¿CÓMO calcular los números cuánticos?
Summary
TLDREste vídeo educativo explica cómo calcular los números cuánticos a partir de la configuración electrónica de un átomo. Se aborda la importancia de entender los orbitales electrónicas, los niveles de energía y cómo asignar los números cuánticos (n, l, m y spin). Se ilustra con ejercicios prácticos, como el cálculo para el oxígeno y el sodio, y se enfatiza la necesidad de seguir reglas como el principio de exclusión de Pauli y la regla de Hund para una configuración estable. El vídeo es una herramienta valiosa para estudiantes de química que buscan afianzar sus conocimientos en física cuántica.
Takeaways
- 😀 Los números cuánticos son fundamentales para entender la configuración electrónica de los átomos.
- 🔍 El número cuántico principal (n) indica el nivel de energía y puede tomar valores desde 1 hasta 7.
- 📚 El número cuántico secundario (l) representa el tipo de orbital y puede ser 0, 1, 2 o 3.
- 🌐 El número cuántico magnético nos dice la orientación del orbital, con valores que dependen del tipo de orbital.
- 🌀 El número cuántico de espín (ms) indica el giro del electrón, con valores de +1/2 (arriba) o -1/2 (abajo).
- 📝 Es importante saber asignar los números cuánticos para el último electrón, ya que este puede diferenciar un elemento de otro.
- 🚫 El principio de exclusión de Pauli impone que no pueden existir dos electrones con los mismos números cuánticos en un átomo.
- 🔄 La regla de Hund nos dice que la configuración más estable es aquella con el mayor número de electrones con spin paralelo.
- 📊 Para acomodar electrones en orbitales, se siguen reglas específicas: primero se colocan flechas hacia arriba y luego hacia abajo, de izquierda a derecha.
- 🎓 Practicar con ejercicios y repasar la teoría es esencial para retener el conocimiento sobre números cuánticos y configuraciones electrónicas.
Q & A
¿Qué es un número cuántico y cómo se relaciona con la configuración electrónica de un átomo?
-Los números cuánticos son valores que definen las propiedades de los electrones en los átomos, como su energía, tipo de orbital y orientación. La configuración electrónica indica el nivel de energía (n), el tipo de orbital (l) y el número de electrones en esos orbitales.
¿Cuál es la importancia de entender los diferentes tipos de orbitales en la química?
-Los diferentes tipos de orbitales (s, p, d, f) son cruciales para entender cómo se distribuyen los electrones en los átomos y cómo influyen en las propiedades químicas y físicas de los elementos.
¿Cómo se determina el número cuántico principal (n) de un electrón?
-El número cuántico principal (n) indica el nivel de energía del electrón y se determina del número más grande en la notación de la configuración electrónica del átomo.
¿Qué valores pueden tomar los números cuánticos secundarios (l) y qué orbitales representan?
-Los números cuánticos secundarios (l) pueden tomar valores de 0, 1, 2 o 3, representando respectivamente los orbitales s, p, d y f.
¿Cuál es la función del número cuántico magnético (m) en la descripción electrónica de un átomo?
-El número cuántico magnético (m) indica la orientación del orbital en el espacio, y puede tomar valores dependiendo del tipo de orbital, usualmente de -l a +l.
¿Qué indica el número cuántico de espín (ms) y cómo se representa?
-El número cuántico de espín (ms) indica la dirección de giro del electrón, que puede ser hacia arriba (+1/2) o hacia abajo (-1/2).
¿Por qué es importante seguir un orden específico al dibujar las flechas de espín en los orbitales?
-Es importante dibujar primero las flechas hacia arriba y después hacia abajo para no violar el principio de exclusión de Pauli, que establece que no pueden haber dos electrones con los mismos números cuánticos en un átomo.
¿Qué es el principio de exclusión de Pauli y cómo afecta la acomodación de electrones en los orbitales?
-El principio de exclusión de Pauli establece que no pueden existir dos electrones en el mismo estado, lo que significa que no pueden tener los mismos valores para todos sus números cuánticos.
¿Cuál es la regla de Hund y cómo se relaciona con la estabilidad de la configuración electrónica?
