Configuración Electrónica y Diagrama de Orbitales del Antimonio (Sb)

El antimonio (Sb) es el elemento número 51 de la tabla periódica y su símbolo es "Sb". Este artículo da una idea sobre la configuración electrónica del antimonio y el diagrama de orbitales, el período y los grupos, la valencia y los electrones de valencia del antimonio, la formación de enlaces, la formación de compuestos, la aplicación de diferentes principios. Esperemos que después de leer este artículo conozca en detalle este tema.

El antimonio es un elemento metaloide clasificado. El número total de electrones del antimonio es de cincuenta y uno. Estos electrones están dispuestos según reglas específicas de diferentes órbitas. La disposición de los electrones en diferentes órbitas y orbitales de un átomo en un orden determinado se denomina configuración electrónica.  La configuración electrónica del átomo de antimonio(Sb) puede hacerse de dos maneras.

• Configuración electrónica a través del orbital
• Configuración electrónica a través de orbitales

La configuración electrónica a través de orbitales sigue diferentes principios. Por ejemplo, el principio de Aufbau, el principio de Hund y el principio de exclusión de Pauli.

Configuración electrónica del antimonio(Sb) a través del orbital

El científico Niels Bohr fue el primero en dar una idea de la órbita del átomo. Proporcionó un modelo del átomo en 1913. Allí se da la idea completa de la órbita. Los electrones del átomo giran alrededor del núcleo en una determinada trayectoria circular. Estas trayectorias circulares se denominan órbita(cáscara). Estas órbitas se expresan por n. [n = 1,2,3,4 . . . el número de serie de la órbita].

K es el nombre de la primera órbita, L es la segunda, M es la tercera, N es el nombre de la cuarta órbita. La capacidad de retención de electrones de cada órbita es 2n².

Por ejemplo:

n = 1 para la órbita K.
La capacidad de retención de electrones de la órbita K es 2n² = 2 × 1² = 2 electrones.
Para la órbita L, n = 2.
La capacidad de retención de electrones de la órbita L es 2n² = 2 × 2² = 8 electrones.
Para la órbita M, n=3.
La capacidad máxima de retención de electrones en la órbita M es de 2n² = 2 × 3² = 18 electrones.
n=4 para la órbita N.
La capacidad máxima de retención de electrones en la órbita N es de 2n² = 2 × 4² = 32 electrones.

Por lo tanto, la capacidad máxima de retención de electrones en la primera corteza es de dos, la segunda es de ocho y la tercera puede tener un máximo de dieciocho electrones. El número atómico es el número de electrones de ese elemento. El número atómico del antimonio es 51. Es decir, el número de electrones del antimonio es de cincuenta y uno. Por tanto, un átomo de antimonio tendrá dos electrones en la primera corteza, ocho en la segunda y dieciocho en la tercera. Según la fórmula de Bohr, la cuarta envoltura tendrá veintitrés electrones, pero la cuarta envoltura del antimonio tendrá dieciocho electrones y los cinco electrones restantes estarán en la quinta envoltura. Por tanto, el orden del número de electrones en cada cáscara del átomo de antimonio(Sb) es 2, 8, 18, 18, 5.

Los electrones pueden disponerse correctamente a través de las órbitas de los elementos 1 a 18. La configuración electrónica de un elemento con un número atómico superior a 18 no puede determinarse correctamente según el modelo atómico de Bohr. La configuración electrónica de todos los elementos puede realizarse mediante el diagrama de orbitales.

Configuración electrónica del antimonio(Sb) a través del orbital

Los niveles de energía atómica se subdividen en subniveles energéticos. Estos niveles subenergéticos se denominan orbitales. Los subniveles energéticos se expresan mediante 'l'. El valor de 'l' va de 0 a (n - 1). Los niveles subenergéticos se conocen como s, p, d, f. La determinación del valor de 'l' para los diferentes niveles de energía es:

Si n = 1
(n - 1) = (1-1) = 0
Por lo tanto, el número orbital de 'l' es 1; Y el orbital es 1s.
Si n = 2
(n - 1) = (2-1) = 1.
Por lo tanto, el número orbital de 'l' es 2; Y el orbital es 2s, 2p.
Si n = 3
(n - 1) = (3-1) = 2.
Por lo tanto, el número orbital de 'l' es 3; Y el orbital es 3s, 3p, 3d.
Si n = 4
(n - 1) = (4-1) = 3
Por lo tanto, el número orbital de 'l' es 4; Y el orbital es 4s, 4p, 4d, 4f.
Si n = 5
(n - 1) = (n - 5) = 4.

