Comprendiendo el Modelo Cuántico del Átomo

La discusión comienza con una visión general del modelo cuántico del átomo, centrándose en la estructura propuesta por Bohr. Consiste en un núcleo que contiene protones y neutrones, que representa la mayor parte de la masa del átomo, y una nube de electrones que rodea el núcleo con la menor densidad de materia.

El modelo atómico de Bohr comparaba los átomos con sistemas planetarios en miniatura donde los electrones orbitan el núcleo en órbitas fijas y cuantizadas. Sin embargo, medir la velocidad y la posición de los electrones resultó imposible debido a la interacción con los fotones que alteraban su trayectoria.

La función de onda de Schrödinger introdujo una nueva perspectiva, visualizando electrones como ondas en lugar de partículas. Este cambio en la comprensión llevó al concepto de niveles de energía en lugar de órbitas, con electrones existiendo en estados de energía cuantizados representados por niveles 'n'.

La discusión avanza hacia el concepto de subniveles de energía, reemplazando órbitas elípticas con subniveles definidos por el segundo número cuántico. Estos subniveles se caracterizan por diferentes tipos de orbitales (s, p, d, f) con diferentes números de orbitales dentro de cada subnivel.

Los orbitales se describen como ondas estacionarias donde es más probable encontrar electrones. Los subniveles s, p, d y f tienen 1, 3, 5 y 7 orbitales respectivamente, cada uno representando una forma tridimensional donde residen los electrones.

La organización de los subniveles dentro de cada nivel de energía se detalla, mostrando la distribución de orbitales en el primer nivel de energía. Esta organización proporciona un marco estructurado para comprender la disposición de los electrones en los átomos.

Los niveles de energía en un átomo están representados por números y letras. El primer nivel de energía se denota como 1s, el segundo nivel tiene subniveles 2s y 2p, el tercer nivel tiene subniveles 3s, 3p y 3d, el cuarto nivel tiene subniveles 4s, 4p, 4d y 4f, el quinto nivel tiene subniveles 5s, 5p, 5d y 5f, el sexto nivel tiene subniveles 6s, 6p y 6d, y el séptimo nivel tiene subniveles 7s y 7p.

Los subniveles en los átomos tienen formas específicas. Los subniveles S son esféricos, con un solo orbital. Los subniveles P tienen lóbulos y consisten en tres orbitales llamados px, py y pz. Los subniveles D son más complejos con cinco orbitales, cada uno con una forma única.

Las formas detalladas de los subniveles son intrincadas. Por ejemplo, el subnivel d tiene orbitales como x^2-y^2, xy, z^2, xz y yz, cada uno con lóbulos distintos y orientaciones en el espacio. Estas formas proporcionan una representación visual de dónde es probable que se encuentren los electrones dentro de un átomo.

La estructura de niveles de energía en un átomo se representa en tres dimensiones, con el primer nivel de energía siendo esférico. El núcleo del átomo se encuentra en la intersección de los ejes del plano espacial, incluyendo los planos x, y, y z.

El segundo nivel de energía consiste en otro subnivel llamado 2s, que es una esfera que contiene la primera esfera donde reside el núcleo. Además, el primer orbital del subnivel p se asemeja a globos conectados y opuestos, formando una órbita única a lo largo de cada eje.

El tercer nivel de energía incluye un subnivel tipo s, que es una esfera de probabilidad esférica que representa un orbital. A continuación, el subnivel 3px consiste en dos lóbulos ubicados a lo largo del eje x, formando un orbital.

El cuarto nivel de energía introduce un subnivel esférico llamado 4s. Este nivel muestra varios orbitales, incluyendo el primer orbital con dos lóbulos, seguido por los orbitales x al cuadrado e y al cuadrado, cada uno compuesto por cuatro lóbulos.

Las configuraciones electrónicas son estructuras tridimensionales complejas formadas por lóbulos y esferas, que pueden ser visualizadas y comprendidas a través de configuraciones electrónicas. Estas configuraciones son esquemas abstractos que ayudan a entender los niveles de energía de un átomo.

En las configuraciones electrónicas, los niveles de energía se representan como 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 3d, 4s, 4p, 4d, 4f, 5s, 5p, 5d, 5f, 6s, 6p y 6d. Cada nivel de energía consta de orbitales específicos, con líneas que indican el número de orbitales presentes.

Los orbitales están representados por líneas y formas, con orbitales esféricos para los subniveles s y lóbulos para los subniveles p. La orientación de los orbitales sigue los ejes espaciales, formando formas específicas como esferas, mancuernas y lóbulos.

Para colocar electrones dentro de la nube electrónica de un átomo, se utiliza la regla diagonal. Esta regla organiza los electrones en cada nivel de energía del átomo, guiando la comprensión de la distribución de electrones dentro de la configuración electrónica.