Números cuánticos
En esta actividad esperamos que:
1. describas algunas propiedades periódicas de los elementos.
2. correlaciones la posición de los elementos con base en su posición en la tabla periódica.
NÚMEROS CUÁNTICOS
Debido a su carácter ondulatorio, no se puede precisar la posición de un electrón, únicamente podemos hablar de la probabilidad de hallarlo en un punto determinado del espacio. La región en la que hay más de un 90% de probabilidad de hallar el electrón es lo que conocemos como orbital atómico. Así, obtenemos los números cuánticos que son cuatro en total y, haciendo una analogía, corresponden a las coordenadas donde se mueve o “reside en un momento dado” el electrón. Los números cuánticos son:
Número cuántico principal: se simboliza con la letra n e indica el nivel energético en que se encuentra el electrón. Toma valores de n= 1, 2, 3…...
Número cuántico secundario o azimutal: se presenta con la letra l nos indica el tipo de orbital; s, p, d o f y toma valores desde l=0 hasta n-1. Por ejemplo:
Para hallar el número de subniveles es un nivel, basta hallar los valores permitidos de “l”, así:
Si n = 1; l = 0 (s)
Si n = 2; l = 0 (s), 1 (p)
Si n = 3; l = 0 (s), 1 (p), 2 (d)
Si n = 4; l = 0 (s), 1 (p), 2 (d), 3(f)
Si somos observadores notamos que:
En el nivel 1 (n=1), existen 1 subnivel (s)
En el nivel 2 (n=2), existen 2 subnivel (s, p)
En el nivel 3 (n=3), existen 3 subnivel (s, p, d)
En el nivel 4 (n=4), existen 4 subnivel (s, p, d, f)
Número cuántico magnético: se simboliza con las letras ml e indica la orientación de los orbitales, toma valores de -l a l pasando por cero, por ejemplo: si l=2, m= -2, -1, 0, 1, 2 y tendrá cuatro orbitales que representan el subnivel d y podrá albergar un máximo de 10 electrones dos por cada uno de los orbitales.
Número cuántico spin: se representa con las letras ms e indica el giro del electrón en su desplazamiento alrededor del núcleo y toma valores de +1/2 o -1/2. Por ejemplo: si un orbital tiene electrones desapareados, es decir, se encuentra semilleno el spin será igual a +1/2, mientras que si los electrones están apareados, (lleno) el spin será de +/- ½ (la flecha que apunta hacia arriba es positiva, la que apunta hacia abajo es negativa).
Para el llenando de los orbitales se deben tener presentes las siguientes reglas:
1. Regla de Hund
Establece que la distribución electrónica más estable en los subniveles es la que tiene el mayor número de spines paralelos.
Ejemplo: configuración electrónica del carbono. Z=6
En el caso a. los orbitales se encuentran en el mismo orbital -1, al estar tan cercanos, hay mucha repulsión mutua que cuando ocupan dos orbitales separados, ya sea 0 o 1, por lo tanto la opción correcta según la regla de Hund es la c.
2. Principio de exclusión de Pauli
Cada electrón debe tener su propio conjunto de números cuánticos y que dos electrones en un mismo átomo no pueden tener los cuatro números cuánticos iguales.
Solo dos electrones pueden coexistir en el mismo orbital atómico y deben tener espines opuestos.
Ejercicio de repaso 1:
1. Realiza la configuración electrónica del elemento Z= 34, y determina: grupo, período, números cuánticos de los electrones de valencia y llena los orbitales de valencia.
A. Configuración electrónica: necesitamos el diagrama de Möeller.
1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p6, 4s2, 3d10, 4p4
Ordenando:
1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p6, 3d10, 4s2, 4p4
B. Grupo y período:
Como es un elemento representativo (su último nivel de energía termina en los subniveles s y p) se suman los exponentes para encontrar el grupo y el índice del ultimo nivel representa el período. Grupo: VIIA o 17 y el período: 4
C. Números cuánticos y llenado de orbitales:
Seguimos con los números cuánticos, recuerda que se simbolizan; n, l, ml, ms
Debemos hacerlo para cada uno de los orbitales en los subniveles.
Subnivel s: n=4, l=0, ml=0 y ms= +/- ½, cuando es +/- indica que hay dos electrones uno con espín positivo y otro con espín negativo.
Subnivel p: -1, n=4, l=1, ml=-1 y ms= +/- ½.
0, n=4, l=1, ml=0 y ms= + ½
1, n=4, l=1, ml=1 y ms= + ½
Podemos observar que el subnivel p tiene un orbital lleno y dos semilleno.
Ejercicio de repaso 2:
2. Realiza la configuración electrónica del elemento Z= 29, y determina: grupo, período, números cuánticos de los electrones de valencia y llena los orbitales de valencia.
A. Configuración electrónica:
1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p6, 4s2, 3d9
B. Grupo y período:
Como es un elemento transición (su último nivel de energía termina en los subniveles s, d) se suman los exponentes para encontrar el grupo y el índice del ultimo nivel representa el período. Grupo: IB u 11 (ojo en los elementos de transición cuando la suma es 11=IB, 12=IIB y 8, 9, 10 pertenecen a VIIIB) y el período: 4
C. Números cuánticos y llenado de orbitales:
La pregunta dice los números cuántico y llenado de los orbitales de valencia, es decir, los del último nivel de energía: último nivel de energía 4s2, 3d9
Seguimos con los números cuánticos, recuerda que se simbolizan; n, l, ml, ms
Debemos hacerlo para cada uno de los orbitales en los subniveles.
Subnivel s: n=4, l=0, ml=0 y ms= +/- ½
Subnivel d: -2, n=3, l=2, ml=-2 y ms= +/- ½
-1, n=3, l=2, ml=-1 y ms= +/- ½
0, n=3, l=2, ml=0 y ms= +/- ½
1, n=3, l=2, ml=1 y ms= +/- ½
2, n=3, l=2, ml=2 y ms= + ½
Actividad
Con base en la clase 5, las estudiantes dando clic el siguiente enlace resuelven el cuestionario. Una vez iniciado el desarrollo de la actividad no podrá salir del formulario. Antes de iniciar el desarrollo de la actividad puede tomar apuntes de los conceptos y ejercicios que le faciliten la compresión de los temas. Una vez finalizado el cuestionario dar clic en enviar.