Elige un elemento
- Bloque s
- Bloque p
- Bloque d
- Bloque f
¿Átomo neutro o ion?
La calculadora resuelve la carga que le pidas, exista o no ese ion en la práctica. Los estados de oxidación que un elemento adopta de verdad son solo unos pocos.
Hierro
26 electrones · bloque d (metales de transición) · periodo 4 · grupo 8
En orden de llenado
1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d⁶
Como se construye, siguiendo el diagrama de Möller
Ordenada por niveles
1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d⁶ 4s²
Como suele escribirse en los libros y en la tabla periódica
Abreviada con gas noble
[Ar] 3d⁶ 4s²
Los electrones internos, resumidos entre corchetes
Diagrama de cajas
Cada caja es un orbital y cada flecha un electrón. Primero uno en cada caja con el mismo giro (regla de Hund) y solo después se emparejan en sentido contrario (principio de exclusión de Pauli).
Lo que dice esta configuración
El reparto, paso a paso
| Orden | Subnivel | Caben | Entran | Acumulado | Quedan |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 1s | 2 | 2 | 2 | 24 |
| 2 | 2s | 2 | 2 | 4 | 22 |
| 3 | 2p | 6 | 6 | 10 | 16 |
| 4 | 3s | 2 | 2 | 12 | 14 |
| 5 | 3p | 6 | 6 | 18 | 8 |
| 6 | 4s | 2 | 2 | 20 | 6 |
| 7 | 3d | 10 | 6 | 26 | 0 |
Diagrama de Möller
Cada diagonal recorre los subniveles con la misma suma n+l. Se sigue una diagonal entera de arriba abajo y se pasa a la siguiente. En verde, los que este átomo llega a ocupar.
| Nivel | s | p | d | f |
|---|---|---|---|---|
| 1 | 1s1.º · n+l = 1² | |||
| 2 | 2s2.º · n+l = 2² | 2p3.º · n+l = 3⁶ | ||
| 3 | 3s4.º · n+l = 3² | 3p5.º · n+l = 4⁶ | 3d7.º · n+l = 5⁶ | |
| 4 | 4s6.º · n+l = 4² | 4p8.º · n+l = 5 | 4d10.º · n+l = 6 | 4f13.º · n+l = 7 |
| 5 | 5s9.º · n+l = 5 | 5p11.º · n+l = 6 | 5d14.º · n+l = 7 | 5f17.º · n+l = 8 |
| 6 | 6s12.º · n+l = 6 | 6p15.º · n+l = 7 | 6d18.º · n+l = 8 | |
| 7 | 7s16.º · n+l = 7 | 7p19.º · n+l = 8 |
Casos que conviene mirar
Guía de configuración electrónica
Del diagrama de Möller a los iones, con los errores que más puntos cuestan
La configuración electrónica dice en qué orbitales están los electrones de un átomo, y de ella se deduce casi todo lo demás: en qué lugar de la tabla periódica cae el elemento, cuántos enlaces puede formar, si lo atrae un imán y qué iones tiende a formar. Se construye con tres reglas que se aplican en este orden — el principio de Aufbau dice en qué subnivel entra cada electrón, el principio de exclusión de Pauli limita a dos electrones por orbital y con giros opuestos, y la regla de Hund decide cómo se reparten dentro de un mismo subnivel.
La primera regla es la que se dibuja como diagrama de Möller: los subniveles se ordenan por la suma n+l, y cuando dos empatan va primero el de n más pequeño. De ahí sale la secuencia 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d… que sorprende siempre en el mismo punto, cuando el 4s se cuela por delante del 3d. No es un capricho: 4+0 es menor que 3+2.
