Todo lo que tocás —el mate, la bombilla, el aire, tu mano— está hecho de átomos. Y todos los átomos están armados con las mismas tres piezas.

El núcleo es diminuto: si el átomo fuera una cancha de fútbol, el núcleo sería una cabeza de alfiler en el círculo central. Pero ahí está casi toda la masa. El resto es el espacio donde andan los electrones.

Z y A: el DNI y la cuenta del núcleo

Isótopos: el mismo elemento, otro núcleo

Todos los átomos de un elemento tienen la misma cantidad de protones, pero pueden tener distinta cantidad de neutrones. Esas versiones se llaman isótopos: mismo Z, distinto A.

Casi el 99 % del carbono es carbono-12. El carbono-14 es radiactivo y sirve para calcular la edad de restos antiguos. En el cloro conviven el cloro-35 y el cloro-37 (más o menos tres de cada cuatro átomos son cloro-35): por eso la masa del cloro en la tabla da 35,45 y no un número entero.

Iones: cuando cambian los electrones

En las reacciones químicas, el núcleo no se toca: los átomos solo ganan, pierden o comparten electrones. Si un átomo gana o pierde electrones, sus cargas dejan de compensarse y se convierte en un ion.

Los electrones no andan de cualquier manera: se ubican en niveles de energía, como los pisos de un edificio. El nivel 1 es el más cercano al núcleo y el de menor energía; después vienen el 2, el 3, el 4… Y hay una regla de oro: los electrones ocupan primero los lugares de menor energía.

Cada piso tiene sus departamentos: los subniveles

Cada nivel se divide en subniveles, que se nombran con letras: s, p, d y f. El nivel 1 tiene solo s; el 2, s y p; el 3, s, p y d; el 4, los cuatro. Cada subnivel tiene casillas (los orbitales) donde entran 2 electrones como máximo.

Por eso cada nivel admite como máximo 2n² electrones: 2 en el primero, 8 en el segundo, 18 en el tercero y 32 en el cuarto.

La sorpresa: el 4s tiene menos energía que el 3d

Si los pisos se llenaran en orden, después del 3p vendría el 3d. Pero no: los subniveles de pisos vecinos se mezclan. El 4s queda por debajo del 3d en la escalera de energía, así que se llena antes. Mirá dónde termina el electrón 19 del potasio:

La regla de las diagonales (diagrama de Moeller)

Para no memorizar el orden, se usa este diagrama: escribís los subniveles en filas, una por nivel, y los recorrés siguiendo las flechas diagonales, de arriba hacia abajo, una flecha después de la otra.

1s → 2s → 2p → 3s → 3p → 4s → 3d → 4p → 5s → 4d → 5p → 6s → 4f → 5d → 6p → 7s → 5f → 6d → 7p

La versión corta: el gas noble entre corchetes

Las configuraciones largas se resumen con el gas noble anterior, que representa todos los niveles completos de adentro: [Ne] equivale a 1s² 2s² 2p⁶ y [Ar], a 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶.

• Na = [Ne] 3s¹
• K = [Ar] 4s¹
• Fe = [Ar] 4s² 3d⁶

Elegí un número atómico y mirá cómo entran los electrones, de a uno, siguiendo las diagonales. Al mismo tiempo se escribe la configuración, se cuentan los electrones del último nivel y el elemento se ilumina en la tabla. Probá estas tres paradas:

• De 10 a 11. El electrón 11 estrena el nivel 3 y empieza otra fila de la tabla.
• De 18 a 19. ¿4s o 3d? Mirá qué casilla se enciende.
• De 20 a 21. Recién ahora se ocupa el 3d: aparecen los metales de transición, en el medio de la tabla.

Los anillos del constructor son un modelo para contar electrones por nivel. En el modelo actual del átomo, los electrones no giran en órbitas fijas como planetas: ocupan zonas llamadas orbitales, donde es más probable encontrarlos.

Cuando dos átomos se encuentran, los núcleos ni se rozan: lo que se pone en juego son los electrones de afuera. Los electrones del último nivel (el de número más alto) se llaman electrones de valencia, y deciden cómo se comporta el elemento.

La notación de Lewis: la valencia a la vista

Se escribe el símbolo del elemento y, alrededor, un punto por cada electrón de valencia. Los primeros cuatro van de a uno por lado; desde el quinto se forman pares. Así queda el período 3 completo:

En muchas tablas los grupos de los representativos se numeran de IA a VIIIA: ese número coincide con los electrones de valencia.

Por qué los gases nobles casi no reaccionan

Helio, neón, argón, criptón… tienen el último nivel completo: 8 electrones (ns² np⁶), o 2 en el caso del helio (1s²). Esa configuración es muy estable: sacarles o agregarles un electrón cuesta muchísima energía, y por eso casi no forman compuestos.

Los demás elementos tienden a quedar como el gas noble más cercano (es la regla del octeto): los metales, con pocos electrones de valencia, los pierden; los no metales, con muchos, ganan los que les faltan.

• Na · 2, 8, 1pierde 1Na⁺ · 2, 8como el neón
• Cl · 2, 8, 7gana 1Cl⁻ · 2, 8, 8como el argón

La tabla ordena los elementos por Z, de izquierda a derecha y de arriba hacia abajo. Pero su forma no es caprichosa: cada fila y cada columna salen de la configuración electrónica.

Bloques: por qué la tabla tiene esa forma

El bloque es el tipo de subnivel donde entró el último electrón. Mirá la misma tabla de dos maneras:

Extra: ¿quién es más grande?

El radio atómico también se lee en la tabla. Bajando por un grupo, crece: cada elemento estrena un nivel más, como un edificio con un piso extra. A lo largo de un período, se achica: los electrones nuevos van al mismo nivel, pero el núcleo tiene cada vez más protones y los atrae con más fuerza.

Cada respuesta equivocada te devuelve una pista sobre ese error. Probá de nuevo antes de mirar las soluciones, que están al final de la clase.

Resueltos: 0 de 12

Toda la clase entra en una cadena. Si podés recorrerla con un elemento cualquiera, lo entendiste:

1. Zcantidad de protones: quién es
2. Electronesen un átomo neutro, Z; en un ion, sumás o restás la carga
3. Configuraciónpor las diagonales, controlando la suma
4. Período y gruponivel más alto → fila; electrones de valencia → columna
5. Comportamientopocos de valencia: metal que pierde; muchos: no metal que gana; nivel completo: gas noble

Para seguir: en «Uniones químicas: de los electrones a los enlaces» (3.º año) los electrones de valencia arman enlaces, y en «Nomenclatura inorgánica» (4.º año) se convierten en números de oxidación.