de gas noble

Aunque "niveles" y "subniveles" forma parte de una terminología que se maneja mucho en realidad es bastante oscura. De hecho, para referirse a las estructuras de gas noble es más adecuado (pero también aún más ambiguo) referirse a ellas como de "capa cerrada".

Como siempre, las verdaderas razones por las cuales las ocupaciones de los gases nobles son especialmente estables (y sus números de electrones son "números mágicos" -en el sentido cuántico del término, no de la bruja Lola-) es por pura Mecánica cuántica.

Así pues, mi consejo es que te quedes con la copla de que las configuraciones de gas noble (de capa cerrada, si se prefiere) son aquéllas que corresponden con una ocupación completa de los niveles p más externos, es decir, que terminan en $n{\rm p}^6$. Por supuesto, con la única salvedad del helio.

Las razones por las cuales los orbitales d y f no participan en el juego de la misma manera que los s o los p tiene que ver con el orden de energías que les corresponde cuando se emplean las metodologías basadas en describir las nubes electrónicas a través de orbitales atómicos hidrogenoideos (que es lo que se suele hacer en las clases de Química) y también con sus tamaños.

Como sabes bien, hay una regla bastante aceptable (la regla de las diagonales) que nos permite recordar que, por ejemplo, un orbital 3d tiene una energía mayor que uno 4s, de manera que se ocupa antes este último. Por otra parte, el número cuántico principal condiciona notoriamente el tamaño del orbital, lo que significa que los electrones 3d tienen unas distancias medias al núcleo menores que las de sus compañeros 4s. Como consecuencia, cuando se enfrenta al resto del mundo un átomo que tiene electrones 4s y también 3d, los 4s siguen jugando un papel muy importante (son más externos, en tamaño, aunque más retenidos que los 3d), relegando de esta manera a los 3d a un papel más secundario, lo que es aún más exagerado cuando ya intervienen los orbitales 4p.

Y si esto sucede con los d, con los f ni te cuento (cuando se ocupan los 4f previamente se habrán ocupado los 6s).

La consecuencia última está en que aunque los orbitales d y f ciertamente determinan el comportamiento químico del elemento (así, por ejemplo, el oro es claramente distinto de su vecino en el sistema periódico mercurio) las diferencias (insisto en que me refiero a comportamiento químico) no son tan notorias como ocurre con los elementos que, siendo vecinos en el sistema periódico, se distinguen en sus electrones s o p.

[guibix]

Re: Estado de gas noble

Gracias arivasm, yo también tenía dudas con eso y ya lo tengo mucho más claro.