El Misterio del Atomo -Parte 2-

Cálculo del número cuántico


                                                                             Figura 4

Figura 3

Los números de los elementos se definen por el número de protones en el núcleo y tendrán el mismo número de electrones. (Nota: los átomos pueden ganar o perder los electrones que hacen que el elemento sea un ión.Esta condición se tratará más adelante en este documento.El número de neutrones puede variar y se discutirá más adelante en el documento).

El hidrógeno (H) tiene 1 protón y 1 electrón y puede llamarse átomo # 1.

El helio (He) tiene 2 protones y 2 electrones y puede ser llamado átomo # 2.

El litio (Li) tiene 3 protones y 3 electrones y puede ser llamado átomo # 3.

La lista continúa con cada elemento que contiene el mismo número de protones y electrones.

Ahora vamos a hacer un ejemplo.

¿Cuáles son los 4 números cuánticos para el hidrógeno? o en términos simples, ¿dónde está el electrón localizado (capa, subcapa y par orbital) y cuál es su spin? O en términos muy simples; Que casa, dormitorio, litera, y cama superior o inferior es el electrón que está durmiendo?

Como podemos ver en el gráfico de la figura 4, el primer bloque que contiene el símbolo H para el hidrógeno es el lugar donde se encuentra el electrón. Vemos un "1A" que significa que el electrón está en la casa 1 o la capa 1 (1 es el primer número cuántico) y el dormitorio A o subcapaA (0 es el segundo número cuántico ya que todos los A tienen el número cuántico 0). A continuación, si vamos al fondo de la tabla directamente debajo de la columna de A, vemos el número de literas 0 o el número orbital 0 (0 es el tercer número cuántico). Y dado que el hidrógeno sólo tiene 1 electrón, el electrón debe estar en la litera superior, lo que significa que el electrón gira en sentido contrario a las agujas del reloj (-1/2 es el cuarto número cuántico de todos los electrones de la litera superior). Así que los 4 números cuánticos para hidrógeno son: 1, 0, 0, -1/2.

Vamos a hacer un elemento un poco más difícil como el nitrógeno (átomo # 7). ¿Cuáles son los 4 números cuánticos para el nitrógeno? Otra forma de hacer la pregunta es: "¿Dónde está localizado el electrón número 7 y de qué manera está girando?"

Al mirar la Figura 4, todos los bloques no tienen símbolos de elementos excepto el bloque # 7 que muestra N para el símbolo de Nitrógeno. Podemos ver los primeros 2 electrones para el nitrógeno se localizan en la subcapa 1A. Los 2 electrones siguientes para el nitrógeno se localizan en la subcapa 2A. La Subcapa 2B puede contener un máximo de 6 electrones sin embargo, ya el nitrógeno se encuentra en el tercer bloque de 2B que significa que el nitrógeno sólo tiene 3 electrones en la subcapa 2B. O en términos simples tenemos algunas camas vacías en la casa 2, dormitorio B. Como sabemos que los electrones llenan las camas superiores primero (regla de Hund), entonces podemos ver los electrones quinto, sexto y séptimo llenar las camas superiores de literas ( Orbital) -1, 0 y +1 respectivamente. Dado que el séptimo electrón se encuentra en la litera +1 y está en la cama superior entonces usted tiene toda la información para los cuatro números cuánticos: Capa (casa) 2, subcapa (dormitorio) B (recuerde que todos los B tienen el número cuántico 1) , Par orbital (litera) +1, y spin (cama superior) de -1/2. Así que los 4 números cuánticos para el nitrógeno son 2, 1, +1, -1/2.

¿Todos los elementos siguen exactamente este patrón? No. Se conoce la configuración electrónica (ubicación de los electrones) para cada elemento. Al comprobar el patrón mostrado en la figura 4 contra todas las configuraciones electrónicas verá que 17 átomos están apagados ligeramente. Si estudias estos 17 elementos puedes ver que pueden organizarse en 3 grupos. Si mira cuidadosamente los bloques de la figura 4, verá pequeñas flechas encima de algunos de los símbolos. Vamos a hacer un ejemplo del grupo 1.

¿Cuáles son los 4 números cuánticos para el átomo # 24 del cromo (Cr)? El cromo es el primer elemento que está ligeramente fuera. Observe la flecha hacia delante ">" justo encima del bloque para el Cromo. La flecha indica que debe agregar 1 electrón en subcapa 3C y restar 1 electrón de la subcapal anterior, subcapa 4A. Se supone que el cromo tiene 4 electrones en la subcapa 3C pero tiene 5 desde que pasó uno de 4A. Puesto que el cromo tiene 5 electrones en subcapa 3C podemos ver de los números orbitales del par en el fondo de la carta que los 5 electrones están situados en las camas superiores de las literas con el quinto electrón situado en el par orbital +2. Así que los 4 números cuánticos para el cromo es la capa 3, la subcapa C (todas las subcápsulas C tienen el número cuántico 2), la orbital +2 (litera) y la centrifugación -1/2 (cama superior). La respuesta para el cromo es: 3, 2, +2, -1/2. Vamos a hacer otro ejemplo para el grupo 2.

