Un número cuántico es un número que tiene un significado o parámetro especial para describir un estado de un sistema cuántico.
Al principio, es posible que hayamos estudiado algunas teorías atómicas simples, como la teoría de John Dalton. Sin embargo, los desarrollos tecnológicos llevaron a nuevas teorías sobre el átomo.
Anteriormente conocíamos la teoría atómica de Niels Bohr, que establece que los átomos pueden moverse alrededor del núcleo atómico en su trayectoria.
Pero unos años más tarde, nació una nueva teoría atómica conocida como teoría cuántica después del descubrimiento de la teoría del dualismo partícula-onda.
La teoría cuántica del átomo proporciona cambios significativos al modelo atómico.
En la teoría cuántica, los átomos se modelan en forma de números o los llamados números cuánticos . Para obtener más detalles, echemos un vistazo a lo que es un bil. cuántico.
preliminar
"Un número cuántico es un número que tiene un significado o parámetro especial para describir un estado de un sistema cuántico".
Al principio, esta teoría fue presentada por un famoso físico llamado Erwin Schrödinger con una teoría que a menudo se llama teoría de la mecánica cuántica.
El modelo atómico que primero resolvió fue el modelo del átomo de hidrógeno mediante una ecuación de onda para obtener el bil. cuántico.
A partir de este número podemos conocer el modelo de un átomo a partir de los orbitales atómicos que describen los neutrones y electrones en ellos y el comportamiento del átomo.
Sin embargo, cabe señalar que el modelo de la teoría cuántica se basa en la incertidumbre de las posiciones de los electrones. Un electrón no es como un planeta que orbita una estrella en su órbita. Sin embargo, los electrones se mueven de acuerdo con la ecuación de onda, de modo que la posición del electrón sólo se puede "predecir" o se conoce la probabilidad.
Por lo tanto, la teoría de la mecánica cuántica produce varias probabilidades de electrones de modo que el alcance de los electrones dispersos puede ser conocido o los denominados orbitales.
¿Qué es exactamente un número cuántico?
Básicamente, un número cuántico consta de cuatro conjuntos de números, a saber:
- Número cuántico principal (n)
- Número de acimut (l)
- Número magnético (m)
- Número (s) de giro.
A partir de los cuatro conjuntos de números anteriores, también se puede conocer el nivel de energía orbital, el tamaño, la forma, la probabilidad radial orbital o incluso su orientación.
Además, el número de espín también puede describir el momento angular o espín de un electrón en un orbital. Para más detalles, vemos uno por uno los elementos constitutivos de bil. cuántico.
1.Número cuántico principal (n)
Como sabemos, el número cuántico principal describe la característica principal vista desde un átomo, a saber, el nivel de energía.
Cuanto mayor sea el valor de este número, mayor será el nivel de energía de los orbitales de un átomo.
Lea también: Asimilación [completa]: definición, términos y ejemplos completosDado que un átomo tiene una capa de al menos 1, el número cuántico principal se escribe como un entero positivo (1,2,3,….).
2. Número cuántico de acimut (l)
Hay números después del número cuántico principal que se denominan bil. acimut cuántico.
El número cuántico de azimut describe la forma orbital que tiene un átomo. La forma orbital se refiere a la ubicación o subcapa que puede ocupar un electrón.
Por escrito, este número se escribe restando el bil. cuanto principal con uno (l = n-1).
Si un átomo tiene 3 capas, entonces el número de azimut es 2 o, en otras palabras, hay 2 subcapas donde los electrones pueden estar presentes.
3.Número magnético cuántico (m)
Después de conocer la forma del orbital con el número de azimut, la orientación del orbital también se puede ver con bi. magnético cuántico.
La orientación orbital en cuestión es la posición o dirección del orbital que tiene un átomo. Un orbital tiene al menos más y menos el valor de su número de acimut (m = ± l).
Supongamos que un átomo tiene el número l = 3, entonces su número magnético es (m = -3, -2, -1, 0, 1, 2, 3) o en otras palabras, el átomo puede tener 7 tipos de orientación.
4.El (los) número (s) cuántico de giro
Básicamente, los electrones tienen una identidad intrínseca llamada momento angular o lo que comúnmente se conoce como espín.
