Numeros Cuánticos

Números cuánticos y tabla periódica

Los números cuánticos salen de la ecuación que plantea Schrödinger para explicar el modelo de la mecánica cuántica, es importante resaltar que este, es el modelo aceptado actualmente y tiene las siguientes características:

1. El electrón se comporta como una onda y una partícula a la cual no se puede conocer la posición exacta dentro del átomo.

2.Debido a que el electrón gira alrededor del núcleo, se pueden calcular unas zonas donde hay más probabilidad de encontrar el electrón que es lo que se denomina orbital o nube de electrones.

Figura 1: esquematiza el modelo de la mecánica cuántica, el punto negro es el núcleo del átomo y el color azul indica la nube de electrones.

3. Es importante tener en cuenta la diferencia entre el conceptode orbita y el de orbital. Así pues el concepto de orbita es acuñado por Bohr para indicar el trayecto definido donde se movía según el electrón, en cambio el concepto de orbital es propio de la mecánica cuántica y ya no designa un trayecto definido, sino un lugar donde es más posible encontrar el electrón dentro de un átomo.

Schrödinger aparte de hacer estos planteamientos desarrolla unaecuación que permite hallar el lugar más probable donde se encuentra el electrón, esto es un aporte muy importante debido a que las propiedades de los elementos dependen de la posición de los electrones. Esta posición probable es lo que llamamos números cuánticos.

Es por tanto importante determinar los números cuánticos, ya que mediante estos se puede saber que propiedades tendrá un elemento y comoestará ubicado en la tabla periódica.

Números cuánticos

Los números cuánticos indican, como se menciona previamente el lugar con más probabilidad donde se encuentran los electrones en un átomo. Para describir esta posición posible se necesitan cuatro números cuánticos que son:

Número cuántico principal (n)

Puede tomar valores de cualquier número entero (n= 1, 2, 3, 4 etc) pero enlos elementos conocidos hasta ahora estos valores solo llegan hasta 7. Determina las capas o niveles de energía donde se encuentra el electrón.

De tal manera que un elemento de la tabla periodica puede tener 1, 2, 3, 4, 5, 6 o 7 niveles de energía.

El nivel más cercano al núcleo tiene menos energía y los niveles de mayor número y que están más alejados del núcleo son más energéticos.Ejemplo cual de los siguientes niveles tiene menor energía y cuales están más alejados del núcleo.

Nivel 1: cercano al núcleo y menor energía
nivel 2: cercano al núcleo y menor energía
nivel 4: Alejado del núcleo y mayor energía

Ejercicios: compare y establezca cuál de los niveles de energía son más cercanos al núcleo y más energéticos

a. nivel 3 y nivel 5
b. nivel 1 y nivel 7
c. nivel4 y nivel 6

Además cada uno de estos niveles de energía puede contener hasta 2n2 electrones.

Ejemplo

Cuántos electrones puede albergar el nivel 2 y 7 respectivamente: puede albergar 2n2 electrones es decir:

2(2)2: 8 electrones

2(7)2: 98 electrones

Ejercicio: Establezca los electrones que pueden albergar el nivel 3, 4 y 6

Número cuántico secundario (l)

Este determina laforma de los orbitales por lo que depende de n. L puede tomar los valores de 0 hasta n-1 y además indica el subnivel que se denota por las letras s, p, d, f de la siguiente manera:

Y sus formas correspondientes serían

Un subnivel puede albergar hasta 2(2L + 1) electrones

Ejemplo
Cuando n vale 2 cuánto vale el número cuántico secundario. Y cuantos electrones pueden albergar los subnivelesSi n vale 2, entonces L tomará valores de 0 hasta n-1, es decir, 0 y 1,

Estos valores el 0 y el 1 indican que el nivel dos tiene dos subniveles o dos formas donde se moverán los electrones, así:

Como L vale cero indica que hay un subnivel s de la forma:

Así pues los electrones que puede albergar este subnivel es:

2(2L + 1) osea: 2 (2Χ0 + 1) que da igual a 2
Como L además vale...