Berilio (Be): Configuración Electrónica y Diagrama de Orbitales

El berilio es el 4º elemento de la tabla periódica y su símbolo es "Be". El número total de electrones del berilio es de cuatro. 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 berilio puede realizarse de dos maneras.

• Configuración electrónica a través del orbital (principio de Bohr)
• Configuración electrónica a través de orbitales (principio de Aufbau)

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. Este artículo da una idea sobre la configuración electrónica y el diagrama de orbitales, el período y los grupos, la valencia y los electrones de valencia del berilio, y la aplicación de los diferentes principios.

Configuración electrónica del berilio a través de la órbita

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 berilio es 4. Es decir, el número de electrones del berilio es 4. Por tanto, un átomo de berilio tendrá dos electrones en la primera corteza y dos en la segunda. Por lo tanto, el orden del número de electrones en cada cáscara del átomo de berilio(Be) es 2, 2.

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 átomo de berilio a través de los orbitales

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 a través de los suborbitales.

El método de Aufbau consiste en realizar la configuración electrónica a través del nivel subenergético. El principio de Aufbau consiste en 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 berilio 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. Por lo tanto, la configuración electrónica del berilio(Be) será 1s² 2s².

¿Cómo escribir el diagrama de orbitales del berilio?

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 berilio(Be), hay que hacer la configuración electrónica de berilio. Lo cual se ha discutido en detalle anteriormente.

Diagrama energetico del berilio

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. Entonces, los siguientes dos electrones entrarán en el orbital 2s igual que en el orbital 1s. Esto se muestra claramente en la figura del diagrama de orbitales del berilio.

Configuración electrónica del berilio en estado de excitación

Los átomos pueden saltar de un orbital a otro en el estado de excitación. Esto se llama salto cuántico. La configuración electrónica del berilio en el estado básico es 1s² 2s². La valencia de un elemento viene determinada por la configuración electrónica en el estado de excitación. Cuando el átomo de berilio está excitado, entonces el átomo de berilio absorbe energía. Como resultado, un electrón en el orbital 2s salta al suborbital 2p_x.

El orbital p tiene tres suborbitales. Los suborbitales son p_x, p_y, y p_z. Cada sub-orbital puede tener un máximo de dos electrones. Por lo tanto, la configuración electrónica del Be en estado de excitación será 1s² 2s¹ 2p_x¹ Aquí, el berilio tiene dos electrones no apareados. Por lo tanto, la valencia del berilio es 2.

Configuración electrónica del ion berilio (Be²⁺)

Tras la configuración electrónica, la última capa del átomo de berilio tiene dos electrones. Por tanto, los electrones de valencia del berilio son dos. Los elementos que tienen 1, 2 ó 3 electrones en la última capa donan los electrones de la última capa durante la formación del enlace.

El átomo de berilio dona dos electrones de la última capa para convertirse en un ion de berilio (Be²⁺). Los elementos que forman enlaces donando electrones se denominan catión. El berilio deja dos electrones y se convierte en un ion positivo. Por tanto, el berilio es un elemento catiónico.

Be – 2e^– → Be²⁺

Aquí, la configuración electrónica del ion berilio (Be²⁺) es 1s². Esta configuración electrónica muestra que el ion berilio (Be²⁺) adquirió la configuración electrónica del helio y alcanza una configuración electrónica estable.

Determinación del grupo y del periodo a través de la configuración electrónica

La última órbita de un elemento es el periodo de ese elemento. La configuración electrónica del átomo de berilio muestra que la última órbita del átomo de berilio es la 2. Por lo tanto, el periodo del berilio es el 2.

Por otro lado, el número de electrones presentes en el último orbital de un elemento es el número de grupos de ese elemento. En el último orbital del berilio existen dos electrones. Es decir, el número de grupo del berilio es 2. Por tanto, podemos decir que el periodo del elemento berilio es 2 y el grupo es 2.

Determinación del bloque del berilio por la configuración electrónica

Si el último electrón entra en el orbital s después de la configuración electrónica del elemento, entonces ese elemento se llama elemento de bloque s. La configuración electrónica del Be muestra que el último electrón del berilio entra en el orbital s. Por lo tanto, el berilio es el elemento del bloque s.

Los elementos de los grupos 1 y 2 son los elementos del bloque s. Y el helio es el elemento del bloque s. Hay 14 elementos del bloque s en los 118 elementos de la tabla periódica. Los elementos del grupo-2 de la tabla periódica son metales alcalinos del suelo. El primer elemento del grupo-2 es el berilio. El elemento del grupo-2 es el berilio. Por lo tanto, el berilio es un metal alcalino del suelo.

