Tema 1.2: Qumica nuclear y estructura atmica UNIDAD DIDCTICA I: FUNDAMENTOS DE QUMICA GENERAL E INORGNICA Objetivo generalde la unidad temtica:Estudio de los principios generales (tericos o fundamentales) de la Qumica.Repasosobrelaestructuradelamateriayelenlacequmico,fundamental para comprender el resto de la materia. ASIGNATURA: QUMICA INORGNICA CURSO: PRIMERO. FACULTAD DE FARMACIA Contenidos del tema Ncleo atmico Primeras Hiptesis.Electrn y su carga. Radioactividad.Modelo Rutherford. (Capitulo 2, Petrucci ; Capitulo 2, Chang 2003) Qumica nuclearIntroduccin a las partculas elementalesReacciones nucleares y tipos. Velocidad de desintegracin radiactiva. Datacin Estabilidad nuclear Energa de unin nuclear.(Capitulo 26, Petrucci ; Capitulo 23, Chang 2003) Contenidos del tema El electrn en el tomo Radiacin electromagntica. Teora cuntica. Efecto fotoelctrico. Espectros atmicos. Modelo atmico de Bohr. Modelo mecanocuntico del tomo. Nmeros cunticos y orbitales de los electrones. Configuraciones electrnicas (Capitulo 9, Petrucci ; Capitulo 7, Chang 2003) QUMICA NUCLEAR Y ESTRUCTURA ATMICA Dalton,1808publica:Anewsystemofchemicalphylososphy,visinsobrelos tomos, con las siguientes conclusiones:1.Cada elemento est constituido por partculas pequeas: ATOMOS 2.Los tomos de un elemento dado son idnticos mientras que los tomos deelementosdiferentessondistintosenalgnaspecto.(Nmeroatmico, volumen, radio atmico, etc.). 3.Los compuestos qumicos se forman cuando los tomos se combinan entre s. Un compuesto dado tendr siempre la misma proporcin de tomos de un mismo tipo independientemente del mtodo experimental de preparacin. 4. Las reacciones qumicas implican reorganizacin de los tomos produciendo cambios en la forma que se unen o forman enlaces. NCLEO ATMICO Teora atmica Thomson determin la razn carga /masa para el electrn midiendo la desviacin del haz de electrones de la Figura aplicando campos magnticosy elctricos, logrando como resultado que gramomMasa del e- = -1,7588108 = CoulombeCarga del e- Elprimerexperimentointeresantequecondujoaunmodelosobrela composicindelostomos,fuehechoporelfsicoinglsJ.J.Thomson, entrelosaos1898a1903,quinestudiladescargaelctricaquese producedentrodetubosalvacoparcialllamadosTubosderayos catdicos. Thomson, 1898: descubrimiento del electrn. Thomsonmantenaqueeltomoesunaesferadecargapositivadistribuida uniformementede1dedimetro,enlacualseencuentranempotradoslos electronesneutralizandolacargapositiva.Siloselectronessondesplazados, intentaran volver a su posicin original, lo cual le da una estabilidad inherente.Popularmenteconocidocomoel modelodelpudindeciruelas,tuvo queserabandonadodebidoalos avances tericos y experimentales, a favordelmodeloatmicode Rutherford En1909,RobertMillikandiseunexperimentoafindedeterminarlamasadel electrn. Pulveriz gotas de aceite a travs de un hueco perforado en una placa. A continuacin,rayosXseaplicaronenlaparteinferior,paraliberarcargasdelaire interno que son atrapadas por las gotas de aceite inferiores, logrando que electrones provenientesdelaaccindeestosrayosXsobreelaireinterior,fueranmedibles. Entonces, al aumentar el Voltaje de la Pila entre los platos sealados, las gotas con carga (-) bajan lentamente