Números Cuánticos, Configuración Electrónica y Propiedades Periódicas: Claves Esenciales

Números Cuánticos

Los números cuánticos describen las propiedades de los electrones en los átomos.

Número Cuántico Principal (n)

• Designa el nivel de energía principal del electrón.
• A mayor 'n', mayor energía y tamaño del orbital.
• Valores posibles: 1, 2, 3... (enteros positivos).
• Número total de orbitales en un nivel: n².

Número Cuántico Azimutal o del Momento Angular (l)

• Determina la forma del orbital.
• Valores posibles: 0, 1, 2, ..., (n-1).
• Se relaciona con la energía mediante la regla de (n+l). A igualdad de (n+l), menor energía corresponde a menor 'n'.

Número Cuántico Magnético (m_l)

• Describe la orientación del orbital en el espacio.
• Explica el desdoblamiento de líneas espectrales bajo un campo magnético (efecto Zeeman).
• Valores posibles: -l, ..., 0, ..., +l.
• Puede tomar (2l + 1) valores.

Número Cuántico de Espín (m_s)

• Relacionado con el sentido de giro del electrón sobre sí mismo.
• Valores posibles: +1/2, -1/2.

Excepciones a la Configuración Electrónica

Algunos elementos, como el Cromo (Cr) y el Cobre (Cu), presentan configuraciones electrónicas que no siguen estrictamente la regla de (n+l). Esto se debe a la mayor estabilidad de orbitales semillenos o llenos.

• Cromo (Cr): [Ar] 4s¹ 3d⁵
• Cobre (Cu): [Ar] 4s¹ 3d¹⁰

Esta misma excepción se observa en la plata (Ag) y el oro (Au).

Tipos de Enlace

• Metal + No Metal: Enlace Iónico.
• No Metal + No Metal: Enlace Covalente.

Propiedades Periódicas

Radio Atómico

• Mismo grupo: Al descender en un grupo, el radio atómico aumenta debido al incremento en el número de niveles electrónicos ocupados.
• Mismo período: Al avanzar hacia la derecha en un período, el radio atómico disminuye. Aunque el número de niveles no cambia, la carga nuclear efectiva (número de protones) aumenta, atrayendo con más fuerza a los electrones.

Energía de Ionización (EI)

Es la energía necesaria para arrancar un electrón de un átomo en estado fundamental y gaseoso, formando un catión monopositivo gaseoso.

• Mismo grupo: Al descender en un grupo, la EI disminuye. El tamaño atómico aumenta, y el electrón más externo está menos atraído por el núcleo.
• Mismo período (elementos representativos): Al avanzar hacia la derecha en un período, la EI aumenta. El tamaño atómico disminuye y la carga nuclear efectiva aumenta, haciendo más difícil extraer un electrón.

Afinidad Electrónica (AE)

Es la energía intercambiada cuando un átomo neutro, gaseoso y en estado fundamental captura un electrón, formando un ion mononegativo gaseoso.

Cuanto más negativa sea la AE, mayor será la tendencia del elemento a ganar un electrón y más energía se desprenderá en el proceso.

Electronegatividad

Es la capacidad de un átomo para atraer hacia sí los electrones compartidos en un enlace químico.

• La electronegatividad aumenta hacia la derecha en un período.
• La electronegatividad disminuye al descender en un grupo (aumenta al subir).

Reactividad

Es la tendencia de un átomo a combinarse con otros.

• Metales:
  • Al avanzar hacia la derecha en un período, la reactividad disminuye (es más fácil perder un electrón que dos).
  • Al descender en un grupo, la reactividad aumenta (los electrones más externos están menos retenidos).
• No metales:
  • Al avanzar hacia la derecha en un período, la reactividad aumenta (es más fácil atraer un electrón que dos).
  • Al descender en un grupo, la reactividad disminuye (los elementos más arriba atraen electrones con más fuerza).

Energía de Red

La energía de red es una magnitud que determina la estabilidad de un compuesto iónico. A mayor energía de red, mayor estabilidad.

Excepciones a la Regla del Octeto (Lewis)

Algunas moléculas no cumplen la regla del octeto. Ejemplos:

• BF₃
• BeCl₂
• PF₅
• SF₆

Principio de Le Chatelier

Si un sistema en equilibrio se somete a una perturbación, el sistema se desplazará en la dirección que contrarreste dicha perturbación.

Cambios en las Concentraciones

• Si aumenta la concentración de una sustancia, el sistema se desplaza en el sentido en que se consume dicha sustancia.
• Si disminuye la concentración de una sustancia, el sistema se desplaza en el sentido en que se produce dicha sustancia.

Cambios en la Presión (para sistemas gaseosos)

• Si aumenta la presión, el sistema se desplaza hacia donde haya menor número de moles de gas.
• Si disminuye la presión, el sistema se desplaza hacia donde haya mayor número de moles de gas.

Cambios en la Temperatura

• Si aumenta la temperatura, el sistema se desplaza en el sentido de la reacción endotérmica (hacia la izquierda en una reacción donde ΔH > 0).
• Si disminuye la temperatura, el sistema se desplaza en el sentido de la reacción exotérmica (hacia la derecha en una reacción donde ΔH < 0).