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▷ Número Cuántico del Cromo. Una perspectiva desde la teoría cuántica

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Cálculo del número cuántico del Cromo Hasta el momento, alguien o web  que me explique cómo calcula el número cuántico del Cromo (Cr) o sus ...
Commentarios septiembre 18, 2020
▷ Número Cuántico del Cromo. Una perspectiva desde la teoría cuántica

Cálculo del número cuántico del Cromo




Hasta el momento, alguien o web  que me explique cómo calcula el número cuántico del Cromo (Cr) o sus variantes, no lo encuentro. En éste articulo fundamentaré ése número mediante una investigación;


El elemento en su estado fundamental tiene una configuración electrónica así;


Cr: [Ar]4s23d 4



Así es como "normalmente" se calcularía una configuración electrónica, sin embargo la literatura habla de "anomalías" en la configuración electrónica, eso si que hay mucho en YouTube y es muy fácil de entender, pues la corrección a la configuración electrónica es;



Cromo
Algunos detalles del cromo. Imagen tomada de https://ptable.com/?lang=es#Electrones


Imagina acomodar 4 globos de tal forma que estén uno alado de otro, los globos no se "sentirán" cómodos y estos se reacomodarán;


globos
Los orbitales no pueden adquirir esta forma por su sus cargas, en tercera dimensión 



flor de globo
Esta es la forma más estable de los orbitales 



Aún hay algo que no es tan claro como parece, entonces ¿El Manganeso tiene los mismos números cuánticos que el Cromo?, pues no debería por que el Principio de exclusión de Pauli menciona lo siguiente: "Este principio establece que no es posible que dos electrones de un átomo tengan los mismos cuatro números cuánticos. Si dos electrones deben tener los mismos valores de "n, l, m" (es decir, los dos electrones están en el mismo orbital atómico), entonces deben tener distintos valores de "s". En otras palabras, sólo dos electrones pueden coexistir en el mismo orbital atómico, y deben tener espines opuestos" (Chang, 2011 p. 305).


cromo
Comparativa entre el cromo y manganeso, obtenida de https://ptable.com/?lang=es#Electrones



Claro, aquí NO se observa el spin, quizá ahí esté la respuesta a nuestra interrogante, esto debería obedecer la Regla de Hund que dice: "la distribución electrónica más estable en los subniveles es la que tiene el mayor número de espines paralelos(Chang, 2011 p. 307). Es decir, los los spines apuntando arriba, "mientras podamos acomodar más, se obtiene una distribución electrónica más estable".

Como Nota podemos deducir lo siguiente;

Si están llenos o simi-llenos, es estable
Si están semi-llenos y vacíos o llenos y vacíos son inestables

veamos un ejemplo;


El cromo es un átomo que presenta anomalía en su configuración electrónica, esta distribución es de su estado fundamental


Podemos observar que en la última sub-capa hay 4 electrones pero al final hay dos espacios vacíos, es decir tenemos semi-lleno y vacíos, es decir, esta distribución es inestable.


El manganeso es estable en su estado fundamental


Para éste caso, la distribución que podemos observar del manganeso, indica que tenemos semi-lleno, es decir, es estable. 

Es por ello que, para el ejemplo de los globos que mencionamos, un electron ubicado en la sub-capa 4S, salta para estabilizar al cromo teniendo lo siguiente;


Distribución electrónica del Cromo con la corrección, teniendo una "anomalia" en su configuración electrónica para lograr la estabilidad.


Ahora podemos observar que, tenemos semi-lleno, es decir, estable.

Cómo puedes observar entre la distribución del manganeso y la anomalía del cromo, éstos solo se diferencian en la sub-capa 4S, a uno le falta un electrón, pues éste salta para estabilizar el átomo de cromo, y es aquí donde sus números cuánticos convergen, hace unos años eso era mi duda, pero resulta que los números cuánticos varian en función al estado de oxidación de cada elemento químico.

Lo que sí nos debe quedar claro, es que lo números cuánticos "se utilizan para describir los orbitales atómicos e identificar los electrones que están dentro. El número cuántico de espín es un cuarto número cuántico que describe el comportamiento de determinado electrón y completa la descripción de los electrones en los átomos" (Chang, 2011 p. 297)

Calculemos los números cuánticos del Cromo;

Bien esta imagen será usando la distribución estable del cromo.


Distribución estable para el Cromo


Podemos observar que hay 6 espacios semi-llenos, por tanto habrá 6 números cuánticos del cromo, un número cuántico para n = 4  y 5 números cuánticos para n = 3.

La distribución de m quedaria de la siguiente manera;


Se observa los valores de m en la distribución estable de la configuración electrónica del Cromo


Haré una tabla;


Números cuánticos del Cromo


Como podemos observar el Cromo posee diferentes números cuánticos, los átomos pierden o ganan electrones, estos electrones deben formar parte de un átomo o átomos, y con ello los orbitales se completan, así el número cuántico del Cromo +3 seria el de la fila 4 de la imagen de arriba, pero eso ... ya es otro tema.

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