por repulsin hacia la placa inferior y por atraccin hacia la placa (+) superior.Su valor es actualmente e= -1,6021910-19 coulombs y usando ahora la relacin e/m =-1,75881108coulombs/gramo,medidaporThomson,lepermitideterminarla masa me para el electrn: 1,75881108 coulombs x 1,6021910-19 coulombs = 9,1095210-28g 1g me = A un voltaje de pila determinado, una gota negativa bajo observacin, se detiene en su caminoy queda estacionariayaque las fuerzas de atraccin elctrica de la placa (+)sobresta,seequilibraconlafuerzagravitacionalysiseconoceelvoltajeyla masa de la gota, se puede calcular su carga (-). TodaslascargasqueMillikanmidi,fueronmltiplosenterosdeunmismonmero, deduciendo as que la carga mas pequea observada era la del electrn.Becquerel, 1896: descubrimiento de la radiactividad. HenriBecquerelencontrqueunmineralquecontenaUraniopodaproducir imgenes suyas en una pelcula fotogrfica, en completa ausencia de luz .ElatribuyestefenmenoaemisinespontneaderadiacindelUranioyque bautiz como Radiactividad.Acomienzosdeestesigloyaseconocan3tiposdeemisionesradiactivas, rayos , partculas | y partculas o. Para conocer la naturaleza de dichas partculas, Rutherford en 1909, realiz una serie de experimentos que revelaron que estas tres radiaciones naturales diferan en sus propiedades elctricas y de penetracin, concluyendo que: 1. La radiacin | es un haz de electrones provenientes del ncleo del tomo.2. Losrayoso sonpartculascargadaspositivamenteenlacantidad2+,que poseenmuchomayormasaquelaspartculas|.Ladeterminacindesu masa dio por resultado que corresponda a iones He2+.3. Losrayosnotransportancarga,noposeenmasamedible,sondealta energa y su movimiento es semejante al de los rayos X. 4. Los rayos o son de baja penetrabilidad: los detiene una hoja de papel. Los rayos | sonalrededorde100vecesmspenetranteylosrayos son1000 veces ms penetrante en la materia. - Modelo atmico de Rutherford, 1911: descubrimiento del ncleo. Rutherfordrealizunaexperienciaquesupusoenpasomuyimportanteenel conocimiento del tomo. Bombarde con partculas alfa una finsima lmina de oro. Laspartculasalfaatravesabanlalminadeoroyeranrecogidassobreuna pantalla fluorescente. Rutherford y sus colaboradores observaron que la mayora de las partculas atravesaban la delgada lmina de oro y producan centellas en la pantalla de sulfuro de cinc (1); pero tambin que algunas eran desviadas (2 y 3), y otras, muy pocas, eran repelidas totalmente por la lmina de oro (4). La mayor parte de la masa y toda la carga positiva de un tomo est centrada en una regin muy pequea denominada ncleo. Fuera del ncleo existen tantos electrones como unidades de carga positiva hay en el ncleo. Modelo Planetario del tomo. 1. El tomo est constituido por una zona central, alaqueselellamancleo,enlaquese encuentraconcentradatodalacargapositivay casi toda la masa del ncleo.2.Enlazonaexteriordeltomoseencuentra todalacarganegativa,cuyamasaesmuy pequeaen comparacin con la del tomo.Esta zonaestformadaporloselectronesquetenga el tomo.3.Loselectronesseestnmoviendoagran velocidad en torno al ncleo.4.Eltamaodelncleoesmuypequeoen comparacinconeldeltomo(unas100.000 veces menor). EnelmodelodeRutherford,loselectronessemovan alrededor del ncleo como los