MODELO MECANO CUÁNTICO

Es el actual modelo atómico, fue expuesto en 1925 por Heisenberg, Schrodinger y Broglie; que explican el comportamiento de la materia y de la energía.


  • Louis de Broglie
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En el año 1924, Louis de Broglie, postuló que los electrones tenían un comportamiento dual de onda y partícula. Cualquier partícula que tiene masa y se mueve a cierta velocidad, también se comporta como onda.
Para proponer ello, planteó la siguiente ecuación:

Dibujo.JPG

Donde:
m = masa del electrón
v = velocidad de desplazamiento
λ = Longitud de onda


  • Werner heissenberg
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En el 1927, Werner Heisenberg, sugiere que es imposible conocer con exactitud la posición, el momento y la energía de un electrón. A esto se denomina Principio de Incertidumbre.









Principio de Heisenberg

El principio de Heinsenberg o principio de incertidumbre, establece que es imposible determinar de manera simultánea la posición de un electrón en un átomo y su energía con cierto grado de seguridad si el electrón se describe como una onda.
Cuando se intenta determinar con exactitud la ubicación o la energía del electrón, la otra cantidad es incierta.
En términos más sencillos, si conocemos con precisión donde se encuentra una partícula, no podemos saber con precisión de donde viene o a donde va.

  • Erwin Schrodinger
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En 1927, Erwin Schrodinger, establece una ecuación matemática que permite obtener una función de onda ψ llamada orbital. Esta describe el comportamiento de un electrón en el átomo. Esta función es llamada densidad electrónica e indica la probabilidad de encontrar un electrón cerca del núcleo.
Según Schrodinger la probabilidad es mayor mientras más cercana al núcleo y menor si nos alejamos del núcleo. Con esta teoría de Schrodinger, queda establecido que los electrones no giran en orbitas alrededor del núcleo como el modelo de Bohr, sino en volúmenes alrededor del núcleo.








Teoría de Schrodinger
La teoría de Schrodinger define la energía del electrón con precisión. Sin embargo, el principio de incertidumbre dice que hay una gran incertidumbre respecto a la posición del electrón. Por lo tanto, solo se puede describir la probabilidad de que el electrón se encuentre en un determinado punto del espacio cuando está en un estado energético dado. La región del espacio en la cual probablemente este ubicado un electrón con determinada energía, se llama orbital.


Números Cuánticos
Los números cuánticos son valores numéricos que nos indican las características de los electrones de los átomos, esto esta basado desde luego en la teoría atómica de Neils Bohr que es el modelo atómico mas aceptado y utilizado en los últimos tiempos.

Los números atómicos más importantes son cuatro:
· Número Cuántico Principal.
· Número Cuántico Secundario.
· Número Cuántico Magnético.
· Número Cuántico de Spin.

Número Cuántico Principal (n)

El número cuántico principal nos indica en que nivel se encuentra el electrón, este valor toma valores enteros del 1 al 7.

Número Cuántico Secundario (d)

Este número cuántico nos indica en que subnivel se encuentra el electrón, este número cuántico toma valores desde 0 hasta (n - 1), según el modelo atómico de Bohr - Sommerfield existen además de los niveles u orbitas circulares, ciertas órbitas elípticas denominados subniveles. Según el número atómico tenemos los numeros:
· l = 0 s sharp
· l = 1 p principal
· l = 2 d diffuse
· l = 3 f fundamental
· l = 4 g
· l = 5 h
· l = 6 i


Orbital.jpg


forma espacial de los orbitales moleculares


Número Cuántico Magnético (m)

El número cuántico magnético nos indica las orientaciones de los orbitales magnéticos en el espacio, los orbitales magnéticos son las regiones de la nube electrónica donde se encuentran los electrones, el número magnético depende de l y toma valores desde -l hasta l.

Número Cuántico de Spin (s)

El número cuántico de spin nos indica el sentido de rotación en el propio eje de los electrones en un orbital, este número toma los valores de -1/2 y de 1/2.
De esta manera entonces se puede determinar el lugar donde se encuentra un electrón determinado, y los niveles de energía del mismo, esto es importante en el estudio de las radiaciones, la energía de ionización, así como de la energía liberada por un átomo en una reacción.



También al momento de trabajar con los números cuánticos se debe tener en cuenta:


  • Principio de Exclusión de Pauli
El mismo dice "En un mismo átomo no puede existir dos electrones que tengan los mismos números cuánticos" de esta manera podemos entonces afirmar que en un mismo orbital no puede haber más de dos electrones y que los mismos deben tener distinto número de spin.

  • Regla de Hund

Cuando se llena orbitales con un mismo nivel de energía o lo que es lo mismo que se encuentran en un mismo subnivel se debe empezar llenando la mitad del subnivel con electrones de spin +1/2 para luego proceder a llenar los subniveles con electrones de spin contrario (-1/2).


Los números cuánticos sirven a su vez para entender la información que aporta la configuración electrónica

De esta forma se pueden obtener los números cuánticos de los electrones de los niveles superiores. Para mayor facilidad se presentará una tabla para asignar los números cuánticos correctos, conociendo la configuración electrónica y la localización exacta del electrón.

Dibujo_orbital.JPG


El número que precede al orbital es igual al número cuántico principal, por ejemplo para los electrones que están en el orbital 4p, el nivel = 4.
El número cuántico secundario se establece observando el orbital referido, por ejemplo para el orbital 4p , el subnivel es el orbital , l = 1 (p)



equivalencia
orbital
s
0
p
1
d
2
f
3

El existen tres tipos de orbitales p (px , py y pz ) por lo que se dice que hay tres espacios donde se acomodan dos electrones en cada uno, esos espacios o tipos de orbitales reciben el número cuántico magnético de -1 , 0 y +1 . Es decir para el orbital p existen 3 números cuánticos magnéticos.

Tipos de orbitales
Números cuánticos m
Numero de electrones
orbital
s
1
0
2
p
3
-1 , 0 , +1
6
d
5
-2 , -1 , 0 , +1 ,+2
10
f
7
-3 , -2 , -1 , 0 , +1 , +2 , +3
14


Si nos referimos al cuarto nivel de energía, 4s23d104p6 , y se menciona al orbital 4p, el superíndice indica el total de electrones de ese orbital, si se sabe que el orbital p siempre tiene los números cuánticos m ( -1 , 0 , +1 ) , entonces se agrupan de dos en dos , es decir 2 electrones para cada número cuántico magnético.
De tal manera que dos electrones (los apareados) diferirán únicamente del número cuántico s o de spin, ya que uno tendrá s = - 1/2 y el otro s = + 1/2 .




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