¿Existen átomos con diferente número de protones, pero el mismo número de electrones, con diferentes ocupaciones orbitales?

Question

Imagina que hay un núcleo desprovisto de electrones con $Z$ protones, en alto vacío y aislados. Luego se añaden electrones, uno por uno, y se comprueba qué orbitales se llenan. ¿Dependerá esto de $Z$ o sólo depende del número de electrones que se añaden?

En otras palabras, ¿tendrá un ion diferentes órbitas llenas que el correspondiente átomo neutro con el mismo número de electrones?

En otras palabras: ¿hay átomos con números de protones $Z_1$ y $Z_2$ , ambos con $n\leq\operatorname{min}(Z_1, Z_2)$ ¿electrones que tienen diferentes rellenos orbitales?

Answer 1

Sí, el número de protones en el núcleo hace afectan a la forma en que los electrones se llenan en los orbitales. Hay una serie de ejemplos del mundo real que suelen provenir de los metales de transición, ya que no sólo tienen una química de estados de oxidación bastante rica, sino también dos niveles de energía (3d y 4s) que están bastante cerca el uno del otro.

Para poner un ejemplo concreto, tomemos $\ce{Fe^2+}$ y $\ce{Cr^{\pm 0}}$ . Ambos tienen el mismo número de electrones. Sin embargo, la configuración electrónica del cromo en estado básico es la siguiente $\mathrm{3d^5 4s^1}$ mientras que el hierro (II) suele tener $\mathrm{3d^6 4s^0}$ .

La explicación general es que la mayor carga nuclear del núcleo de hierro atrae mejor a los electrones que la menor carga nuclear del cromo. Esta diferencia hace que los orbitales se contraigan. Los orbitales d, que están más cerca del núcleo, se contraen más y, por tanto, experimentan una mayor estabilización que los orbitales s de la capa siguiente.

Answer 2

Dado que los electrones prefieren mantener sus estados de energía más bajos, los electrones que orbitan alrededor de un núcleo desnudo ocuparán los niveles de energía más bajos disponibles antes de llenar niveles más altos (1s antes que 3p, por ejemplo). Esto se denomina Principio de funcionamiento .

Su pregunta sobre un núcleo rayado es un poco confusa. Obviamente, un electrón que llena un ion de hidrógeno tendrá diferentes estados de energía en comparación con un electrón que se precipita hacia un ion de helio.

Comprueba https://en.wikipedia.org/wiki/Aufbau_principle como punto de partida para su investigación.

Espero que esto ayude.