Configuración electrónica: pasos y ejercicios resueltos
Aprende la configuración electrónica paso a paso: orden de llenado, capacidad de subniveles, excepciones de Cr y Cu y ejercicios resueltos tipo examen.
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Si te preparas para un examen de química, tarde o temprano te van a pedir que escribas la configuración electrónica de un elemento. Parece una fila de letras y números, pero en realidad es un mapa: dice en qué niveles y subniveles están los electrones de un átomo y cuántos hay en cada uno.
Saber hacerla te sirve para mucho más que un ejercicio. A partir de la configuración puedes deducir la posición de un elemento en la tabla periódica, sus electrones de valencia y, con ello, parte de su comportamiento químico. Si además quieres ver cómo se asignan estados de oxidación a partir de esa distribución, revisa Número de oxidación: reglas y ejercicios resueltos. Por eso la configuración aparece con tanta frecuencia en exámenes de admisión y en los primeros cursos de química.
La buena noticia es que el método es el mismo para casi todos los elementos. Necesitas tres cosas: el orden en que se llenan los subniveles, cuántos electrones caben en cada uno y unas cuantas reglas para no equivocarte. Aquí las revisamos con ejemplos, resolvemos ejercicios de dificultad creciente y repasamos los errores que más se repiten.
Trabaja cada ejercicio escribiendo el procedimiento completo, no solo el resultado. Así detectas en qué paso te atoras y lo corriges antes del examen.
Qué significa configuración electrónica
La configuración electrónica describe cómo se distribuyen los electrones de un átomo en niveles (n) y subniveles (s, p, d y f).
Los niveles se numeran 1, 2, 3 y así sucesivamente. Cada subnivel tiene una capacidad máxima de electrones:
| Subnivel | Capacidad máxima |
|---|---|
| s | 2 |
| p | 6 |
| d | 10 |
| f | 14 |
Estas cifras salen del número de orbitales de cada subnivel (1, 3, 5 y 7) multiplicado por 2, porque un orbital admite como máximo dos electrones. Así, s tiene 1 × 2 = 2, p tiene 3 × 2 = 6, d tiene 5 × 2 = 10 y f tiene 7 × 2 = 14. Puedes repasar esta relación con más contexto en Lifeder, sobre el principio de Aufbau.
Orden de llenado: el mapa que debes dominar
Los electrones ocupan primero los subniveles de menor energía, y ese orden no siempre coincide con el número de nivel.
El orden de llenado es este:
1s → 2s → 2p → 3s → 3p → 4s → 3d → 4p → 5s → 4d → 5p → 6s → 4f → 5d → 6p → 7s → 5f → 6d → 7p
Fíjate en que el 3d aparece después del 4s. Ese es uno de los tropiezos más comunes: pensar que 3 es menor que 4 y llenar primero el 3d. Según la guía de configuración electrónica de Química Bachillerato, el orden se sigue de izquierda a derecha, y de él depende cualquier ejercicio.
Si no quieres memorizar la lista, puedes usar el diagrama de Moeller, que consiste en trazar diagonales sobre las filas de subniveles. También existe la regla de Madelung, que ordena los subniveles según la suma n + l. Cuando dos subniveles empatan, se llena primero el de menor n. Por ejemplo, 4s suma 4 y 3d suma 5, así que 4s va antes. El 3d y el 4p suman ambos 5, y por el empate va primero el 3d.
Paso a paso para escribir una configuración electrónica
Si sigues estos cinco pasos en orden, casi cualquier elemento te sale.
- Busca el número atómico (Z). En un átomo neutro, Z indica el número de electrones.
- Llena los subniveles en el orden de la sección anterior hasta completar Z electrones.
- Respeta la capacidad de cada subnivel: nunca más de 2 en s, 6 en p, 10 en d o 14 en f.
- Aplica la regla de Hund al dibujar orbitales: dentro de un mismo subnivel, cada electrón ocupa primero un orbital vacío y solo después se aparea.
- Suma los superíndices. Si el total no es Z, algo falló.
Veamos el cloro (Z = 17). Llenamos 1s² (2 electrones), 2s² (4), 2p⁶ (10), 3s² (12) y 3p⁵ (17). La configuración queda 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁵, y la suma 2 + 2 + 6 + 2 + 5 = 17 confirma que está bien.
