Teoráa Atomica

7/23/2019 Teora Atomica

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TEORIA CUANTICA

H = E

La ecuacin de Schrodinger slo se resuelve

exactamente para el tomo de hidrgeno (1 solo

electrn!). Su solucin es aproximada para los

sistemas del multi-electrnicos.

Mecnica cuntica introduce tres nmeros cunticos

para describir un electrn (o a una distribucin de e-):

n, l y ml (ms)

Ecuacin de la onda de SchrodingerY = Y(n, l, ml.. ms)

n : nmero cuntico principal, son valores enteros.Indica el nivel de energa del electrn

n= 1, 2, 3, 4,.

Cuando ncrece el orbital es ms grande.hay una

distancia mayor del e-al ncleo ..por lo tanto el e-

est menos atraido al ncleo.


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l: nmero cuntico del momento angular o azimutal

Indica la forma del orbital

I : 0, 1(n-1);para cada valor den

n=1; l =0

n=2; l =0, 1

n=3; l =0, 1, 2

Valor l 0 1 2 3

Nombre del orbital s p d f

ml: nmero cuantico magntico

Describe la orientacin del orbital en el espacio

ml: -I, ..0, +l

Para cada valor de lhay (2l+1)valores de ml

l = 0..ml= 0..unico valor!, corresponde al orbital s

l =1..(2l+1) valor de ml = 3. ml: -1,0,1

Significa adems que hay tresorbitales p (l =1)

l =2..(2l+1) valor de ml = 5. ml: -2,-1,0,1,2

Significa entonces que hay cincoorbitales d (l =2)


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Capa electrnica: se define por el conjunto de orbitales con

el mismo valor de n. Los orbitales conn=3estn en la terceraCAPA (Este numero cuantico indica el numero del periodo

(en la tabla periodica donde comienza esa capa )

Subcapa o subnivel : se define por el conjunto de orbitales

que tienen un dado valor den y del.n=3 y l=2 subcapa 3d

n=3 y l=0 subcapa 3s

n = 2n = 3n = 4

n = 1

6

2006 Brooks/Cole - Thomson

Simbolo Valores Descripcion

n (principal) 1, 2, 3, .. Tamao yenerga del orbital

l (angular) 0, 1, 2, .. (n-1) Tipo de orbital

(subcapa)

ml(magnetico) -l..0..+l Orientacindel orbital

# of orbitales en subcapa = 2 l + 1

NUMEROS CUANTICOS


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9 orbitales

la capa 3,

definido por

subcapa

subcapa

}

}

Valor del

Designacinde subcapa

Posiblesvalores de ml

Numero de

orbitales en

c/subcapa

Numero total de

orbitales en la

capa = n2

REPRESENTACIONES DE LOS ORBITALES EN EL ESPACIO

n = 3; l=0,1,2 (3 subcapas)

para l=2, ml=-2,-1,0,+1,+2 (5 orbitales d)

n = 2; l = 0,1 (2 subcapas)

para l=1, ml = -1,0,+1 (3 orbitales p)n = 1; l = 0 (1 subcapa)

Cuando l=0, ml = 0 (1 orbital s)

n = 4; l = 0,1,2,3 (4 subcapas)

para l=3, ml= -3,-2,-1,0,+1,+2,+3 (7 orbitales f)


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Distribucin de Energas para el tomo de H (1 solo e)

La energa slo depende del nmero cuntico principal n

Cadarepresenta un

orbital-Estando en la misma capa

dado por el valor de n (=2),hay dos subcapas: 2s y 2p (s

y p estan determinados porl)

-Subcapa 2s tiene 1 orbital(l=0yml=0)

-subcapa 2ptiene 3 orbitales

(l=1yml =-1,0,1)

-El nico e-del tomo de H selocalizar en el orbital de mas

baja energa : 1s Estado

Fundamental o Basal ..elsistema es ms estable!

Energanegativa!!!