-La regla de Hund afirma que la configuración más estable de un subnivel de energía es aquella con el mayor número de electrones con espín paralelo, lo que minimiza la repulsión entre electrones.
¿Cómo se determina la orientación de los electrones en los orbitales p cuando hay más de un electrón en un nivel de energía?
-Cuando hay más de un electrón en los orbitales p, se asignan valores negativos (-1, -2) para los orbitales a la izquierda y valores positivos (+1, +2) para los orbitales a la derecha, comenzando por el centro con un valor de cero.
¿Por qué es recomendable hacer ejercicios y repasar la teoría para retener la información sobre números cuánticos?
-Hacer ejercicios y repasar la teoría ayuda a consolidar el conocimiento y a entender mejor los conceptos, evitando que la información se olvide rápidamente.
Outlines
🔬 Introducción a los números cuánticos
El primer párrafo introduce los conceptos básicos de los números cuánticos, que son fundamentales para entender la configuración electrónica de los átomos. Se explica que los números cuánticos nos indican el nivel de energía (n), el tipo de orbital (l) y la orientación del orbital (m). También se menciona la importancia de recordar que los electrones pueden tener dos posibles giros (spin), representados por flechas hacia arriba o abajo. Se enfatiza la necesidad de entender estos conceptos para calcular correctamente la configuración electrónica y se sugiere que el olvido de estos detalles es normal, pero se puede mejorar con práctica. Finalmente, se invita a los espectadores a seguir con los ejercicios prácticos.
📚 Ejercicio de números cuánticos del oxígeno
Este segundo párrafo se centra en un ejercicio práctico para calcular los números cuánticos del último electrón en la configuración electrónica del oxígeno. Se detalla el proceso de cómo se asignan los valores de los números cuánticos principales (n) y secundarios (l), así como el número cuántico magnético (m). Se explica que los orbitales p tienen tres posibles orientaciones y cómo se les asignan valores de m. Además, se describe el proceso de acomodación de electrones en los orbitales, siguiendo el principio de exclusión de Pauli y la regla de Hund, que dictan cómo deben orientarse los electrones para maximizar la estabilidad del átomo.
🌟 Ejercicios adicionales y conclusión
El tercer párrafo presenta más ejercicios para fortalecer la comprensión de los números cuánticos. Se pide calcular los números cuánticos para un electrón en la configuración electrónica 4s^2 4p^5 y para el átomo de sodio con una configuración electrónica de 3s^1. Se detalla el proceso de asignación de los números cuánticos y se enfatiza la importancia de seguir el orden correcto al dibujar las flechas de spin para evitar conflictos con las leyes de la física cuántica. Al final del vídeo, se agradece a los espectadores y se les anima a seguir aprendiendo y practicando estos conceptos.
Mindmap
Keywords
💡Cuantización
💡Configuración electrónica
💡Números cuánticos
💡Principio de exclusión de Pauli
💡Regla de Hund
💡Orbital
💡Electronegatividad
💡Energía de nivel
💡Flecha de espín
💡Repulsión electrostática
Highlights
El vídeo enseña a calcular los números cuánticos a partir de una configuración electrónica.
Se explica que es normal olvidar información en un mes, pero se ofrece métodos para recordar mejor.
Se detalla la importancia de entender la teoría sobre electrón y orbitales.
Se menciona la configuración electrónica y su relación con el nivel de energía, tipo de orbital y número de electrones.
Se explica el significado de los números cuánticos: n, l, ml y ms.
Se recuerda que el número cuántico n indica el nivel de energía y puede tomar valores desde 1 hasta 7.
Se indica que el número cuántico l indica el tipo de orbital y puede valer 0, 1, 2 o 3.
Se describe cómo el número cuántico magnético ml nos dice la orientación del orbital.
Se explica que el número cuántico de espín ms indica el giro del electrón.
Se sugiere que no se necesita memorizar una tabla, ya que es sencillo asignar los valores de ml.
Se ofrecen enlaces en la descripción para temas explicados con más detalle.
Se enfatiza la importancia de hacer los números cuánticos para el último electrón, ya que puede distinguir un elemento de otro.
