Nombres quàntics i configuració electrònica: una guia completa

Nombres quàntics

n = Número enter que indica el nivell d'energia principal de l'electró.

l = Número quàntic del moment angular orbital, que pren valors enters des de 0 fins a n-1. Per exemple, si n = 3, l pot ser 0, 1 o 2.

m_l = Número quàntic magnètic, que pren valors enters des de -l fins a +l. Per exemple, si l = 2, m_l pot ser -2, -1, 0, 1 o 2.

(l = 0) té 1 orbital s            (l = 1) té 3 orbitals p

(l = 2) té 5 orbitals d          (l = 3) té 7 orbitals f

s = 2 electrons màxim     p = 6 electrons màxim     d = 10 electrons màxim     f = 14 electrons màxim

Els orbitals = (x, y, z)  Exemple: n = 3

n = 3           l = 0, 1, 2           m_l = -2, -1, 0, 1, 2

1 orbital 3s (3, 0, 0)                                                2 electrons

3 orbitals 3p (3, 1, -1), (3, 1, 0) i (3, 1, 1)                          6 electrons

5 orbitals 3d (3, 2, -2), (3, 2, -1), (3, 2, 0), (3, 2, 1) i (3, 2, 2)  10 electrons

x = n   y = diferents valors de l   z = diferents valors de m_l

Òrbita i Orbital

Òrbita: Camí que segueix un cos celeste.

Orbital: Regió amb major probabilitat de trobar un electró.

Ones

Ones: Es classifiquen segons la relació de direcció de moviment i direcció de propagació de l'ona (ones transversals i longitudinals) i segons si necessiten un medi material (ones mecàniques i electromagnètiques).

Ona: Pertorbació que es propaga per l'espai o un medi, on l'energia es transporta sense un transport de massa.

Ones mecàniques: Necessiten un medi material per propagar-se.

Ones electromagnètiques: Es poden propagar en el buit, com els raigs X.

c = λ / T           c = λ · ν           ΔE = h · ν         1 nm = 1 · 10^-9 m

λ = longitud d'ona (m)     ν = freqüència (Hz)       c = 3 x 10⁸ m/s

T = període (s)   ΔE = energia del fotó o variació d'energia

h = 6.63 · 10^-34 J·s

Espectres

Espectres continus: Abasten totes les radiacions compreses entre dos extrems, passant de unes a les altres gradualment.

Espectres discontinus: Només contenen certes radiacions de determinades longituds d'ona.

Espectres d'emissió: Provenen directament de la font emissora.

Espectres d'absorció: Provenen de la font emissora, però que han travessat una matèria determinada.

Models atòmics

Model de Rutherford: El nucli és molt petit i és on es concentra la càrrega positiva i gairebé tota la massa de l'àtom.

Dalton: Només existeix l'àtom, no els electrons.

Teoria atòmica democràtica: Introducció de la idea de l'àtom, que en grec significa "indivisible".

Teoria atòmica de Dalton: Els elements que constitueixen la matèria estan formats per partícules individuals i indivisibles anomenades àtoms.

Model de Bohr: Tres postulats que es refereixen exclusivament a l'electró.

1. 1r Postulat: L'electró gira al voltant del nucli en òrbites circulars definides sense emetre energia ni absorbir-ne. No varia la seva velocitat, no es precipita al nucli, i el radi atòmic és constant.
2. 2n Postulat: Per a l'electró només són permeses les òrbites circulars, l'energia de les quals té uns certs valors determinats. L'electró està limitat a només certes energies permeses. n és qualsevol òrbita permesa per situar l'electró i, assignant nombres enters a cadascuna d'aquestes òrbites, l'electró té una energia determinada i diferent en cada òrbita. Passa de l'estat fonamental a l'estat excitat.
3. 3r Postulat: El pas d'un electró d'una òrbita a una altra provoca l'emissió o l'absorció d'energia d'acord amb la diferència d'energia entre els dos nivells energètics.

Hipòtesi de Broglie: La llum es pot comportar com una partícula i com una ona a la vegada.

Principi d'incertesa de Heisenberg: No es pot conèixer simultàniament la quantitat de moviment i la posició d'una partícula.

Exemple: Z = 25 (manganès)

Configuració electrònica: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d⁵

El més important és 3d⁵ perquè:

n = 3 perquè és 3d  i com és d⁵  ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ ↑ ↑

El ⁵ és el nombre d'electrons desaparellats. Hi ha 5 electrons desaparellats perquè en els orbitals d pot haver-hi un màxim de 10 electrons.

m_s = Al darrer electró, si l'espín està cap amunt o cap avall. Si està cap amunt és +1/2, si està cap avall és -1/2.

Quedaria això:

5 orbitals 3d

(3, 2, -2, +1/2) (3, 2, -1, +1/2) (3, 2, 0, +1/2) (3, 2, 1, +1/2) (3, 2, 2, +1/2)

(x, y, z, w)

x = n

y = diferents valors de l

z = diferents valors de m_l

w = diferents possibles valors de m_s, és a dir, tots els espins.