Por lo tanto, l = 0,1,2,3,4. El número de orbitales será 5 pero 4s, 4p, 4d, 4f en estos cuatro orbitales es posible disponer los electrones de todos los elementos de la tabla periódica. La capacidad de retención de electrones de estos orbitales es s = 2, p = 6, d = 10 y f = 14. El físico alemán Aufbau propuso por primera vez la idea de la configuración electrónica mediante suborbitales. El método de Aufbau consiste en realizar la configuración electrónica a través del nivel subenergético. El principio de Aufbau es que los electrones presentes en el átomo completarán primero el orbital de menor energía y luego continuarán gradualmente hasta completar el orbital de mayor energía. Estos orbitales se denominan s, p, d, f. El método de configuración electrónica de Aufbau es 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6d.

Los dos primeros electrones del antimonio entran en el orbital 1s. El orbital s puede tener un máximo de dos electrones. Por lo tanto, los dos siguientes electrones entran en el orbital 2s. El orbital p puede tener un máximo de seis electrones. Por lo tanto, los siguientes seis electrones entran en el orbital 2p. El segundo orbital está ahora lleno. Por lo tanto, los electrones restantes entrarán en el tercer orbital. Entonces, dos electrones entrarán en el orbital 3s y los siguientes seis electrones estarán en el orbital 3p de la tercera órbita.

El orbital 3p está ahora lleno de electrones. Entonces, los siguientes dos electrones entrarán en el orbital 4s y diez electrones entrarán en el orbital 3d. A continuación, los siguientes seis electrones entran en el orbital 4p. El orbital 4p está ahora lleno. Entonces, los siguientes dos electrones entrarán en el orbital 5s y los siguientes diez electrones entrarán en el orbital 4d. El orbital 4d está ahora lleno. Entonces, los tres electrones restantes entran en el orbital 5p. Por tanto, la configuración electrónica del antimonio(Sb) será 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s² 4p⁶ 4d¹⁰ 5s² 5p³.

¿Cómo escribir el diagrama de orbitales del antimonio(Sb)?

Para crear un diagrama de orbitales de un átomo, primero hay que conocer el principio de Hund y el principio de exclusión de Pauli. El principio de Hund consiste en que los electrones que se encuentran en diferentes orbitales con la misma energía se colocan de tal manera que pueden estar en el estado no apareado de número máximo y el espín de los electrones no apareados será unidireccional. Y el principio de exclusión de Pauli es que el valor de los cuatro números cuánticos de dos electrones en un átomo no puede ser el mismo. Para escribir el diagrama de orbitales del antimonio(Sb), hay que hacer la configuración electrónica del antimonio. La cual ha sido discutida en detalle anteriormente.

El 1s es el orbital más cercano y de menor energía al núcleo. Por lo tanto, el electrón entrará primero en el orbital 1s. Según el principio de Hund, el primer electrón entrará en el sentido de las agujas del reloj y el siguiente electrón entrará en el orbital 1s en el sentido contrario. El orbital 1s se llena ahora con dos electrones. A continuación, los dos siguientes electrones entrarán en el orbital 2s igual que en el orbital 1s. Los siguientes tres electrones entrarán en el orbital 2p en el sentido de las agujas del reloj y los siguientes tres electrones entrarán en el orbital 2p en el sentido contrario a las agujas del reloj.

