¿Que son los Números Cuánticos?

Un número cuántico es un valor que se utiliza cuando se describen los niveles de energía disponibles para los átomos y las moléculas. Un electrón en un átomo o un ión tiene cuatro números cuánticos para describir su estado y dar soluciones a la ecuación de ondas de Schrödinger para el átomo de hidrógeno.

Se utilizan cuatro números cuánticos para describir completamente el movimiento y las trayectorias de cada electrón dentro de un átomo. La combinación de todos los números cuánticos de todos los electrones de un átomo se describe mediante una función de onda que cumple con la ecuación de Schrödinger.

La ecuación de Schrödinger

La ecuación de Schrödinger describió matemáticamente la naturaleza «ondulatoria» de los sistemas gobernados por la mecánica cuántica.

Cada electrón de un átomo tiene un conjunto único de números cuánticos; según el Principio de Exclusión de Pauli, no hay dos electrones que puedan compartir la misma combinación de cuatro números cuánticos.

Los números cuánticos son importantes porque pueden utilizarse para determinar la configuración de los electrones de un átomo y la probable ubicación de los electrones del átomo. Los números cuánticos también se utilizan para comprender otras características de los átomos, como la energía de ionización y el radio atómico.

Un átomo es la estructura definitoria de un elemento, que no puede romperse por ningún medio químico.

Un electrón es un componente estable cargado negativamente de un átomo.

Las moléculas se forman cuando dos o más átomos forman enlaces químicos entre sí. No importa si los átomos son iguales o diferentes entre sí.

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Hay cuatro números cuánticos:

1. n – número cuántico principal: describe el nivel de energía
2. ℓ – número cuántico de momento azimutal o angular: describe la subcapa
3. mℓ o m – número cuántico magnético: describe la órbita de la subcubierta
4. m_s o s – spin número cuántico: describe el spin

1. El número cuántico principal

Es el número cuántico denotado por n y que describe indirectamente el tamaño de la órbita de los electrones. Siempre se le asigna un valor entero (por ejemplo, n = 1, 2, 3…), pero su valor nunca puede ser 0. Un orbital para el que n = 2 es más grande, por ejemplo, que un orbital para el que n = 1. La energía debe ser absorbida para que un electrón sea excitado desde un orbital cercano al núcleo (n = 1) para llegar a un orbital más alejado del núcleo (n = 2).

El número cuántico principal se cita primero en el conjunto de cuatro números cuánticos asociados a un electrón. El número cuántico principal tiene el mayor efecto sobre la energía del electrón. Se diseñó primero para distinguir entre los diferentes niveles de energía en el modelo del átomo de Bohr, pero sigue siendo aplicable a la moderna teoría orbital atómica.

2. El Número Cuántico del Momento Orbital Angular (l)

El momento cuántico orbital angular número l determina la forma de un orbital, y por lo tanto la distribución angular. El número de nodos angulares es igual al valor del momento cuántico angular número l .

Cada valor de l indica una subesfera específica de s, p, d, f (cada una con una forma única.) El valor de l depende del número cuántico principal n. A diferencia de n, el valor de l puede ser cero. También puede ser un número entero positivo, pero no puede ser mayor que uno menos que el número cuántico principal (n-1):

l=0,1,2,3,4…,(n−1)

3. El número cuántico magnético (ml)

El número cuántico magnético ml determina el número de orbitales y su orientación dentro de una subcubierta. Por consiguiente, su valor depende del momento angular orbital número cuántico l. Dado un cierto l, ml es un intervalo que va de -l a +l, por lo que puede ser cero, un entero negativo o un entero positivo.

ml=−l,(−l+1),(−l+2),…,−2,−1,0,1,2,…(l–1),(l–2),+l

4. El número cuántico del espín de los electrones (ms)

A diferencia de n l y ml, el número cuántico del espín de electrones ms no depende de otro número cuántico. Designa la dirección del espín del electrón y puede tener un espín de +1/2, representado por by↑, o -1/2, representado por ↓.

Esto significa que cuando ms es positivo el electrón tiene un espín ascendente, lo que puede denominarse «espín arriba». Cuando es negativo, el electrón tiene un espín hacia abajo, por lo que es «espín hacia abajo». La importancia del número cuántico del spin del electrón es su determinación de la capacidad de un átomo para generar un campo magnético o no.

ms=±1/2

Valores de números cuánticos

De acuerdo con el principio de exclusión de Pauli, no hay dos electrones en un átomo que puedan tener el mismo conjunto de números cuánticos. Cada número cuántico está representado por un valor medio o entero.

Principio de exclusión de Pauli: En 1926, Wolfgang Pauli descubrió que un conjunto de números cuánticos es específico de un determinado electrón. Es decir, no hay dos electrones que puedan tener los mismos valores para n, l, ml y ms. Aunque los tres primeros números cuánticos identifican una órbita específica y pueden tener los mismos valores, el cuarto es significativo y debe tener giros opuestos.

• El número cuántico principal es un entero que es el número de la envoltura del electrón. El valor es 1 o superior (nunca 0 o negativo).
• El número cuántico del momento angular es un número entero que es el valor del orbital del electrón (por ejemplo, s=0, p=1). ℓ es mayor o igual a cero y menor o igual a n-1.
• El número cuántico magnético es la orientación del orbital con valores enteros que van desde -ℓ a ℓ. Así, para el orbital p, donde ℓ=1, m podría tener valores de -1, 0, 1.
• El número cuántico de espín es un valor medio entero que es o bien -1/2 (llamado «espín abajo») o 1/2 (llamado «espín arriba»).

Ejemplo de número cuántico

Para los electrones de valencia exterior de un átomo de carbono, los electrones se encuentran en la órbita 2p. Los cuatro números cuánticos utilizados para describir los electrones son n=2, ℓ=1, m=1, 0, o -1, y s=1/2 (los electrones tienen giros paralelos).
No sólo para los electrones

Si bien los números cuánticos se utilizan comúnmente para describir los electrones, también pueden utilizarse para describir los nucleones (protones y neutrones) de un átomo o partículas elementales.

No sólo para los electrones

Si bien los números cuánticos se utilizan comúnmente para describir los electrones, también pueden utilizarse para describir los nucleones (protones y neutrones) de un átomo o de partículas elementales.

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