El diagrama de Pauling es un diagrama realizado por el químico estadounidense Linus Carl Pauling para ayudar en la distribución de los electrones en los subniveles de la electrosfera.
Subniveles
Los subniveles se designan por letras: s (sharp = afilado), p (principal), d (difuso), f (fundamental), g, h, i, siendo estos 3 últimos ausentes en el diagrama convencional, porque aunque existen en teoría, no hay átomo que tenga espacio para tantos electrones, y entonces no son necesarios el uso de estos subniveles.
- La capa K se compone del subnivel s.
- La capa L se compone de los subniveles s, p.
- La capa M se compone de los subniveles s, p, d.
- La capa N se compone de los subniveles s, p, d, f.
- La capa O se compone de los subniveles s, p, d, f, g.
- La capa P se compone de los subniveles s, p, d, f, g, h.
- La capa Q consiste en la subniveles s, p, d, f, g, h, i.
Los subniveles soportan un máximo de:
- s - 2 electrones.
- p - 6 electrones.
- d - 10 electrones.
- f - 14 electrones.
- g - 18 electrones.
- h - 22 electrones.
- i - 26 electrones.
Correspondería a:
- K 1s2
- L 2s2 2p6
- M 3s2 3p6 3d10
- N 4s2 4p6 4d10 4f14
- O 5s2 5p6 5d10 5f14 5g18
- P 6s2 6p6 6d10 6f14 6g18 6h22
- Q 7s2 7p6 7d10 7f14 7g18 7h22 7i26
El diagrama de Moeller, también llamado regla de las diagonales,[1] método de la lluvia,[2] o regla del serrucho,[3] es un método químico con el fin de calcular la configuración electrónica de un átomo neutro mediante su número atómico (Z). Es aplicable en la mayoría de los elementos, con excepciones en los metales de transición y en elementos de número atómico elevado, ya que incumplen el principio de Aufbau.
Es un método gráfico y nemotécnico inventado por Erwin Madelung en 1936; que consiste en escribir la configuración electrónica de un elemento. Se caracteriza por trazar unas diagonales por las columnas de los orbitales, y siguiendo la dirección de la flecha se establece el orden apropiado de los mismos para un elemento.
El diagrama lleva el nombre del químico estadounidense Therald Moeller que en 1952 publicó por primera vez el diagrama en un libro de texto,[4][5] basado en la versión moderna del diagrama en una publicación de Pao-Fang Yi de 1947.[6][7][8]
En inglés se le conoce como la regla de Madelung,[9] en portugués como el diagrama de Linus Pauling,[6][7] y en francés y en ruso se le conoce como regla de Klechkowsky (en honor a Vsevolod Klechkovsky).
Descripción
Para comprender el diagrama se puede utilizar la siguiente tabla:
| s | p | d | f | |
|---|---|---|---|---|
Para encontrar la distribución electrónica se escriben las notaciones en forma diagonal desde arriba hacia abajo y de derecha a izquierda (seguir colores):
Obtención del diagrama
El diagrama de Moeller recopila en una tabla una serie de datos que proporcionan los números cuánticos n (nivel de orbitales), l (caracterización del orbital, s, p, d o f), m (orientación del orbital en el espacio), y s (espín, igual siempre a +1/2 ó -1/2).
Salvo en el caso de s, los valores de todos los números cuánticos se obtienen a partir del valor de n:
- n: número cuántico principal, toma valores enteros positivos [1,2,3,4...], ya que es el número del nivel.
- l: número cuántico azimutal asociado al momento angular orbital, toma todos los valores enteros desde 0 hasta (n-1) → [0,1,2,...,(n-1)]. Caracteriza el tipo de orbital en función del nivel, n.
