Números cuánticos

Study Notes

Los números cuánticos son un conjunto de números que describen las propiedades de los electrones en los átomos, como su energía y momento angular
Cada electrón en un átomo se describe por un conjunto único de cuatro números cuánticos: número cuántico principal (n), número cuántico del momento angular o acimutal (l), número cuántico magnético (ml) y número cuántico de espín (ms)

Describe el nivel de energía principal de un electrón
Toma valores enteros positivos: n = 1, 2, 3,...
Un valor más alto de n indica un nivel de energía más alto y una mayor distancia promedio del electrón desde el núcleo
Los electrones con el mismo valor de n se dice que están en la misma capa electrónica
Las capas se identifican con letras: n = 1 (K), n = 2 (L), n = 3 (M), etc.

Describe la forma del orbital de un electrón y su momento angular orbital
Toma valores enteros desde 0 hasta n-1: l = 0, 1, 2, ..., n-1
Los electrones con el mismo valor de n y l se dice que están en la misma subcapa
Cada valor de l se asocia con una forma de orbital específica y se designa con una letra: l = 0 (s), l = 1 (p), l = 2 (d), l = 3 (f), etc.
- l = 0: orbital s, forma esférica
- l = 1: orbital p, forma de mancuerna
- l = 2: orbital d, formas más complejas
- l = 3: orbital f, formas aún más complejas

Describe la orientación espacial de un orbital atómico
Toma valores enteros desde -l hasta +l, incluyendo 0: ml = -l, -l+1, ..., 0, ..., l-1, l
Para un valor dado de l, hay 2l+1 orbitales con diferentes orientaciones en el espacio
Por ejemplo, si l = 1 (orbitales p), entonces ml puede ser -1, 0, o +1, lo que corresponde a tres orbitales p que apuntan a lo largo de los ejes x, y, y z (px, py, pz)

Describe el momento angular intrínseco de un electrón, que también está cuantizado y se llama espín
Los electrones se comportan como si estuvieran girando, creando un momento dipolar magnético
El espín de un electrón está cuantizado y puede tener solo dos orientaciones, descritas por el número cuántico de espín ms
Toma dos valores posibles: +1/2 (espín hacia arriba) o -1/2 (espín hacia abajo)

Establece que no hay dos electrones en un átomo que puedan tener el mismo conjunto de cuatro números cuánticos
Cada orbital atómico puede contener un máximo de dos electrones, que deben tener espines opuestos (ms = +1/2 y ms = -1/2)
Esto explica la estructura electrónica de los átomos y la tabla periódica

Describe la distribución de electrones entre los diferentes orbitales de un átomo
Se rige por el principio de Aufbau (los electrones primero llenan los orbitales de menor energía), la regla de Hund (los electrones individuales ocupan cada orbital dentro de una subcapa antes de que cualquier orbital se ocupe doblemente) y el principio de exclusión de Pauli
Conocimiento de los números cuánticos permite predecir y comprender las propiedades químicas y físicas de los elementos