Números Cuánticos

Principio de incertidumbre y orbitales
El electrón, al ser una partícula elemental de alta velocidad, tiene la característica de comportarse en forma dual, es decir, tienen propiedades tanto de ondas como propiedades de partículas (Einstein, 1905; De Broglie, 1925). Un haz de electrones puede difractarse como lo haría una propagación ondulatoria y en otras oportunidades se comporta comopartículas. En 1927, Heisenberg mostró la imposibilidad teórica de determinar, en un fenómeno ondulatorio, la trayectoria exacta de la partícula en movimiento, si al mismo tiempo quiere medirse con exactitud su energía o su velocidad. Por consiguiente: “Cuanto mayor es el grado de localización espacial del electrón, mayor es la incertidumbre acerca de cuál es su velocidad o su energía o viceversa”. Estees el enunciado del principio que lleva su nombre.
Como consecuencia, debe ser abandonado el concepto tradicional de órbitas, que asocia posiciones definidas del electrón a estados de energía igualmente definidos, en contra del principio de Heisenberg. Con recursos puramente matemáticos es posible calcular, en cambio, la probabilidad de que el electrón ocupe una posición dada alrededor delnúcleo. Actualmente se considera al átomo rodeado por una “nube de carga negativa”, cuya densidad indica la probabilidad de hallar en dicha zona al electrón.
En el átomo de hidrógeno, si se observaran durante un tiempo las posiciones del electrón y se las señalara con un punto, se formaría una zona de mayor densidad de puntos que tendría forma esférica en el caso del hidrógeno. Esta esfera resultaríade contornos difusos, porque existe también la probabilidad menor de que el electrón estuviera fuera de la zona de gran densidad. Alrededor del núcleo hay entonces una nube de carga que ilustra sobre la probabilidad de encontrar en cada punto al electrón. La región ocupada por la “nube de carga” que rodea al núcleo se denomina orbital.
NÚMEROS CUÁNTICOS
En la corteza, los electrones sesitúan siguiendo caminos determinados llamados orbitales. La ubicación y movimiento de los electrones queda determinado por medio de cuatro valores llamados “números cuánticos” que determinan además el tamaño, la forma y la orientación del orbital.
Número cuántico principal:
El número cuántico principal o n, caracteriza el nivel energético correspondiente y determina el tamaño del orbital porquedelimita la zona donde pueden hallarse con mayor probabilidad los electrones. Puede tomar cualquier valor
natural distinto de cero: n = 1, 2, 3, 4 ...Esto indica que, teóricamente, podemos tener infinitos niveles de energía. Los orbitales que tienen el mismo número cuántico principal forman una capa electrónica.
Cuanto mayor sea el número cuántico principal, mayor será el tamaño del orbital y, a lavez, más lejos del núcleo estará situado.
Usando una fórmula , se puede calcular el número de electrones de cada nivel de energía. Dicha fórmula es: 2.n2 donde n es el número de nivel energético.
Número cuántico azimutal:
El número cuántico azimutal o secundario l. Indica el subnivel de energía, porque cada nivel consta a su vez de cierto número de subniveles muy próximos entre sí. Este númerocuántico azimutal, que indica el subnivel donde se mueve el electrón, toma valores que dependen del valor del número cuántico principal. Desde 0 a una unidad menos que n. Si el número cuántico principal vale 1 (n = 1) el número cuántico azimutal sólo puede valer 0, ya que sus posibles valores van desde 0 hasta una unidad menos que n. Si por el contrario el número cuántico principal vale 6 (n = 6)el número cuántico azimutal puede tomar seis valores distintos, desde cero hasta cinco: l = 0, 1, 2, 3, 4 o 5
Además determina la forma de la nube electrónica u orbital. A cada valor del número cuántico azimutal le corresponde una forma de orbital, que se identifica con una letra minúscula, o sea, los orbitales toman distintos nombres según “l”
La forma del subnivel s es siempre esférica,...