Los números cuánticos

Para describir la distribución de los electrones en el hidrógeno y los demás átomos, la mecánica cuántica precisa de tres números cuánticos: el número cuántico principal, el número cuántico del momento angular y el número cuántico magnético. Estos números se derivan de la solución matemática de la ecuación de Schrödinger para el átomo de hidrógeno, y se utilizan para describir los orbitales atómicos e identificar a los electrones que están dentro. El número cuántico de espín es un cuarto número cuántico que descri­be el comportamiento de un determinado electrón y completa la descripción de los elec­trones en los átomos.

El número cuántico principal (n)

El número cuántico principal (n) puede tomar valores enteros de 1, 2, 3, etcétera, y corresponde al número cuántico en la ecuación. En el átomo de hidrógeno, el valor de n define la energía de un orbital. Sin embargo, esto no se aplica para átomos polielectrónicos, como se verá en breve. El número cuántico principal también está rela­cionado con la distancia promedio del electrón al núcleo en un determinado orbital. Cuanto más grande es el valor de n, mayor es la distancia entre un electrón en el orbital respecto del núcleo y, en consecuencia, el orbital es más grande (y menos estable).

El número cuántico del momento angular (?)

El número cuántico del momento angular (?) expresa la “forma” de los orbitales. Los valores de ? dependen del valor asignado al número cuántico principal, n. Para un cierto valor de n, ? tiene todos los valores enteros posibles desde 0 hasta (n – 1). Para n- 1, sólo existe un posible valor de i\ es decir, ? = n- l = l- l=0. Sin = 2, i puede tener dos valores: 0 y 1. Si n = 3, ? puede tener tres valores: 0, 1 y 2. El valor de l se designa con las letras s,p,d,… de la siguiente forma:

Por tanto, si ? = 0, tenemos un orbital s, si ? = 1, tenemos un orbital p, y así sucesiva­mente.

La secuencia especial de letras (s, p y d) tiene un origen histórico. Los físicos que estudiaron los espectros de emisión atómica intentaban relacionar las líneas espectrales detectadas con los estados de energía asociados a las transiciones.