Configuración Electrónica y Diagrama de Orbitales del Fósforo (P)

El fósforo es el decimoquinto elemento de la tabla periódica y su símbolo es "P". El número total de electrones del fósforo es de quince. Estos electrones están dispuestos según reglas específicas de diferentes órbitas. La disposición de los electrones en las diferentes órbitas y orbitales de un átomo en un orden determinado se denomina configuración electrónica. La configuración electrónica del átomo de fósforo(P) puede realizarse de dos maneras.

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

La configuración electrónica a través de los orbitales sigue diferentes principios. Por ejemplo, el principio de Aufbau, el principio de Hund y el principio de exclusión de Pauli. La configuración electrónica y el diagrama de orbitales del fósforo es el tema principal de este artículo. También se ha hablado de la valencia y los electrones de valencia del fósforo, de diversas reacciones y de la formación de compuestos y enlaces. Esperamos que después de leer este artículo conozca en detalle este tema.

Índice
  1. Configuración electrónica del átomo de fósforo a través del orbital
  2. Configuración electrónica del fósforo a través del orbital
  3. ¿Cómo escribir el diagrama de orbitales del fósforo?
  4. Configuración electrónica del fósforo en estado excitado
  5. Configuración electrónica del ion fósforo (P3-)
  6. Preguntas Frecuentes

Configuración electrónica del átomo de fósforo 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 mediante 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.

Configuración electrónica del átomo de fósforo
Configuración electrónica del fósforo(P) (modelo de Bohr)

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 × 3= 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 fósforo es 15. Es decir, el número de electrones del fósforo es quince. Por lo tanto, el átomo de fósforo tendrá dos electrones en la primera corteza, ocho en la segunda y cinco en la tercera. Por lo tanto, el orden del número de electrones en cada cáscara del átomo de fósforo(P) es 2, 8, 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 fósforo 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 a través de los suborbitales.

Configuración de los electrones mediante el principio Aufbau
Configuración de los electrones a través del principio de Aufbau

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 fósforo 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 de la tercera órbita y los tres electrones restantes estarán en el orbital 3p. Por tanto, la configuración electrónica del fósforo(P) será 1s2 2s2 2p6 3s2 3p3.

¿Cómo escribir el diagrama de orbitales del fósforo?

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 fósforo(P), hay que hacer la configuración electrónica del fósforo. 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.

Diagrama de orbitales del fósforo
Diagrama de orbitales del fósforo

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. Los siguientes dos 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. Los dos electrones siguientes entrarán en el orbital 3s y los tres electrones restantes entrarán en el orbital 3p en el sentido de las agujas del reloj. Esto se muestra claramente en la figura del diagrama de orbitales del fósforo.

Configuración electrónica del fósforo en estado excitado

Los átomos pueden saltar de un orbital a otro en el estado excitado. Esto se llama salto cuántico. La configuración electrónica del fósforo en estado básico es 1s2 2s2 2p6 3s2 3p3. El orbital p tiene tres sub-orbitales. Los suborbitales son px, py, y pz Cada sub-orbital puede tener un máximo de dos electrones.

Configuración electrónica y diagrama de orbitales del fósforo en estado básico
Configuración electrónica y diagrama de orbitales del fósforo en estado básico

En la configuración electrónica del estado básico del fósforo, los tres electrones del orbital 3p se encuentran en los suborbitales px, py, y pz y el espín de los tres electrones es el mismo. Entonces la configuración electrónica correcta del fósforo en estado básico será 1s2 2s2 2p6 3s2 3px1 3py1 3pz1. Aquí, el fósforo tiene tres electrones no apareados. Por lo tanto, la valencia del fósforo es 3.

La valencia del elemento viene determinada por la configuración electrónica en el estado de excitación. Cuando los átomos de fósforo están excitados, los átomos de fósforo absorben energía. Como resultado, un electrón del orbital 3s salta al suborbital 3dxy. El orbital d tiene cinco suborbitales. Los suborbitales son dxy, dyz, dzx, dx2-y2, y dz2. Cada sub-orbital puede tener un máximo de dos electrones.

Configuración electrónica y diagrama de orbitales del estado excitado del fósforo
Configuración electrónica y diagrama de orbitales del estado excitado del fósforo

El segundo orbital del átomo de fósforo está lleno de electrones. Entonces el electrón de la tercera órbita salta y va a otro suborbital de la tercera órbita. Entonces la configuración electrónica del fósforo(P*) en estado excitado será 1s2 2s2 2p6 3s1 3px1 3py1 3pz1 3dxy1. Esta configuración electrónica muestra que la última capa del átomo de fósforo tiene cinco electrones no apareados. Por tanto, en este caso, la valencia del fósforo es 5.

Configuración electrónica del ion fósforo (P3-)

Después de ordenar los electrones, se ve que la última capa del átomo de fósforo tiene cinco electrones. Por lo tanto, los electrones de valencia del fósforo son 5. Los elementos que tienen 5, 6 ó 7 electrones en la última capa reciben los electrones de la última capa durante la formación del enlace.

Los elementos que reciben electrones y forman enlaces se denominan aniones. Durante la formación de un enlace, la última capa del fósforo recibe tres electrones y se convierte en un ion de fósforo (P3-). Es decir, el fósforo es un elemento aniónico.

P + 3e → P3-

La configuración electrónica del ion fósforo (P3-)  es 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6. Esta configuración electrónica muestra que el ion fósforo (P3-)  tiene tres envolturas y la 3ª envoltura tiene ocho electrones. La configuración electrónica del ion fósforo muestra que el ion fósforo (P3-)  ha adquirido la configuración electrónica del argón y alcanza una configuración electrónica estable.

Preguntas Frecuentes

¿Cómo se escribe la configuración electrónica del fósforo?

La configuración electrónica del fósforo es 1s2 2s2 2p6 3s2 3p3.

¿Cuántos electrones tiene el fósforo?

15 electrones.

¿Cuántos electrones de valencia tiene el fósforo?

Cinco electrones de valencia.

¿Cuál es el símbolo del fósforo?

El símbolo del fósforo es "P".

¿Cuál es la valencia del fósforo?

La valencia del fósforo es 3 y 5.

Referencia:

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