Ahora el hierro (Z = 26). Siguiendo el orden de llenado obtenemos 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d⁶. En notación abreviada se escribe [Ar] 4s² 3d⁶, porque los primeros 18 electrones forman la configuración del argón. Al escribirla, te recomiendo mantener el orden de llenado, a menos que te pidan otra cosa.
Ejercicios resueltos tipo examen
Practica con dificultad creciente y revisa cada paso, no solo el resultado final.
Ejercicio 1: oxígeno (Z = 8)
Llenamos 1s² (2 electrones), 2s² (4) y 2p⁴ (8). Respuesta: 1s² 2s² 2p⁴. Verificación: 2 + 2 + 4 = 8.
Ejercicio 2: potasio (Z = 19)
Los primeros 18 electrones forman la configuración del argón: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶. Quedan 19 − 18 = 1 electrón, que va en 4s, porque 4s se llena antes que 3d. Respuesta: [Ar] 4s¹, o bien 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s¹. Verificación: 18 + 1 = 19.
Ejercicio 3: estroncio (Z = 38)
El gas noble anterior es el kriptón (Z = 36), con configuración [Kr] = 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4p⁶. Quedan 38 − 36 = 2 electrones, que van en 5s. Respuesta: [Kr] 5s². Verificación: 36 + 2 = 38.
Ejercicio 4: antimonio (Z = 51)
Partimos de [Kr] (Z = 36) y colocamos 15 electrones más en el orden de llenado: 5s² (2 electrones), luego 4d¹⁰ (10) y finalmente 5p³ (3). Respuesta: [Kr] 5s² 4d¹⁰ 5p³. Verificación: 36 + 2 + 10 + 3 = 51. Observa que 4d aparece después de 5s en el orden de llenado, aunque en la escritura final se ordena por nivel.
Pregunta tipo de examen
¿Cuál de las siguientes configuraciones NO es posible?
- a) 1s² 2s² 2p⁶ 3s²
- b) 1s² 2s² 2p⁷
- c) 1s² 2s² 2p⁴
- d) 1s² 2s² 2p⁶ 3s¹
Respuesta: b). El subnivel 2p tiene tres orbitales y cada uno admite dos electrones, así que el máximo es 6. Un séptimo electrón no tiene lugar. Esto se relaciona con el principio de exclusión de Pauli: en un orbital solo caben dos electrones, y deben tener espines opuestos. Las opciones a), c) y d) respetan las capacidades y el orden de llenado.
Excepciones: cromo y cobre
El cromo y el cobre rompen la regla general porque un electrón del 4s pasa a un subnivel 3d.
Con la regla general, el cromo (Z = 24) debería escribirse [Ar] 4s² 3d⁴, pero su configuración real es [Ar] 4s¹ 3d⁵. El cobre (Z = 29) esperaría [Ar] 4s² 3d⁹, y la real es [Ar] 4s¹ 3d¹⁰. Verifica las sumas: 18 + 1 + 5 = 24 y 18 + 1 + 10 = 29.
La razón es la estabilidad. Un subnivel d semilleno (5 electrones, uno por orbital) o lleno (10 electrones) tiene menor energía, y el sistema prefiere esa distribución. El capítulo 6.4 de Química General de OpenStax en LibreTexts Español/06:_Estructura_Electronica_y_Propiedades_Periodicas/6.4:La_estructura_electronica_de_atomos(configuraciones_electronicas)) explica esta excepción con detalle.
Errores frecuentes y cómo corregirlos
Muchos errores no son de química, sino de lectura: se confunde un número con otro.
| Error | Por qué está mal | Forma correcta |
|---|---|---|
| 2p⁷ en un átomo | El subnivel p admite máximo 6 electrones | 2p⁶, y el electrón extra pasa al siguiente subnivel |
| 3s³ | El subnivel s admite máximo 2 electrones | En el aluminio (Z = 13): 3s² 3p¹ |
| K con 3d¹ en lugar de 4s¹ | Al llenar, 4s va antes que 3d | [Ar] 4s¹ |
| Leer 2p⁶ como 2 electrones | El 2 es el nivel y el superíndice 6 cuenta electrones | Nivel 2, subnivel p, 6 electrones |
| Ion +2 con los mismos electrones del neutro | Un catión pierde electrones | Restar 2 electrones al número atómico |
| La suma de superíndices no da Z | Faltó o sobró algún electrón | Vuelve a sumar y ajusta el subnivel final |
Iones: ajusta los electrones antes de escribir
En un ion cambia el número de electrones, y la configuración se escribe a partir de esa cantidad nueva.
