Francio (Fr): Configuración Electrónica y Diagrama de Orbitales

El francio es el 87º elemento de la tabla periódica y su símbolo es "Fr". El francio es un elemento metálico alcalino clasificado. El número total de electrones del francio es de ochenta y siete. 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 de un átomo de francio(Fr) puede hacerse 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 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 francio es el tema principal de este artículo. Esperamos que después de leer este artículo conozca en detalle este tema.

Índice
  1. Configuración electrónica del átomo de francio a través del orbital
  2. Configuración electrónica del francio a través de los orbitales
  3. ¿Cómo escribir el diagrama de orbitales del francio?
  4. Configuración electrónica del ion francio(Fr+)
  5. Preguntas Frecuentes

Configuración electrónica del átomo de francio 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 el de la segunda, M el de la tercera y N el de la cuarta. La capacidad de retención de electrones de cada órbita es 2n2.

Configuración electrónica del átomo de francio
Configuración electrónica del francio(Fr) (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 francio es 87. Es decir, el número de electrones del francio es de ochenta y siete. Por tanto, un átomo de francio tendrá dos electrones en la primera corteza, ocho en la segunda, dieciocho en la tercera y treinta y dos en la cuarta.

Según la fórmula de Bohr, la quinta envoltura tendrá veintisiete electrones, pero la quinta envoltura del francio tendrá dieciocho electrones, ocho electrones en la sexta envoltura y el electrón restante estará en la séptima. Por tanto, el orden del número de electrones en cada cáscara del átomo de francio(Fr) es 2, 8, 18, 32, 18, 8, 1.

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 francio 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 energéticos 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.

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

Los dos primeros electrones del francio 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. Entonces, los siguientes dos electrones entrarán en el orbital 4s y diez electrones entrarán en el orbital 3d. El orbital 3d está ahora lleno.

Entonces, los siguientes seis electrones entran en el orbital 4p. A continuación, los siguientes diez electrones entrarán en el orbital 4d. El orbital 4d está ahora lleno. Entonces, los siguientes ocho electrones entran en el orbital 5p y 6s. Entonces los siguientes catorce electrones entrarán en el orbital 4f. El orbital 4f está ahora lleno de electrones.

Entonces, los siguientes diez electrones entrarán en el orbital 5d y los siguientes seis electrones entrarán en el orbital 6p. El orbital 6p está ahora lleno. Por lo tanto, el electrón restante entrará en el orbital 7s. Por tanto, la configuración electrónica del francio(Fr) será 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 4f14 5s2 5p6 5d10 6s2 6p6 7s1.

¿Cómo escribir el diagrama de orbitales del francio?

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 francio(Fr), hay que hacer la configuración electrónica del francio. 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 siguientes dos electrones entrarán en el orbital 2s igual que en el orbital 1s.

Diagrama de orbitales del francio
Diagrama de orbitales del francio

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. A continuación, los siguientes dos electrones entrarán en el orbital 3s igual que en el orbital 1s y los siguientes seis electrones entrarán en el orbital 3p 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. Entonces, 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. Entonces, los siguientes seis electrones entrarán en el orbital 4p igual que en el orbital 2p.

Entonces los siguientes dos electrones entrarán en el orbital 5s igual que en el orbital 1s y los siguientes diez electrones entrarán en el orbital 4d igual que en el orbital 3d. El orbital 4d está ahora lleno de electrones. A continuación, los siguientes ocho electrones entrarán en el orbital 5p y 6s al igual que en el orbital 2p y 1s.

El orbital 6s está ahora lleno de electrones. Entonces, los siguientes siete electrones entrarán en el orbital 4f en el sentido de las agujas del reloj y los siguientes siete electrones entrarán en el orbital 4f en el sentido contrario a las agujas del reloj. El orbital 4f está ahora lleno. Entonces, los siguientes diez electrones entrarán en el orbital 5d igual que en el orbital 3d.

A continuación, los siguientes seis electrones entrarán en el orbital 6p igual que en el orbital 2p y el electrón restante entrará en el orbital 7s en el sentido de las agujas del reloj. Esto se muestra claramente en la figura del diagrama de orbitales del francio.

Configuración electrónica del ion francio(Fr+)

La configuración electrónica del estado básico del francio es 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 4f14 5s2 5p6 5d10 6s2 6p6 7s1. Esta configuración electrónica muestra que la última capa del francio sólo tiene un electrón. Por tanto, los electrones de valencia del francio son uno.

Los elementos que tienen 1, 2 ó 3 electrones en la última capa donan los electrones de la última capa durante la formación de enlaces. Los elementos que forman enlaces donando electrones se llaman cationes. El átomo de francio dona un electrón de la última envoltura para formar enlaces y se convierte en un ion francio(Fr+). Es decir, el francio es un elemento catiónico.

Fr – e → Fr+

La configuración electrónica del ion francio (Fr+) es 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 4f14 5s2 5p6 5d10 6s2 6p6. Esta configuración electrónica muestra que el ion francio (Fr+) tiene seis capas y la última capa tiene ocho electrones. La configuración electrónica muestra que el ion francio(Fr+) ha adquirido la configuración electrónica del radón y alcanza una configuración electrónica estable.

Preguntas Frecuentes

¿Cuál es el símbolo del francio?

El símbolo del francio es "Fr".

¿Cuántos electrones tiene el francio?

87 electrones.

¿Cómo se escribe la configuración electrónica del francio?

La configuración electrónica del francio es 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 4f14 5s2 5p6 5d10 6s2 6p6 7s1.

¿Cuál es la valencia del francio?

La valencia del francio es 1.

Referencia:

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