Números cuánticos
Los números cuánticos son valores numéricos discretos que nos indican las características de los electrones en los átomos, esto está basado en la teoría atómica de Niels Bohr que es el modelo atómico más aceptado y utilizado en los últimos tiempos por su simplicidad.
En física de partículas, también se emplea el término números cuánticos para designar a los posibles valores de ciertos observables o magnitud física que poseen un espectro o rango posible de valores discreto.
Número cuántico principal
El número cuántico principal, n, determina el tamaño del orbital. Puede tomar cualquier valor natural distinto de cero: n = 1, 2, 3, 4 … Varios orbitales pueden tener el mismo número cuántico principal, y de hecho lo tienen, agrupándose en capas. Los orbitales que tienen el mismo número cuántico principal forman una capa electrónica.
Cuanto mayor sea el número cuántico principal, mayor será el tamaño del orbital y, a la vez, más lejos del núcleo estará situado.
Número cuántico azimutal
El número cuántico azimutal, l, indica la forma del orbital, que puede ser circular, si vale 0, o elíptica, si tiene otro valor.
El valor del número cuántico azimutal depende del valor del número cuántico principal.
Desde 0 a una unidad menos que n. Si el número cuántico principal vale 1, n = 1, el número cuántico azimutal sólo puede valer 0, ya que sus posibles valores van desde 0 hasta una unidad menos que n. Si por el contrario el número cuántico principal vale 6, n = 6, el número cuántico azimutal puede tomar seis valores distintos, desde cero hasta cinco: l = 0, 1, 2, 3, 4 o 5
A cada valor del número cuántico azimutal le corresponde una forma de orbital, que se identifica con una letra minúscula.
Cuanto mayor sea el número cuántico azimutal, más elíptico y achatado será el orbital. Cuando vale cero, el orbital es circular. Cuando vale uno, es algo elíptica. Si dos, es más achatado; si tres, más todavía…
Número cuántico magnético
El número cuántico magnético, m, determina la orientación del orbital. Los valores que puede tomar depende del valor del número cuántico azimutal, m, variando desde – l hasta + l.
Si el número cuántico azimutal vale 0, l = 0, el número cuántico magnético sólo puede tomar el valor 0. Así, sólo hay un orbital s.
Si el número cuántico azimutal vale 1, l = 1, el número cuántico magnético puede tomar los valores -1, 0 y 1, ya que sus posibles valores van desde – l hasta l. Hay, por lo tanto, tres orbitales p, ya que si l = 1 el orbital se llama p.
En general, para un valor l, habrá 2·l + 1 orbitales:
l (tipo) Orbitales
0 (s) 1
1 (p) 3
2 (d) 5
3 (f) 7
4 (h) 9
Puesto que el valor de m depende del valor que tenga el número cuántico azimutal, l, y éste toma valores dependiendo del número cuántico principal, n, y, por tanto, de la capa electrónica, el número de orbitales variará de una capa a otra.
El número de orbitales de cada tipo viene determinado por los valores que puede tomar el número cuántico magnético, m, y será: 2·l+1. Si l = 0 hay un único orbital, si l = 4 habrá 9.
Número cuántico Spín
Si consideramos el electrón como una pequeña esfera, lo que no es estrictamente cierto, puede girar en torno a sí misma, como la Tierra gira ocasionando la noche y el día. Son posibles dos sentidos de giro, hacia la izquierda o hacia la derecha.
Este giro del electrón sobre sí mismo está indicado por el número cuántico de espín, que se indica con la letra s. Como puede tener dos sentidos de giro, el número de espín puede tener dos valores: ½ y – ½. Podemos resumir indicando que la corteza electrónica se organiza en capas, indicadas por el número cuántico principal, n, que indica su lejanía al núcleo.
Dentro de las capas hay distintos orbitales, especificados por el número cuántico azimutal, l, y que indica la forma del orbital. El número de orbitales de cada tipo está dado por el número cuántico magnético, m, que nos señala la orientación del orbital. Además hay otro número cuántico, de espín, s, que sólo puede tomar dos valores e indica el giro del electrón sobre sí mismo.