Enlaces iónicos del átomo de berilio

El átomo de berilio forma enlaces iónicos mediante el intercambio de electrones con el átomo de flúor. El BeF₂  se forma por el intercambio de electrones entre un átomo de berilio y dos átomos de flúor. La configuración electrónica muestra que hay dos electrones en la última órbita del átomo de berilio. El átomo de berilio quiere ser más estable formando un átomo de helio eliminando dos electrones en la última órbita.
De nuevo, existen siete electrones en la última órbita del átomo de flúor. El átomo de flúor quiere ser más estable como el átomo de neón aceptando un electrón. El átomo de berilio dona dos electrones de su última órbita al átomo de flúor. El fluoruro de berilio (BeF2) forma compuestos a través del enlace iónico.

Enlace químico del berilio

Óxido de berilio

El berilio reacciona con el oxígeno a altas temperaturas para producir BeO.

2Be + O₂ → 2BeO

Sin embargo, el BeO es menos importante debido a su baja solubilidad.

BeO + H₂O → Be(OH)₂

El BeO reacciona con el agua para producir álcalis. Sin embargo, destruye la alcalinidad del álcali y la acidez del ácido. El BeO reacciona con el NaOH para formar berilato de sodio (Na₂BeO₂).

BeO + 2NaOH → Na₂BeO₂ + H₂O

Es decir, el BeO es a la vez óxido religioso. El berilio es el elemento del bloque s del 2º grupo de la tabla periódica. El berilio es una excepción en comparación con otros elementos del 2º grupo de la tabla periódica. El ion del átomo de berilio tiene un tamaño pequeño y un alto potencial iónico.

El elemento tiene una alta capacidad de polarización del catión y la ausencia de un orbital d cero en el nivel de valencia. Por esta razón, los óxidos de otros elementos del segundo grupo son alcalinos, pero el BeO presenta ambas propiedades.

Formación de compuestos de oxígeno

El berilio es el metal alcalino del suelo del grupo 2. Reacciona muy lentamente con el oxígeno ya que es eléctricamente positivo. Y forma compuestos de óxido.

2Be + O₂ → 2BeO

A medida que aumenta el tamaño del catión del berilio, aumenta la tendencia a formar compuestos de peróxido.

2BeO + O₂ (500 ° C) → 2BeO₂

Propiedades del átomo de berilio

• El número atómico del berilio es 4. El número atómico de un elemento es el número de electrones de ese elemento. Por lo tanto, el número de electrones del berilio es 4.
• El peso atómico estándar del berilio es 9,012183.
• El berilio es un metal de suelo alcalino.
• El período del elemento berilio es 2 y el grupo es 2.
• El número de valencia y de electrones de valencia de un átomo de berilio es dos.
• El berilio es un elemento de bloque s.
• El berilio deja fácilmente dos electrones en su última órbita y se convierte en un catión. Por tanto, el berilio es un metal muy activo.
• El átomo de berilio forma tanto enlaces iónicos como covalentes.
• El átomo de berilio es relativamente pequeño y su valor de energía iónica es relativamente alto. Por ello, sus electrones no pueden elevarse a niveles de energía altos bajo la influencia de la energía de la llama. Por esta razón, la prueba de la llama del elemento berilio no muestra ningún color particular.
• Energías de ionización de los átomos de berilio - 1ª: 899,5 kJ/mol, 2ª: 1757,1 kJ/mol, 3ª: 14.848,7 kJ/mol
• El estado de oxidación del átomo de berilio es 2.
• El punto de fusión de un átomo de berilio es de 1560 K (1287 °C, 2349 °F). Y el punto de ebullición es de 2742 K (2469 °C, 4476 °F)
• El radio atómico de un átomo de berilio es de 112 pm.
• El valor de la electronegatividad de un átomo de berilio es de 1,57.
• El radio covalente del átomo de berilio es de 96±3 pm.
• El radio de van der Waals del átomo de berilio es de 153 pm.
• Existen 2 electrones en la última órbita del berilio.

Conclusión

El berilio es el 2º período de la tabla periódica y el elemento del 2º grupo. El tema principal de este artículo es la configuración electrónica del berilio y el diagrama de orbitales. Este artículo también habla del período y el grupo del berilio, la valencia y los electrones de valencia, la formación de compuestos, la formación de enlaces y las propiedades de los átomos de berilio.

Preguntas Frecuentes

Referencia

• Wikipedia
• Atomic weights of the elements 2013 (IUPAC Technical Report)”. Pure and Applied Chemistry. 88 (3): 265–91. doi:10.1515/pac-2015-0305.
• Beryllium(I) Hydride compound data” (PDF). bernath.uwaterloo.ca. Retrieved 10 December 2007.

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