-Si el electrn ocupa otro orbital

(n> 2)

Estado excitado

Orbitalesdegenerados

desdoblamiento de las

energas subcapas: 2s y 2p

ya no tienen igual energa

Atencin : subcapa 4s tiene

menor energia que la

subcapa 3d

Distribucin de energas orbitales en atomos polielectrnicos

Mas de 2 electrones: He, Li


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CARGA NUCLEAR EFECTIVA

Atomos polielectrnicos:

1. Fuerzas atraccin ncleo-electrn (cargas opuestas).

2. Fuerzas de repulsin electrn-electrn (cargas iguales)

Zefectiva= Z - S

Protones en el

ncleo(nmero

atmico)

Numero promedio de e-que hay entre el

ncleo y el e- en cuestin (energia de

interaccin de cada e- con un entorno

promedio creado por el ncleo y el resto

de e-)

la carga positiva que siente el electron ms externo siempre es

menor que la carga nuclear total: electrones internos contrarrestan

parcialmente la carga positiva del nucleo: EFECTO PANTALLA

Zefectiva es la carga nuclear experimentada por los

electrones ms externos de un tomo.

EJEMPLO: dos atomos polielectrnicos de configuracin:

a) 1s22s1 b) 1s22s2 2p1

Qu puede decir del Zefectivodel ltimo electrn en (a) y (b)?

En (b) el ultimo electron (2p1) presenta un Zefectivo menorporque est mas lejos del ncleo que el electron 2s1 de

(a). Los e-en la subcapa 1s y 2s (en el caso b) provocan

un efecto pantalla mayor que en (a)el nico electron en

p siente con menor fuerza al ncleo


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Los espectros atmicos mostraban 2 lneas, una muy junta a

la otra. Haba otra propiedad que distingua a loselectrones.

Y= Y (n, l, ml, ms)

ms: nmero cuntico del espin

ms= + ; -

ms= -ms= +

El espin electrnico est cuantizado!!!

ESPIN ELECTRONICO Y PRINCIPIO DE EXCLUSION DE

PAULI

Como se distribuyen los electrones enatomos polielectrnicos?

1925W. Pauli: PRINCIPIO DE EXCLUSION

DE PAULI

No es posible que dos electrones en un

tomo tengan los mismos 4 nmeroscunticos

.un ORBITAL no puede admitir mas que dos (2)

electrones, los cuales difieren en sus espines


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RESUMEN

= (n, l, ml, ms)

Nivel o Capa: electrones con el mismo valor de n

Subnivel o subcapa: electrones con los mismos valores

de nyl (2s es una subcapa; 2p es otra subcapa.)

Orbital: electrones con los mismos valores de n, l, yml

Cuntos electrones puede admitir un orbital?

Si n, l, y mlson fijos, entonces, ms= o -

Y = (n, l, ml, ) o Y = (n, l, ml, -)

Un orbital puede admitir dos electrones: PAULI

COMO SE DISTRIBUYEN LOS ELECTRONES DE

UN ATOMO POLIELECTRONICO EN LOS

ORBITALES?

Considerar :

1) Solo 2 electrones por orbital (Pauli)

2) En orden creciente de energa

Configuracin electrnica es la forma como se

distribuyen los e- en los diferentes orbitales de untomo

Configuracin electrnica ms estable es aquella

en que los e- se localizan en el estado ms bajo de

ENERGIA


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Diagrama de Moeller para el orden (llenado)de orbitales en un tomo polielectrnico

Energias:1s < 2s < 2p < 3s < 3p < 4s < 3d < 4p < 5s < 4d < 5p < 6s

He:

1s2

n=1 l=0 ml=0; ms= +1/2 (electrn 1)

Configuracin electrnica del

estado fundamentaldel tomo

de Helio

H : 1s1

n=1 l=0 ml=0; ms= +1/2

Configuracin electrnica del

estado fundamentaldel tomo

de H

n=1 l=0 ml=0; ms= -1/2 (electrn 2)

Periodos 1, 2 y 3


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Litio

Grupo 1 o 1A

Z = 3

1s22s1 ---> 3 e- total

1s

2s

3s

3p

2pE


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Berilio

Grupo 2 o 2A

Z = 4

1s22s2 ---> 4 e-

total

1s

2s

3s

3p

2pE

Boro

Grupo 13 o 3A

Z = 5

1s2 2s2 2p1 --->

5 e- en total

1s

2s

3s

3p

2pE


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Carbono

Grupo 14 o 4A

Z = 6

1s2 2s2 2p2 ---> 6 e- en total

Como distribumos los dos electronesen el orbital p?

