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Línea de tiempo: Modelos Atómicos
Demócrito (450 a. c) Teoría Atómica
de Dalton1808
Modelo de Thomson 1904
Budín de pasas
Modelo de Rutherford 1911 Modelo
Atómico de
Bohr1913
Fuente de energía
∆V o ∆Q
Bohr Postula que:
Al pasar el electrón de un nivel de
energía a otro, se absorbe o se libera
Un cuanto.
Este valor se relaciona con la frecuencia
Absorbida o emitida.
E= h*v
Hipotesis de planck
Naturaleza dual de la luz
Emisión
O absorción
De energía
DISCONTINUA
Cuanto de energía
O fotón
COMPORTAMIENTO
DUAL
ONDA
PARTICULA
Refracción
interferencia
ESPECTROS DE EMISIÓN
H
Introducción al modelo mecano cuántico
Surgió alrededor de 1925, como resultados de los trabajos realizados por diversos investigadores. Este modelo nos
permite explicar la composición del átomo y algunos fenómenos físicos de las
partículas que lo constituyen.
Autores que aportaron al modelo Mecano cuántico
Max Planck
Werner Heisenberg
Erwin Schrödinger
Louis De Broglie
Aportes de Max Plank Al plantear la teoría cuántica en los 1900 da un giro en los conocimientos de la física. Este científico plantea que los átomos y moléculas
emitían o absorbían energía.
A esta energía emitida o absorbida de radiación
electromagnética la llamo cuanto.
Desde este científico surge un nuevo campo en la física. La
mecánica cuántica.
Cuantos……
E= h*v
Aportes De Broglie En 1924, este científico llega a la conclusión que
los electrones tienen un comportamiento dual. Se sabe que cualquier partícula que tenga masa y que se mueva con cierta velocidad se comporta
como onda.
COMPORTAMIENTO
DUAL
ONDA
PARTICULA
Refracción
interferencia
Aportes de Schrödinger
En 1927, Erwin Schrödinger, alumno de Bohr, logra representar el comportamiento del electrón mediante una ecuación de onda.
Los valores obtenidos al resolver la ecuación de onda, representan los
orbitales atómicos (regiones de alta probabilidad de encontrar electrones en torno al núcleo), distintas a las orbitas fijas y estacionarias
planteadas por Bohr.
Aportes de Heisenberg En 1928, Heisenberg, concluye que es imposible determinar con exactitud la posición y velocidad de una partícula, ya que mientras más exacta sea
la determinación de una, más inexacta será la otra. (Principio de incertidumbre)
Conclusiones del modelo mecano- cuántico
En el átomo, los electrones se encuentran ocupando diferentes orbitales atómicos. Estos
orbitales se agrupan en niveles de energía. Un orbital atómico es una región del espacio
que se encuentra alrededor del núcleo en la que existe mayor probabilidad de encontrar un
electrón.
Propiedades del electrón Electrón
Comportamiento Masa Carga Espín El electrón se
comporta como una partícula y como onda a la vez, por
eso no puede determinarse su
ubicación con exactitud. Pero si la
probabilidad de encontrarlo en una
zona.
La Masa del electrón es
9,1 x10-28g. Es muy pequeña
de hecho equivale a 1840 veces la masa
del protón.