Un catión (carga positiva) pierde electrones y un anión (carga negativa) gana electrones. Un ion con carga +2 tiene dos electrones menos que el átomo neutro, y uno con carga −1 tiene un electrón más.
El ion cloruro, Cl⁻, parte de Z = 17. Como gana un electrón, tiene 18 electrones y su configuración es 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶, la misma del argón.
El ion Fe²⁺ tiene 26 − 2 = 24 electrones. Los dos electrones que se pierden salen del 4s, que es el nivel más externo en la escritura, así que la configuración queda [Ar] 3d⁶. Verificación: 18 + 6 = 24.
Checklist para autocorregir tu respuesta
Antes de entregar, pasa esta lista de preguntas a tu resultado.
- ¿La suma de superíndices es igual a Z en un átomo neutro?
- ¿Algún subnivel supera su capacidad (2, 6, 10 o 14)?
- ¿Seguiste el orden de llenado, con 4s antes que 3d y 5s antes que 4d?
- ¿El elemento es cromo o cobre? Si es así, revisaste la excepción.
- ¿Si es un ion, ajustaste la cantidad de electrones?
- ¿Si pidieron notación con gas noble, usaste el gas noble anterior correcto?
Cómo practicar y repasar
La práctica constante es lo que hace que el método se vuelva automático.
Puedes practicar con el recurso interactivo de configuración electrónica de Educaplus o con la lista de ejercicios del Cajón de Ciencias de la Junta de Andalucía (PDF) si prefieres trabajar en papel. Si quieres reforzar otras bases antes del examen, revisa Química fácil para el examen de la UNAM: ejercicios y conceptos que debes dominar.
Puntos para repasar
- Los subniveles son s, p, d y f, con capacidades de 2, 6, 10 y 14 electrones.
- El orden de llenado empieza 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d y continúa.
- En un átomo neutro, la suma de electrones es igual a Z.
- La regla de Hund distribuye electrones en orbitales distintos antes de aparearlos, y el principio de Pauli limita a dos electrones por orbital.
- El cromo (Z = 24) y el cobre (Z = 29) son excepciones por la estabilidad de sus subniveles d.
- En los iones, primero ajusta la cantidad de electrones y después escribe la configuración.
Preguntas frecuentes
¿Cuántos electrones caben en cada subnivel?
El subnivel s admite 2 electrones, p admite 6, d admite 10 y f admite 14.
¿Por qué la suma de electrones debe coincidir con Z?
En un átomo neutro, el número de protones es igual al de electrones, y ese número es Z. Si la suma no coincide, falta o sobra algún electrón en la configuración.
¿Qué significa 2p⁶?
El 2 indica el nivel de energía, la letra p indica el subnivel y el superíndice 6 indica cuántos electrones hay en ese subnivel.
¿Qué es la notación con gas noble?
Consiste en abreviar la configuración usando entre corchetes el gas noble anterior al elemento, por ejemplo [Ar] para los primeros 18 electrones, y después escribir solo los electrones adicionales.
Conclusión
La configuración electrónica se vuelve sencilla cuando sigues un método: ubicas Z, llenas en el orden correcto, respetas las capacidades y compruebas la suma. Practica con ejercicios que escribas completos y revisa las excepciones de cromo y cobre. Si quieres más guías así, puedes profundizar en más guías en AntesdelExamen.
Referencias
- Química Bachillerato, configuración electrónica: https://quimicabachillerato.net/configuracion-electronica/
- Lifeder, principio de Aufbau: https://www.lifeder.com/principio-aufbau/
- LibreTexts Español, Química General (OpenStax), cap. 6.4: https://espanol.libretexts.org/Bookshelves/Quimica/Libro:Qu%C3%ADmica_General(OpenSTAX)/06:_Estructura_Electronica_y_Propiedades_Periodicas/6.4:La_estructura_electronica_de_atomos(configuraciones_electronicas)
- Educaplus, configuración electrónica: https://www.educaplus.org/game/configuracion-electronica
- Cajón de Ciencias, Junta de Andalucía (PDF de ejercicios): https://blogsaverroes.juntadeandalucia.es/iesjosesaramago/files/2020/04/ER-configuraciones-electronicas.pdf