Plomo (Pb) configuración electrónica y diagrama de orbitales

El plomo es el elemento número 82 de la tabla periódica y su símbolo es "Pb". El plomo es un elemento metálico clasificado de post-transición. El número total de electrones del plomo es de ochenta y dos. 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 plomo(Pb) 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.

Configuración electrónica del plomo(Pb) 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.

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 plomo es 82. Es decir, el número de electrones del plomo es de ochenta y dos. Por tanto, un átomo de plomo 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 veintidós electrones, pero la quinta envoltura del plomo tendrá dieciocho electrones y los cuatro electrones restantes estarán en la sexta envoltura. Por lo tanto, el orden del número de electrones en cada cáscara del átomo de plomo(Pb) es 2, 8, 18, 32, 18, 4.

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 plomo(Pb) a través de 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 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 plomo 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 y 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 dos electrones restantes entrarán en el orbital 6p. Por tanto, la configuración electrónica del plomo(Pb) será 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s² 4p⁶ 4d¹⁰ 4f¹⁴ 5s² 5p⁶ 5d¹⁰ 6s² 6p².

¿Cómo escribir el diagrama de orbitales del plomo(Pb)?

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 plomo(Pb), hay que hacer la configuración electrónica del plomo. 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.

A continuación, los dos electrones siguientes entrarán en el orbital 3s igual que en el orbital 1s y los seis electrones siguientes 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. A continuación, 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 al igual que en el orbital 2p. A continuación, 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 siete electrones restantes 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 y los siguientes dos electrones entrarán en el orbital 6p en el sentido de las agujas del reloj. Esto se muestra claramente en la figura del diagrama de orbitales del plomo.

Configuración electrónica del plomo(Pb) 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 plomo en estado básico es s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s² 4p⁶ 4d¹⁰ 4f¹⁴ 5s² 5p⁶ 5d¹⁰ 6s² 6p². En la configuración electrónica del estado básico del estaño, dos electrones del orbital 6p se encuentran en los suborbitales 6p_x y 6py. 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 plomo(Pb) en el estado básico será s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s² 4p⁶ 4d¹⁰ 4f¹⁴ 5s² 5p⁶ 5d¹⁰ 6s² 6p_x¹ 6p_y¹. Esta configuración electrónica muestra que la última capa del átomo de plomo tiene dos electrones no apareados. Por tanto, en este caso, la valencia del plomo es 2. Cuando el átomo de estaño se excita, entonces el átomo de plomo absorbe energía.
Como resultado, un electrón del orbital 6s salta al suborbital 6pz. Por tanto, la configuración electrónica del plomo(Pb*) en estado excitado será s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s² 4p⁶ 4d¹⁰ 4f¹⁴ 5s² 5p⁶ 5d¹⁰ 6s¹ 6p_x¹ 6p_y¹ 6p_z¹. La valencia del elemento viene determinada por la configuración electrónica en el estado excitado. Aquí, el plomo tiene cuatro electrones no apareados. Por lo tanto, la valencia del plomo es 4.

Configuración electrónica del ion plomo (Pb²⁺,Pb⁴⁺)

La configuración electrónica muestra que la última capa del plomo tiene cuatro electrones. Por lo tanto, los electrones de valencia del plomo son cuatro. Hay dos tipos de iones de plomo. El átomo de plomo presenta iones Pb²⁺ y Pb⁴⁺. Los elementos que forman enlaces donando electrones se llaman cationes. El átomo de plomo dona dos electrones en el orbital 6p para formar un ion de plomo (Pb²⁺). Es decir, el plomo es un elemento catiónico.

Pb – 2e^– → Pb²⁺

Aquí, la configuración electrónica del ion plomo (Pb²⁺) is s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s² 4p⁶ 4d¹⁰ 4f¹⁴ 5s² 5p⁶ 5d¹⁰ 6s². Por otra parte, el átomo de plomo dona dos electrones en el orbital 6p y dos electrones en el orbital 6s para convertir el ion plomo (Pb⁴⁺).

Pb – 4e^– → Pb⁴⁺

La configuración electrónica del ion plomo (Pb⁴⁺) is s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s² 4p⁶ 4d¹⁰ 4f¹⁴ 5s² 5p⁶ 5d¹⁰. Esta configuración electrónica muestra que el ión de plomo (Pb⁴⁺) tiene cinco capas y la última capa tiene dieciocho electrones y alcanza una configuración electrónica estable. El átomo de plomo presenta estados de oxidación +2 y +4. El estado de oxidación del elemento cambia en función de la formación del enlace.

Preguntas Frecuentes

Referencia:

• Wikipedia
• PubChem

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