Se describe el proceso para calcular los números cuánticos del último electrón en la configuración electrónica del oxígeno.
Se explica cómo se asignan los valores de ml a los orbitales p, s, d, etc.
Se detalla el proceso de acomodación de electrones en orbitales siguiendo el principio de exclusión de Pauli.
Se menciona la regla de Hund y su importancia en la estabilidad de la configuración electrónica.
Se ofrece un ejercicio para calcular los números cuánticos de un electrón con la configuración electrónica 4s^2 4p^5.
Se explica el proceso de dibujo de orbitales y asignación de electrones para la configuración electrónica del sodio.
Se invita a los espectadores a hacer ejercicios y a revisar la teoría para evitar olvidar la información rápidamente.
Se agradece a los espectadores y se les invita a interactuar con el contenido y redes sociales del canal.
Transcripts
hola a todos espero les está yendo muy
bien acabando este vídeo vas a poder
calcular perfectamente los números
cuánticos a partir de una configuración
electrónica pero un spoiler se te va a
olvidar en un mes es normal no te
preocupes pero sabes cómo asegurar que
lo que aprendas hoy dure mucho más
teniendo bien entendido la teoría que ya
vimos sobre el electrón al cual me
refiero uno que sepamos cómo son los
diferentes tipos de orbitales dos que
tengamos en cuenta lo que significa la
configuración electrónica mínimo que
recuerdes que nos dice el nivel de
energía el tipo de orbital y el número
de electrones que hay en esos orbitales
y tres que mínimo sepamos lo que
significan los números cuánticos así
rápido
recordemos que el número cuántico n nos
indica el nivel de energía y puede tomar
valores desde 1 hasta 7 porque sólo
existen 7 niveles de energía en cambio
el número cuántico l nos indica el tipo
de orbital y puede valer 0 1 2 o 3
dependiendo del tipo de orbital en el
que estemos
después vimos el número cuántico
magnético éste nos decía la orientación
del orbital por eso su valor también
depende del tipo de orbital en el que
estemos pero no te preocupes no
necesitas memorizar esta tabla ya verás
que es muy sencillo asignar cuál vale 0
+ 1 - 2 todos esos valores que ves y
finalmente el número cuántico de espn
nos dice el giro del electrón aquí es
importantísimo saber que si
representamos al electrón como una
flecha hacia arriba ms vale más un medio
y si la flecha está hacia abajo vale
menos un medio en la descripción del
vídeo están los links para estos temas
donde se explican con más calma pero si
todo esto te suena familiar no habrá
ningún problema vamos directo a los
ejercicios
[Música]
[Aplausos]
ok el primer ejercicio nos pide escribir
los números cuánticos del último
electrón acomodado en la configuración
electrónica del oxígeno la cual ya
tenemos aquí como les llegué a mencionar
podemos hacer los números cuánticos para
todos los electrones de un átomo pero
generalmente lo hacemos para el último
porque éste puede distinguir de un
elemento a otro hablaremos de eso en
otra ocasión pero por ahora con que
sepamos que el ejercicio nos pide
enfocarnos en el electrón 2 p 4 de ese
término podemos sacar todos los números
cuánticos y el más sencillo de ellos es
el número cuántico principal en el del
nivel de energía porque tú sabes que en
la configuración el número grande me
indica el nivel de energía aquí tenemos
un 2 entonces estamos en el segundo
nivel de energía y así de fácil sabemos
que n es igual a 2 ahora el número
cuántico secundario número l indica el
tipo de orbital para eso aquí vemos
claramente que estamos en los orbitales
tipo p y recordemos que es el orbitales
p
él tiene valor de uno también este es
muy fácil para el final de este vídeo ya
tendrás más que memorizar estatal
orbital ese pdf él es igual a 0 1 2 3
ahora para el número cuántico magnético
y de espn tenemos que hacerle caso a
todo esto en que tenemos 4 electrones en
los tres orbitales p recuerda que son
tres orbitales p en cada nivel de
energía entonces lo primero que tenemos
que hacer es dibujar esos orbitales pero
puedes poner una línea un recuadro un
círculo lo que tú quieras mientras sepas
