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Números Cuánticos

La teoría atómica desarrollada en este tutorial, se fundamenta en cálculos matemáticos complejos de la probabilidad de encontrar un electrón determinado en una región del espacio alrededor del núcleo. Vale la pena entonces ahora aclarar de donde provienen los número que corresponden al nivel de energía (1, 2, 3, 4, etc), por qué hay un número máximo de 2 electrones en el primer nivel de energía, 8 en el segundo, 18 en el tercero, etc.: y finalmente, por que hay solamente un orbital s en un conjunto, 3 orbitales p en otro conjunto y 5 orbitales d en otro conjunto.

Todos estos valores provienen de soluciones de la ecuación de onda. Esta ecuación llamada ecuación de onda de Schrödinger, es una ecuación muy compleja que tiene diferentes soluciones posibles. Cada una de las soluciones permitidas dan un conjunto de tres números cuánticos.

  1. El primero es el número cuántico principal (n), el cual está relacionado con el nivel de energía.

  2. El segundo número cuántico (l), esta relacionado con el subnivel dentro de un nivel de energía determinado.

  3. El tercero es el número cuántico magnético (ml), el cual esta relacionado con la orientación en el espacio de un orbital en particular.

  4. El cuarto número cuántico es el número cuántico de spin (ms), que se agregó a los anteriores por el hecho de que en cualquier orbital puede haber 2 electrones con spin opuesto.

Número Cuántico Principal (n)

Puede ser cualquier valor entero positivo desde uno; es decir que existe un conjunto de soluciones a la ecuación de onda para cada valor entero positivo de n. este especifica el nivel de energía y está relacionado con el tamaño de la nube electrónica, o para un grupo de electrones con la distancia al núcleo.

Número Cuántico Secundario (l)

Los valores permitidos para el número cuántico secundario dependen del valor de n; l puede tener cualquier valor entero de 0 hasta (n-1). Por tanto, si n=1, l sólo puede ser 0; si n=2, l puede ser 0 ó 1; si n=3, l puede se 0, 1 ó 2; etc.

El valor de l describe un subnivel específica y determina la forma de la distribución probabilística del electrón.

 

Número Cuántico Magnético

Dentro de cada subnivel definido por n y l aparecen distintos orbitales, que se diferencian en el valor del tercer número cuántico ml. Este número informa sobre la orientación de la nube electrónica alrededor del núcleo. Los valores de ml van desde –l  hasta +l  de unidad en unidad:

ml = +l, +l-1, ..., 0,..., -l+1, -l

Número Cuántico de spin ms

Este cuarto número cuántico se agrega para tener en cuenta el spin de los electrones. Este número, no proviene de las soluciones permitidas de la ecuación de onda. Puesto que se ha encontrado que cualquier orbital puede alojar un máximo de dos electrones con spines opuestos, debe haber dos valores posibles de ms (+½ ó -½ ).

El movimiento de cualquier partícula cargada genera un campo magnético. El spin de los electrones puede ser en el sentido de las agujas del reloj (+½ ) o en contra del sentido de las agujas del reloj (-½ ) alrededor de un eje imaginario. El electrón tiene polos magnéticos norte y sur. Estos campos magnéticos se compensan parcialmente para la repulsión eléctrica.

 

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