Números cuánticos y configuración electrónica1
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Números cuánticos y
Configuración electrónica
Tabla periódica
Daniel R. Camacho U.
Historias paralelasLa tabla periódica actual proviene de historias paralelas que confluyeron en su conformación:
Para principios del Siglo XIX ya se habían
descrito alrededor del 50% de los elementos
naturales que conocemos. Los estudios
sobre las sustancias químicas, fueron
mostrando una evidente periodicidad de
sus características físicas y reacciones
químicas. Esta es la historia hasta Dimitri
Ivanovich Mendeleyev
A partir de experimentos con radiaciones,
electricidad y magnetismo se propusieron
modelos de las partículas que conforman la
materia y que explicaran los resultados
experimentales. Fue John Dalton quien
retomó la idea aristotélica del átomo y así
se inicia la historia que culminó con la
propuesta de la mecánica cuántica de Max
Planck
Echando mano de la ley periódica de los elementos de Mendeleyev (1834-1907) y de la teoría cuántica de Plank (1858-1947), Schródinger (1887-1961) presentó su modelo de nube de electrones.
Bases actuales de la Tabla periódica
Los elementos químicos están ubicados en la tabla periódica
por orden creciente y correlativo de sus números atómicos
Todos aquellos elementos que tienen distribución electrónica
externa semejante, constituyen grupos o familias en la tabla
periódica
Los elementos de un grupo o familia tienen propiedades
químicas semejantes
1
2
3
4
5
6
7
4
5
Teoría cuántica Los estudios de Plank (1858 – 1947) lo llevaron a deducir
que la energía que toma o absorbe y emite la materia
cualquiera que sea su naturaleza y cualquiera que se la
fuente de la energía radiante, lo hace en unidades constantes
llamadas quantum que depende de su frecuencia
E = h fh = 6.625X10-34 j/s
Partes del átomoEl átomo se compone de tres partículas principales:
Protón es la carga positiva y se encuentra en el núcleo
Neutrón es la partícula que no tiene carga y está también en el núcleo
Electrón es la partícula que se encuentra alrededor del núcleo y tiene carga negativa.
Modelo de Bohr
LLLL
LL
Nivel cuántico principal (tamaño y energía del orbital)
Nivel Cuántico Secundario (forma del
orbital)
1
2
3
4
5
6
7
4
5
Números cuánticos
Número
Cuántico
Representado
por la letra
Significado Valores
Principal n Tamaño y energía del
orbital
1,2,3,4,…
Azimutal o
secundariol Forma del orbital 0,1,2,3,
s,p,d,f
Magnético M o Ml Orientación espacial del
orbital
-l,…,0,…, +l
Espín S o Ms Sentido de la rotación
del electrón en torno a
su propio eje
+1/2, -1/2
n número cuántico principal
Valores de n Nivel de
energía
Número de
niveles
Energía y
tamaño de
orbitales
n=1,2,3,…
n=1 Primero 1
n=2 Segundo 2
n=3 Tercero 3
n=4 Cuarto 4
n=5 Quinto 5
n=6 Sexto 6
n=7 Séptimo 7
Etcétera
a
u
m
e
n
t
a
l Número Cuántico azimutal
Valor de l Subcapa o
tipo de orbital
Forma del orbital
l= 0S
Con cero “grados de libertad” (m) solo
puede ser esférico. Aumenta de tamaño
al aumentar de nivel 1,2,3…
m = 0
Spin =
1s 2s
3s
En cada orbital pueden
“habitar” dos electrones cada
uno con spin contrario
l Número Cuántico azimutalValores de l Subcapa o Forma del orbital
l = 1 tipo de orbital
p
Con tres “grados de libertad” (m) puede tener
tres direcciones X,Y,Z. para un mismo nivel de
energía n
m = -1, 0, +1
Spin =
2px2py
2pz
l Número Cuántico azimutalValores de l Subcapa o Forma del orbital
l= 2
tipo de orbital
d
Con cinco “grados de libertad” (m) puede
tener cinco direcciones para un mismo nivel
de energía n
m = -2, -1, 0, +1, +2
Spin=
3dyz 3dxy
3dz2
3dx2
y23dxz
l Número Cuántico azimutalValores de l Subcapa o Forma del orbital
1=0… hasta n-1
l= 3
tipo de orbital
f
Con siete “grados de libertad” (m) puede tener siete
direcciones para un mismo nivel de energía n
-3, -2, -1, 0, +1, +2, +3
S p i n
m =
Números cuánticos
Número
Cuántico
Representado
por la letra
Significado Valores
Principal n Tamaño y energía
del orbital
1,2,3,4,…
Azimutal o
secundariol Forma del orbital 0,1,2,3,
s,p,d,f
Magnético M o Ml Orientación del
orbital
- l,…,0,…, + l
Espín S o Ms Propiedad del
orbital
+1/2, -1/2
1
2
3
4
5
6
7
4
5
Principio de Aufbau (construcción) :
La configuración electrónica de la tabla periódica se construye siguiendo en
forma creciente la energía relativa
Energía relativa ER = n+l
n n+l (0) n+l (1) n+l (2) n+l (3)
1 1s = 1
2 2s = 2 2p = 3
3 3s = 3 3p = 4 3d = 5
4 4s = 4 4p = 5 4d = 6 4f = 7
5 5s = 5 5p = 6 5d = 7 5f = 8
6 6s = 6 6p = 7 6d = 8
7 7s = 7 7p = 8
Ejercicios de
configuraciones electrónica
26Fe
79Au
47Ag
56Ba
82Pb
Usar tabla periódica interactiva
11Na
19K
12Mg
20Ca
7N
8O
9F
17Cl
6C
5B
13Al