Números Cuánticos, Configuración Electrónica y Propiedades Periódicas: Conceptos Clave

Números Cuánticos

Los números cuánticos describen las propiedades de los electrones en los átomos.

Número Cuántico Principal (n)

Indica el nivel de energía principal que ocupa el electrón. A mayor valor de n:

• Mayor es la energía de la nube electrónica.
• Mayor es la distancia promedio entre el electrón y el núcleo, por lo que el orbital será más grande.
• Aumenta la energía del electrón, por lo que la fuerza de unión con el núcleo será menor.

Número Cuántico Azimutal o Secundario (l)

Describe la forma del orbital y el momento angular del electrón. También se conoce como número cuántico del momento angular.

Número Cuántico Magnético (m_l)

Indica la orientación del orbital atómico en el espacio. Puede tomar valores enteros desde -l hasta +l, incluyendo el 0.

Número Cuántico de Espín (s)

Describe el giro del electrón sobre su propio eje. Puede tomar dos valores: +1/2 o -1/2.

Configuración Electrónica

La configuración electrónica describe la distribución de los electrones en los diferentes niveles y subniveles de energía de un átomo en su estado fundamental (estado de menor energía).

Para escribir la configuración electrónica, se deben seguir las siguientes reglas y principios:

• Principio de mínima energía (Aufbau): Los electrones se ubican primero en los orbitales de menor energía disponibles. Se sigue la regla de las diagonales para determinar el orden de llenado.
• Principio de exclusión de Pauli: No puede haber dos electrones en un átomo con los cuatro números cuánticos iguales. Esto implica que cada orbital puede contener un máximo de dos electrones, con espines opuestos (+1/2 y -1/2).
• Regla de máxima multiplicidad de Hund: Dentro de un subnivel, los electrones se distribuyen de manera que se maximice el número de espines paralelos (electrones desapareados). Es decir, los electrones ocupan orbitales individuales antes de aparearse en un mismo orbital.

Paramagnetismo y Diamagnetismo

• Sustancias paramagnéticas: Poseen electrones desapareados y son atraídas por un campo magnético.
• Sustancias diamagnéticas: Tienen todos sus electrones apareados y son débilmente repelidas por un campo magnético.

Propiedades Periódicas y Tabla Periódica Actual

La tabla periódica moderna organiza los elementos en orden creciente de número atómico. Las propiedades de los elementos muestran tendencias periódicas, que se repiten a lo largo de los períodos (filas) y grupos (columnas).

Clasificación Histórica y Estructura Actual

1. Metales y No Metales: Una clasificación básica de los elementos.
2. Tríadas de Döbereiner: Agrupaciones de tres elementos con propiedades similares.
3. Octavas de Newlands: Observación de que las propiedades se repetían cada ocho elementos.
4. Tabla Periódica de Mendeleiev: Organización de los elementos basada en sus propiedades, prediciendo la existencia de elementos aún no descubiertos.

Tabla Periódica Actual:

• Contiene 118 elementos confirmados.
• Organizada en 18 columnas (Grupos) y 7 filas (Períodos).
• Los grupos se dividen en bloques A y B, según el tipo de orbital que se está llenando (s, p, d, f).

Recordatorio sobre Iones y Orbitales

• Catión: Ion con carga positiva (pierde electrones).
• Anión: Ion con carga negativa (gana electrones).
• Orbitales:
  • s: 1 orbital (l=0)
  • p: 3 orbitales (l=1)
  • d: 5 orbitales (l=2)
  • f: 7 orbitales (l=3)
• Electrón diferencial: El último electrón que se añade a la configuración electrónica de un átomo.
• Los elementos del grupo 4A generalmente no forman iones simples.
• Si un átomo completa su nivel de energía, tiende a no formar iones.

Breve Historia del Modelo Atómico

• Demócrito: Propuso la idea del átomo como partícula indivisible.
• Dalton: Desarrolló la primera teoría atómica moderna con postulados sobre la naturaleza de los átomos.
• Thomson: Descubrió el electrón (rayos catódicos) y propuso el modelo del "budín de pasas".
• Rutherford: Descubrió el núcleo atómico y propuso el modelo planetario.
• De Broglie: Propuso la dualidad onda-partícula del electrón.
• Bohr: Desarrolló un modelo atómico para el hidrógeno con niveles de energía estacionarios.
• Heisenberg: Formuló el principio de incertidumbre.
• Schrödinger: Desarrolló la ecuación de onda que describe el comportamiento de los electrones en los átomos, dando lugar al concepto de orbitales atómicos.