Números cuánticos.

Según el modelo de Bohr, los electrones solo pueden localizarse en los niveles principales de energía, pero en el modelo del átomo de la mecánica cuántica o mecánica ondulatoria, estos niveles de energía están constituidos por uno o más subniveles de energía, los que a su vez tienen diferentes estados de energía electrónica llamados orbitales y en los cuales, como se dijo antes, pueden encontrarse los electrones.

Para obtener soluciones satisfactorias de la ecuación de Schrödinger, se hizo necesaria la introducción de cuatro números cuánticos relacionados con el comportamiento de los electrones en los átomos; estos números que tienen valores dependientes entre si se indican con las letras n, l, m, s.

n: número cuántico principal.  Indica el número de niveles de energía del átomo por medio de valores enteros y positivos, n= 1, 2, 3, 4. 5, 6, y 7 que corresponden a las letras K, L, M, N, O, P, y Q. Determina también el número máximo de electrones que puede contener cada nivel de energía de acuerdo con el resultado de 2n^2.

Además, el número cuántico principal está relacionado con el tamaño o volumen del espacio ocupado por un orbital, por ejemplo: un electrón que se encuentra en el nivel 3, tiene un orbital más grande que el del electrón que se encuentra en el nivel 2.

Los electrones con el mismo valor n se encuentran en la misma capa o nivel.

l: número cuántico secundario, indica el número de subniveles posibles de cada nivel de energía, sus valores posibles son: 0, 1, 2, 3… hasta n-1 que es su valor máximo. Por ejemplo, si n= 3, los valores posibles de l son: 0, 1 y 2 y como cada uno de estos valores le corresponden un subnivel, el número de subniveles del tercer nivel de energía es de tres.

El número cuántico secundario y el principal, determinan la distancia entre el electrón y el núcleo.

A los valores de l se les asigna los valores s, p, d, f… e indican la forma del orbital, los orbitales  s tienen forma esférica, los p tienen forma parecida a las peras, también los orbitales d y los orbitales f no pueden describirse con claridad.

Como el electrón se mueve entre direcciones, las direcciones probables de los orbitales se orientan según los tres ejes perpendiculares x, y, z del sistema de coordenadas que se emplea para fijar un punto en el espacio.

m: número cuántico magnético, define las orientaciones de la nube de los electrones u orbital en un campo magnético.

Como el electrón es una partícula con carga eléctrica negativa, la nube de electrones puede ser afectada por un campo magnético y adquirir orientaciones que corresponde a los diferentes valores del número cuántico m, el que puede ser cualquier número entero entre -1 y +1 pasando por 0.

Para determinarlo se aplica la formula  m= 2l + 1

El número de los diferentes valores de m  es un gran número de orbitales para un valor determinado de l en cualquier nivel de energía.

Si l =0, aplicando la formula m =2l+1, se obtiene como resultado 1 el cual indica que m solo puede tener valor que es 0. Esto hace comprender que el nivel subnivel s es esférico y no es influido por tener tus tres orbitales. En la misma forma se obtienen matemáticas y geométricamente las orientaciones de d y f.

s: número cuántico de giro del electrón o spin, es el cuarto número, se llama spin porque se refiere al giro del electrón sobre si mismo. Los valores que forma este númerocuánticoson: + ½  y – ½ , según el sentido de las manecillas del reloj, porque al girar los electrones en sentidos opuestos están organizados.

Dos electrones que se encuentran en el mismo orbital han de tener su número cuanto opuesto s, es decir, sus rotaciones tienen sentido contrario y se representa por

Según el principió de exclusiones Pauli, los cuatro números de un átomo no pueden ser iguala, cuando menos uno es diferente, porque dos electores no suelen  estar en el mimo lugar al mismo tiempo.