Valor numérico del subnivel correspondiente al orbital “S”
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Números cuánticos y orbitales atómicos Preparado por Prof. Mariana Seda para el Curso de Química General I
2. Objetivos 1) Conocer la contribución de Schrödinger en el desarrollo de la teoría de la mecánica cuántica. 2) Definir los siguientes términos: a) Orbital atómico b) Número cuántico principal (n) c) Número cuántico de momento angular (l ) d) Número cuántico magnético (ml) e) Número cuántico del espín (ms) 3) Calcular el número máximo de electrones, subniveles y orbitales en un nivel electrónico. 4) Indicar el conjunto de números cuánticos para un electrón en particular.
3. Objetivos (continuación) 5) Determinar cuando un conjunto de números cuánticos es posible. 6) Describir y/o identificar la región de probabilidad de los orbitales s, p y d.
4. Las soluciones de la ecuación de onda de Schrödinger … … describen los estados de energía posibles para los electrones de un átomo. … se describen mediante un conjunto de tres números cuánticos. … indican las formas y distribuciones de probabilidad estadística de los electrones. … permiten deducir los orbitales atómicos.
5. Mecánica cuántica – Método matemático que toma en cuenta la naturaleza dual de las partículas para explicar el comportamiento de las partículas . Ψ (psi) Función de onda de Schrödinger. Al resolver esta ecuación se obtiene información sobre la localización del electrón en el átomo. ψn2 Cada una de estas funciones son soluciones posibles a ψ. Consisten de un conjunto de tres valores (números cuánticos) que describen el área probable que ocupará el electrón (densidad electrónica u orbital).
6. Un orbital es la región espacial alrededor del núcleo atómico en la que hay la mayor probabilidad de encontrar un electrón.
7. En la animación aparece un átomo de helio donde se representan los protones, neutrones y electrones (en negro). Los electrones se encuentran en el orbital 1s representado por el área sombreada (que aparecerá al dar un “click”).
8. Un orbital atómico se especifica por tres números cuánticos: 1) Número cuántico principal (n): representa un nivel de energía 2) Número cuántico del momento angular (l): representa un subnivel y determina la forma (geometría) del orbital 3) Número cuántico magnético (ml) : representa un orbital y determina la orientación espacial de un orbital atómico
9. Número cuántico principal (n): • Describe el nivel de energía principal ocupado por el electrón. • Puede ser un entero positivo (n = 1, 2, 3,…) • A medida que el valor de n aumenta: Mayor es el tamaño del orbital Mayor tiempo el electrón estará distante del núcleo Mayor es la energía del electrón Menor es la atracción del electrón hacia el núcleo
10. La siguiente figura presenta un diagrama de niveles energéticos donde se especifica la dirección en que aumenta la energía de los niveles electrónicos. Energía del nivel aumenta
11. El número máximo de orbitales permitidos en cada nivel, n, se puede obtener con la fórmula n2. • Por ejemplo, el número máximo de orbitales permitidos en el nivel n = 2 es 4. Máximo número de e- en el nivel n = 2 = n2 = (2)2 = 4
12. El número máximo de electrones (e-) permitidos en cada nivel, n, se puede obtener con la fórmula 2n2. • Por ejemplo, el número máximo de electrones permitidos en el nivel n = 2 es 8e-. Máximo número de e- en el nivel n = 2 = 2n2 = 2(2)2 = 2(4) =8
13. El número cuántico del momento angular (l), el cual se relaciona con la forma del orbital, puede tomar valores enteros de 0 hasta n - 1. Para un orbital con n = 3, el número cuántico del momento angular (l) puede ser 0, 1, ó 2. Observe que n - 1 = 3 - 1 = 2. Para un orbital con n = 2, el número cuántico del momento angular (l) puede ser 0 ó 1. Observe que n - 1 = 2 - 1 = 1. Para un orbital con n = 1, el número cuántico del momento angular (l) es 0. Observe que n - 1 = 1 - 1 = 0.
14. Cada subnivel se designa con una letra de la siguiente manera: l = 0 designa un subnivel s l = 1 designa un subnivel p l = 2 designa un subnivel d l = 3 designa un subnivel f
15. El número cuántico magnético (ml) indica la orientación espacial del orbital y puede tomar valores enteros desde -l hasta +l (incluyendo el cero) que se determinan por el número cuántico del momento angular. • Cuando l = 0, ml = 0 • Cuando l = 1, ml = -1, 0, +1 • Cuando l = 2, ml = -2, -1, 0, +1, +2 La cantidad de posibles valores de ml (orbitales) para un valor dado de l es (2l + 1).