Semana 22
¿Dónde está el electrón?
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Indicador de logro:
Representa adecuadamente una estructura atómica con su conjunto de números cuánticos.
Imagina que tienes que ubicar a una persona en tu mismo departamento, pero no tienes más información como en cuál municipio, colonia y calle vive. Sería muy difícil ubicarla.
Pero qué pasa si ahora nos centramos en tratar de ubicar un electrón dentro del átomo, ¿cómo podríamos ubicarlo? ¿Qué necesitamos saber para poder ubicarlo?
Carlos: Observa, compara y responde.
A. Las primeras coordenadas
Como ya sabes, los electrones se mueven velozmente en la corteza, formando una nube electrónica donde hay mayor probabilidad de encontrar al electrón. Bien, veamos la siguiente analogía.
Cuando se quiere localizar a una persona debemos saber puntos de referencia, por ejemplo:
Cuando se quiere ubicar a un electrón en el átomo se necesitan ciertos datos:
B. Observa, analiza y compara
Procedimiento:
Verifica las similitudes de un hotel con un átomo en esta actividad.
Observa las imágenes anteriores y trata de emparejar las partes del átomo que corresponden a los datos para localizar a una persona.
Como puedes observar, un átomo se divide en niveles, estos niveles poseen subniveles y estos orbitales. A cada uno de estos datos le corresponde un número cuántico.
Por tanto, los números cuánticos sirven para determinar la posible ubicación del electrón dentro de la nube electrónica. ¿Pero en qué consiste cada número cuántico? Veamos a continuación.
Este es un hotel, observa, analiza y escribe con tus palabras qué característica tienen en común con el modelo de átomo.
Observa, ¿qué tiene en común el átomo con el hotel?
El hotel tiene pisos, los cuales en el átomo equivalen a niveles de energía, por tanto, el número cuántico principal determina el nivel de energía, la energía del electrón.
Cuanto más alejado del núcleo se encuentre un electrón, ocupará un nivel con mayor energía y será menos estable.
El nivel de energía principal que ocupa el electrón matemáticamente toma los valores de n = 1, 2, 3...7 Por ejemplo:
Si: n = 2; entonces el electrón ocupa el nivel 2.
Si: n = 5; entonces el electrón ocupa el nivel 5.
En la actualidad son 7 niveles de energía, por el número total de elementos que se han descubierto a la fecha.
Así como un hotel tiene pisos, un átomo tiene niveles.
Pisos del hotel = niveles del átomo
En el hotel cada piso tiene habitaciones, así en los niveles del átomo existen subniveles.
Habitaciones del hotel= subniveles del átomo
El número cuántico secundario también es conocido como número cuántico azimutal y, para el electrón, determina el subnivel de energía donde este debe encontrarse dentro de un nivel «n».
Matemáticamente toma valores desde cero hasta n-1: l = 0, 1, 2, 3…(n-1)
El número cuántico magnético (ml) describe la cantidad de formas y orientaciones del orbital en el espacio. Para el electrón, el número magnético indica dónde se encuentra dentro de un determinado subnivel de energía.
Matemáticamente adquiere los valores desde -l, … ,0, … +l (que se lee desde menos l pasando por cero hasta más l). Quiere decir de la siguiente manera:
Carlos: Número cuántico secundario (l).
Fíjate que...
En el primer nivel n = 1 solo se encuentra un orbital esférico llamado s, es el más cercano al núcleo y el primero en llenarse con un máximo de dos electrones.
El segundo nivel n = 2 contiene un orbital s esférico y tres p con formas lobulares, cada uno de los cuales puede tener un máximo de dos electrones, con un total de ocho electrones por nivel.
C. Número cuántico magnético del nivel 4
Ya sabes cómo se obtiene el número cuántico magnético, ahora hazlo completando el nivel 4.
D. ¡Responde!
Recuerda la representación de cargas, ahora responde:
a. ¿Podrían convivir dos partículas con carga negativa?
Existe un cuarto número cuántico llamado número cuántico de spin (ms), imagina un orbital lleno con dos electrones.
El número cuántico de spin indica el sentido de giro que tiene el electrón en un orbital. Por tanto, para que los electrones puedan convivir dentro de un mismo orbital, uno debe girar en el sentido de las agujas del reloj y el otro en sentido contrario. Cada uno de los giros adquieren los siguientes valores:
Cabe mencionar que los orbitales se pueden representar de la siguiente manera:
Irene: Número cuántico de spin (ms).
E. Encontrando los números cuánticos
Con lo que sabes sobre los números cuánticos, encuentra todos los valores posibles para los niveles de energía que se te indican.
Procedimiento:
Deduce los números cuánticos secundario y magnético para:
n= 5
n= 6
n= 7
Fíjate que...
Puedes usar la frase sopa de fideos.
Para recordar los subniveles y sus valores así:
Lisa: Conozcamos cómo se ven los átomos y cómo se genera la nube electrónica, zona donde es más probable encontrar al electrón.
¿Por qué es importante?
Los números cuánticos son importantes porque nos ayudan a comprender la organización y constitución interna de los átomos y cómo los electrones están distribuidos dentro de estos.
También han ayudado a entender por qué hay elementos que conducen la electricidad y el calor con facilidad.
Los números cuánticos han permitido comprender las diferentes propiedades de los elementos, las cuales estudiaremos más adelante. La aplicación de ese conocimiento permite predecir lo que sucederá en el universo.
El descubrimiento de la microtecnología tiene aplicación en la construcción de los televisores de plasma. La capa de plasma se compone de una solución hecha de los elementos de gases nobles (helio, neón, argón, kriptón, xenón y radón).
Una carga eléctrica en esta mezcla de gases hace que los elementos adquieran un efecto fosforescente, haciendo que emitan luz y así podamos observar las imágenes con mayor definición y colores muy intensos.
Los electrones se mueven a gran velocidad, por tanto, solo se pueden plantear los lugares donde es probable encontrar al electrón.
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