Sodio (Na): Configuración Electrónica y Diagrama de Orbitales

El sodio es el undécimo elemento de la tabla periódica y su símbolo es "Na". El sodio es un elemento metálico alcalino clasificado. El número total de electrones del sodio es de once. 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 de un átomo de sodio 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. Este artículo da una idea sobre la configuración electrónica y el diagrama de orbitales del sodio, el período y el grupo, la valencia y los electrones de valencia del sodio, la formación de enlaces, la formación de compuestos y la aplicación de los diferentes principios. Esperamos que después de leer este artículo conozca en detalle este tema.

Configuración electrónica del átomo de sodio 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 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.

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 sodio es 11. Es decir, el número de electrones del sodio es 11. Por tanto, un átomo de sodio tendrá dos electrones en la primera corteza, ocho en la segunda y un electrón en la tercera. Por lo tanto, el orden del número de electrones en cada cáscara del átomo de sodio es 2, 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 sodio 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 sodio entran en el orbital 1s y los dos siguientes en el orbital 2s. El orbital p puede tener un máximo de seis electrones. Por tanto, los siguientes seis electrones entran en el orbital 2p y el electrón restante entra en el orbital 3s. Por tanto, la configuración electrónica del sodio(Na) será 1s² 2s² 2p⁶ 3s¹.

¿Cómo escribir el diagrama de orbitales del sodio?

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 sodio(Na), hay que hacer la configuración electrónica del sodio. 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 está ahora lleno de 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. El orbital 2p está ahora lleno. A continuación, un electrón entrará en el orbital 3s en el sentido de las agujas del reloj. Esto se muestra claramente en la figura del diagrama de orbitales del sodio.

Configuración electrónica del ion sodio (Na⁺) 

La configuración electrónica del sodio en estado básico es 1s² 2s² 2p⁶ 3s¹. 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. Los elementos que forman enlaces donando electrones se llaman cationes. El sodio dona un electrón de la última capa para formar enlaces y se convierte en un ion sodio (Na⁺) . Es decir, el sodio es un elemento catiónico.

Na – e^–  → Na⁺

La configuración electrónica del ion sodio (Na⁺) es 1s² 2s² 2p⁶. Esta configuración electrónica muestra que el ion sodio (Na⁺) ha adquirido la configuración electrónica del neón (Ne) y alcanza una configuración electrónica estable completa de octava.

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 sodio muestra que la última órbita del átomo de sodio es 3(3s1). Por tanto, el periodo del sodio es 3.

Por otra parte, el número de electrones presentes en el último orbital de un elemento es el número de grupos de ese elemento. Existe un electrón en el último orbital (3s¹) del sodio. Es decir, el número de grupo del sodio es 1. Por tanto, podemos decir que el periodo del elemento sodio es 3 y el grupo es 1.

Determinación del bloque del sodio por la configuración electrónica

Los elementos de la tabla periódica se dividen en cuatro bloques en función de la configuración electrónica del elemento. El bloque de elementos se determina en función de la configuración electrónica del elemento.

Si el último electrón entra en el orbital s después de la configuración electrónica del elemento, éste se denomina elemento del bloque s. La configuración electrónica del sodio muestra que el último electrón del sodio entra en el orbital s. Por lo tanto, el sodio es un elemento de bloque s.

Determinación de la valencia y de los electrones de valencia

La capacidad de un átomo de un elemento para unirse a otro átomo durante la formación de una molécula se denomina valencia (valencia). El número de electrones no apareados en la última órbita de un elemento es la valencia de ese elemento. La configuración electrónica muestra que la última capa del sodio tiene un electrón no apareado. Por tanto, la valencia del sodio es 1.

De nuevo, la valencia del elemento puede determinarse de otra manera. Si la última órbita de un elemento tiene 1, 2, 3 o 4 electrones, entonces el número de electrones en la última órbita es la valencia de ese elemento. A partir de la configuración electrónica del sodio, podemos decir que existe un electrón en la última órbita del sodio. Por tanto, la valencia del sodio es 1.

De nuevo, el número de electrones en la última órbita de un elemento, el número de esos electrones es los electrones de valencia de ese elemento. vemos que existe un electrón en la última órbita del sodio. Por lo tanto, los electrones de valencia del sodio son uno.

Propiedades iónicas del átomo de sodio

Existen dos tipos de propiedades iónicas. Una es el catión y la otra es el anión. El átomo de sodio presenta propiedades de catión. Cuando un átomo de carga neutra deja un electrón y se convierte en un ion positivo, se llama catión. Aunque la fuerza del electrón de la última órbita de un átomo es mayor, la fuerza de atracción sobre ese electrón por la carga positiva del núcleo es menos eficaz.

Como la fuerza de atracción es menos eficaz, los electrones se retiran de la última órbita. Y el átomo se convierte en un catión. El átomo de sodio deja un electrón en su última órbita y se convierte en un catión.

Na – e^– → Na⁺

Enlace del átomo de sodio

Los átomos de sodio siempre forman enlaces iónicos. Los átomos de sodio forman enlaces iónicos intercambiando electrones con los átomos de cloro. La configuración electrónica de un átomo de sodio indica que hay un electrón en la tercera órbita del átomo de sodio. El átomo de sodio quiere ser tan estable como el elemento inerte neón dejando un electrón en su última órbita.