planetas alrededor del sol. Los electrones no caan en el ncleo, ya que la fuerza de atraccinelectrostticaeracontrarrestadaporla tendenciadelelectrnacontinuarmovindoseenlnea recta. Este modelo fue satisfactorio hasta que se observ queestabaencontradiccinconlasleyesdel electromagnetismo:todoobjetoelctricamentecargado queesaceleradoocuyadireccinlinealesmodificada, emite o absorbe radiacin electromagntica. Protones de Rutherford, 1919 Neutrones de James Chadwick, 1932 QUMICA NUCLEAR Todos los elementos con nmero atmico superior a 83 ( 84Po ) son radiactivos. Bequerel realiz estudios con materiales fluorescentes como ZnS, CdS, Ba[Pt(CN)4], hastaencontrarquelasalesdeuranioK2(UO)(SO4)2,oscurecanplacasfotogrficas en ausencia de luz. En 1912, se conocan ms de 30 elementos que de manera espontnea emitan una potente radiacin y se les denomin radiactivos. MarieSklodwskaCurie(1867-1934),laradiacinqueemitanloselementosno dependa ni de la clase de combinacin qumica que se hallarn ni del estado fsico ni delatemperatura.Sinembargo,sudescubrimientomsextraordinariofuequeal extraer y purificar el xido de uranio de la pecblenda (80% contenido en este xido), el xido de uranio era menos radiactivo que el mineral. Aislaron dos nuevos elementos: - 1. Con propiedades similares al bismuto que denominaron polonio Po (Z=84) -2.Conpropiedadesanlogasalbarioqueemitamuchomsporgramoqueel uranioy que denominaron radio, Ra. TIPOS DE PARTCULAS ELEMENTALES Protn1p 11 1H Neutrn0n 1 -1e 0 Electrn0 -1| 1e 0 0 1|Positrn4 2o 4 2HeParticula o Partculas alfa, o: Los ncleos de tomos de helio-4, 4He2+. Supoderdepenetracinesbajo,puedenser detenidas por una hoja de papel. 238U 92 234Th 90 4He2+ 2 + Partculas beta, |: Electronesqueseoriginanenelncleodelos tomos en el proceso de desintegracin nuclear. Elprocesodeemisinmssencilloeslaemisin de un neutrn libre 234Th 90 234Pa 91 0| -1 + 1n 1p + 0| + v 01-1 Positrones, |+: El proceso de emisin ms sencillo es la emisin de un protn libre: La emisin de protones se encuentra habitualmente en los ncleos radiactivos de los elementos ms ligeros: La captura de electrones conduce al mismo efecto que la emisin de positrones. 1p 1n + 0| 10+1 30P 15 30Si 14 0| +1 + 202Ti 81 202Hg 80 0| -1 + 202Hg 80 + radiacin X Rayos gamma, : Fotones energticosmuy penetrantes. 238U 92 234Th 90 4He2+ 2 + 234Th 90 + DIFERENCIAS ENTRE REACCIONES NUCLEARES Y REACCIONES QUMICAS REACCIN NUCLEARREACCIN QUMICA_________ 23490Th + 42o Na (OH) + HCl NaCl + H2O23892U * Balanceo de reacciones nucleares: n Atmico, n Msico Balanceo de ecuaciones qumicas.Reaccin ajustada A Reactivos = A ProductosEstequiometra Z Reactivos = Z Productos Cambioenlacomposicindelncleo,en ocasiones originando elementos nuevos. Nohayelementosnuevos,sedeshaceny forman enlaces nuevos. * Implicadas partculas del ncleo. Implicada capa de valencia. * Implicados grandes cambios de Energa Energa moderada. VelocidadReaccin,afectancambiosen: Concentracin , T,P, Catalizador. * Velocidad de reaccin sin influencia externa. REACCIONES NUCLEARES 1. Decaimiento radiactivo, emisin espontnea. 210 84Po 206 82Pb+X = 4 2o 2.Transmutacinnuclear:bombardeodeunncleoconneutrones,protonesy otros ncleos. 