Modelo Atómico Actual: Subniveles, Números Cuánticos e Iones

Subniveles Energéticos

Bohr suponía que todos los electrones de un mismo nivel dado presentan la misma energía, pero esto no es totalmente correcto, ya que el estudio de diferentes expertos de elementos demostró que, a excepción del primer nivel de energía, los otros están formados por subniveles íntimamente agrupados entre sí, siendo el número de subniveles de cada nivel igual a n (número cuántico principal).

Entonces, los 2 elementos de la órbita K o 1 poseen la misma energía, pero en los otros niveles no todos los electrones tienen exactamente la misma cantidad de energía. En la órbita L o 2, los 8 electrones que pueden existir se encuentran separados en 2 grupos con diferente contenido energético; en M o 3, los 18 electrones se dividen en 3 grupos, y así sucesivamente.

Los subniveles se identifican con las letras en minúsculas s, p, d, f, que corresponden a las iniciales de las palabras del inglés relacionadas con los espectros atómicos: sharp, permanent, diffuse y fundamental.

• En el subnivel s caben hasta 2 electrones (1s²)
• En el subnivel p caben hasta 6 electrones (2s² 2p⁶)
• En el subnivel d caben hasta 10 electrones (3s² 3p⁶ 3d¹⁰)
• En el subnivel f caben hasta 14 electrones (4s² 4p⁶ 4d¹⁰ 4f¹⁴)

A medida que se alejan del núcleo, los niveles presentan cada vez mayor energía, pero la diferencia de energía entre niveles es cada vez menor a medida que se aleja del núcleo. Es decir, que el nivel 1 está más separado del 2 que el 2 del 3, y así sucesivamente. A medida que aumenta el valor de n, los valores de energía están más próximos entre sí. También, al aumentar n, crece el número de subniveles, determinando todo esto que en los niveles superiores las energías del núcleo se superpongan. En cada subnivel p hay tres orbitales p que suelen llamarse p_x, p_y y p_z.

Los subniveles d constan de 5 orbitales y los f de 7 orbitales, y sus formas aumentan en complejidad.

Spin del Electrón

Los electrones, además del movimiento de traslación alrededor del núcleo, presentan la facultad de girar sobre sí mismos. Este movimiento de rotación sobre su eje se puede realizar en dos sentidos posibles: en sentido horario y antihorario.

Números Cuánticos

Cada uno de los electrones queda caracterizado por 4 números cuánticos:

1. Número cuántico principal (n): corresponde al número de nivel de energía y determina el volumen o tamaño del orbital. Sus valores pueden ser 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8.
2. Número cuántico secundario (l): establece el subnivel donde se encuentra el electrón e indica la forma del orbital. Sus valores están comprendidos entre 0 y n-1.
3. Número cuántico magnético (m_l): indica cuál es la orientación del orbital en el espacio. Sus valores van de -l, 0, +l, pasando por el cero.
4. Número cuántico de spin (m_s): señala el sentido de rotación del electrón sobre su eje. Sus valores pueden ser +1/2 y -1/2.

Ejemplos:

• n = 1, 2, 3, 4, etc.
• n = 1; l = 0; m_l = 0
• n = 2; l = 0, 1; m_l = -1, 0, 1
• n = 3; l = 0, 1, 2; m_l = -2, -1, 0, 1, 2
• n = 4; l = 0, 1, 2, 3

Iones

Entre los elementos químicos se encuentran los metales y los no metales. Los primeros pueden formar iones positivos (+) y los no metales, iones negativos (-).

• Iones positivos: los metales con menos de 4 electrones en su último nivel energético tienden a perderlos y así pueden formar iones positivos.
• Iones negativos: los no metales con más de 4 electrones en su último nivel energético tienden a ganar electrones hasta llegar a 8, y así formar iones negativos.