que te refieres a los orbitales en los
que estamos y aquí lo importante es
asignar el número cuántico magnético a
cada uno de estos orbitales para eso
recuerda que no importa si son orbitales
pdf el orbital del centro toma el valor
de cero
ese es el primero que te recomiendo
escribir en medio cero
luego los orbitales a la izquierda de s
toman valores negativos en este caso
sería menos 1 si hubiera más orbitales
pues sería menos uno menos dos o hasta
menos tres esto quedará más claro en el
siguiente ejemplo aquí lo que nos falta
es asignar la orientación a los
orbitales de la derecha y esos van a
tomar valores positivos más uno más dos
o hasta donde llegue pero en este caso
aquí sólo será el orbital con
orientación más 1 luego tenemos que
acomodar los 4 electrones que nos indica
la configuración en estos orbitales o
sea vamos a dibujar cuatro flechas en
los recuadros y para esto también hay
especificaciones en un momento te digo
el porqué de estas pero es muy
importante que primero vamos a dibujar
las flechas hacia arriba y siempre nos
vamos a acomodar de izquierda a derecha
o sea el primer electrón va en el
recuadro de la izquierda como una flecha
hacia arriba
ahí acomodamos uno todavía nos faltan
tres el siguiente electrón y en el
recuadro de al lado también hacia arriba
y todavía podemos acomodar uno más en el
último orbital
a esto me refería con acomodar las
flechas hacia arriba de izquierda a
derecha ahora ya que cada orbital tiene
un electrón vamos a acomodar los que nos
falten como una flecha hacia abajo pero
igual de izquierda a derecha
en este caso teníamos que acomodar 4
electrones y ya pusimos 3 solamente nos
falta 1 entonces colocamos una flecha
hacia abajo en el recuadro de la
izquierda esto es lo más difícil
acomodar los electrones pero de aquí en
adelante ya sólo nos queda asignar
valores estamos haciendo los números
cuánticos del último electrón entonces
se refiere a esta última fecha que
pusimos y vemos que está dentro del
orbital con orientación menos 1 entonces
el número cuántico magnético vale menos
1
como esta flecha está apuntando hacia
abajo el número cuántico de spin vale
menos un medio
y listo con esto terminamos el ejercicio
ahora si te preguntas por qué le hacemos
de esta manera es porque basado en
ciertas leyes de la física cuántica y
del electromagnetismo que no voy a
mencionar ahorita tenemos dos reglas que
rigen el comportamiento de los
electrones una de ellas es el principio
de exclusión de paula que nos dice que
no puede haber dos electrones de un
átomo que tengan los mismos números
cuánticos
o sea que si tú comparas dos electrones
de este átomo tienen que tener mínimo un
número cuántico diferente
y ahí la razón del por qué primero
dibujamos las flechas hacia arriba y
después hacia abajo
por ejemplo imagina que hubiéramos
acomodado todas las flechas hacia arriba
no se hubiera quedado el primer orbital
así si comparas esos dos electrones los
dos están en el nivel 2 entonces tienen
el mismo valor de n ahora los dos están
en el mismo tipo de orbital y además
tienen la misma orientación su número
magnético sería el mismo
ahora comparamos el espín y ambos están
hacia arriba pues sería más un medio
para los dos eso provoca que estos dos
electrones tengan los cuatro números
cuánticos iguales eso rompería con el
principio de exclusión de paula por lo
tanto está cómodo no es válido en cambio
si comparamos los electrones del primer
orbital de cuando acomodamos primero
hacia arriba y después hacia abajo si
están en el mismo nivel de energía
también están en el mismo orbital p con
orientación menos 1 pero al menos ya
tienen distinto giro
ya con variar mínimo en el valor de ms
podemos decir que esto es posible el
segundo asunto es la regla de hood que
nos dice que la configuración más
estable en un sub nivel de energía es
aquella que tenga el mayor número de
spinnes paralelas antes que nada con
spin paralelo nos referimos a que los
electrones tengan el mismo spin o sea
que dibujemos las flechas hacia arriba o
las falencias hacia abajo
por ejemplo pudimos haber dibujado las
flechas al azar arriba y abajo pero
