Números Cuánticos

Los números cuánticos pueden utilizarse para describir la trayectoria y el movimiento de un electrón en un átomo. Los números cuánticos de todos los electrones de un átomo dado, si se combinan, deben satisfacer la ecuación de Schrödinger.

 

¿Qué son los números cuánticos?

Los valores de las cantidades almacenadas de un sistema cuántico vienen dados por los números cuánticos. Los números cuánticos de los electrones (los números cuánticos que describen a los electrones) pueden definirse como un grupo de valores numéricos que proporcionan soluciones aceptadas por la ecuación de ondas de Schrödinger para los átomos de hidrógeno.

Se pueden utilizar cuatro números cuánticos para especificar totalmente todas las propiedades de un determinado electrón perteneciente a un átomo:

  • Número cuántico principal, designado por n.
  • Número cuántico del momento angular orbital (o número cuántico azimutal), designado por l.
  • Número cuántico magnético, indicado por m l .
  • El número de espín cuántico del electrón, indicado por m s .

 

m s .

 

Número cuántico principal

Los principales números cuánticos se identifican con el símbolo “n”. Designan la principal capa electrónica del átomo. Dado que la distancia más probable entre el núcleo y los electrones está descrita por los electrones, un valor superior al número cuántico principal implica una mayor distancia entre el electrón y el núcleo (lo que a su vez implica una mayor dimensión atómica).

El valor del número cuántico principal puede ser cualquier número entero con un valor positivo igual o mayor que uno. El valor n=1 indica la capa electrónica más interna de un átomo, que corresponde al estado de energía más bajo (o estado de masa) de un electrón.

Por lo tanto, es comprensible que el número cuántico principal n no puede tener un valor negativo o ser igual a cero porque un átomo no puede tener un valor negativo o cero para una envoltura principal.

Cuando un designado electrón es alimentado con energía (estado excitado), se puede percibir que el electrón salta de una envoltura principal a una envoltura superior, lo que provoca un aumento del valor de n. Asimismo, cuando los electrones pierden energía, vuelven a las envolturas inferiores y también disminuye el valor de n.

El aumento del valor de n para un electrón se denomina absorción, que muestra los fotones absorbidos por el electrón o la energía absorbida. De manera similar, la disminución del valor de n para un electrón se llama emisión, donde los electrones liberan su energía.

 

Número cuántico azimutal (ángulo de la órbita número cuántico)

El número de azimutal cuántico (o momento angular orbital) describe la forma de una órbita dada. Se designa con el símbolo “l” y su valor es igual al número total de nodos angulares de la órbita.

Un valor del número del azimutal cuántico puede indicar una subesfera s, p, d o f, que difieren en su forma. Este valor depende (y está limitado por) el valor del número cuántico principal, es decir, el valor azimutal del número cuántico está entre 0 y (n-1).

Ejemplo, si n = 3, el número cuántico del azimutal puede asumir los siguientes valores: 0,1 y 2; si l = 0, la subcubierta resultante es una subcubierta “s”. De manera similar, si l = 1 y l = 2, las subesferas resultantes son las subesferas “p” y “d” (respectivamente). Si n=3, las tres posibles subesferas son 3s, 3p y 3d.

En otro ejemplo, donde n = 5, los posibles valores de l son 0, 1, 2, 3 y 4. Si l = 3, entonces hay tres nodos angulares en el átomo.

 

Combinaciones-de-los-números-cuánticos-principales-y-azimutales
Combinaciones de los-números cuánticos principales y azimutales

 

Las subcapas aceptadas bajo diferentes combinaciones de ‘n’ y ‘l’ se enumeran arriba. Se entienden que el orbital ‘2d’ no puede existir ya que el valor de ‘l’ siempre es menor que el de ‘n’.

 

El Número cuántico magnético

El número total de órbitas en una subcubierta y la orientación de estas órbitas están determinadas por el número cuántico magnético. Se designa con el símbolo “ml”. Este número es la proyección del momento angular correspondiente a la órbita a lo largo de un eje determinado.

 

El valor del número cuántico magnético depende del valor del número cuántico azimutal (o momento angular orbital). Para un valor dado de l, el valor de ml se encuentra entre el rango -l y +l. Por lo tanto, depende indirectamente del valor de n.

 

El número total de órbitas en una subcubierta y la orientación de estas órbitas están determinadas por el número cuántico magnético. Se designa con el símbolo "ml". Este número es la proyección del momento angular correspondiente a la órbita a lo largo de un eje determinado. El valor del número cuántico magnético depende del valor del número cuántico azimutal (o momento angular orbital). Para un valor dado de l, el valor de ml se encuentra entre el rango -l y +l. Por lo tanto, depende indirectamente del valor de n.

 

 

Por ejemplo, si n = 4 y l = 3 en un átomo, los posibles valores del número cuántico magnético son -3, -2, -1, 0, +1, +2 y +3.

 

Valor de número cuántico azimutal

El número total de órbitas en una subcubierta dada es una función del valor “l” de esa órbita. Está dada por la fórmula (2l + 1) Por ejemplo, la subcapa “3d” (n=3, l=2) contiene 5 órbitas (2*2 + 1). Cada órbita puede contener 2 electrones. Por lo tanto, la subcapa 3d puede contener un total de 10 electrones.

Número cuántico de revoluciones de los electrones

El número de espín del electrón cuántico es independiente de los valores de n, l y ml. El valor de este número da información sobre la dirección de rotación del electrón y se indica con el símbolo ms.

El valor de ms da información sobre la dirección en la que gira el electrón.

 

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