5. Qué son los números cuánticos - Química

Summary

Este video explica el modelo cuántico del átomo, el cual describe cómo los electrones no siguen trayectorias definidas, sino que se encuentran en zonas de probabilidad llamadas orbitales. Se detallan los cuatro números cuánticos que definen la energía, forma, orientación y giro de los electrones: el número cuántico principal (n), secundario (l), magnético (m sub l), y de giro (m sub s). El video ofrece una visión accesible de cómo los electrones interactúan en diferentes niveles de energía, con una explicación de la importancia de la teoría cuántica en la química moderna.

Takeaways

• 😀 El modelo cuántico describe el comportamiento de los electrones en términos de regiones de probabilidad, no en órbitas exactas.
• 😀 Los electrones pueden comportarse tanto como partículas como ondas, dependiendo de cómo se les observe.
• 😀 Las regiones donde los electrones vibran se conocen como orbitales y se clasifican mediante números cuánticos.
• 😀 El número cuántico principal (n) indica el nivel de energía del orbital, y a mayor nivel, mayor es el tamaño y la energía del orbital.
• 😀 El número cuántico secundario (l) describe la forma del orbital, y sus valores van desde 0 hasta n-1.
• 😀 Los orbitales pueden tener diversas formas, como esférica (s), bilobular (p), o más complejas, dependiendo de la función de onda matemática.
• 😀 El número cuántico magnético (mₗ) indica el sentido espacial del orbital, con diferentes orientaciones para los orbitales no esféricos.
• 😀 Para los orbitales p, el número cuántico magnético tiene tres posibles orientaciones espaciales: -1, 0 y +1.
• 😀 El número cuántico de spin (mₛ) describe la rotación del electrón dentro del orbital, con dos valores posibles: +1/2 y -1/2.
• 😀 En cada orbital solo pueden haber dos electrones, y deben tener spins opuestos, uno en sentido horario y el otro antihorario.
• 😀 En resumen, la cuántica moderna establece que los electrones vibran en zonas de energía definidas, con características como nivel, forma, sentido y spin, pero no se encuentran en órbitas fijas.

Q & A

¿Qué es el modelo cuántico y cómo se describe el comportamiento de los electrones?

El modelo cuántico describe el comportamiento de los electrones no como partículas fijas en órbitas definidas, sino como ondas que vibran en regiones de probabilidad. Esto significa que los electrones pueden comportarse como ondas o partículas dependiendo de su observación.

¿Qué son los orbitales y cómo se clasifican?

Los orbitales son regiones en las que los electrones vibran, y se clasifican según sus números cuánticos. Estos orbitales pueden ser esféricos, bilobulares, tetralobulares, entre otras formas, y se representan por letras como 's', 'p', 'd'.

¿Qué indica el número cuántico principal (n)?

El número cuántico principal, representado por la letra 'n', indica el nivel de energía del orbital en el que se encuentra el electrón. Los valores de 'n' son números enteros positivos como 1, 2, 3, etc.

¿Cuál es la relación entre el número cuántico principal y el tamaño del orbital?

Mientras mayor sea el valor del número cuántico principal 'n', mayor será el tamaño del orbital y, por lo tanto, mayor será la energía del electrón en ese orbital.

¿Qué describe el número cuántico secundario (l)?

El número cuántico secundario, representado por la letra 'l', describe la forma del orbital. Por ejemplo, 'l = 0' corresponde a un orbital esférico (s), 'l = 1' corresponde a un orbital bilobular (p), y así sucesivamente.

¿Cómo se calculan los posibles sentidos espaciales de un orbital?

Los sentidos espaciales de un orbital se calculan multiplicando el valor del número cuántico secundario 'l' por 2 y sumando 1. Esto da el número total de sentidos espaciales que puede tener un orbital.

¿Cuántos sentidos espaciales tiene un orbital p y cómo se enumeran?

Un orbital p tiene tres sentidos espaciales, ya que el número cuántico secundario 'l' es 1. Estos sentidos espaciales se enumeran como -1, 0, y +1.

¿Qué indica el número cuántico magnético (m_l)?

El número cuántico magnético, representado por 'm_l', describe la orientación espacial del orbital. Indica cómo se dispone el orbital en el espacio dependiendo de su forma y sentido.

¿Qué es el número cuántico de giro (spin) y qué valores puede tomar?

El número cuántico de giro o spin, representado por 'm_s', describe la dirección del giro del electrón dentro de un orbital. Este número puede tomar los valores de +1/2 o -1/2, indicando un giro en sentido horario o antihorario, respectivamente.

¿Por qué no puede haber más de dos electrones en un mismo orbital?

No puede haber más de dos electrones en un mismo orbital porque, según el principio de exclusión de Pauli, los dos electrones deben tener spins opuestos. De esta forma, los electrones pueden ocupar un mismo orbital sin violar las reglas cuánticas.