El electrn. Naturaleza.

Distribucin de los electrones en el

tomo.

Qumica General I

Atencin

Leer del libro Qumica de Chang 10ma edicin.

Captulo 7, pgs 288 a 294.

Ojo, la lectura es para ubicarse en el contexto.

Leer del Captulo 7, pgs 294 a 300.

Aqu si mucha atencin con la descripcin de cada

uno de los conceptos.

El electrn

Es una partcula cargada negativamente.

Est en constante movimiento ondulatorio.

Este es el principio de dualidad onda-partcula establecido por De Broglie.

Son las particulas electromagnticas que dan origen a la electricidad, al microondas, etc.

El electrn

Hay una relacin directa entre las propiedades qumicas y el arreglo de los electrones en la nube electrnica.

La nube electrnica posee niveles de energa que varan segn la probabilidad de encontrar all a los electrones.

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El electrn

Todo electrn se encuentra ocupando una

regin definida en el espacio conocida como

orbital.

Cada orbital tiene un valor de energa asociado.

Las separaciones de los valores de energa

entre orbitales son valores constantes y se

denominan cuantos.

El electrn

Los cuantos describen cantidades de

energa propias del electrn.

Cuando esas cantidades se superan, pasa

a un nivel mas alto (situacin no muy

estable o estado excitado). Al regresar a

su estado basal o inicial, emite energa

lumnica (restituye la energa recibida).

Orbitales atmicos, nmeros

cunticos y configuraciones

electrnicas

Postulados Principales

Encontrar una direccin es fcil

9na avenida 10-08 apartamento B

En un tomo se utiliza para ello:

Los nmero cunticos

Pero

De donde vienen???

Postulados del modelo

atmico de Bohr.

Los electrones slo pueden girar alrededor del ncleo en ciertas rbitas circulares definidas. (Esto ahora no es exactamente cierto)

Donde n = 1, 2, 3, 4... (orbitas permitidas)

Los electrones al girar en estas rbitas no absorben ni emiten energa.

Pero poseen un nivel energtico y mientras mayor sea el valor de n, mayor ser la energa

Modelo de Bohr

Descubrimiento de Plank

Descubri que los electrones absorben o emiten cantidades exactas de energa a lo que llam cuantos de energa.

Principios bsicos de la teora atmica actual

Principio de incertidumbre: Formulado por Heisenberg en 1927.

Es imposible conocer simultneamente con exactitud la posicin y la cantidad de movimiento del electrn en el tomo

Con la contribucin de Niels Bohr se plantearon, las siguientes

bases de la teora atmica actual.

Dualidad onda-partcula:

Formulado por Louis de Broglie en 1924.

Cada partcula lleva asociada una onda

Erwin Schrdinger (1926)

Schrdinger propuso una ecuacin de onda que describe

el comportamiento de un electrn. Las soluciones de la

ecuacin de onda, llamadas funciones de onda predicen

los estados de energa permitidos para un electrn.

Ecuacin de onda propuesta por

Schrodinger

Describe las regiones en el espacio

ocupadas por los electrones.

Qu significa entonces?

Sus soluciones, nos da regiones en el espacio conocidas como orbitales.

Los orbitales son regiones en los que hay probabilidad de encontrar a un electrn.

Dentro del orbital hay una probabilidad total de 1 de encontrar al electrn.

Pero dentro del orbital hay regiones de mayor o menor probabilidad.

El orbital mas sencillo: s

Soluciones de la ecuacin de onda.

Las soluciones de la ecuacin de onda

que nos da los distintos orbitales se han

simplificado.

Esto a travs de su asociacin con los

valores de nmeros especficos que se

conocen como nmeros cunticos.

Nmeros cunticos.

Cada electrn viene determinado por 4 nmeros cunticos: n, , m y ms (los tres primeros determinan cada orbital, y el cuarto ms sirve para diferenciar a cada uno de los dos e

que componen el mismo).

Los valores de stos son los siguientes:

n = 1, 2, 3, 4, ... (n de capa, es decir nos da el tamao, distancia al ncleo y una idea de su energa)

= 0, 1, 2, ... (n 1) (tipo de orbital, forma y simetra)

m = l, ... , 0, ... l (orientacin en el espacio del orbital)

ms = , + (sentido del giro del electrn)

1er nmero cuntico o nmero

cuntico principal (n)

Este nmero identifica al nivel de energa al cual pertenece el electrn.

Los valores de n son enteros positivos.

Estos niveles son regiones donde la probabilidad de encontrar un electrn es alta.

Si n es un valor bajo, el electrn est mas cerca del ncleo.

