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Física y Química509Actualizado 24 sept 20268 páginas

Números Cuánticos y Orbitales Atómicos: Guía Simplificada

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Veronica@cacahuete_barato
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¿Te has preguntado alguna vez cómo funcionan realmente los átomos? El modelo atómico de Schrödinger te ayuda a entender dónde están exactamente los electrones y cómo se comportan. Es como tener el GPS del mundo atómico.
Números cuánticos y orbitales – página 1

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Modelo Atómico de Schrödinger

Los electrones no se mueven al azar alrededor del núcleo. Para localizarlos usamos cuatro números cuánticos que funcionan como una dirección postal del electrón.

El número principal nn es el más fácil de entender. Coincide exactamente con el número atómico (Z) del elemento. Si tienes litio con Z=3, entonces n=3.

El número secundario ll define los subniveles donde puede estar el electrón. Va desde 0 hasta n-1. Por ejemplo, si n=3, entonces l puede ser 0, 1 o 2.

¡Dato clave! Cada valor de l tiene un nombre: l=0 es orbital s, l=1 es orbital p, l=2 es orbital d, y l=3 es orbital f.

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Números Magnético y Espín

El número magnético mm te dice la orientación específica del orbital en el espacio. Va desde -l hasta +l, pasando por cero. Si l=3, entonces m puede ser -3, -2, -1, 0, 1, 2, 3.

El número espín ss describe cómo gira el electrón sobre sí mismo. Solo puede ser -1/2 o +1/2. Es como si fuera una moneda que solo puede caer en cara o cruz.

La cantidad de valores de m te dice en qué orbital estás: 1 valor = orbital s, 3 valores = orbital p, 5 valores = orbital d, y 7 valores = orbital f.

Truco para recordar: El orbital s es simple (1), p tiene pocas orientaciones (3), d tiene dos cifras (5), y f tiene full orientaciones (7).

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Configuración Electrónica Básica

Conocer el número atómico (Z) te dice exactamente cuántos electrones tiene un átomo neutro. Es información gratuita que siempre tienes en la tabla periódica.

Para calcular el número máximo de electrones en cada capa, usa la fórmula 2n². Si n=1, entonces 2×1²=2 electrones máximo. Si n=2, entonces 2×2²=8 electrones máximo.

Esto significa que la primera capa aguanta hasta 2 electrones, la segunda hasta 8, la tercera hasta 18, y la cuarta hasta 32.

Regla de oro: Los electrones son perezosos y siempre ocupan primero los niveles de menor energía antes de subir a los más altos.

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Subcapas y Diagrama de Moeller

Cada subcapa tiene su propio límite de electrones: s aguanta 2, p aguanta 6, d aguanta 10, y f aguanta 14 electrones máximo.

El diagrama de Moeller es tu mejor amigo para hacer configuraciones electrónicas. Te muestra exactamente en qué orden se van llenando los orbitales según su energía.

El orden correcto es: 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d... Parece loco, pero el 4s se llena antes que el 3d porque tiene menor energía.

Consejo: Memoriza el diagrama de Moeller. Te ahorrará tiempo en exámenes y ejercicios.

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Resolviendo Ejercicios Prácticos

Cuando ves algo como 3d⁷, ya tienes mucha información. El 3 te da n=3, la letra d te dice que l=2, y el 7 significa que hay 7 electrones en ese orbital.

Si l=2 (orbital d), entonces m tiene 5 valores posibles: -2, -1, 0, 1, 2. Cada valor de m representa una "caja" donde pueden caber hasta 2 electrones.

Para el orbital d con 7 electrones, primero pones un electrón en cada caja (5 electrones) y luego empiezas a emparejar (los 2 restantes).

Estrategia: Siempre llena primero todas las cajas con un electrón antes de empezar a emparejar. Es la regla de Hund.

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Función de Onda y Representación

Los electrones se representan con flechas: ↑ para +1/2 y ↓ para -1/2. En el ejemplo 3d⁷ quedaría: ↑↓ ↑↓ ↑ ↑ ↑.

Si te preguntan por un electrón específico, digamos el que está en m=-1, escribes la función de onda completa: ψ3,2,−1,−1/23, 2, -1, -1/2.

Los números representan n, l, m y s respectivamente. Es como dar la dirección completa del electrón en el átomo.

Importante: El último electrón que se añade siempre tiene espín -1/2 porque primero se llenan todas las cajas con ↑.

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Ejemplo Completo: Litio

El litio tiene Z=3, así que tiene 3 electrones. Usando el diagrama de Moeller, los colocas en orden: primero 1s² (2 electrones), luego 2s¹ (1 electrón).

La configuración electrónica del litio es 1s² 2s¹. Simple y directo.

Esto significa que los dos primeros electrones están en la primera capa (muy cerca del núcleo) y el tercero está solo en la segunda capa (más lejos).

Dato curioso: Ese electrón solitario en 2s¹ es el que hace que el litio sea tan reactivo químicamente.

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