Por otro lado, la configuración electrónica de un átomo de cloro implica que la última órbita de un átomo de cloro tiene siete electrones. El átomo de cloro quiere llenar la octava tomando un electrón en su última órbita. Así, el átomo de sodio dona un electrón de su última órbita al átomo de cloro. Los átomos de sodio y de cloro forman compuestos de cloruro de sodio(NaCl) a través de enlaces iónicos mediante el intercambio de electrones en su última órbita.

2Na + Cl₂ → 2NaCl  (cloruro de sodio)

Reacción del átomo de sodio

El sodio es un metal alcalino. El sodio forma enlaces y compuestos con varios elementos. Aquí se discuten algunos.

Reacción de los átomos de sodio con los halógenos

Los elementos halógenos son el flúor(F), el cloro(Cl), el bromo(Br), el yodo(I) y el astato(At). El elemento del bloque s es el sodio. El sodio reacciona con los halógenos para formar compuestos halogenados.

2Na + F₂ → 2NaF (fluoruro de sodio)
2Na + Cl₂ → 2NaCl (cloruro de sodio)
2Na + Br₂ → 2NaBr (bromuro de sodio)
2Na + I₂ → 2NaI (yoduro de sodio)

Reacción del átomo de sodio con el oxígeno

El sodio es un elemento del grupo 1. Por lo tanto, la tendencia de los átomos de sodio a unirse al oxígeno es mucho mayor. Los átomos de sodio se combinan con el oxígeno para formar óxidos, dióxidos y superóxidos.

4Na + O₂ (calor) → 2Na₂O

El metal alcalino sodio se calienta con un exceso de oxígeno para formar peróxido de sodio.

2Na + O₂ → Na₂O₂ (peróxido de sodio)

Reacción del átomo de sodio con el agua.

El metal alcalino es el sodio. El valor de reducción del átomo de sodio es muy alto. Por ello, la mejor reducción del hidrógeno es el átomo de sodio. El metal sodio reacciona con el agua para producir gas hidrógeno.

2Na + 2H2O → 2NaOH + H2

Reacción del átomo de sodio con el hidrógeno

Los átomos de sodio reaccionan con el hidrógeno seco a 400 °C para formar compuestos de hidruro.

2Na + H₂ (400 C) → 2NaH

Reacción del átomo de sodio con otros elementos

Los átomos de sodio reaccionan con el azufre y el fósforo para formar compuestos.

16Na + S₈ (heat) → 8 Na₂S
12Na + P₄ (heat) → 4 Na₃P

De nuevo, los átomos de sodio reaccionan con el mercurio para producir amalgama.

Na + Hg → NaHg

Propiedades del átomo de sodio

• El número atómico de los átomos de sodio es 11. El número atómico de un elemento es el número de electrones y protones de ese elemento. Es decir, el número de electrones y protones del átomo de sodio es once.
• La configuración electrónica del sodio es 1s2 2s2 2p6 3s1.
• La masa atómica activa del átomo de sodio es de 22,98976928.
• El sodio es un metal alcalino.
• El número de valencia y de electrones de valencia de un átomo de sodio es 1.
• El átomo de sodio pertenece al tercer período de la tabla periódica y es un elemento del primer grupo.
• El sodio es un elemento altamente positivo desde el punto de vista eléctrico. Por lo tanto, el sodio forma compuestos estables.
• El sodio es un elemento catiónico.
• Los átomos de sodio forman enlaces iónicos.
• El átomo de sodio puede liberar fácilmente 1 electrón en su última órbita. Por esta razón, es un metal muy activo.
• El catión del sodio está lleno de electrones soldados. Por ello, su catión es diamagnético e incoloro.
• El punto de fusión de un átomo de sodio es de 370,944 K (97,794 °C, 208,029 °F). Y el punto de ebullición es de 1156,090 K (882,940 °C, 1621,292 °F).
• La electronegatividad de los átomos de sodio es de 0,93 (escala de Pauling).
• El sodio es un elemento del bloque s.
• Los estados de oxidación del sodio son +1.
• El potencial de reducción de los átomos de sodio es de 2,71.
• El volumen atómico del átomo de sodio es de 27,7cc.
• Las energías de ionización de los átomos de sodio son 495,8 kJ/mol, 2ª: 4562 kJ/mol, 3ª: 6910,3 kJ/mol.
• La adicción de electrones de los átomos de sodio es de -52,8kj/mol.
• El radio covalente del átomo de sodio es de 166±9 pm.
• El radio de van der Waals del átomo de sodio es de 227 pm.

Conclusión

El número atómico del sodio es once. El número atómico de un elemento es el número de electrones de ese elemento. El tema principal de este artículo es la configuración electrónica del sodio y el diagrama de orbitales. En este artículo también se habla del grupo de períodos, la valencia y los electrones de valencia, la formación de compuestos, las propiedades iónicas del sodio, las propiedades del átomo de sodio.

Preguntas Frecuentes

Referencias

• Wikipedia
• Royal Society of Chemistry

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