Las tres reglas y qué decide cada una
| Regla | Qué decide | En la práctica | Si se olvida |
|---|---|---|---|
| Principio de Aufbau (orden n+l) | En qué subnivel entra el siguiente electrón | 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p… | Sale el 3d antes que el 4s y todo el periodo 4 queda mal |
| Exclusión de Pauli | Cuántos electrones caben en cada orbital | Dos como mucho, y con espines opuestos | Aparecen subniveles sobrellenos, como un p con 8 electrones |
| Regla de Hund | Cómo se reparten dentro de un subnivel | Uno en cada orbital antes de emparejar ninguno | Se cuentan mal los desapareados y falla el magnetismo |
| Orden de salida al ionizar | Qué electrones pierde un catión | Primero los del n más alto, aunque se llenaran antes | Fe³⁺ sale como [Ar] 3d⁴ 4s² en vez de [Ar] 3d⁵ |
Cuánto cabe en cada subnivel
| Subnivel | Valor de l | Orbitales | Electrones | Dónde aparece |
|---|---|---|---|---|
| s | 0 | 1 | 2 | Desde el nivel 1 |
| p | 1 | 3 | 6 | Desde el nivel 2 |
| d | 2 | 5 | 10 | Desde el nivel 3 |
| f | 3 | 7 | 14 | Desde el nivel 4 |
Para qué se usa esto
Secundaria y preparatoria
El ejercicio típico pide la configuración de un elemento, su capa de valencia y su posición en la tabla. Lo que más se corrige mal es el orden n+l a partir del 4s y el recuento de electrones desapareados.
Química general universitaria
Aquí entran los iones de metales de transición y el magnetismo. Un examen habitual pide justificar por qué el Fe³⁺ es más estable de lo que su carga haría esperar: la respuesta está en el 3d⁵ semilleno.
Examen de admisión universitaria
Suelen pedir los cuatro números cuánticos del último electrón y deducir el grupo sin mirar la tabla. Las dos cosas salen de la configuración, que es exactamente lo que esta calculadora desglosa.
Repaso antes de un examen
Conviene practicar con las excepciones y con los iones: es donde la regla general no basta y hay que haberlos visto antes.
Cómo se hace, paso a paso
- Cuenta los electrones. En un átomo neutro son tantos como el número atómico. En un catión, réstale la carga; en un anión, súmasela. El Fe³⁺ tiene 26 − 3 = 23 electrones.
- Reparte siguiendo el orden n+l. Ve llenando 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d… hasta agotarlos. Cada subnivel se llena entero antes de pasar al siguiente, salvo el último, que se queda a medias.
- Comprueba si es una excepción. Son veinte, y las dos que caen en todos los exámenes son el cromo y el cobre. Si el elemento está en la lista, un electrón del s ha subido al d.
- Si es un catión, quita los electrones del final. Del nivel n más alto hacia dentro, no del último subnivel que escribiste, y sin tocar el núcleo de gas noble mientras quede algo fuera de él (en el Eu³⁺, el 6s y luego el 4f, nunca el 5p del [Xe]). Es el paso donde se concentran casi todos los errores con metales de transición.
- Reordena y abrevia. Para escribirla se suele ordenar por niveles (3d antes que 4s) y sustituir el bloque interior por el gas noble anterior entre corchetes.
- Dibuja las cajas si te piden desapareados. Un subnivel a medias es el único que aporta electrones sin pareja, y de ahí sale si el átomo aislado es paramagnético.
Preguntas frecuentes
¿Por qué unos libros escriben 4s² 3d⁶ y otros 3d⁶ 4s²?
Porque están respondiendo a dos preguntas distintas. El primero refleja el orden en que se llenaron los subniveles, que es como se construye; el segundo los ordena por nivel, que es como se leen en la tabla periódica y como se ve qué queda por fuera. Las dos son correctas y describen el mismo átomo. Esta calculadora muestra las dos para que se vea que no se contradicen.
Si el enunciado pide el orden de llenado, la primera; si pide la configuración del elemento, la segunda.
¿Cuántas excepciones hay realmente?
Veinte entre los elementos cuyo comportamiento se ha podido medir: cromo, cobre, niobio, molibdeno, rutenio, rodio, paladio, plata, lantano, cerio, gadolinio, platino, oro, actinio, torio, protactinio, uranio, neptunio, curio y lawrencio. La más llamativa es el paladio, único elemento que deja su capa más externa vacía.
