Quimica (Descripcion de Numeros cuanticos y Energia)
1. DESCRIPCIÓN DE LOS NÚMEROS CUÁNTICOS Y
LA ENERGÍA DE LOS ELECTRONES
Carolina Morales Zúñiga.
Luis Miguel Gómez Romero.
María Isabel Chamorro Burgos.
Karen Julieth Hurtado Hurtado.
Clisman Fernando Ulchur Troyano.
Diana Mercedes mora
2. DESCRIPCIÓN DE LOS NÚMEROS CUÁNTICOS Y LA
ENERGÍA DE LOS ELECTRONES
Números Cuánticos
Principal
n
Secundario
l
Magnético
m
Espín
s
Nivel de
Energía
Subnivel de
energía
Número de
orbitales
Giro del
Electrón
3. El Modelo mecánico – ondulatorio describe cada electrón gracias a cuatro
números cuánticos. Estos números permiten calcular la energía del
electrón y predecir el área alrededor del núcleo donde se puede encontrar
el electrón. Los números cuánticos son:
n. NÚMERO CUÁNTICO PRINCIPAL
Determinar el nivel de energía principal ocupa donde se encuentra el
electrón. Puede tener cualquier valor entero positivo, para los elementos
que se conocen actualmente; los valores van de n=1 a n=7. La capa n=1
es la mas cercana al núcleo y tiene la menor energía. En general, a
medida que aumenta el numero cuántico principal, mas alta será la
energía del electrón.
Los electrones con el mismo valor n en un átomo se encuentran en el
mismo nivel o capa de energía.
4. l. NUMERO CUÁNTICO SECUNDARIO. ORBITAL O AZIMUTAL
Determina el subnivel o subcapa dentro del nivel principal de energía, e
indica la forma de la nube electrónica u orbital alrededor del núcleo. Los
números cuánticos secundarios se designan por las letras s, p, d y f. l
pude tener los valores 0,1,2,3,…, n-1.
Cuando un electrón tiene un valor l igual a cero, se encuentra en un
orbital tipo s. Cuando l=1, el electrón esta en un orbital p; para l=2, en un
orbital d; para l=3 en un orbital f.
Los electrones que tienen el mismo valor de n y l en un átomo se
encuentran en el mismo subnivel.
El Número máximo de electrones en un subnivel esta determinado por 2
(2l+1)
Subnivel s p d f
Valor de l
No. De electrones por
subnivel
0
2
1
6
2
10
3
14
5. Ejemplos
¿Qué valores de l son permitidos para un electrón con número cuántico
principal n=3?
0,1 y 2 l puede tener valores desde 0 hasta (n-1)
Solución:
Nivel de
Energía, n
Numero de
Subniveles
Tipo de Orbita
1 1 s
2 2 s,p
3 3 s,p,d
4 4 s,p,d,f
5 4 s,p,d,f
6 4 s,p,d,f
7 4 s,p,d,f
(Ordenamiento y número de subniveles dentro de los niveles)
6. m. NÚMERO CUÁNTICO MAGNÉTICO
Representa la orientación de los orbitales electrónicos en el espacio. Cada
subnivel consta de uno o mas orbitales electrónicos, y el numero cuántico
magnético describe el numero de orbitales de determinada clase en cada
nivel de energía. Puede tener valores de: -1 a +1, incluyendo 0. Para
orbitales p donde l=1, m puede tener tres valores: -1,0 y +1. Por tanto, hace
tres orbitales p. Los electrones que presenta n, l y m en un átomo se
encuentran en el mismo orbital.
n 1 2 3
l 0 0 1 0 1 2
m 0 0 -1 0 +1 0 -1 0 +1 -2 -1 0 +1 +2
orbitales 1s 2s 2px 2py 2pz 3s 3px 3py 3pz 3d 3d 3d 3d 3d
(Relación de los tres primeros números cuánticos y sus correspondientes
orbitales)
7. Subnivel Valores de m Numero de
Orbítales
Numero máximo de e-
s 0 1 Orbital s 2
p -1,0,1 3 Orbitales p 6
d -2,-1,0,1,2 5 Orbitales d 10
f -3,-2,-1,0,1,2,3 7 Orbitales f 14
(Ocupación de los subniveles)
Ejemplo
¿Qué valores son permitidos para m en un electrón cuyo valor de l es 4?
Solución:
-4, -3, -2, -1, 0, 1, 2, 3, 4
m puede tener valores desde -1 pasando por 0 hasta +1
S=-1/2 S=+1/2
(Espín del Electrón)
8. S ó m. NÚMERO CUÁNTICO DE ESPÍN
Describe la orientación del giro del electrón. Puede tener valores de +1/2
o -1/2. Las dos orientaciones generalmente se distinguen por flechas
, que representan el giro del electrón, en dirección de las manecillas del
reloj y en dirección contraria.
ENSINTESIS:
• Bohr considero que los electrones giraban al alrededor del núcleo en
órbitas concéntricas con una energía constante y que se pueden
mover de una orbita a otra emitiendo o absorbiendo cierta cantidad de
energía.
• Los números cuánticos permiten calcular la energía del electrón y
predecir la región o el área en donde se encuentran.
