NÚMEROS CUÁNTICOS Y CONFIGURACIÓN ELECTRONICA

LOS NUMEROS CUANTICOS

En el entendido de que el tamaño de un átomo es muy pequeño y por eso el ojo humano no alcanza a observarlo individualmente, pero que además la alta complejidad de su estructura dada por la intrincada forma de organizarse y moverse los electrones al rededor del núcleo hace que una representación gráfica de ellos sea no solo imposible sino inútil, (los electrones giran a altas velocidades describiendo movimientos muy complejos); lo único que ha lo grado el humano para explicarse, de manera sencilla, como se organizan los electrones al rededor del núcleo es construir una especie de código numérico que da a entender la ubicación de cada electrón en la corteza del átomo, este código se construye con los llamados números cuánticos.

Número cuántico principal (n) o nivel de energía. Define una capa o nivel de energía en la periferia del núcleo del átomo. Los valores que puede tomar n son los números 1, 2, 3, etc. Entre mayor sea el valor de n, la distancia entre un electrón presente allí y el núcleo atómico, será mayor. Así mismo la energía que esta partícula posea también será mayor.

Número cuántico secundario (l) o subnivel de energía. Determina la forma del orbital, es decir, la forma de la región donde el electrón se mueve. Cada nivel de energía (n) tiene una cantidad determinada de subniveles así: n= 1  tiene un subnivel, n=2 tiene dos subniveles n=3 tiene tres subniveles…

A cada uno de los subniveles l dentro de un nivel le corresponde un valor, ubicado en el intervalo  0 a n-1. Así: si n = 1, el valor l será 0, si n = 2 los valores de l serán 0 y 1; si n= 3 los valores de l serán 0, 1, 2 y así sucesivamente. Se acostumbra simbolizar con letras los valores numéricos que puede tomar el número cuántico l:

VALORES DE l	Símbolo del subnivel
0	f
1	p
2	d
3	f

Número cuántico magnético (m_l). Define la orientación que pueden presentar los orbitales de un mismo subnivel en relación con un campo magnético externo. Para cada valor de l, m_l puede tomar todos los valores enteros comprendidos entre - l y + l. Así, si l = 2, los valores posibles de m_l serán: -2, -1, 0, 1 y 2.

Número cuántico de espín (m_s). Un orbital puede albergar como máximo dos electrones. Dichos electrones se diferencian entre sí por el sentido de giro sobre su eje. Cuando dos electrones ocupan el mismo orbital, sus sentidos de giro son opuestos. Como sólo son posibles dos sentidos de giro, el número cuántico m_s puede tomar solamente dos valores, que son -1/2 y +1/2, y que también se simbolizan con flechas contrarias (↑↓). Como el electrón es una partícula cargada se comporta como un pequeño imán, por lo cual se dice que tiene un espín o giro.

A continuación se presenta el siguiente vídeo tutorial con el fin ofrecer otro punto de acercamiento al tema. video números cuanticos

...  y bien, después de entender el concepto de los números cuánticos podemos pasar a desarrollar lo que se denomina la configuración electrónica de los elementos de la tabla periódica.

La configuración electrónica se refiere a la representación de la organización de los electrones al rededor del núcleo atómico mediante el uso de los números cuánticos. La  clave fundamental para saber desarrollar la configuración electrónica de los elementos es entendiendo que cada combinación de nivel y subnivel de energía tiene un orden creciente de energía que debe ser respetado. Para facilitar el cumplimiento de tal condición tenemos el denominado diagrama de Moller o diagrama de Aufbau, que indica el orden energético de los electrones alrededor del núcleo atómico dependiendo del nivel y subnivel energético al que pertenece.

La idea del diagrama es seguir el sentido de la flecha para establecer el orden energético de los subniveles en cada nivel

Descifrando la indicación de la flecha en el diagrama, el orden de los primeros niveles combinados con los subniveles será así: 

1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s ...

La segunda condición para desarrollar correctamente una configuración electrónica es respetando la cantidad máxima de electrones que se pueden ubicar en cada subnivel de energía; para tener claro esto veamos los siguientes cuadros:    

  

Subniveles	Cantidad de electrones
s	2
p	6
d	10
f	14