14 7N +17 8O+4 2o 1p 1 (o, p)7N 14 8O 17 -Velocidad de desintegracin radiactiva y las series de desintegracin (datacin)Ejercicios - Aceleradores de partculas : 7 3Li+1p 1 4 2He2 La velocidad de desintegracin radiactiva de un material radiactivo, denominada actividad, A, o velocidad de desintegracin, es directamente proporcional al nmero de tomos presentes. ln Nt N0 = -t Desintegracin radiactiva de una muestra hipottica de 32P REACCIONES NUCLEARES 3. Fisin nuclear: un ncleo pesado (A>200 umas) se divide para formar ncleos mspequeosdemasaintermediayunoomsneutronescongran desprendimiento de energa. 235 92U +0n 1 90 38Sr+ 54Xe + 3 143 0n 1 144 235 92U +0n 1 56Ba+ 36Kr + 3 89 0n 1 236 92U Energa de fisin de 1mol de 235U = energa de quemar aprox. 700 toneladas de carbn(EJERCICIO) - Reactores nucleares.REACCIONES NUCLEARES 4. Fusin nuclear: combinacin de ncleos pequeos en otros ms grandes. Reacciones termonucleares 1 1H 1e + energa (6 x 108 kcal) 0 4 2He + 24 La fusin es el proceso que origina energa en el sol. Lareaccinnuclearqueconstituyelapromesams inmediata es la reaccin del deuterio-tritio: Senecesitantemperaturasdeplasmaporencimade 40.000.000 K para iniciar una reaccin auto-mantenida. El litio se utiliza para producir tritio y tambin acta como medio de transferencia de calor (problemas de manejo). Energa ilimitada una vez que comienza el proceso. H 3 1 + He 4 2 + n 1 0 H 2 1 Tokamak Estabilidad nuclear N neutrones N protones 20 20 n/p=1 1. Ncleos: 2,8,20,50,82,126 n p 2. Ncleosconnmerosparesdenypsonms estables. 3. IstoposconnmeroatmicoZ>83son radiactivos, incluyendo al Tc (Z=43) y Pm (Z=61). con relacin al nmero atmico Energa de unin o enlace nuclearEnerga de unin o enlace nuclear Energa de unin nuclear es una medida cuantitativa de la estabilidad nuclear. AE = (A m) c2 Ecuacin Einstein Ejercicio.Calcularlaenergadeuninnuclearylacorrespondientepornuclen para 12753I, cuyamasa es 126,9004 uma. (-1.73x10-10J / 1.36 x10-12 J/nuclen) Terapia del cncer. En dosis bajas, la radiacin ionizante puede inducir cnceres. En dosis altas, destruye las clulas. Las clulas cancerosas se dividen rpidamente y son ms susceptibles a la radiacin ionizante que las clulas normales. Esto mismo ocurre en los mtodos de quimioterapia. Aplicaciones de los radioistopos Tratamiento con radiacin Trazadores radiactivos: Lostomosmarcadoressepuedenincorporaralas molculas.Lalocalizacinexactadeestostomos puedeproporcionarunavisininternadelmecanismo qumico de la reaccin. Lasmolculassemarcanconmarcadoresradiactivosy monitorizanlalocalizacindelaradiactividadconel tiempo: Como nutriente con el que se alimenta a las plantas. Incorporacindetodoslostomosdefsforo radiactivos y no radiactivos en los catalizadores de la industriaparaaveriguardndesehaperdidoel catalizador (y cmo recuperarlo). Los trazadores de ioduro se utilizan para controlar la actividad del tiroides. Anlisis por activacin de neutrones: Inducirlaradiactividadcon bombardeo de neutrones. Medir las cantidades de trazas (en partes por billn o menos). Sepuedeanalizarunamuestra sindestruirlaylamuestrapuede estarencualquierestadode agregacin de la materia. Qumica analtica Precipitado de los iones y pesada de un precipitado puro para obtener una masa de