Fue Robert A. Milllikan quien
establece que la carga del electrón
es -1,60 x10-19 C C=Coulomb
El electrón puede girar y mostrarse
en diversas direcciones,
provocando un campo magnético. A este movimiento
se llama Espín
Analogía para entender los números cuánticos
Para entender mejor que son los números cuánticos utilizaremos como ejemplo
la ubicación de una persona para entrar al
estadio con una entrada numerada
Analogía para entender los números cuánticos
Paso 1: En primer lugar observo la entrada y me fijo en que nivel o gradería esta mi asiento (los niveles me indican cuan cerca o lejos estoy
del escenario)
Nivel 1
Nivel 2
Nivel 3
Nivel 4
Nivel 5
Nivel 6
Nivel 7
Nivel 8
Analogía para entender los números cuánticos
Paso 2: Después de encontrar el nivel, debo encontrar la fila dentro de ese nivel. (subnivel)
Nivel 1
Nivel 2
Nivel 3
Nivel 4
Nivel 5
Nivel 6
Nivel 7
Nivel 8
Fila 1.A
Fila 1.B
Analogía para entender los números cuánticos
Paso 3: Luego de localizar la fila, debo buscar el numero de asiento. (orbital)
Nivel 1
Nivel 2
Nivel 3
Nivel 4
Nivel 5
Nivel 6
Nivel 7
Nivel 8
Fila A
Fila B
Asientos
del 1 al 10
Asientos
del 11 al 20
Analogía para entender los números cuánticos
Paso 4: Una vez en el asiento, la persona puede ver el concierto sentada o de pie (tiene relación
a la orientación)
Nivel 1
Nivel 2
Nivel 3
Nivel 4
Nivel 5
Nivel 6
Nivel 7
Nivel 8
Fila A
Fila B
Asientos
del 1 al 10
Asientos
del 11 al 20
Analogía para entender los números cuánticos
Nivel Gradería del estadio
Subnivel Fila del estadio
Orbital Asiento del estadio
Electrón Orientación en que observo el Concierto
Asociación con respecto al estadio
Al resolver las ecuaciones de la mecánica cuántica (ecuación de onda de Schrödinger), aparecen unos
números que marcan el comportamiento de los electrones en el átomo: Números cuánticos
Números cuánticos
Numero cuántico principal (n)
Numero cuántico secundario(l)
Numero cuántico magnético (m)
Numero cuántico espín (s)
Número cuántico principal (n)
Este número corresponde a cada uno de los niveles o capas de energía del átomo.
Los niveles de energía dependen de cuan cerca estén del núcleo: mientras más cerca,
menor es la energía.
A mayor valor de n: Mayor es la energía del nivel Mayor es la distancia del electrón al núcleo. Mayor es la energía del electrón.
Número cuántico Secundario (ℓ )
Es conocido también como numero cuántico del momento angular, este número determina la
distribución que adopta la nube electrónica y la forma geométrica del orbital. Cada nivel de ℓ representa un
determinado orbital atómico, como se muestra a continuación.
El valor de ℓ depende del n y se relaciona a través de la siguiente
formula:
ℓ=0,1 …(n-1)
¡OJO!
Número cuántico Secundario (ℓ )
Por lo tanto el número cuántico secundario nos dice los subniveles que hay dentro del nivel atómico, como se observa a continuación:
Formas de los orbitales atómicos (ℓ )
Un orbital describe una distribución especifica de la densidad electrónica en el espacio. Como se muestra a
continuación:
ORBITAL DE TIPO s Su forma es esférica y es el orbital de más baja energía. A medida que aumenta el nivel, crece el tamaño del orbital S.
Número cuántico Secundario (ℓ )
ORBITAL DE TIPO p
ORBITAL DE TIPO d
Posee una simetría de esfera achatada la orientación esta dada por el eje cartesiano.
Posee una simetría elíptica y 5 tipos de orbitales d.
Número cuántico Secundario (ℓ )
ORBITAL DE TIPO f Posee una simetría elíptica y 7 tipos de orbitales f.
Número cuántico Magnético (m)
Determina la orientación del orbital atómico y la regula frente a un campo magnético externo. Este numero depende del azimutal y toma valores desde –ℓ hasta + ℓ pasando por 0.
Número cuántico Espín (s)
Describe el sentido de la rotación del electrón en torno a su propio eje (imaginario). Se distinguen dos tipos de spin:
negativo y positivo, según giren en el sentido que lo hacen los
punteros de un reloj o en sentido contrario respectivamente.
Si el electrón fuese considerado como una esfera tendría dos
sentidos de rotación: horario y antihorario. Se acostumbra asociar a estos dos sentidos los siguientes
números -1/2 y +1/2
Notación cuántica En resumen, un electrón puede ser representado
simbólicamente por:
3p1 Indica el número cuántico principal
Indica el número cuántico secundario
Indica la cantidad de electrones existentes en un tipo de orbital
Ejercicios de Nº Cuánticos Determine los números cuánticos del ultimo electrón que ingresa a los orbitales (utiliza la notación cuántica para recordar n , l, ml y ms:
1. 2p5
2. 3s1
3. 5s1
4. 6d7
5. 7s2
6. 3d5
7.
