Estructura Electrónica Atómica y Propiedades Periódicas

Fundamentos de la Estructura Atómica Cuántica

Erwin Schrödinger (1887–1961) y Werner Heisenberg (1901–1976) desarrollaron la nueva teoría cuántica, de la cual surgen, como consecuencia de un tratamiento matemático, los números cuánticos que caracterizan los estados energéticos posibles de los electrones en los átomos.

Los Números Cuánticos

Los cuatro números cuánticos son:

1. Número cuántico principal (n): Puede tomar los valores 1, 2, 3, … Es el que más influye en la energía y caracteriza los niveles de energía.
2. Número cuántico secundario o del momento angular (l): Afecta en menor medida a los valores de energía y toma los valores siguientes para un valor de n dado: l = 0, 1, 2, …, n-1. Caracteriza los subniveles de energía. Cada subnivel corresponde a un tipo de orbital atómico. A los distintos valores se les asignan letras: 0 (s), 1 (p), 2 (d), 3 (f).
3. Número cuántico magnético (ml): Aparece como consecuencia del desdoblamiento de los subniveles en presencia de un campo magnético. Indica las posibles orientaciones espaciales que puede tomar un orbital dado. Para un valor de l, toma los valores: ml = -l, -l+1, …, 0, …, l-1, l.
4. Número cuántico de espín (ms): Cada electrón posee uno de estos valores: +1/2 y -1/2. Están relacionados con una propiedad magnética intrínseca de los electrones.

Configuración Electrónica y Principios de Llenado

La configuración electrónica describe cómo se distribuyen los electrones en los distintos orbitales atómicos de un átomo.

Principio de Construcción Progresiva (Aufbau)

La configuración electrónica de un elemento se obtiene a partir de la del elemento anterior añadiendo un nuevo electrón, llamado electrón diferenciador.

Principio de Exclusión de Pauli

Establece que en un átomo polielectrónico no puede haber dos electrones que tengan los cuatro números cuánticos iguales.

Regla de Hund

Indica que cuando en un subnivel energético existen varios orbitales disponibles, los electrones tienden a ocupar el máximo número de ellos, y, además, con espines paralelos.

La configuración electrónica que se refiere al nivel energético más externo ocupado de un elemento se denomina configuración electrónica de la capa de valencia.

La Ley Periódica

La Ley Periódica establece que las propiedades de los elementos son una función periódica de su número atómico. Esto se relaciona directamente con su configuración electrónica:

• Los electrones se distribuyen en distintos niveles o capas de energía.
• El número máximo de electrones que se pueden colocar en un nivel de energía determinado es 2n², donde n es el número del nivel.
• En cada nivel de energía, excepto en el primero, hay distintos subniveles de energía.

Propiedades Periódicas Clave

Electronegatividad

La electronegatividad es la capacidad que tiene un átomo de un elemento dado de atraer hacia sí el par de electrones compartidos en un enlace covalente.

Está íntimamente relacionada con la energía de ionización y la afinidad electrónica. Su variación en la tabla periódica sigue tendencias similares a estas propiedades.