La química es principalmente el estudio de las interacciones electrónicas entre átomos y moléculas. Comprender el comportamiento de los electrones en un átomo, como Aufbau & amp; amp; nbsp; principio, es una parte importante de la comprensión de las reacciones químicas. Las primeras teorías atómicas utilizaron la idea de que un electrón del átomo y los áposos seguía las mismas reglas que un mini sistema solar donde los planetas eran electrones que orbitaban un sol de protones central. Las fuerzas atractivas eléctricas son mucho más fuertes que las fuerzas gravitacionales, pero siguen las mismas reglas básicas inversas para la distancia. Las primeras observaciones mostraron que los electrones se movían más como una nube que rodea el núcleo que como un planeta individual. La forma de la nube, o orbital, dependía de la cantidad de energía, el momento angular y el momento magnético del electrón individual. Las propiedades de una configuración electrónica de átomo y amp; apos; se describen mediante cuatro números cuánticos: n , & amp; # x2113 ;, m y s .
Primer número cuántico
El primero es el número cuántico de nivel de energía n . En una órbita, las órbitas de menor energía están cerca de la fuente de atracción. Cuanta más energía le des a un cuerpo en órbita, más lejos & amp; apos; out & amp; apos; va. Si le das suficiente energía al cuerpo, dejará el sistema por completo. Lo mismo es cierto para un electrón orbital. Los valores más altos de n significan más energía para el electrón y el radio correspondiente de la nube de electrones u orbital está más lejos del núcleo. Los valores de n comienzan en 1 y suben en cantidades enteras. Cuanto mayor sea el valor de n, más cercanos estarán los niveles de energía correspondientes entre sí. Si se agrega suficiente energía al electrón, dejará el átomo y dejará un ion positivo.
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Segundo número cuántico
El segundo número cuántico es el número cuántico angular, & amp; # x2113 ;. Cada valor de n tiene múltiples valores de & amp; # x2113; que varían en valores de 0 a (n-1). Este número cuántico determina el & amp; apos; shape & amp; apos; de la nube de electrones. En química, hay nombres para cada valor de & amp; # x2113 ;. El primer valor, & amp; # x2113; = 0 llamado s orbital. Los orbitales son esféricos, centrados en el núcleo. El segundo, & amp; # x2113; = 1 se llama p orbital. Los orbitales p suelen ser polares y forman una forma de pétalo de lágrima con el punto hacia el núcleo. &erio; # x2113; = 2 orbitales se llama d orbital. Estos orbitales son similares a la forma p orbital, pero con más & amp; apos; pétalos y amp; apos; como una hoja de trébol. También pueden tener formas de anillo alrededor de la base de los pétalos. El siguiente orbital, & amp; # x2113; = 3 se llama f orbital. Estos orbitales tienden a parecerse a los orbitales d, pero con aún más & amp; apos; petals & amp; apos ;. Valores más altos de & amp; # x2113; tener nombres que siguen en orden alfabético.
Tercer número cuántico
El tercer número cuántico es el número cuántico magnético, m . Estos números se descubrieron por primera vez en espectroscopía cuando los elementos gaseosos se expusieron a un campo magnético. La línea espectral correspondiente a una órbita particular se dividiría en múltiples líneas cuando se introdujera un campo magnético a través del gas. El número de líneas divididas estaría relacionado con el número cuántico angular. Esta relación muestra para cada valor de & amp; # x2113 ;, un conjunto correspondiente de valores de m que van desde – & amp; # x2113; a & amp; # x2113; se encuentra. Este número determina la orientación orbital y amp; apos; s en el espacio. Por ejemplo, los orbitales p corresponden a & amp; # x2113; = 1, puede tener valores m de -1,0,1. Esto representaría tres orientaciones diferentes en el espacio para los pétalos gemelos de la forma p orbital. Por lo general, se definen como px, py, pz para representar los ejes con los que se alinean.
Cuarto número cuántico
El cuarto número cuántico es el número cuántico de espín s . Solo hay dos valores para s , + & amp; # xBD; y – & amp; # xBD ;. Estos también se conocen como & amp; apos; spin up & amp; apos; y & amp; apos; spin down & amp; apos ;. Este número se usa para explicar el comportamiento de los electrones individuales como si estuvieran girando en sentido horario o antihorario. La parte importante de los orbitales es el hecho de que cada valor de m tiene dos electrones y necesita una forma de distinguirlos entre sí.
Relacionando números cuánticos con orbitales de electrones
Estos cuatro números, n , & amp; # x2113;, m y s se pueden usar para describir un electrón en un átomo estable. Cada número cuántico de electrones y amp; apos; s es único y no puede ser compartido por otro electrón en ese átomo. Esta propiedad se llama Principio de Exclusión de Pauli. Un átomo estable tiene tantos electrones como protones. Las reglas que siguen los electrones para orientarse alrededor de su átomo son simples una vez que se entienden las reglas que rigen los números cuánticos.
Para revisión
- n puede tener valores de números enteros: 1, 2, 3, …
- Para cada valor de n , & amp; # x2113; puede tener valores enteros de 0 a (n-1)
- m puede tener cualquier valor de número entero, incluido cero, de – & amp; # x2113; a + & amp; # x2113;
- s puede ser + & amp; # xBD; o – & amp; # xBD;
& amp; # x203A; Ciencias