Esta identidad luego se describe mediante un número llamado número cuántico de espín.
El valor descrito es solo el valor positivo o negativo de giro o comúnmente conocido como giro hacia arriba y hacia abajo.
Por lo tanto, bil. el cuanto de espín consta solo de (+1/2 y -1/2). Si un bil. cuanto tiene un número de espín de +1/2 por lo que los electrones tienen una orientación de giro hacia arriba.
A continuación se muestra un ejemplo de una tabla de números cuánticos para que pueda comprender más sobre las facturas. cuántico.
Orbital atómico
Anteriormente aprendimos que un orbital es un lugar o espacio que puede ocupar un átomo.
Para que pueda entender los orbitales, veamos la imagen a continuación.
La imagen de arriba es una forma del orbital de un átomo. La flecha en la imagen de arriba muestra el orbital o el espacio que podría ocupar un electrón.
En la imagen de arriba podemos ver que el átomo tiene dos espacios que pueden estar ocupados por electrones.
Un átomo tiene cuatro tipos de subcapas, a saber, las subcapas s, p, d y f. Debido a que las subcapas de un átomo son diferentes, la forma de los orbitales también es diferente.
Las siguientes son algunas descripciones de los orbitales que tiene un átomo.
Configuración electronica
Después de saber cómo modelar el átomo de acuerdo con la teoría de la mecánica cuántica, discutiremos la configuración o disposición de los electrones en los orbitales atómicos.
Lea también: Ecuaciones de valor absoluto (explicación completa y problemas de ejemplo)Hay tres reglas principales que forman la base de la disposición de los electrones en los átomos. Las tres reglas son:
1. El principio de Aufbau
El principio de Aufbau es una regla de arreglo de electrones por la cual los electrones ocupan primero los orbitales con el nivel de energía más bajo.
Para que no se confunda, la siguiente imagen muestra las reglas de disposición según el principio de Aufbau.
2. La prohibición de Pauli
Cada disposición de electrones puede llenarse desde el nivel de energía orbital más bajo hasta el más alto.
Sin embargo, Pauli enfatizó que en un átomo no es posible constar de dos electrones que tengan el mismo número cuántico. Cada orbital solo puede estar ocupado por dos tipos de electrones que tienen espines opuestos.
3. La regla del cien
Si un electrón se llena al mismo nivel de energía orbital, entonces la ubicación de los electrones comienza llenando los electrones de espín primero en cada orbital comenzando con un nivel de energía bajo. Luego proceda con el llenado de centrifugado.
La configuración electrónica también se simplifica a menudo con los elementos de gas noble como se muestra arriba.
Además, también se encontraron anomalías en la configuración electrónica, como en la subcapa d. En la subcapa d, los electrones tienden a estar medio llenos o completamente llenos. Por lo tanto, la configuración atómica de Cr tiene una configuración de 24 Cr: [Ar] 4s13d5.
Ejemplo de problemas
Aquí hay algunas preguntas de muestra para comprender mejor los números. cuántico
Ejemplo 1
Un electrón tiene un valor de número cuántico principal (n) = 5. Determina cada factura. otro cuanto?
Responder
El valor de n = 5Valor de l = 0,1,2 y 3
El valor de m = entre -1 y +1
Para el valor de l = 3, el valor de m = - 3, -2, -1, 0, +1, +2, +3
Ejemplo 2
Encuentre la configuración electrónica y el diagrama de electrones del átomo del elemento 32 Ge
Responder
32 Ge: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p2 o [Ar] 4s2 3d10 4p2
Ejemplo 3
Encuentre la configuración electrónica y el diagrama de electrones del ion 8 O2−
Responder
8 O2−: 1s2 2s2 2p6 o [He] 2s2 2p6 o [Ne] (2 electrones añadidos: 2s2 2p4 + 2)
Ejemplo 4
Determine los números cuánticos principal, azimut y magnético que podría tener un electrón que ocupa el subnivel de energía 4d.
Responder
n = 4 y l = 3. Si l = 2 entonces m = -3-2, -1, 0, +1, + 2 + 3 +
Ejemplo 5
Determine el bil. elemento cuántico 28 Ni
Responder
28 Ni = [Ar] 4s2 3d8