C (Z=6); 1s22s22p2

REGLA DE HUND

Cul diagrama de configuracin es el correcto?

a) Los tres cumplen ppio exc. Pauli Regla de Hund

En el caso de orbitales degenerados, la distribucin electrnica

ms estable (la de menor energa!) es la que tiene el mayor

nmero de electrones con espines paralelos

..letra C


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1s

2s

3s

3p

2pE Regla de HUND. Cuando seagregan electrones en orbitales

degenerados en E, los electrones

se agregan de forma ubicar los e-

con sus espines paralelos!

Carbono

Grupo 14 o 4A

Z = 6

1s22s22p2 --->

6 e- en total

Nitrogeno

Grupo 15 o 5A

Z = 7

1s2 2s2 2p3 --->

7 e- total

1s

2s

3s 3p

2p

ENOTAR: semicapas electrnicas

semillenas con sus electrones

con espin paralelos. son

mas estables : p3; d5; f7


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Oxigeno

Grupo 16 o 6A

Z = 8

1s2 2s2 2p4 --->

8 e- en total

1s

2s

3s

3p

2p

E

Fluor

Grupo 17 o 7A

Z = 9

1s2 2s2 2p5 --->

9 e- en total

1s

2s

3s 3p

2p

E


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Neon

Grupo 18 o 8A

Z = 10

1s2 2s2 2p6 --->

10 e- en total

Notar que cuando se

alcanza el final del 2do.periodo, la segunda capaest llena!!!1s

2s

3s

3p

2pE

Configuraciones mas externas coinciden con el GRUPOal

cual pertenece el elemento

Los e mas

externos

determinan el

comportamiento

qumico de los

elementos


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Sodio

Grupo 1 o 1AZ = 11

1s2 2s2 2p6 3s1 o core Neon+ 3s1

[Ne] 3s1 (usando notacin de gas noble)

Notar que hemos comenzado un nuevo

periodo!!! (3).Todos los elementos del grupo 1A

tienen configuracin [Ne]ns1

Cul es la configuracin electrnica del Mg?Mg 12 electrones

1s < 2s < 2p < 3s < 3p < 4s

1s22s22p63s2 2 + 2 + 6 + 2 = 12 electrones

Abreviado como [Ne]3s2 [Ne] :1s22s22p6

Cules son los nmeros cunticos posibles

para el ltimo (externo) electrn en Cl?Cl 17 electrones 1s < 2s < 2p < 3s < 3p < 4s

1s22s22p63s23p5 2 + 2 + 6 + 2 + 5 = 17 electrones

En ltimo electrn se ubica en el orbital 3p..

n = 3 l= 1 ml= -1, 0, o +1 ms= o -

Recordar uso de configuracin abreviada : [Gas Noble]


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Calcio

Grupo 2 o 2A

Z = 20

1s2 2s2 2p6 3s2 3p64s2

[Ar] 4s2

Todos los elementos del grupo 2

tienen configuracin [Ar]ns2donde n es el nmero del

periodo.


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x

Configuraciones electrnicas y tabla

peridica

Hemos revisado las configuraciones para los primeros diez

elementos.

Principio de Aufbau (construccin):cuando los protones se

incorporan al ncleo de uno en uno para construir los

elementos, los electrones se suman de la misma forma a los

orbitales atmicos

Este procedimiento permite tener un conocimiento preciso

de las configuraciones electrnicas

La tabla periodica se construye de modo que los

elementos tengan un mismo patrn de configuracin

electrnica de loselectrones mas externosode valencia


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Subnivel externo que se llena con electrones

Elementos representativos

del bloque s

Metales de transicin

Metales del bloque f

Elementos representativos

del bloque p

Metales deTransicin

Todos los elementos del 4to periodo

tienen configuracion [Ar] nsx(n - 1)dyy

son llamados elementos del bloque-d.

Cobre, Z=29Hierro, Z=26Cromo, Z=24


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Excepciones: Cr (Z= 24); Grupo 6B (VIB); 6

1s22s22p63s23p64s23d4

1s22s22p63s23p64s13d5

Cu (Z=29) Grupo 1B (IB) 12

1s22s22p63s23p64s13d10

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