Al llenar electrones, seguimos el principio de Aufbau, pero no al quitarlos. ¿Por qué?

Question

Hace poco me encontré con una pregunta ¿Por qué es paramagnético el ion vanadio(3+)? donde el que pregunta se pregunta cómo $\ce{V^{3+}}$ es paramagnético (utilizó Aufbau a la inversa para eliminar los electrones), mientras que la persona que respondió correctamente a esa pregunta señaló que la eliminación de electrones debe seguir el orden de la capa exterior a la interior. Por ejemplo, en el caso de $\ce{V^{3+}}$ la configuración electrónica de $\ce{V}$ es $\ce{[Ar] 3d^3 4s^2}$ . El autor de la pregunta utilizó el Aufbau inverso, que es $\ce{[Ar] 3d^0 4s^2}$ ; mientras que la realidad era $\ce{[Ar] 3d^2 4s^0}$ .

Mi pregunta: ¿Por qué el llenado de electrones sigue una regla determinada, mientras que su eliminación sigue una regla diferente?

Answer 1

Normalmente, cuando se añaden electrones según el principio Aufbau, se pasa de un elemento al inmediatamente superior, por ejemplo, de $\ce{Ti}: \ce{[Ar] 4s^2 3d^2}$ a $\ce{V: [Ar] 4s^2 3d^3}$ . De este modo, no sólo se añade un electrón, sino también un protón al átomo.

Cuando se quitan electrones para llegar a un catión, sólo se quitan electrones. Por lo tanto, se trata de una situación diferente, con interacciones diferentes entre núcleo y electrones, lo que afecta a la energía de los orbitales.

También hay que tener en cuenta que la imagen orbital es sólo una simplificación. Estrictamente hablando (y desde un punto de vista puramente teórico) los orbitales no existen, son sólo una muleta matemática para resolver la ecuación de Schrödinger. Aunque en la práctica esta imagen funciona sorprendentemente bien, de ahí que la gente la utilice mucho.

Un cálculo químico cuántico adecuado le dará el estado básico correcto, pero podría tener problemas para identificarlo como algo parecido a $\ce{[Ar] 4s^2 3d^0}$ . Será una mezcla (combinación lineal) de muchas configuraciones de electrones, aunque $\ce{[Ar] 4s^2 3d^0}$ podría ser el más importante para $\ce{V^{3+}}$ .