Desvelando los Números Cuánticos y la Estructura Electrónica Atómica
Introducción a la Descripción del Electrón Atómico
Los números cuánticos describen el movimiento y el estado energético del electrón, dentro de los límites impuestos por el principio de incertidumbre.
El Concepto de Orbital
Los Cuatro Números Cuánticos Fundamentales
Para caracterizar completamente el estado de un electrón en un átomo, se requieren cuatro números cuánticos:
1. Número Cuántico Principal ($n$)
- $n$: Número cuántico principal: Está relacionado con la distancia radial media entre el electrón y el núcleo. Determina el nivel de energía principal.
2. Número Cuántico Secundario o Azimutal ($l$)
- $l$: Número cuántico secundario o azimutal: Está relacionado con la forma del orbital. Indica qué subnivel, dentro de un nivel de energía, pertenece el electrón (define la forma: s, p, d, f).
3. Número Cuántico Magnético ($m_l$)
- $m_l$: Número cuántico magnético: Está relacionado con la orientación espacial del orbital.
4. Número Cuántico del Spin ($m_s$)
- $m_s$: Número cuántico del spin: Existe un cuarto número cuántico necesario para caracterizar a cada electrón de un átomo que no se obtiene como resultado de la ecuación de onda. Se lo asocia con el sentido de giro del electrón sobre sí mismo ($ ext{+1/2}$ o $ ext{-1/2}$).
Configuraciones Electrónicas y Principios de Llenado
Las configuraciones electrónicas son una manera sencilla de describir el estado energético de los electrones en un átomo en su estado basal de energía, es decir, no excitado, utilizando los números cuánticos.
Principios Fundamentales para la Distribución Electrónica
Principio de Mínima Energía (Principio de Aufbau)
Principio de mínima energía: Los electrones en un átomo "ocupan" los niveles y subniveles de menor energía posible. Dicho de otro modo, cuanto más alejado esté un electrón del núcleo, mayor será su energía cinética y potencial; por eso, en un átomo en estado fundamental, los electrones se encuentran en los niveles energéticos más bajos.
Regla de Máxima Multiplicidad de Hund
Regla de máxima multiplicidad de Hund: Al "llenarse" orbitales de igual energía (orbitales degenerados), los electrones se distribuyen, siempre que sea posible, con sus espines paralelos. Los electrones son partículas con carga eléctrica y, por lo tanto, se distribuyen en el espacio alrededor del núcleo de manera que la repulsión entre ellos sea mínima; es decir, lo más alejados posible entre sí. Cuando a dos electrones les corresponde el mismo nivel y subnivel de energía, siempre que sea posible, se ubicarán en distintos orbitales.
Cuando en un orbital hay un solo electrón, decimos que el orbital se encuentra semiocupado o que el electrón está desapareado.