Por Kylene Arnold – Actualizado el 30 de agosto de 2022
Describir los estados de los electrones en los átomos puede resultar un desafío. Sin una terminología precisa, abundan los malentendidos. Los físicos resuelven esto utilizando cuatro números cuánticos que identifican de forma única el orbital de cada electrón. Estos números también revelan cuántos electrones puede contener un átomo en su capa exterior o de valencia.
Para calcular el recuento total de electrones para un conjunto determinado de números cuánticos:1) Cuente los orbitales completamente ocupados debajo del número cuántico principal. 2) Suma los electrones en esos orbitales completos. 3) Sume los electrones en todos los subniveles completamente ocupados hasta el número cuántico angular. 4) Para la subcapa final, agregue dos electrones por cada valor de número cuántico magnético permitido hasta el especificado. La suma es el número máximo de electrones que puede contener el átomo.
El número cuántico principal (n) indica cuántas capas se llenan antes de la actual. Resta uno de n para encontrar el número de capas inferiores completamente llenas.
Cada capa puede contener un número máximo específico de electrones:2 en la primera (n=1), 8 en la segunda (n=2), 18 en la tercera (n=3), 32 en la cuarta (n=4), y así sucesivamente. Sume estos valores para todos los shells que estén completamente ocupados.
El número cuántico angular (l) designa el tipo de subcapa:0 =s, 1 =p, 2 =d, 3 =f. Por ejemplo, l=1 corresponde a una subcapa p.
Para cada subnivel debajo del indicado por l, agregue su capacidad máxima de electrones:s =2, p =6, d =10, f =14. Si l =1 (p), agregue 2 del subnivel s. Si l=2 (d), agregue 2 de s y 6 de p, para un total de 8.
Sume los números de los pasos 2 y 4. Esto le dará el recuento de electrones hasta el último subnivel completamente ocupado del nivel actual.
El número cuántico magnético (m) especifica la orientación de los orbitales dentro de una subcapa. Varía de –l a +l. Para l=1, los valores m posibles son –1, 0, +1.
Enumere todos los valores m permitidos en orden ascendente y cuente cuántos preceden o igualan al m dado. Cada orientación puede contener dos electrones (giro hacia arriba y hacia abajo).
Multiplique el número de orientaciones contadas por 2 y súmelo al total del paso 5. El resultado es el recuento máximo de electrones para el átomo descrito por los números cuánticos (n, l, m).
Ejemplo:Para (n=4, l=1, m=0), hay 3 capas completamente llenas (28 electrones) + 2 electrones de la subcapa s (30 en total). Con l=1, los posibles valores de m son –1, 0, +1; hasta m=0, hay dos orientaciones, sumando 4 electrones. El átomo puede contener 34 electrones en total.
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