FACULTAD DE CIENCIAS QUIMICAS

Carrera: Bioquímica y Farmacia

Materia: Química

Docente: Ing. Andrea Sánchez

Tema: Números Cuánticos y Configuración Electrónica

Integrantes:

Nicole Valle

Janeth Zhicay

Erika Baculima

Ingrid Rodríguez

Génesis Pizarro

Santiago Cabrera

Polet Barrionuevo

Christian Coraizaca

María José Chumbi

NÚMEROS CUÁNTICOS

Los números cuánticos indican la zona de mayor probabilidad en donde se encuentra

un electrón se describe mediante tres números cuánticos n, m, l. El cuarto número

cuántico, el Spin, describe la orientación del electrón en el espacio.

Los 3 primeros números cuánticos (principal, secundario, magnético) son obtenidos

como consecuencia de la resolución matemática de la ecuación de onda de

Schrödinger, mientras que el cuarto número cuántico (spin magnético) lo introdujo

Paul Dirac en 1928, reformulando la ecuación de onda.

Los números cuánticos más importantes son 4:

Número Cuántico Principal.

Número Cuántico Secundario.

Número Cuántico Magnético.

Número Cuántico de Spin.

NÚMERO CUÁNTICO PRINCIPAL (n)

Este número cuántico está relacionado tanto con la energía como con la distancia

media entre el núcleo y el electrón, medida en niveles energéticos, aunque la distancia

media en unidades de longitud también crece monótonamente con n. Los valores de

este número, que corresponde al número del nivel energético, varían teóricamente

entre 1 e infinito, pero solo se conocen átomos que tengan hasta 8 niveles energéticos

en su estado fundamental.

El número cuántico principal (n), nos indica:

Para el electrón

El nivel de energía que ocupa el electrón. Por ejemplo:

Si: n = 2; entonces el electrón ocupa el nivel 2

Si: n = 5; entonces el electrón ocupa el nivel 5

Para el orbital

El tamaño o volumen del orbital, por lo cual a mayor valor de “n”, mayor es tamaño del

orbital. Por ejemplo:

Sean los orbitales: Ψ (2s) y Ψ (5s)

Por lo tanto, el orbital Ψ (5s) es de mayor tamaño que el orbital Ψ (2s).

Valores Permitidos: El número cuántico principal toma valores enteros positivos, sin

considerar el cero.

n = 1; 2; 3; 4; 5……… ∞

NÚMERO CUÁNTICO SECUNDARIO (l)

Es representado por la letra l, también llamado número cuántico azimutal.

Puede tener valores desde o hasta (n – 1) para cada valor del número cuántico

principal (n). Este define la forma del orbital.

Se calcula considerando n = 0, 1, 2, 3,…. (n-1)

Si el número cuántico principal (n) indica los niveles de las energías dentro de la

envoltura atómica, el número cuántico es el subnivel.

Este número determina la forma de la región espacial en que se mueve el electrón, es

decir, determina el tipo de orbital en el cual se moviliza el electrón.

La región en que se mueve el electrón tiene cuatro formas, por lo tanto, existen cuatro

formas o tipos de orbitales (cada forma representa un orbital).

En resumen, podemos decir que este número cuántico nos indica en que subnivel se

encuentra el electrón, este número cuántico toma valores desde 0 hasta (n - 1), es

decir,

l = 0, 1, 2, 3, …, n-1.

Ejemplo:

Si n = 1 l = 0

Si n = 2 l = 0, 1

Si n = 3 l = 0, 1, 2

Si n =4 l =0, 1, 2, 3

Si n = 5 l = 0, 1, 2, 3,4

Los valores del dependen de n.

A esta región espacial se le llama orbital y se le designa con letras (cada una de las

letras representa un tipo de orbital).

Ejemplo: S2 px py pz 6 d1 d2 d3 d4 d5; 10 fi f2 f3 f4 f5 f6 f7

NUMERO CUANTICO MAGNETICO (m).-

Es uno de los cuatro números cuánticos que caracterizan el estado cuántico de un

orbital atómico.

El número cuántico magnético generalmente denotado como m, nos describe las

orientaciones espaciales de los orbitales magnéticos, es decir, indica el número de

orbitales en el espacio. Los orbitales magnéticos son las regiones de la nube electrónica

donde se encuentran los electrones.

