¿POR QUÉ EL ORBITAL 4s APARECE ANTES QUE 3d?

En el artículo anterior me refería a un comentario del Dr. Scerri, sobre la incongruencia de la espectrografía del potasio, en los términos siguientes: "El científico estadounidense Eric Scerri, filósofo de la química, comentó sobre el modo de cómo la secuencia de apariciones de funciones cuánticas u orbitales salen de la lógica estudiada por Bohr, por ejemplo en el caso de las espectrografías del potasio (19K), no funciona con la forma de distribución basal, pues en lugar de aparecer el orbital 3d1, aparece el orbital 4s1, mostrando que no es un error de la naturaleza ni una excepción a la regla, sino otra secuencia, otra lógica manifestada por la vía empírica."

En efecto en la forma de distribución basal la secuencia del crecimiento de los orbitales es: 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 3d, 4s, 4p, 4d, 4f, 5s, 5p, 5d, 5f, 5g..., como se ve en la tabla siguiente, tomada del libro de Química General de Babor Ibarz, a la que he añadido colores (rojo para s, naranja para p, amarillo para d, verde para f, azul para g):

En el caso de potasio (19K) se nota claramente la observación de Scerri. El último electrón no ocupa la franja amarilla, como se esperaba, sino, la franja siguiente que es roja.

Es por esta incongruencia que se desarrolló la distribución empírica o principio Aufbau, que igualmente tiene sus incongruencias o excepciones, pero muestra claramente periodos o grupos de orbitales pareados o pares: (1s; 2s); (2p, 3s; 3p, 4s);(3d, 4p, 5s; 4d, 5p, 6s); (4f, 5d, 6p, 7s; 5f, 6d, 7p, 8s)... Como se observa en la tabla siguiente confeccionada por el autor.

En la tabla observamos la distribución electrónica del potasio (19K), sin la anomalía. 

Obviamente el contenido secuencial de los orbitales en las capas K, L, M, N, O..., es diferente al ordenamiento basal. La secuencia pareada de los grupos de orbitales en esta tabla corresponden, exactamente a la Tabla periódica escalonada de paso izquierdo (LSPT) de Janet. Y esta es la forma matematizable que conlleva a la función binódica; considerando que las secuencias de aparición de protones siguen el mismo patrón del crecimiento de electrones, pero, sin las anomalías presentadas por estos.

Cusco, 23 de febrero 2016.

TABLA PERIÓDICA QUÍMICA Y MATEMÁTICAS

TABLA PERIODICA QUÍMICA, MATEMATIZADA.

Escribe Julio Antonio Gutiérrez Samanez (*)
El año 2011 fue nominado por la UNESCO como el año internacional de la Química, denominación que sirve para la comprensión y revaloración de los aportes de esta ciencia a la humanidad, ya que sabemos que alimentos, vestido, vivienda, medicinas y todo género de materiales son a diario innovados por los investigadores químicos en el mundo; pero, lo fundamental es que avanzamos en el conocimiento de la estructura, cambios y transformaciones de la materia hasta la síntesis artificial de elementos y moléculas complejas antes inexistentes en la naturaleza.
Pese a ello esta ciencia del genial Mendeleyev, aun tiene sus zonas desconocidas y son ya muchas las tentativas para reducir el sistema periódico de los elementos a la mecánica cuántica, sin que el problema no ha sido resuelto, pues tiene implicancias en la epistemología y la filosofía de la ciencia.
Es natural que nuevas concepciones tropiecen con la resistencia proveniente de otras formas históricas de la teoría que hoy están siendo cuestionada entre químicos, físicos, epistemólogos y filósofos de la química, sobre la reducción del sistema periódico a la mecánica cuántica.
El científico estadounidense Eric Scerri, filósofo de la química, comentó sobre el modo de cómo la secuencia de apariciones de funciones cuánticas u orbitales salen de la lógica estudiada por Bohr, por ejemplo en el caso de las espectrografías del potasio (19K), no funciona con la forma de distribución basal, pues en lugar de aparecer el orbital 3d1, aparece el orbital 4s1, mostrando que no es un error de la naturaleza ni una excepción a la regla, sino otra secuencia, otra lógica manifestada por la vía empírica. 
Mi propuesta puede simplificar y complementar el andamiaje experimental y teórico complejo, al representar la nueva secuencia o espectro cuántico usando colores convencionales con los que claramente se observa que después de dos apariciones de una función cuántica, aparece otra nueva que igualmente recurre dos veces del modo siguiente:

Esta forma de manifestación de las funciones cuánticas obedece a una ley y corresponde a un nuevo número cuántico que fue propuesto por Rydberg todavía en 1913, y Charles Janet en 1928 utiliza para  sus Díades o pares de periodos simétricos. En 1953 el químico peruano Oswaldo Baca Mendoza,re descubre  parcialmente esta secuencia de pares simétricos de periodos y plantea unas funciones matemáticas que la describen.

El suscrito desde el 2002 vino estudiando el tema de de construir la tabla periódica, hasta la forma escalonada propuesta por Janet. Partiendo de la cual, y matematzándola con el método de Baca Mendoza, obtuvo lo que sigue:

Tabla actual, tabla de Baca Mendoza y tabla de Charles Janet.

Tabla escalonada de paso derecho y tabla binodica que coloca los periodos simétricos uno después del otro.

El resultado es una tabla periódica de pares de periodos o bínodos expresada como función matemática cuadrática de una geometría perfecta, donde Y, (las longitudes de los bínodos o pares de periodos) está en función de los números de los bínodos (B). -El gráfico ha sido rotado en  90 grados para presentarlo como tabla-

Según mis indagaciones este modelo es nuevo, nunca antes se presentó y tiene una serie de bondades, pues puede presentarse como una sumatoria acumulada y proyectar la serie completa de los elementos o secuencia de protones Z como se muestra aquí:

Y puede exhibir perfecta simetría bilateral si se la presenta del modo siguiente:

El trabajo se ha publicado en la web Meta-synthesis. Se ha presentado en Congresos, simposios y conferencias internacionales, pero, hasta hoy,  no se le considera en las discusiones especializadas. Por lo que urge difundirlo más ampliamente. (Cusco, febrero del 2016)

* El autor es ingeniero químico peruano, investigador de la tabla periódica. Fue coordinador local de la Tercera Conferencia Internacional sobre la Tabla Periódica Química, Cusco, Perú, 2012.

 www.kutiry.com

jgutierrezsamanez@yahoo.com