1er nmero cuntico o nmero

cuntico principal (n)

Si n es un valor alto, ms lejos se encuentra el electrn del ncleo.

Los electrones de valencia son los electrones con el valor de n mas altos en un tomo. Son los mas activos qumicamente dado que estn menos protegidos por el ncleo.

Tambin indican la Energa del electrn que contiene.

1er nmero cuntico o nmero

cuntico principal (n)

Una frmula terica que permite calcular el nmero mximo de electrones por nivel es:

2n2

Y una para conocer el nmero mximo de orbitales es:

n2

El nmero cuntico secundario (l)

Conocido tambin como nmero cuntico de momento angular.

Indica el subnivel de energa al que pertenece el electrn.

Esto quiere decir que indica la forma y la simetra del orbital. Dicho de otra manera, indica el tipo de orbital.

El nmero cuntico secundario (l)

Los valores numricos de l son valores enteros que van desde 0 hasta n-1.

De tal manera que cada valor de l se asocia siempre a un tipo de orbital.

Un valor de 0 corresponde a un orbital s

Un valor de 1 corresponde a un orbital p

Un valor de 2 corresponde a un orbital d

Un valor de 3 corresponde a un orbital f

Orbitales atmicos s (l=0)

Orbitales p (l=1)

Orbitales d (l=2)

Orbitales f (l=3)

Nmero cuntico magntico (ml)

Indica la orientacin en el espacio que tiene el orbital segn la forma que este tenga (depende de l)

Los valores que puede tomar van desde l hasta +l, pasando por 0.

Cada uno de los valores corresponde a una orientacin en el espacio.

Orbitales atmicos s (l=0)

Dado que el valor de l=0, los valores de ml se restringen a un solo valor:

ml=0 lo que corresponde a una sola orientacin en el espacio.

De hecho dado que el orbital s es un esfera, no importa cuanto la giremos que

siempre obtendremos el mismo orbital.

Orbitales p (l=1)

En este caso, los valores del nmero cuntico magntico pueden ser:

-1, 0 +1 y cada uno de ellos corresponde a una de las tres posibles orientaciones

en el espacio que pueden tener los orbitales p.

Que nmero cuntico magntico le asigno a que orbital, no tiene relevancia dado

que los 3 orbitales tienen la misma energa.

A los orbitales que del mismo tipo que tienen la misma energa y que varan

nicamente en su posicin en el espacio se les llama orbitales degenerados.

Orbitales d (l=2)

En este caso hay 5 posibles valores

para el nmero cuntico magntico:

-2, -1, 0, +1, +2

Cada uno de ellos corresponde

a un orbital degenerado.

Orbitales f (l=3)

En este caso hay 7

posibles valores para

el nmero cuntico

magntico:

-3,-2,-1,0,+1,+2,+3

Nmero cuntico de spin ms

Con los primeros 3 nmeros cunticos se

describen completamente las regiones en

el espacio en las cuales se encuentran los

electrones.

Esos tres nmero cunticos estn

relacionados con las soluciones de la

ecuacin de onda.

Nmero cuntico de spin ms

Sin embargo en cada orbital hay un mximo

de 2 electrones.

Los tres primeros nmeros cunticos no

permiten diferenciar entre los dos electrones.

Entonces se introdujo un cuarto nmero

cuntico que se basaba en una propiedad fsica

del electrn: el spin.

Nmero cuntico de spin ms

El electrn es una partcula en movimiento que gira sobre su propio eje.

Una partcula con carga girando sobre su eje, genera un campo magntico.

Ambos electrones en un orbital tienen que girar en sentido contrario para que sus spines se anulen uno con otro (spines complementarios)

Nmero cuntico de spin ms

Si los espines no fueran opuestos, los campos

magnticos se repeleran y esto se aadira a la

repulsin electrosttica que de hecho sigue all.

Para diferenciar el giro, el valor del nmero

cuntico de spin puede tomar uno de dos

valores posibles:

+1/2 o -1/2

n l m s

1s 1 0 0 1/2

2s 2 0 0 1/2

2p 2 1 1, 0 ,+1 1/2

3s 3 0 0 1/2

3p 3 1 1, 0 ,+1 1/2

3d 3 2 2, 1, 0 ,+1,+2 1/2

4s 4 0 0 1/2

4p 4 1 1, 0 ,+1 1/2

4d 4 2 2, 1, 0 ,+1,+2 1/2

4f 4 3 3,2, 1, 0 ,+1,+2,+3 1/2

Valores permitidos de nmeros cunticos para cada nmero cuntico

Ejemplo: a) Establezca cules de las siguientes series de