El número magnético depende de l y toma valores de – l hasta + l.

Para el electrón, indica el orbital donde se encuentra dentro de un determinado

subnivel de energía.

Para el orbital, determina la orientación especial que adopta cuando el átomo es

sometido a la acción de un campo magnético externo.

En cada subnivel (l), “m” puede tomar valores permitidos: 0, +/- 1, +/- 2, +/- 3, …. +/- l

infinitamente.

Los valores que toma el número cuántico magnético para cada subnivel (l) son:

Número máximo de orbitales y electrones para cada subnivel de energía.

NÚMERO CUÁNTICO SPIN MAGNÉTICO. -

El número cuántico spin magnético indica el sentido de rotación del electrón alrededor

de su propio eje. Sus valores permitidos son:

ms = +/- 1/2

Cuando un electrón gira o rota genera un pequeño campo magnético, es decir actúa

como un pequeño micro-imán. En base a esta cualidad del electrón en el sistema

atómico y molecular, se logra explicar las propiedades magnéticas de una

sustancia química.

CONFIGURACIÓN ELECTRÓNICA

La actual tabla periódica está ordenada según la configuración electrónica, pero, ¿qué

es la configuración electrónica?

La configuración electrónica indica la posición de cada electrón dentro de la envoltura

nuclear, indicando en el nivel energético en el que éste se encuentra y en que orbital.

Cada electrón puede ser identificado específicamente gracias a sus cuatro números

cuánticos.

Diagrama de Orbitales:

Regla de Hund:

Esta regla se aplica únicamente en la familia IV A. Consiste en que debe haber igual

cantidad de energía en el último nivel, para ello se realiza lo siguiente: si el subnivel pz

se encuentra vacío, el electrón o espín del subnivel S saltará a pz para así lograr que se

tenga la misma cantidad de energía, el electrón negativo de S pasará a pz de forma

positiva. A este proceso se lo conoce como hibridación.

Diagrama de Pauling:

Es un diagrama realizado por el químico estadounidense Linus Carl Pauling para ayudar

en la distribución de los electrones en los subniveles del electro-esfera.

Los subniveles se designan por letras: s (fuerte), p (principal), d (difuso), f

(fundamental), g, h e i, siendo estos 3 últimos ausentes en el diagrama convencional,

porque, aunque existen en teoría, no hay átomo que tenga espacio para tantos

electrones, y entonces es necesario el uso de estos subniveles.

Números Cuánticos Principales

La capa K se compone del subnivel s.

La capa L se compone de los subconjuntos s y p.

La capa M se compone de los subniveles s, p y d.

La capa N se compone de los subniveles s, p, d y f.

La capa O se compone de los subniveles s, p, d, f y g.

La capa P se compone de los subniveles s, p, d, f, g y h.

La capa Q consiste en los subniveles s, p, d, f, g, h e i

Los subniveles soportan un máximo de:

s - 2 electrones.

p - 6 electrones.

d - 10 electrones.

f - 14 electrones.

g - 18 electrones.

Usando diagrama de Pauling y siguiendo las diagonales se obtienen:

En Pr existen 59:

K = 2 electrones, L = 8 electrones, M = 18 electrones, N = 21 electrones, O = 8

electrones y P = 2 electrones.

Para la distribución de iones es diferente, ya que los iones son átomos que tienen

carga y se subdividen en Cationes estos tienden a perder sus electrones y los aniones

que tienden a ganar electrones.

A modo de Pr 2 existen 2 cationes, por ejemplo, la distribución se convierte en 57, ya

que pierde 2 electrones en virtud de su valencia.

K = 2 electrones, L = 8 electrones, M = 18 electrones, N = 19 electrones, O = 8

electrones y P = 2 electrones.

Es importante tener en cuenta que en el texto anterior son elipses que muestran la

continuación de las capas, los niveles, subniveles etc. Simplemente porque Pauling

siguió el razonamiento de Mendeleyev, sabiendo que los nuevos elementos serán

descubiertos y aún ocupan, por ejemplo, el nivel de L 8 de capa y subniveles s, p, d, f, g,

h, i, j así sucesivamente.

