Numeros Cuanticos y Configuracion, Quimica

Nivel: Primero Medio

Aprendizajes esperados: Distinguir la organización de los electrones en cada uno de los niveles de energía de diversos átomos.

Objetivos fundamentales transversales: Valorar el desarrollo del pensamiento humano y científico.

Objetivos: Determinan la configuración electrónica de átomos de distintos elementos, aplicando el principio de mínima energía, el principio deexclusión de Pauli y la regla de Hund. Aplican los principios y las reglas de la mecánica cuántica para deducir los cuatro números cuánticos de un electrón.

Contenidos: Números Cuánticos y Configuración Electrónica.


ORBITALES Y ESTRUCTURA ATÓMICA

Números Cuánticos

Para sugerir la trayectoria que sigue el electrón (función de onda) se requiere de tres números cuánticos: n, l y m. Enotras palabras, estos números determinan la energía y el arreglo espacial de la nube electrónica.
Para describir el movimiento propio del electrón (en torno a su propio eje) se necesita de un cuarto numero cuántico; s.

Número cuántico principal (n)

Determina el nivel de energía, en que se halla el electrón. Es decir representa el nivel de energía (o capa) donde se encuentra el electrón.Puede asumir valores naturales n = 1, 2, 3, 4,5… en algunos textos se habla de capas; K, L, M, N…

A mayor valor de n, el electrón se halla más lejos.





Número cuántico del momento angular (l) o número azimutal

Los niveles atómicos poseen subniveles, a los que se les denomina orbitales.
El número l, determina la forma del orbital, dando su forma. Este número influye muy poco sobre laenergía del electrón.
Para un mismo valor de n, el numero l, indica cuantos tipos de diferentes orbitales o subniveles energía existen en un determinado nivel.
El número l, puede tomar valores enteros y positivos. También se asocia a las letras minúsculas; s, p, d, f, g, h…
El valor que puede tomar l, depende exclusivamente del valor de n dado por: l = (n -1).

Por lo tanto, si l = 0, tenemosun orbital s, si l = 1, tenemos un orbital p y así sucesivamente…







Número cuántico magnético (m)

Puede tener valores enteros entre l y –l, lo que incluye cero. Este número cuántico describe la orientación del orbital en el espacio. Por lo tanto:

Como se indicó número cuántico del momento angular, algunos subniveles constan de más de una orbital. A estos orbitales se les llamaorbitales degenerados. Los orbitales degenerados poseen la misma energía, pero yacen en ángulos rectos entre sí.


















Número cuántico de Espín (s)

Es el único número cuántico que no da cuenta de la posición del electrón. Si no que describe el sentido de la rotación del electrón en torno a su propio eje (imaginario). Se distinguen dos tipos de spin: positivo ynegativo, según giren en el sentido que lo hacen los punteros de un reloj o en sentido contrario, respectivamente.
Si el electrón fuese considerado como una esfera, tendría dos sentidos de rotación: horario y antihorario. Se acostumbra a asociar a esos dos sentidos de rotación (que en realidad son los dos campos magnéticos anteriormente referidos) dos números, cuyos valores son +½ ó -½.Configuración electrónica

Tabla Nº1.
|n l |n l |n + l |Orden |
|1 0 |1 s |1 |1 |
|2 0 |2 s |2 |2 |
|2 1 |2 p |3 |3 |
|3 0 |3 s |3 |4 |
|3 1 |3 p |4 |5 |
|3 2 |3 d |5 |7 |
|4 0 |4 s |4 |6 |
|4 1 |4 p |5|8 |
|4 2 |4 d |6 |10 |
|4 3 |4 f |7 | |
|5 0 |5 s |5 |9 |


¿Cómo se acomodan los electrones en los orbitales?

Si se suman los posibles valores de n y l (n+l), el resultado se ordena de menor a mayor (pues representa la energía). Este principio fue propuesto por Moseley. Tabla Nº1

A este orden de...