material: Incorporar un istopo radiactivo en el reactivo precipitante y simplemente medir la radiactividad. Unadelasformasquelaenergasetransportaenel espacio,espormediodelaradiacin electromagntica.As,laluzdesdeelsol,elcalor asociadoasta,elcalorradiantedelasestufas elctricas,losrayosX,etc.,sontodosejemplosde radiacin electromagntica. Lasradiacioneselectromagnticasexhibenun comportamiento de ondas y viajan a la misma velocidad, noimportandosisuorigenesvisibleUV,infrarrojao gama:viajanalavelocidaddelaluzc=2,9979108 m/s, que es la velocidad de la onda radiante. Lasondassedescribenmediantetrescaractersticas principales:lalongituddeonda(medidaenmetros, p.ej.),lafrecuenciav(enciclos/segundo)yla velocidadcdefinidaantes.Lalongituddeondamide ladistanciaquehayentredosmximosvecinos.La frecuenciavmidecorrespondealN devecesquese repiteelmximodelaondaquesepropagaenuna direccin, "cada 1 segundo". RADIACIN ELECTROMAGNTICA EL ELECTRN EN EL TOMO Una onda electromagntica tiene un componente de campoelctrico y otrodecampomagntico.Lasdoscomponentestienenlamismalongitud de onda y frecuencia, pero viajan en planos perpendiculares entre s. v (1/s) (m) = c (m/s) Comotodaslasradiacioneselectromagnticassedesplazanconlamisma velocidad la frecuencia y la longitud de onda estn relacionadas. Ejemplo (ejercicio) Radiacin del cuerpo negro: A finales del siglo XIX se observ que la cantidad deenergaradianteemitidaporunobjetoaciertatemperaturadependadela longituddeonda.Estadependencianosepodaexplicarenfuncindelateora ondulatoria y la fsica clsica (La fsica clsica supona que los tomos y molculas podan emitir o absorber cualquier cantidad de energa radiante). MaxPlancken1900resolvielproblemaconunasuposicinqueseapartaba radicalmentedelosconceptosestablecidos;Plancksostenaquelostomosy molculas podan emitir o absorber slo en cantidades discretas de energa.TEORA CUNTICA (PLANCK; 1901) Planckllamcuantoalamnimacantidaddeenergaquepuedeser emitidaoabsorbidacomoradiacinelectromagntica.Laenerga(E)deun cuanto es proporcional a la frecuencia de la radiacin: E = hvh = 6,63 x 10-34 J s La energa de una radiacin electromagntica es un mltiplo enterode hvEFECTO FOTOELCTRICO: (EINSTEIN; 1905) 1. Cuandounasuperficiemetlicaes iluminadaconunaradiacin,existeuna mnimafrecuenciadeluzbajolacual ningnelectrnabandonalasuperficie iluminada. 2. Paracadametalhayunafrecuencia mnimadelaluzincidente(frecuencia umbral)pordebajodelacualnose emiten electrones, independientemente de la intensidad de la luz. 3. Para una luz de una frecuencia mayor que la umbral, cuanto mayor sea la frecuencia mayoreslaenergacinticadelos electrones emitidos. ESPECTROS ATMICOS: A finales del S. XIX se observ que las radiaciones de la materia no dan un espectro continuo.Assiaplicamosunaltovoltajeauntubodecristalquecontienegasesa baja presin podemos obtener luces de diferentes colores: Ejemplo:Elespectrodelhelioestaconstituidoporvariaslneasqueaparecena diferentes longitudes de onda caractersticas.Ejemplo: Elespectrodelhidrgenoesta constituidoporcuatrolneasque aparecenacuatrolongitudesde onda caractersticas.En 1885 Balmer constat que las frecuencias de emisin del tomo de hidrgeno se ajustaban a una ecuacin matemtica sencilla: para n = 3, 4, 5 y 6conC = 3.29 x 1015 s-1