según la regla de junto esta forma es
más estable o sea que es más conveniente
para un sub nivel de energía que los
electrones estén girando hacia el mismo
lado acuérdate que los electrones tienen
carga negativa entonces existen fuerzas
de repulsión entre ellos y justamente
estas fuerzas de repulsión se ven
alteradas dependiendo si giran hacia el
mismo lado o en el sentido opuesto pero
bueno de forma súper resumida y básica
estas son las razones por las que es muy
importante que primero dibujen los
electrones hacia arriba de izquierda a
derecha
y cuando llegues al último orbital ya
empiezas a dibujar los electrones hacia
abajo también de izquierda a derecha de
esta manera aseguramos que no rompemos
ni el principio de exclusión de pauli ni
la regla de junto pero bueno vamos a
otro ejercicio para que quede más claro
ahora tenemos que escribir los números
cuánticos de un electrón que posee la
configuración electrónica 4 de 9 si
también podemos calcular los números
cuánticos sin saber de qué elementos
estamos hablando pero bueno empezamos
con el número n esta configuración nos
dice que estamos en el cuarto nivel de
energía entonces n es igual a 4
para el número cuántico secundario
recordemos el valor de l para cada sub
nivel de energía como vemos aquí si
estamos en los orbitales de él es igual
a 2 ok para los siguientes
tenemos que dibujar los orbitales y los
electrones como estamos en los orbitales
de sabemos que son 5 así que dibujamos 5
recuadros que les tenemos que asignar su
orientación a cada uno recuerda en el
centro vale 0 luego de ahí a la
izquierda ponemos valores negativos en
este caso -1 y -2 y a la derecha van los
positivos + 1 y + 2 ya con esto podemos
acomodar los 9 electrones que nos dice
la configuración recuerda empezamos de
izquierda a derecha con la flecha hacia
arriba entonces acomodamos 1 2 3
4 y 5 electrones ya completamos una
vuelta ahora si empezamos a dibujar las
flechas de abajo pero como ya escribimos
5 ya sólo nos faltan 4 electrones que
vamos a escribir igual de izquierda a
derecha pero con la flecha hacia abajo
entonces ponemos 1 2 3 4 y ya quedó
porfa segura de que las flechas sean el
número de electrones que nos indican
suena un error muy tonto pero a todos
nos ha pasado que calculamos más los
números cuánticos pero porque ponemos
una flecha de más o una de menos en fin
nos concentramos en la última flecha que
colocamos y vemos que cayó en el orbital
con la orientación + 1 entonces ml es
igual a más 1 y como está apuntando
hacia abajo el valor del spin es de
menos un medio vamos a hacer un último
ejemplo y ya te dejo ejercicio solo dice
escribir los números cuánticos del
último electrón acomodado en la
configuración electrónica del sodio aquí
tenemos su configuración y pues nos
tenemos que concentrar en el electrón 3s
1
para el número principal aquí dice que
estamos en el tercer nivel de energía
por lo que n es igual a 3 como estamos
en un orbital es el número cuántico l es
igual a
bien última vez que le echamos el ojo a
esta también
y en este caso el número cuántico
magnético es súper fácil como sólo
existe un orbital es el valor de m sólo
puede ser cero pero bueno en este
orbital
tenemos que dibujar un electrón y como
antes se empieza por escribir la flecha
hacia arriba así de fácil entonces ml es
igual a cero
ims es igual a más un medio por tener la
flecha hacia arriba y con esto ya quedó
te dejo unos ejercicios tú pones pausa
resuelve lo es tranquilo y después se
muestra el procedimiento y la respuesta
pero ya sin me molesta voz suerte
[Música]
[Aplausos]
[Música]
[Aplausos]
[Música]
muchas gracias ojalá hayan quedado claro
los ejemplos recuerda hacer ejercicios y
volver a checar la teoría de vez en
cuando para que esto no se olvide muy
rápido nos vemos se cuidan
aquí te dejo los siguientes temas si te
gustó el vídeo ayúdanos a crecer dándole
like suscribiéndote y no olvides echarle
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tenemos resúmenes más ejemplos más
ejercicios de evaluación científica y
mucho más
[Música]
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