Principio de Aufbau

Este método consiste en abreviar la configuración electrónica de un elemento, usando

como referencia los gases nobles es decir el grupo VIIIA de la tabla periódica: Helio

(He), Neón (Ne), Argón (Ar), Kriptón (Kr), Xenón (Xe) y Radón (Rn).

Ne10 1s2s2, 2p6

Mg12 1s2, 2s2, 2p6, 3s2

Ar18 1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p6

Fe26 1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p6,4s2, 3d6

Kr36 12s, 2s2, 2p6, 3s2, 3p6,4s2, 3d10,4p6

Sr38 1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p6,4s2, 3d10,4p6, 5s2

Podemos observar en las configuraciones electrónicas anteriores, que la de un gas

noble está contenida en la configuración electrónica de otro elemento, por ejemplo,

en el caso del neón está contenida en la configuración del magnesio.

Para realizar la configuración electrónica de un elemento mediante este método se

debe determinar el gas noble anterior a dicho elemento (consultar en la tabla

periódica) y empezar la configuración electrónica. El gas noble empleado debe de

indicarse entre corchetes.

Ejemplo: La configuración electrónica del calcio Ca (20 electrones) es:

Para esto primero determinamos el gas noble anterior al calcio (Ca), consultando en la

tabla periódica, vemos que este gas noble es el argón (Ar) con 18 electrones.

La configuración electrónica del argón Ar es:

Si observamos la configuración del argón Ar, vemos que “está contenida” en la

configuración del calcio:

Por lo tanto, la configuración electrónica del calcio Ca abreviada utilizando el método

de Kernel se escribe:

CONCLUSIÓN.-

Como conclusión podemos decir, que los números cuánticos son valores numéricos que nos indican las características de los electrones de los átomos, se usan para representar las estructuras electrónicas y de los átomos en vez de usar sus órbitas circulares o elípticas, gracias a los cuatro números cuánticos cada electrón puede ser identificado específicamente. Mientras que en la configuración electrónica estamos hablando de la descripción de la ubicación de los electrones en los distintos niveles (con subniveles y orbitales) de un determinado átomo.

CUESTIONARIO:

1. Realizar la configuración electrónica del elemento químico Na (Z=11) mediante el

diagrama de Pauling el, sin tomar en cuenta su valencia.

2. ¿Cuántos electrones soportan cada subnivel?

Los subniveles soportan un máximo de:

s - 2 electrones.

p - 6 electrones.

d - 10 electrones.

f - 14 electrones.

3. ¿Cuál es la configuración electrónica del cloro?

El cloro ocupa 17 casilleros por lo tanto tiene 17 protones y 17 electrones

R: 17CL=1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p5

4. ¿Cuáles son los electrones de valencia de un átomo?

Aquellos electrones que se encuentran en los últimos niveles de energía del átomo.

5. ¿Cuál es el orden de llenado de los orbitales?

El orden de llenado de los orbitales se hace en orden creciente de energía como en la

Regla de Hund.

Webgrafía:

-Villa J.M (2014,09,11). Configuración electrónica y diagrama de orbitales con

Kernel[Web log post]. Recuperado de

http://quimicazzz.blogspot.com/2014/11/configuracion-electronica-y-diagrama-

de.html

-Regla de Hund. Maarzo 17, 2016, de Pontificia Universidad Católica del Perú Sitio web:

http://corinto.pucp.edu.pe/quimicageneral/contenido/quienes-somos/index.html

-http://www.fullquimica.com/2012/07/numero-cuantico-secundario-l.html

-http://eca-quimica.blogspot.com/2011/06/numero-cuantico-secundario-l.html

-http://es-puraquimica.weebly.com/configuracion-electronica.html

Bibliografia:

-Russell, JB Química General. Sao Paulo, Makron Books, 2004.

-Shriver, Duward; Atkins, Peter. Química inorgánica - 4ª edición. Porto Alegre,

Bookman, 2008.

-James S. Brady, Humiston Gerard E. QUÍMICA GENERAL - VOL.2 - 2ª edición

-Cedron, JC., Robles,J., Landa,V.. (2011). Principio de exclusión de Pauli - Principio de

Aufbau