Ejemplo (ejercicio) Espectroscopia de emisin y de absorcin Bohrempezconlaideadequeloselectronesdescribenrbitasalrededordel ncleo al igual que los planetas alrededor del sol (como Rutherford). ApartirdelaideasdePlanckdecuantizacindelaenerga,Bohrpropusoque lasrbitasquedescribenloselectronesselimitanaciertosradios,que corresponden a valores de energa permitidos. Al estar restringido el electrn a ciertas rbitas permitidas, que tienen cada una un valor de energa caracterstico los valores de energa que puede tener el electrn estn restringidos a los valores de energa de las rbitas y se definen mediante la ecuacin: MODELO ATMICO DE BOHR (1913): el descubrimiento del electrndonde RH=2,179x10-18J ||.|

\| = = A2f2iH nn1n1R h E Al pasar el electrn de un nivel energtico al otro emite o absorbe radiacin con unafrecuenciavquecorrespondealadiferenciadeenergahv=AEentrelos dos niveles energticos (o las dos rbitas permitidas). ||.|

\| = = A2f2iH nn1n1R h En2 a0 r = n2 h2 4t2mee2 r =a0=53pm Con nf =1ni = 2, 3...........SERIE DE LYMAN Con nf =2 ni = 3, 4...........SERIE DE BALMER Con nf =3 ni = 4, 5...........SERIE DE PASCHEN Con nf =4 ni = 5, 6...........SERIE DE BRACKET Con nf =5 ni = 6, 7...........SERIE DE PFUND n=6 y >6frecuencias bajas, no tienen nombre especfico n Ejemplo (ejercicio) MODELO MECANOCUNTICO DEL TOMO (SCHRDINGER, 1926) En1927pudocomprobarseexperimentalmentelahiptesisdeDeBroglieal observarse un comportamiento ondulatorio de los electrones en los fenmenos dedifraccin.Conestaidea,Schrdingerrealizunestudiomatemticodel comportamientodelelectrneneltomoyobtuvounaexpresin,conocida como ecuacin de Schrdinger. H = E o Eltratamientoesmuycomplicadomatemticamenteparapresentarloaqu. Interesaenestosmomentossealarqueseconocecomolafuncinde onda del electrn y H, el operador hamiltoniano, se refiere a un conjunto de instruccionesmatemticasparaque,cuandoseaplicaalafuncindeonda que describe el electrn, reproduce exactamente el valor de su energa (E), en el tomo.Funciones de onda , psi, funcin de onda: Correspondera a una onda estacionaria dentro de los lmites del sistema descrito. Partcula confinada en una caja. |.|

\|=Lx ntsinL2Probabilidades de encontrar un electrn Las probabilidades Funciones de onda del tomo dehidrgeno Schrdinger, 1927 E = H H (x,y,z) o H (r,,) (r,,) =R(r) Y(,) R(r) es la funcin de onda radial. Y(,) es la funcin de onda angular. + (x) = (2/L)sen{(nt/L)x} +2(x) = 2/L sen2{(nt/L)x} n2 a0 r = Penetracin y apantallamiento Zef es la carga nuclear efectiva. 1.Elelectrnpuedeexistirsloenciertos estados,llamadosorbitalesatmicos.Un orbitalatmicoesunadescripcin matemticadelaspropiedadesdeondadel electrn de un tomo. Al orbital atmico se le llama funcin de onda y se abrevia como .Elcuadradodeestafuncin,||2,evaluado enunaregindelespacionosdala probabilidad relativa de encontrar un electrn en una regin. El orbital se puede considerar unvolumendifusodecargaselectrnicas cercadelncleo(densidadelectrnica).Los orbitalesatmicosdifierenendosaspectos; ensuenergayenlaregindelespacio ocupada por el electrn. AplicandolateoradeSchrdigeraltomo dehidrgenoseobtuvieronlossiguientes resultados: NMEROS CUNTICOS Y ORBITALES DE LOS ELECTRONES 2.Laenergadeunelectrnenunorbitaldado tieneunvalorpreciso.Sedicequelaenerga deunelectrnestcuantizada.Siunelectrn ocupaelorbitaln=1tendrunaenerga caractersticadeeseorbital,E1.Siocupaun orbitaln=2tendrunaenergadiferenteE2. Cuandounelectrnpierdeenergaesporque pasaaocuparunorbitaldemenorenerga;si steganaenergapasaaocuparorbitalesde mayor energa. 