Números Cuánticos y Principios Fundamentales de la Estructura Atómica

Los números cuánticos son un conjunto de valores numéricos que describen las propiedades de los electrones en los átomos. Estos números son esenciales para comprender la estructura y el comportamiento de los átomos y las moléculas.

Número Cuántico Principal (n)

n: número cuántico principal

Determina en gran medida la energía del electrón. Indica la distancia promedio del electrón al núcleo y, por lo tanto, el tamaño del orbital. Toma valores enteros de 1 en adelante (1, 2, 3...). A cada valor de n corresponde un nivel de energía diferente.

Número Cuántico Secundario (L)

L: número cuántico secundario

En los átomos existen pequeñas diferencias de energía entre los orbitales de un mismo nivel, es decir, dentro de un nivel los orbitales se distribuyen en una serie de subniveles de energía. Cada uno de estos subniveles corresponde a un valor del número cuántico secundario L, el cual indica la forma del orbital. L puede tomar valores de 0 a (n-1). Los orbitales con el mismo valor de n y de L poseen la misma energía. Se les llama orbitales degenerados, salvo en el caso de que el átomo esté sometido a la acción de un campo magnético. En este caso hay pequeñas diferencias de energía entre ellos, dependiendo de la orientación espacial del orbital.

• l = 0: orbital s (esférico)
• l = 1: orbital p (2 lóbulos)
• l = 2: orbital d (4 lóbulos)
• l = 3: orbital f (8 lóbulos)

Número Cuántico Magnético (ml)

ml: número cuántico magnético

La orientación espacial está relacionada con el valor del número cuántico magnético, ml, que toma valores de -l a l, pasando por 0.

Número Cuántico de Spin (ms)

ms: número cuántico de Spin

Además de estos tres números cuánticos que definen un orbital, para poder explicar satisfactoriamente los espectros atómicos se precisa un número cuántico más, el número cuántico de Spin, ms. Puede tomar dos valores: -½ y ½. En principio vamos a relacionarlo con el sentido de giro del electrón en el orbital.

Principios Fundamentales

Estos principios ayudan a predecir la configuración electrónica de los átomos.

Principio de Aufbau

“El orbital de menor energía es el que corresponde al menor valor de n+l. Si hay varios orbitales con el mismo valor de n+l, el orbital de menor energía es de menor valor de n.”

Principio de Exclusión de Pauli

“En un átomo no puede haber dos electrones con los cuatro números cuánticos iguales.” De aquí se deduce que en cada orbital sólo puede haber dos electrones como máximo.

Principio de Máxima Multiplicidad de Hund

“Cuando se ocupan orbitales de la misma energía (igual valor de n y l), estos orbitales primero se semiocupan y, cuando todos están semiocupados, comienzan a llenarse.”