Diagrama de orbitales del antimonio(Sb)

Los siguientes dos electrones entrarán en el orbital 3s. A continuación, los siguientes seis electrones entrarán en el orbital 3p al igual que en el orbital 2p. El orbital 3p está ahora lleno. Entonces, los siguientes dos electrones entrarán en el orbital 4s igual que en el orbital 1s. El orbital 4s está ahora lleno. Por lo tanto, los siguientes cinco electrones entrarán en el orbital 3d en el sentido de las agujas del reloj y los siguientes cinco electrones entrarán en el orbital 3d en el sentido contrario a las agujas del reloj. El orbital 3d está ahora lleno. Por tanto, los siguientes seis electrones entrarán en el orbital 4p al igual que en el orbital 3p. El orbital 4p está ahora lleno. Entonces, los siguientes dos electrones entrarán en el orbital 5s igual que en el orbital 1s. Entonces los siguientes diez electrones entrarán en el orbital 4d igual que en el orbital 3d. El orbital 4d está ahora lleno de electrones. Entonces los tres electrones restantes entrarán en el orbital 5p en el sentido de las agujas del reloj. Esto se muestra claramente en la figura del diagrama de orbitales del antimonio.

Configuración electrónica del antimonio(Sb) en estado de excitación

Los átomos pueden saltar de un orbital a otro en estado excitado. Esto se llama salto cuántico. La configuración electrónica del estado básico del antimonio es 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s² 4p⁶ 4d¹⁰ 5s² 5p³. En la configuración electrónica del estado básico del estaño, los tres electrones del orbital 5p se encuentran en los suborbitales 5p_x, 5p_y y 5p_z El orbital p tiene tres sub-orbitales. Los suborbitales son p_x, p_y, y p_z.Cada sub-orbital puede tener un máximo de dos electrones. Entonces la configuración electrónica correcta del antimonio(Sb) en el estado básico será 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s² 4p⁶ 4d¹⁰ 5s² 5p_x¹ 5p_y¹ 5p_z¹. Esta configuración electrónica muestra que la última capa del átomo de antimonio tiene tres electrones no apareados. Por tanto, en este caso, la valencia del antimonio es 3.

Cuando el átomo de antimonio se excita, entonces el átomo de antimonio absorbe energía. Como resultado, un electrón del orbital 5s salta al suborbital 5d_xy. El orbital d tiene cinco suborbitales. Los suborbitales son d_xy, d_yz, d_zx, d_x²-y² and d_z². Cada suborbital puede tener un máximo de dos electrones. Por tanto, la configuración electrónica del antimonio(Sb*) en estado excitado será 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s² 4p⁶ 4d¹⁰ 5s¹ 5p_x¹ 5p_y¹ 5p_z¹ 5d_xy¹.  La valencia del elemento viene determinada por la configuración electrónica en el estado excitado. En este caso, el antimonio tiene cinco electrones no apareados. Por tanto, la valencia del antimonio es 5.

Configuración electrónica del ion antimonio (Sb³⁺,Sb⁵⁺)

La configuración electrónica muestra que la última capa del antimonio tiene cinco electrones. Por lo tanto, los electrones de valencia del antimonio son cinco. Existen dos tipos de iones de antimonio. El átomo de antimonio presenta iones Sb³⁺ y Sb⁵⁺. Los elementos que forman enlaces donando electrones se llaman cationes. El átomo de antimonio dona tres electrones en el orbital 5p para formar un ion de antimonio (Sb³⁺). Es decir, el antimonio es un elemento catiónico.

Sb – 3e^– → Sb³⁺

Aquí, la configuración electrónica del ion antimonio (Sb³⁺) es 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 5s2. Por otro lado, el átomo de antimonio dona tres electrones en el orbital 5p y dos electrones en el orbital 5s para convertir el ion antimonio (Sb⁵⁺).

Sb – 5e^– → Sb⁵⁺

La configuración electrónica del ion antimonio (Sb⁵⁺) es 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s² 4p⁶ 4d¹⁰.  Esta configuración electrónica muestra que el ion de antimonio(Sb5+) tiene cuatro cáscaras y la última cáscara tiene dieciocho electrones y alcanza una configuración electrónica estable. El átomo de antimonio presenta los estados de oxidación -3, +3, +5. El estado de oxidación del elemento cambia en función de la formación del enlace.

Preguntas Frecuentes

Referencia:

• Wikipedia
• PubChem

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