Átomo polielectrónico

El átomo polielectrónico

Ahora, ya no solo se aborda al átomo de hidrógeno y su indiscutible importancia para comprender al resto de electrones que componen a la tabla periódica, las aportaciones de grandes científicos como Schrödinger concibiendo en parte al mundo cuántico.

Podemos tratar por consiguiente al átomo de helio, el cual consta de un núcleo con sus dos electrones. Conforme se va incrementando la complejidad del átomo es cada vez más difícil hacer cálculos relacionados para conocer su estructura y luchar además contra las leyes fijas sobre la repulsión de dos cuerpos como los electrones cercanos, o bien, qué pasa cuando se estudian elementos más grandes, con más componentes. Es por ello que se ha desarrollado un método conocido como “campo autoconsistente”, el cual postula que:

1. Función de onda razonable para electrón del átomo a excepción de uno
2. Cálculo por efecto del campo del núcleo que ejerce sobre un electrón dado
3. Incorporación de la primer excepción y condiciones del segundo punto para calcular una función de onda

Posteriormente,  al elegirse otro electrón y utilizar los campos resultantes se puede obtener una función de onda mejorada. De esta manera se repite los procesos  n veces que sean necesarios para que exista entre todas estas funciones una consistencia que ya nos pueda hablar sobre una construcción del átomo bastante precisa.  La diferencia entre los orbitales distintos al del hidrógeno en átomos hidrogenoides experimenta cierta contracción y cumple con un orden de la carga nuclear, para esto, en la representación de s, p, d y f obedece a la superioridad que representa el último con respecto al anterior nivel. La energía de un orbital dado depende de la carga nuclear, así mismo, entre más grandes sean, las diferencias serán más perceptibles en cuanto a las alteraciones, es por estas razones que no existe un orden general o universal que encasille a todos los átomos, es decir, tienen particularidades. Como se sabe, existe un orden para el llenado de los orbitales, y se puede esquematizar en una sucesión diagonal donde no precisamente se tiene que continuar la serie en un orden específico para cada elemento, esto hace que no exista modelo o “ecuación general” en el llenado de la configuración electrónica. Los métodos estratégicos más eficientes para determinar esta cadena son recursos variables.

El principio de Pauli

Después del análisis de la partícula en una caja,  y tratamiento hacia el análisis de las funciones que requieren el uso de los tres números cuánticos ahora se describe al siguiente componente y que depende del tercero, pues, de acuerdo al valor del número cuántico magnético, se tiene la orientación del llamado “spin”, la dirección hacia la que se encuentre. Cumplen características y para dos electrones tendrán valores de +/- ½. Derivan 2 situaciones: cuando se encuentra paralelos y cuando se anulan por la posición opuesta, que, para conveniencia y mejor comprensión se han llamado “apareados”, los cuales son ligeramente repelidos en un campo (diamagnéticos). Por su parte, los “paramagnéticos” serán los no apareados y atraídos fuertemente hacia un campo. Pero, ¿qué tiene que ver lo anterior con el principio de exclusión de Pauli?, bien, pues se plantea el caso donde se tenga el mismo spin y lo que sucederá con toda seguridad es que ocurrirá una repulsión, a su vez, ocuparán distintas posiciones. En un intercambio cualquiera del par de electrones en el sistema debe ocurrir un cambio de signo, lo cual, apela a que si dos electrones tienen el mismo spin deben forzosamente describir diferentes funciones de onda espaciales y de encontrarse en el mismo spin, estarán apareados. Finalmente, en un átomo dado no pueden existir los mismos valores para números cuánticos  de dos electrones.

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