- m: número cuántico magnético(m), toma todos los valores enteros desde -l hasta +l (incluidos los extremos) → [(-l),...,0,...,(+l)]. Indica la orientación espacial del orbital, es decir, todas sus características. Ejemplos:
- n=1 (primer nivel de orbitales):
- l =0 → Esto da orbitales de tipo s (llamados así por la palabra en inglés sharp, afilado)
- m=0 → Un valor, una orientación, con lo que sólo hay un orbital tipo s en el nivel 1 (n=1). El orbital es, por lo tanto llamado 1s (se le añada como prefijo el valor de n).
- n=2 (segundo nivel de orbitales):
- l=0,1:
- l=0 indica orbitales tipo s, y siempre hay uno porque para l=0, m sólo tiene un valor, 0 → El orbital es 2s.
- l=1 indica orbitales tipo p, y siempre hay 3, tantos como valores de m ({-1,0,+1}), y hay uno por cada dirección o eje en el espacio: 2px, 2py y 2pz. Llamados p de la palabra "principal".
- n=3 (tercer nivel de orbitales):
- l=0,1,2:
- l=0, como ya se calculó, nos da un orbital s→ 3s.
- l=1, como ya se calculó, da 3 orbitales p→ 3px, 3py y 3pz.
- l=2 indica orbitales d, y hay 5, pues m= -2,-1,0,+1,+2. Reciben los nombres: 3dz2, 3dx2y2, 3dy2z2, 3dxy, 3dyz. Llamados d de la palabra "difuso".
- n=4 (cuarto nivel de orbitales):
- l=0,1,2,3:
- l=0 → 4s.
- l=1 → 4px, 4py y 4pz.
- l=2 → 4dz2, 4dx2y2, 4dy2z2, 4dxy, 4dyz.
- l=3 indica orbitales tipo f, y hay 7, pues m = -3,-2,-1,0,+1,+2,+3, con lo que hay 7 orbitales 4f. Llamados f de la palabra "fundamental".
Así, y teniendo en cuenta que cada orbital tiene un máximo de 2 electrones,[10] según el principio de exclusión de Pauli, éstos son los orbitales existentes en la configuración electrónica de los átomos, recogida de forma más sencilla en el diagrama de Moeller. Si bien hay más niveles, y, por lo tanto, más valores posibles para l, no existen en la práctica más tipos de orbitales, ya que, hasta la fecha, no ha sido descubierto ningún elemento químico cuyos átomos tengan tan elevado número de electrones como para requerir otro tipo más de orbital, algo también influido por el orden de llenado de los orbitales (véase el diagrama de Moeller, más arriba).
La teoría de Mie, también llamada teoría de Lorenz-Mie o teoría de Lorenz-Mie-Debye, es una solución completamente analítica a las ecuaciones de Maxwell para la dispersión de la radiación electromagnética por partículas esféricas.
Etimología
La solución es nombrada en honor a su creador el físico alemán Gustav Mie. Sin embargo, el físico danés Ludvig Lorenz y otros desarrollaron independientemente la teoría de la onda electromagnética plana dispersa por una esfera dieléctrica.
La denominación «teoría de Mie» es engañosa, ya que no se refiere a ninguna ley independiente de física teórica. Se suele usar en ese caso «la solución de Mie».
La teoría
En la atmósfera terrestre, los agentes causantes de este fenómeno son los aerosoles y las nubes suspendidas gracias al movimiento vertical de la masa de aire de la Tierra. Estos agentes suelen ser de mayor tamaño que la longitud de onda que incide sobre ellos.
La dispersión de Mie produce una mayor difusión de la partículas hacia delante o hacia el frente de ella. Conforme aumenta el tamaño de la partícula, la dispersión hacia enfrente también aumenta (el tamaño de la partícula directamente proporcional con la dispersión). Estas características generan amaneceres más rojos de lo que serían solo por el efecto de la Dispersión de Rayleigh. La dispersión de Mie no posee cualidad cuantitativa, por lo que NO se debe confundir con la dispersión no selectiva o cuantitativa.
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