Conocer a profundidad la configuración electrónica es la clave para comprender las propiedades y el comportamiento químico de cualquier elemento. Pero, memorizar el orden de llenado de orbitales de energía puede ser complicado y abrumador. Justo aquí es donde entra el diagrama de Moeller, herramienta mnemotécnico que permite determinar el orden de llenado de los orbitales siguiendo el principio de Aufbau y la regla de Hund.
Si te interesa el tema, sigue leyendo, ya que en este artículo explicaremos en qué consiste esta herramienta esencial de la química, también hablaremos de su utilidad, funcionamiento, daremos prácticos ejemplos.
¿Qué es el diagrama de Moeller?
Es una herramienta gráfica que permite determinar el orden de llenado de los orbitales atómicos para obtener la configuración electrónica de un elemento. Se fundamenta en la regla de las diagonales y muestra el orden en que los electrones ocupan los orbitales s, p, d y f, utilizando flechas diagonales para mostrar la secuencia.
En resumidas palabras el diagrama de Moeller es una forma visual de recordar cómo se distribuyen los electrones en los distintos orbitales de un átomo.
Para qué sirve el diagrama de Moeller:
- Determinar la configuración electrónica de cualquier elemento de la tabla periódica.
- Memorizar el orden energético de los orbitales.
- Evitar errores comunes en el llenado electrónico.
- Entender más fácilmente cómo están organizados los electrones en los átomos.
- Contribuir al estudio de química inorgánica, química atómica y en general.
Cómo funciona el diagrama de Moeller
Empecemos por entender la estructura del diagrama:
El diagrama organiza la información atómica en columnas:
Líneas Horizontales (Niveles): Los números (1, 2, 3, 4,… ) representan los Niveles de Energía principales del átomo.
Letras (Subniveles): Las letras (s, p, d, f) representan los Subniveles de Energía dentro de cada nivel.
El diagrama funciona obligándote a seguir un camino de lectura estricto indicado por las flechas diagonales:
- Siempre empiezas en la primera flecha diagonal de arriba (1s)
- Sigues la flecha desde su inicio hasta su final. El final de la primera flecha es la cola (el 1s).
- Una vez que terminas una flecha, se pasa al inicio de la siguiente flecha que se encuentra justo debajo.
Cabe destacar que este salto constante entre diagonales es lo que genera el orden de llenado correcto.
Al seguir las flechas de forma estricta, el diagrama te proporciona la secuencia de llenado de menor a mayor energía:
1s →2s →2p →3s →3p →4s →3d →4p →5s →4d →5p,…
Observa que el diagrama te obliga a llenar el 4s antes que el 3d. Esto ocurre porque, aunque el 3d esté en el nivel 3, su energía es mayor que la del subnivel 4s.
Ejemplos diagrama de Moeller
A continuación se pueden visualizar varios ejemplos resueltos usando el Diagrama de Moeller para determinar la configuración electrónica de distintos elementos, cabe destacar que en todos los casos se sigue el orden de llenado que indican las flechas del diagrama.
Hidrógeno (Z = 1)
El hidrógeno tiene 1 electrón.
Orden de llenado según el diagrama:
1s → 2s → 2p → …
Ubicación del electrón:
Solo se necesita llenar el primer orbital.
Configuración electrónica:
1s¹
Carbono (C) – Z = 6
El carbono tiene 6 electrones.
Orden de llenado según el Diagrama de Moeller:
1s → 2s → 2p → 3s …
Distribución paso a paso:
1s → entra 2 electrones → 1s²
2s → entra 2 electrones → 2s²
2p → faltan 2 electrones → 2p²
Total: 2 + 2 + 2 = 6 electrones.
Configuración electrónica del Carbono:
1s² 2s² 2p²
Oxígeno (Z = 8)
El oxígeno tiene 8 electrones.
Orden de llenado:
1s → 2s → 2p
Distribución:
1s → 2 electrones → 1s²
2s → 2 electrones → 2s²
2p → 4 electrones → 2p⁴
Configuración electrónica:
1s² 2s² 2p⁴
Sodio (Z = 11)
El sodio tiene 11 electrones.
Orden de llenado:
1s → 2s → 2p → 3s
Distribución:
1s → 2 e⁻
2s → 2 e⁻
2p → 6 e⁻
3s → 1 e⁻
Configuración electrónica:
1s² 2s² 2p⁶ 3s¹
¿Cómo hacer el diagrama de Moeller?
Lo primero que se debe hacer es escribir los niveles principales (n = 1 hasta n = 7)
Escribe los niveles principales (n = 1 hasta n = 7)
Ejemplo:
1
2
3
4
5
6
7
Agrega los subniveles correspondientes a cada nivel
Cada nivel tiene ciertos subniveles permitidos:
Nivel 1: 1s
Nivel 2: 2s 2p
Nivel 3: 3s 3p 3d
Nivel 4: 4s 4p 4d 4f
Nivel 5: 5s 5p 5d 5f
Nivel 6: 6s 6p 6d 6f (en teoría)
Nivel 7: 7s 7p…
Escríbelos de esta manera:
1s
2s 2p
3s 3p 3d
4s 4p 4d 4f
5s 5p 5d 5f
6s 6p 6d
7s 7p
Con eso tienes la estructura básica del diagrama.
Dibuja las flechas diagonales
En este punto corresponde dibujar flechas diagonales inclinadas hacia abajo y hacia la izquierda, como unas gotas de lluvia.
Cada flecha comienza en el subnivel más alto de su fila y baja atravesando a los subniveles de la izquierda.
1s
↓
2s 2p
↓
3s 3p 3d
↓
4s 4p 4d 4f
↓
5s 5p 5d 5f
↓
6s 6p 6d
↓
7s 7p
Cuando dibujas todas las flechas completas, se ven de la siguiente manera:
1s ← flecha 1
↓
2s 2p ← flecha 2
↓
3s 3p 3d ← flecha 3
↓
4s 4p 4d 4f ← flecha 4
↓
5s 5p 5d 5f ← flecha 5
↓
6s 6p 6d ← flecha 6
↓
7s 7p ← flecha 7
Continúa las flechas para obtener el orden de llenado
Las flechas dan la secuencia correcta:
1s
→ 2s
→ 2p
→ 3s
→ 3p
→ 4s
→ 3d
→ 4p
→ 5s
→ 4d
→ 5p
→ 6s
→ 4f
→ 5d
→ 6p
→ 7s
→ …
Importancia del diagrama de Moeller en el ámbito universitario
El diagrama de Moeller es una herramienta de gran utilidad para estudiantes universitarios que cursan carreras relacionadas con la química, biología, bioquímica, farmacia, ingeniería química, entre otras áreas científicas.
Su relevancia radica en que facilita la comprensión de cómo se organizan los electrones en los átomos, un tema fundamental para comprender la estructura y el comportamiento de la materia. Además permite predecir el comportamiento químico de los elementos y constituye una base sólida para materias más avanzadas.