• Estos números son: Cuántico Principal (n), cuánticos secundario o
azimutal (l), cuántico magnético (m) y cuántico por espín (s).
Ejemplo
¿Qué valores son permitidos para s en un electrón con n=3, l=2 y m=-1?
Solución:
-1/2 y +1/2. Sin interesar los valores de los otros números cuánticos, el
valor de s debe ser siempre -1/2 y ½.
9. PRINCIPIO DE EXCLUSIÓN DE PANLI
Determina que ningún par de electrones del mismo átomo puede tener los
cuatro números cuánticos iguales. Simultáneamente con el orden de
incremento de energía se puede emplear ese principio para deducir en
que orden se llenan los niveles de electrones de los átomos.
Ejemplo
¿Cuáles son los valores de n y l en cada uno de los siguientes
subniveles:a.3p b.5f c.4s d.6d?
Solución:
a. n=3 l=1
b. n=5 l=3
c. n=4 l=0
d. n=6 l=2
10. Ejemplo 6
Teniendo en cuenta el principio de exclusión, predecir los conjuntos de
números cuánticos para los 11 electrones del átomo de sodio (z=11)
Solución:
Electrón 1 2 3 4 5
n 1 1 2 2 2
l 0 0 0 0 1
m 0 0 0 0 -1
s -1/2 +1/2 -1/2 +1/2 -1/2
(números cuánticos para el átomo de radio)
Electrón 6 7 8 9 10 11
n 2 2 2 2 2 3
l 1 1 1 1 1 0
m 0 1 -1 0 1 0
s +1/2 -1/2 +1/2 +1/2 +1/2 -1/2
12. CONFIGURACIÓN ELECTRÓNICA DE LOS ÁTOMOS
Los números cuánticos n y l determina la energía de cada electrón. Las
energía de los electrones se incrementan al aumentarse la suma de (n+l).
Su energía es directamente proporcional al resultado de la suma de los
dos primeros cuánticos; mientras mas bajo sea el valor de (n+1) para el
electrón de un átomo, menor será su energía.
Para dos electrones con valores iguales de (n+1) el que presenta menor
valor de n tendrá menos energía.
Ejemplo
Ordenar los electrones de la siguiente lista, según su aumento de
energía, comenzando por los niveles inferiores.
n l m s
a 3 2 -1 ½
b 4 0 0 -1/2
c 2 1 -1 1/2
d 4 1 1 -1/2
13. NUMERO CUÁNTICO PRINCIPAL:
DETERMINA EL NIVEL DE ENERGÍA PRINCIPAL O CAPA DONDE SE ENCUENTRA EL-ELECTRÓN
PUEDE TENER CUALQUIER VALOR ENTERO POSITIVO LOS VALORES ACTUALES VAN DESDE
N:1 O N:7 O N:1 MAS CERCANA Y MENOR ENERGÍA LOS ELECTRONES CON EL MISMO VALOR
DE N EN UN ÁTOMO SE ENCUENTRAN EL MISMO LUGAR
NÚMERO CUÁNTICO SECUNDARIO:
ORBITAL O AZIMUTAL DETERMINA EL SUBNIVEL DENTRO DEL NIVEL PRINCIPAL DE ENERGÍA E
INDICA LA FORMA DE LA NUBE ELECTRÓNICA U ORBITAL ALREDEDOR DEL NÚCLEO LOS
NÚMEROS CUÁNTICOS SECUNDARIOS SE DESIGNAN CON LAS LETRAS S,P,D,F PUEDE TENER
LOS VALORES 0,1,2,3…N-1
NÚMERO CUÁNTICO MAGNÉTICO:
REPRESENTA LA ORIENTACIÓN DE LOS ORBITALES ATÓMICOS EN EL ESPACIO, ESTE NÚMERO
DESCRIBE EL NÚMERO DE ORBITALES DE DETERMINADA CLASE EN CADA NIVEL DE ENERGÍA.
NUMERO CUÁNTICO SPIN :
DESCRIBE LA ORIENTACIÓN DEL GIRO DEL ELECTRÓN PUEDE TENER VALORES +1/2 O -1/2
LAS DOS ORIENTACIONES GENERALMENTE SE DESCRIBEN POR FLECHAS , QUE
REPRESENTAN EL GIRO DEL ELECTRÓN, EN DIRECCIÓN DE LAS MANECILLAS DEL RELOJ Y EN
DIRECCIÓN CONTRARIA.
CONFIGURACIÓN ELECTRÓNICA:
LOS NÚMEROS CUÁNTICOS N Y L DETERMINA LA ENERGÍA DE CADA ELECTRÓN. LAS ENERGÍA
DE LOS ELECTRONES SE INCREMENTAN AL AUMENTARSE LA SUMA DE (N+L). SU ENERGÍA ES
DIRECTAMENTE PROPORCIONAL AL RESULTADO DE LA SUMA DE LOS DOS PRIMEROS
CUÁNTICOS; MIENTRAS MAS BAJO SEA EL VALOR DE (N+1) PARA EL ELECTRÓN DE UN
ÁTOMO, MENOR SERÁ SU ENERGÍA.
PARA DOS ELECTRONES CON VALORES IGUALES DE (N+1) EL QUE PRESENTA MENOR VALOR
DE N TENDRÁ MENOS ENERGÍA.
