Construyendo Nuestro Universo
¿Cuál crees que es el material de construcción más importante? ¿Es madera, acero, ladrillos, hormigón u otra cosa? Si me preguntas, es algo mucho más básico que cualquiera de esos materiales: los átomos. Los átomos son los componentes básicos de nuestro universo. Todo lo que puedes ver y tocar está hecho de ellos.
Los átomos se clasifican en diferentes tipos llamados elementos. Cada elemento se define por el número de protones en ese átomo. A esto lo llamamos número atómico, que se puede ver en la tabla periódica.
 |
Un átomo neutro tiene la misma cantidad de electrones que de protones. Estos electrones son los que permiten que los átomos funcionen como bloques de construcción para todo en el universo. Ni tú, ni yo, ni ningún objeto o persona que puedas pensar en tu vida diaria existiría sin electrones. Dado que los electrones son tan importantes, profundizaremos en aprender cómo están estructurados en un átomo.
Configuración electronica
Para ver cómo se estructuran los electrones alrededor del núcleo de un átomo, usamos algo llamado configuración electrónica . Vamos a sumergirnos directamente y aprender acerca de las configuraciones electrónicas mirando un elemento de ejemplo.
Números de Coordinación en Química | Definición, explicación y ejemplos
 |
En esta configuración electrónica tenemos un montón de letras y números elevados a diferentes potencias. Cada par de letras y números representa un grupo de orbitales de electrones en el átomo. Un orbital nos dice las posiciones aproximadas en las que los electrones rodean el núcleo. Los números en superíndice representan el número de electrones en cada grupo orbital. El número total de electrones que puede tener cada grupo está determinado por la letra; s puede tener 2 electrones, p puede tener 6, d puede tener 10 y f puede tener 14.
Entonces, ¿cómo llevamos a cabo nosotros mismos una configuración electrónica? Los grupos orbitales se completan en orden de acuerdo con la regla de Madelung , que se puede visualizar mejor mediante un gráfico.
 |
Historia de la gematría, pares de letras y números
Intentemos usar esta tabla para completar una configuración electrónica de ejemplo para un átomo de selenio (Se). El selenio tiene un número atómico de 34 y, por lo tanto, tiene 34 electrones para encajar en sus grupos orbitales adecuados. Para escribir la configuración electrónica del selenio, simplemente siga las flechas que comienzan en la parte superior y avance hacia abajo en la tabla de configuración electrónica. Siguiendo estas instrucciones encontramos que el selenio tiene la siguiente configuración electrónica.
 |
Cuatro números cuánticos
Hemos visto cómo escribir configuraciones electrónicas, pero hasta ahora hemos pasado por alto lo que significan esos números y letras en las configuraciones. A estos números y letras los llamamos números cuánticos y nos informan sobre las diferentes propiedades de los electrones y sus orbitales. Hay un total de cuatro números cuánticos. Repasemos cada uno de ellos.
Número cuántico principal
El primer número cuántico es el número cuántico principal ( n ). Este es el número que vemos en cada par de grupos orbitales de números y letras en una configuración electrónica. El número cuántico principal nos dice dos cosas. Primero, nos dice el nivel de energía del electrón, al que a menudo nos referimos como su capa. En segundo lugar, nos dice el tamaño del orbital. Los números cuánticos principales se representan como números enteros con el menor valor posible de 1.
La Biblia: Libro de Números Origen, Resumen y Significado
n = 1, 2, 3, …
Aquí n = 1 es el nivel de energía más bajo de un electrón, también conocido como estado fundamental. Entonces n = 2, n = 3, etc. son estados excitados con energías más altas. Además, a medida que n aumenta, también lo hace el tamaño del orbital.
Número cuántico de momento angular
El número cuántico de momento angular ( l ) es la letra que sigue al número cuántico principal en la configuración electrónica de un átomo. Las consideramos subcapas de las capas del nivel de energía de los electrones. Estas letras representan las diversas formas que toman los orbitales.
 |
Podemos encontrar la forma de un orbital si conocemos el valor de l , que siempre comienza en un valor de 0 y llega a un máximo de n – 1.
Veamos el ejemplo de n = 3. Esto significa que l consistirá en números enteros de 0 a n – 1.
n – 1 = 3 -1 = 2
l = 0, 1, 2
Cada valor de l corresponde a una forma orbital diferente. Aquí tenemos l = 0 que corresponde a la forma orbital s , l = 1 corresponde a la forma orbital p y l = 2 la forma orbital d .
Número cuántico magnético
Nuestros dos últimos números cuánticos no están representados visualmente en la configuración electrónica. El primero de estos dos es el número cuántico magnético ( m l ). Esto indica la orientación de un orbital alrededor del núcleo. El número de orientaciones orbitales depende del número cuántico del momento angular del electrón. Específicamente, los valores de m l son números enteros en el rango de -1 a + l .
Por ejemplo, si tuviéramos un orbital p cuyo valor l es 1, esto nos daría m l = -1, 0, 1. Así que hay tres orbitales p orientados de manera diferente alrededor del núcleo.
 |
Número cuántico de giro
Finalmente, el último número cuántico se llama número cuántico de espín ( m s ). El giro del electrón no es el tipo de giro tradicional que se imagina, como el giro de una rueda. En cambio, es un valor intrínseco de un electrón. Los electrones pueden tener un giro hacia arriba, m s = +1/2, o pueden tener un giro hacia abajo, m s = -1/2.
El giro es importante porque permite que los electrones mantengan el principio de exclusión de Pauli , que nos dice que ningún electrón en un átomo puede tener los mismos valores para los cuatro números cuánticos ( n , l , m l , m s ). Un solo orbital generalmente consta de dos electrones con los mismos valores para n , l y m l . Sin embargo, estos dos electrones mantendrán el principio de exclusión de Pauli porque siempre tienen valores opuestos para el espín.
Resumen de la lección
Los átomos consisten en un núcleo rodeado por una nube de electrones. Los electrones llenan esta nube en una estructura específica. A esto lo llamamos la configuración electrónica del átomo , que consta de una serie de orbitales que nos indican las posiciones aproximadas de los electrones alrededor del núcleo. Cada grupo orbital se escribe como un número y un par de letras elevado a una potencia. Ese poder es el número de electrones en ese grupo orbital. Podemos completar la configuración electrónica de un átomo siguiendo la regla de Madelung .
Los pares de números y letras en una configuración electrónica representan dos de los cuatro números cuánticos del electrón. Estos números cuánticos nos brindan más información sobre las propiedades de los electrones y sus orbitales.
El número cuántico principal ( n ) nos dice el nivel de energía de un electrón y su tamaño. El número cuántico de momento angular ( l ) nos permite conocer la forma del orbital de un electrón. El número cuántico magnético ( m l ) nos da la orientación del orbital alrededor del núcleo. Finalmente, el número cuántico de espín ( m s ) es un valor electrónico intrínseco. Los electrones emparejados en un orbital siempre tienen espines opuestos.
Explora más sobre este tema
Selecciona un tema y sigue aprendiendo...