¿Cuáles son los 4 números cuánticos del átomo de uranio (U) # 92? Encuentre el bloque 92 en la figura 4. Observe la flecha hacia atrás "<" justo encima de la U. La flecha indica que debe restar un electrón de la subcapa 5D y agregar 1 electrón a la subshell siguiente que es 6C. Ese electrón lanzado en subshell 6C es el electrón que define los 4 números cuánticos para el uranio. Ese electrón está solo en 6C y debe estar en el par orbital -2 (litera) y se encuentra en la cama superior (-1/2 de vuelta). Así que la ubicación de este electrón es Shell (casa) 6, subshell (dormitorio) C, par orbital (litera) -2, y spin (cama superior) -1/2. Así que los 4 números cuánticos para el uranio son 6, 2 (para todos los C), -2, -1 / 2. Vamos a hacer un ejemplo del grupo 3.

¿Cuáles son los 4 números cuánticos para el átomo de paladio (Pd) # 46? Encuentre el bloque 46 en la figura 4. Observe las flechas dobles de avance ">>". Esta doble flecha indica que debe agregar 2 electrones en esta subcapa (4C) y sustraer 2 de la subcapa previamente rellenada (5A). Palladium es el único elemento que tiene esta propiedad inusual y se encuentra solo en esta tercera categoría. Dado que Pd se encuentra en el bloque ocho de subshell 4C debe tener 8 electrones, pero en realidad tiene 10 que llenar este subshell. Los primeros 5 electrones toman las camas superiores mientras que los últimos 5 electrones están en la cama inferior. De modo que el último o décimo electrón se encuentra en el par orbital +2 (litera) y se encuentra en la cama inferior (spin +1/2). Así que los 4 números cuánticos para el paladio son 4, 2 (para todos los C), +2, +1/2.

Ahora hemos cubierto todas las posibilidades para determinar la localización de cualquier electrón para cualquier elemento incluyendo los 3 grupos de 17 excepciones a la regla. Puesto que los elementos Lantano y Actinio forman parte del Grupo 2, surge confusión para varios editores técnicos de la Tabla Periódica de Elementos sin saber dónde colocar estos elementos. No toda Tabla Periódica de Elementos es la misma.

Otra observación interesante al mirar la figura 4 es que los elementos arriba y abajo uno del otro tienen propiedades químicas similares. Esto es similar a la Tabla Periódica de Elementos original. Mira el átomo # 3, litio. Este elemento tiene 1 electrón en su envoltura exterior. El litio se denomina metal alcalino. Todos los elementos directamente debajo del litio tienen 1 electrón en su capa externa y se llaman todos los metales alcalinos.

Otra observación interesante al mirar la figura 4 es que los elementos arriba y abajo uno del otro tienen propiedades químicas similares. Esto es similar a la Tabla Periódica de Elementos original. Mira el átomo # 3, litio. Este elemento tiene 1 electrón en su envoltura exterior. El litio se denomina metal alcalino. Todos los elementos directamente debajo del litio tienen 1 electrón en su capa externa y se llaman todos los metales alcalinos.

El berilio, el átomo # 4 tiene 2 electrones en la capa exterior y se llama un metal alcalinotérreo. Elementos por debajo del berilio son también metales alcalinotérreos y tienen 2 electrones en la capa exterior.

Los átomos siempre quieren tener 0 ó 8 electrones en la capa externa. Un elemento como Neon, átomo # 10, tiene 8 electrones en la capa externa. Todos los elementos debajo de Neon también tienen 8 electrones en la capa externa. Estos elementos se llaman gases inertes y no quieren combinarse o reaccionar con ningún otro átomo.

Un elemento como el Fluor, átomo # 9, tiene 7 electrones en la capa exterior. Todos los elementos por debajo de Flúor también tienen 7 electrones en la capa exterior y son todos llamados halógenos. Elementos con 7 electrones en la envoltura exterior quieren combinar con elementos con 1 electrón en la capa exterior para llegar al número 8. Los elementos con 6 electrones en la capa externa se combinarán con elementos con 2 electrones en la capa externa para llegar también a 8.

El hidrógeno y el helio son excepciones a la regla. El hidrógeno tiene 1 electrón en la capa exterior, pero no se llama un metal alcalino, aunque tiene propiedades metálicas a temperaturas súper enfriadas. El helio tiene 2 electrones en la capa exterior pero no es un metal alcalino-térreo, sino que se comporta como un gas inerte.

Vamos a pasar al núcleo...



Fuente: http://www.urantia.org/study/seminar-presentations/atom?term=dick%7Creim#search-jump-result-0