¿Por qué el orden de llenado no sirve para ionizar?
Porque el orden de energías cambia cuando los orbitales ya están ocupados. El 4s está por debajo del 3d mientras ambos están vacíos, pero una vez llenos la situación se invierte y el 4s pasa a ser el más externo. Por eso entra antes y sale antes, que suena contradictorio hasta que se entiende que son dos momentos distintos.
Regla práctica para cationes: el electrón que sale es el del número n más grande. Algunos iones se reordenan después: el V⁺ queda [Ar] 3d⁴ y no 3d³ 4s¹, y el Ce²⁺, [Xe] 4f² y no 4f¹ 5d¹.
¿Qué significa que un elemento sea del bloque d?
Que el electrón que lo distingue del elemento anterior entra en un subnivel d. Los bloques s y p forman los elementos representativos, el d los metales de transición y el f los lantánidos y actínidos. El bloque coincide con la zona de la tabla periódica donde cae el elemento, y por eso la configuración permite situarlo sin mirar ninguna tabla.
¿Se puede saber el grupo a partir de la configuración?
Sí, y es una pregunta habitual. En el bloque s el grupo es el número de electrones del subnivel s más externo (1 o 2). En el bloque p se suman los del s y el p de ese nivel y se le añade 10. En el bloque d se suman los del s más externo y los del d anterior. Las dos series interiores, lantánidos y actínidos, no se numeran por grupo.
¿Los aniones también tienen excepciones?
En la práctica no. Los aniones estables los forman los no metales de los bloques s y p, donde la regla general funciona sin sobresaltos: los electrones añadidos completan el subnivel p y el resultado es la configuración del gas noble siguiente. Las excepciones se concentran en los metales de transición y en las series interiores, que forman cationes, no aniones.
Cómo estudiarlo mejor
Escribir las filas 1s / 2s 2p / 3s 3p 3d… y trazar las diagonales cuesta veinte segundos y evita el error más caro del ejercicio. En un examen se puede rehacer de memoria.
Los superíndices tienen que sumar exactamente el número de electrones de la especie. Es una comprobación de cinco segundos que detecta la mayoría de los fallos de reparto.
Si queda algún electrón sin pareja, el átomo aislado es paramagnético. Recordarlo así ahorra memorizar listas: el dato sale de las cajas que acabas de dibujar. La sustancia puede comportarse de otro modo: el cobre metálico, el N₂ o el Cl₂ son diamagnéticos aunque sus átomos sueltos tengan electrones sin pareja, porque al enlazarse los emparejan.
De las veinte excepciones, esas dos son las que caen en la práctica totalidad de los exámenes de secundaria. Las demás conviene reconocerlas, no aprenderlas de memoria.
Casi nadie falla el hierro neutro y casi todo el mundo falla el Fe³⁺. Empezar por los iones invierte el tiempo donde de verdad se pierden puntos.
La completa demuestra que sabes construirla y la abreviada que entiendes qué parte es la que reacciona. Muchos criterios de corrección puntúan las dos por separado.
Los errores que más se repiten
- Vaciar el 3d antes que el 4s al formar un catión. Es el error número uno con los metales de transición. El Fe²⁺ es [Ar] 3d⁶, no [Ar] 3d⁴ 4s².
- Aplicar la regla general al cromo y al cobre. Sus configuraciones reales son [Ar] 3d⁵ 4s¹ y [Ar] 3d¹⁰ 4s¹, con un solo electrón en el 4s.
- Emparejar electrones antes de tiempo. En un subnivel p con tres electrones hay tres desapareados, no uno emparejado y otro suelto.
- Abreviar con un elemento que no es gas noble. Los corchetes solo admiten He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn y Og; escribir [Fe] o [Ca] no significa nada.
- Contar el d interno como capa de valencia en el bloque p. En el bromo, el 3d¹⁰ ya es interior: sus electrones de valencia son los siete del nivel 4.
- Deducir el periodo del nivel más alto ocupado. El paladio deja su 5s vacío y aun así está en el periodo 5, no en el 4.