8. 6𝑑9
9. 5𝑓12
10. 8𝑠2
11. 7𝑝3
12. 2𝑠2
4𝑝6
Principio de mínima energía o principio de Aufbau.
Para un átomo el estado fundamental es el más estable.
Los electrones deben ocupar los estados de más baja energía.
El llenado de los orbitales se realiza en orden creciente.
Los orbitales de mayor energía solo serán ocupados una vez que se
ha completado la capacidad máxima de los orbitales de más baja energía.
Para seguir un orden adecuado se emplea las REGLAS DE LAS DIAGONALES.
Reglas de las Diagonales.
PRINCIPIO DE EXCLUSION DE PAULI
Este principio indica que en un átomo neutro no puede haber dos
electrones que presenten los mismos números cuánticos( n, l ,ml, ms ).
Debido a esto , se puede concluir que cada orbital acepta como máximo
dos electrones, los cuales deben tener espines contrarios.
REGLA DE MAXIMA MULTIPLICIDAD DE HUND
Esta regla establece que la distribución
electrónica más estable, será aquellas
en donde los subniveles presenten la
mayor cantidad de espines paralelos.
En este caso, los electrones van
ocupando los subniveles de modo que
cada electrón adicional que entra se
ubica en orbitales diferentes con el
mismo sentido de espín.
REVISEMOS EL EJEMPLO:
Primer electrón
tercer electrón
cuarto electrón
quinto electrón
sexto electrón
segundo electrón espin + 1/2
espin -1/2
Configuración Electrónica La configuración electrónica de un elemento es la forma en la cual se distribuyen
los electrones en los orbitales del átomo en su estado fundamental.
El número de electrones de un átomo neutro es igual al número
atómico Z.
Especie Configuración electrónica
𝐵511
𝑆𝑖1428
𝐶𝑙1735
𝐹𝑒2656
Formación de iones
Especie Configuración electrónica
𝐶𝑎2040 +2
𝑂816 -2
Configuración electrónica de los iones
Para escribir la configuración electrónica de los iones, es necesario determinar
la cantidad de electrones que posee la especie.
n ℓ mℓ ms
4𝑠1
2𝑝4
3𝑠2
3𝑑5
4𝑓3
4𝑝5
5𝑓8
3. Complete la siguiente tabla:
Actividad Propuesta
Gases nobles Configuración electrónica
𝐻𝑒24
𝑁𝑒1020
𝐴𝑟1840
𝐾𝑟3684
𝑋𝑒54131
III. Escriba la configuración electrónica de los gases nobles:
Configuración Electrónica Resumida:
Consiste en colocar el símbolo del gas noble inmediatamente anterior entre corchetes,
Para luego escribir la configuración electrónica de los electrones restantes.
Gases
nobles z
𝐻𝑒24
𝑁𝑒1020
𝐴𝑟1840
𝐾𝑟3684
𝑋𝑒54131
[He]
[Ne]
[Ar]
[Kr]
[Xe]
Configuración extendida: 1𝑠2 2𝑠2 2𝑝6 3𝑠2
Configuración resumida:
3𝑝1
IV. Escriba la configuración extendida y resumida de las siguientes especies.
especies Configuración Extendida Conf. Resumida
12Mg
27Co
53I
56Ba
𝑵𝟕𝟏𝟒
𝑴𝒈𝟏𝟐𝟐𝟒
𝑺𝟏𝟔
𝟑𝟐 -2
𝑲𝟏𝟗𝟑𝟗
𝑪𝒍𝟏𝟕𝟑𝟓 -
𝑮𝒂𝟑𝟏𝟕𝟎 +3
𝑨𝒍𝟏𝟑𝟐𝟕 +3
𝑩𝒓𝟑𝟓𝟖𝟎
I. Escriba la configuración electrónica para las siguientes especies e indique
el número de electrones del último nivel de energía.
Actividades
II. Determine los cuatro números cuánticos para el último electrón en las siguientes
configuraciones electrónicas:
Configuración electrónica n ℓ mℓ ms
1𝑠2 2𝑠2 2𝑝6
1𝑠2 2𝑠2
1𝑠2 2𝑠2 2𝑝6 3𝑠2 3𝑝6 4𝑠2
1𝑠2 2𝑠2 2𝑝6 3𝑠2 3𝑝6 4𝑠2 3𝑑9