Modelo Atómico Mecano-Cuántico

MODELO ATÓMICO MECANO-CUÁNTICO

Se basa en los siguientes principios:

     1. Louis de Broglie propuso que el electrón tendría propiedades ondulatorias y de partícula.

2. Werner Heisenberg formula el principio de incertidumbre, que establece que es imposible determinar simultáneamente la posición y velocidad exacta del electrón.

3. Erwin Schrodinger propone una ecuación que da la posición más probable del electrón en su giro en torno al núcleo.

Un video para repasar

•Según este modelo el electrón no se circunscribe a una órbita fija, sino a una zona llamada orbital, dentro de la cual existe una alta probabilidad de encontrar al electrón.

•Estos orbitales se agrupan en los distintos niveles de energía.

•Los números cuánticos se utilizan para describir el comportamiento de los electrones dentro del átomo. Hay cuatro números cuánticos:

•Principal (n): energía del electrón, toma valores del 1 al 7.

•Secundario/ azimutal (l): subnivel de energía, sus valores son (n-1).

•Magnético (m): orientación en el espacio, sus valores van del -l a +l.

•Espín (s): sentido del giro del electrón sobre su propio eje, sus valores son el -1/2 y +1/2.

n : Número cuántico principal

Los valores del número cuántico n indican el tamaño del orbital, es decir su cercanía al núcleo.

l : Número cuántico secundario o azimutal
indica el subnivel de energía y la forma del orbital

Los valores del número cuántico l (de 0 a n-1) definen el tipo de orbital:

Si l = 0 el orbital es del tipo s (esférico)

Si l = 1 el orbital es del tipo p (2 lóbulos)

Si l = 2 el orbital es del tipo d (4 lóbulos)

Si l = 3 el orbital es del tipo f (8 lóbulos)

m : Número cuántico magnético: de la orientación espacial del orbital.

Toma valores de -l a +l
Por ejemplo para n=4

                              l = 0 m=0                                                        1 orbital s

                     l=1 m=-1; m=0; m=+1                                            3 orbitales p

          l=2 m=-2; m=-1; m=0; m=+1; m=+2                                 5 orbitales d

l=3   m=-3;m=-2; m=-1; m=0; m=+1; m=+2; m=+3                    7 orbitales f

s: Número cuántico espín (de giro del electrón).

Solo hay 2 electrones por orbital y uno girará de forma antihoraria (s=+ 1/2) y el otro de forma horaria (s=- 1/2) 

El conjunto de los cuatro números cuánticos definen a un electrón, no pudiendo existir en un mismo átomo dos electrones con los cuatro números cuánticos iguales, por lo que una vez definido el tamaño, el tipo y la orientación de un orbital con los tres primeros números cuánticos, es decir los valores de n, l y m, sólo es posible encontrar un máximo de dos electrones en dicha situación que necesariamente tendrán valores diferentes de su número cuántico de spin

   •   Principio de Exclusión de Pauli: “Dos electrones del mismo átomo no pueden tener los mismos números cuánticos idénticos y por lo tanto un orbital no puede tener más de dos electrones”.

La configuración electrónica es una representación de la distribución de los electrones en un átomo, de acuerdo con el modelo cuántico. 

En la configuración electrónica de un átomo se muestra cuántos electrones hay en cada nivel y en cada subnivel, siguiendo el orden del principio de construcción progresiva (regla de las diagonales). 

Es importante recordar que los orbitales se van llenando en el orden en que aparecen, siguiendo esas diagonales, empezando siempre por el 1s.

Aplicando el mencionado cuadro de las diagonales la configuración electrónica estándar, para cualquier átomo, es la siguiente:

1s²    2s²    2p⁶    3s²    3p⁶    4s²    3d¹⁰    4p⁶    5s²    4d¹⁰    5p⁶    6s²    4f¹⁴    5d¹⁰    6p⁶    7s²    5f¹⁴    6d¹⁰    7p⁶

^{¿Ejercitamos un poquito?}

^{1) ¿ En qué se parecen y en qué se diferencian los siguientes orbitales?}

^{a) 2s y 3px}

^{b) 3py y 4pz}

^{2) Señala la afirmación correcta en relación a las características de los orbitales 4s y 2 pz}

^{a) tienen igual energía y diferente forma}

^{b) tienen diferente energía e igual forma}

^{c) tienen diferente energía y diferente forma}

^{d) su orientación es diferente pero la forma es la misma}

^{3) Realiza la configuración electrónica de los siguientes átomos}

^{a) Mg   b) F  c) Ar  d) Co  e) Zr}

^{Como ejemplo hagamos juntos el de Litio}

^{El átomo de litio tiene 3 protones y por ende 3 electrones}

^{la configuración de esos 3 electrones será la siguiente:}

1s²    2s¹ 

^{es decir que dos electrones en el nivel 1 en el orbital s y un electrón en el orbital s del nivel 2 de energía. En rojo resalté la cantidad de electrones en cada nivel 2+1=3} 

^{Hagamos ahora Cesio (Cs)}

^{el cesio tiene 55 protones (Z=55) por lo tanto tiene 55 electrones. Por lo tanto la configuración electrónica será:}

1s²    2s²    2p⁶    3s²    3p⁶    4s²    3d¹⁰    4p⁶    5s²    4d¹⁰    5p⁶    6s¹    

^{2+2+6+2+6+2+10+6+1 = 55}