Números cuánticos y la configuración electrónica

• Números cuánticos

• Orbitales atómicos

• Configuración electrónica

• Bibliografía

NÚMEROS CUÁNTICOS

Para describir la distribución de los electrones en el hidrógeno y los demás átomos, la mecánica cuántica precisa de tres números cuánticos: el número cuántico principal, el número cuántico del momento angular y el número cuántico magnético. Estos números se derivan dela solución matemática de la ecuación de schrödinger para el átomo de hidrógeno, y se utilizan para describir los orbitales atómicos e identificar a los electrones que están dentro.

1. Número cuántico principal (n)

El número cuántico principal (n) puede tomar valores enteros de 1,2,3 etc . En el átomo de hidrógeno, define la energía de un orbital. Sin embargo, en otros átomos estárelacionado con la distancia promedio del electrón al núcleo en un determinado orbital. Cuanto más grande es el valor de n, mayor es la distancia entre un electrón en el orbital respecto del núcleo y, en consecuencia, el orbital es más grande (y menos estable).

2. El número cuántico del momento angular (l)

El número cuántico del momento angular (l) expresa la “forma” de los orbitales. Losvalores de l dependen del valor asignado al número cuántico principal, n. Para un cierto valor de n, l tiene todos los valores enteros posibles desde 0 hasta (n-1). El nombre del orbital cambia dependiendo del valor de l:

|L |0 |1 |2 |3 |4 |5 |
|Nombre orbital |s |p|d |f |g |h |

3. número cuántico magnético (m)

El número cuántico mangnético describe la orientación del orbital en el espacio. Dentro un subnivel, el valor de m depende del valor que tenga el número cuántico del momento angular. Para cierto valor de l existen (2l+1) valores enteros de m, como sigue:

-l, (-l+1), … 0, …(+l-1), +l

Supongamos el caso donde n=2 y l=1. Los valores de n y l indican que se tiene un subnivel 2p, y en éste se tiene 3 orbitales 2p (puesto que hay tres valores de m: -1, 0 y 1)

4. número cuántico del espín del electrón (s)

Según la teoría electromagnética, cuando gira una carga se genera un campo magnético y este movimiento es el responsable de que el electrón se comporte como unimán. El dibujo muestra los dos posibles giros de un electrón, uno en el sentido de las manecillas del reloj y el otro en el sentido contrario. Para tomar en cuenta el espín del electrón, es preciso añadir un cuarto número cuántico conocido como número cuántico de espín del electrón (s), que toma valores de +1/2 ó -1/2.

Niveles y subniveles de energía

Los subniveles energéticos se encuentran enátomos polielectrónicos, ya que los n2 orbitales del nivel n se separan en subniveles de energía; estos subniveles están definidos por los valores de los números cuánticos n y l. El número de subniveles depende del nivel de n. En cada nivel, los diferentes subniveles se diferencian en el valor de l, y se nombran mediante una letra.

A un subnivel de energía (que no sea de tipo s) lecorresponden varios orbitales. En general hay 2l+1 orbitales en un subnivel de número cuántico secundario l.

ORBITALES ATÓMICOS

Existe una relación entre los números cuánticos y los orbitales atómicos; se muestra en la tabla presente en el power point.

Orbital s ( Todos los niveles energéticos poseen este tipo de orbitales, caracterizados por un número cuántico secundario l=0. Los diagramas desuperficie para los orbitales atómicos 1s, 2s y 3s de un átomo todos son esféricos, pero varían de tamaño; éste aumenta con el incremento del número cuántico principal. Por tanto, la probabilidad de encontrar un electrón dentro de ellos es la misma en todas las direcciones del espacio.

Orbital p ( debe quedar claro que los orbitales p comienzan con el numero cuántico principal n=2. Si n=1 el...