3. Cada orbital en el tomo de hidrgeno se describe con tres nmeros cunticos: n, l, m.Cuando se resuelve la Ecuacin H =E para encontrar la funcin de onda y describirlosorbitales,resultaquemuchassolucionesexistendemodoquecada una presenta nmeros cunticos que describen las propiedades de estos orbitales: - Nmero Cuntico Principal n que puede adquirir los valores n=1,2,3.....Este nmero cuntico se relaciona directamente con el tamao y la energa del orbital.Amedidaquencrece,elorbitalesmsgrandeyelelectrnquelo ocupa,permanecemstiempoalejadodelncleo.Unaumentoennimplica entoncesunaumentoenlaenergadelorbital.Estenmerocuntico corresponde al que Bohr plante en su modelo para los orbitales esfricos. - Nmero Cuntico azimutal l, adquiere los valores enteros desde 0 hasta n-1, para cada valor de n. Este nmero l se relaciona directamente con la forma que adquiereeseorbitalenelespacio.Lamaneradeusarsusignificadoen Qumica,esdefinirlosmedianteletrass,p,d,f,g...segnelvalorquel adquiere-NmeroCunticoMagnticomladquiere"todos"losvalorescomprendidos entre -l y +l , y se relaciona con la orientacin del orbital en el espacio, relativo a los otros orbitales en el tomo.Nmeros Cunticos Azimutales y sus correspondientes Orbitales Atmicos Valor de l01234 Letra usadaspdfg n = 1, 2, 3, 4, 5, ... l = 0, 1, 2, 3, 4, ... (n-1) para cada n ml = -l, ..., 0, ...,+l , Nmeros Cunticos de los primeros cuatro niveles de Orbitales en el tomo H nl Designacinorbital ml N de orbitales 101s01 2 0 1 2s 2p 0 -1,0,+1 1 3 3 0 1 2 3s 3p 3d 0 -1,0,+1 -2,-1,0,+1,+2 1 3 5 4 0 1 2 3 4s 4p 4d 4f 0 -1,0,+1 -2,-1,0,+1,+2 -3,-2,-1,0,+1,+2,+3 1 3 5 7 Orbitales s Representacin grfica de los orbitales Orbitales p Representacin grfica de los orbitales Orbitales d Representacin grfica de los orbitales El nmero cuntico de espn electrnico, ms

Yaqueunelectrnpuedegirarendossentidosseintrodujouncuartonmero cuntico, conocido como nmero cuntico de espn electrnico, ms, que toma dos valores: +- Los experimentos con los espectros de emisin de lostomosdeNaeHindicanquelaslneasdel espectro se pueden separar por la aplicacin de un campomagnticoexternoobtenindoseparacada lneadosmuyprximas.Esteefectoduplicalos niveles de energa que se le suponen al tomo. Se consideroentoncesqueloselectronesactan comopequeosimanesenuncampomagntico debido a que giran sobre su propio eje. LAS ENERGAS DE LOS ORBITALES ATMICOSEn el modelo de Bohr, la energa de un electrn dependa nicamente del nmero cuntico principal.Lo mismo ocurre en la descripcin de los orbitales atmicos en mecnica cuntica para el tomo de hidrgeno. Paratomosconmsdeunelectrn (polielectrnicos)losorbitalesatmicos tienen la misma forma que los orbitales del tomodehidrgeno,perolapresenciade ms de un electrn afecta a los niveles de energadelosorbitales(debidoala repulsin entre dos electrones). Enuntomopolielectrnicocada electrn es simultneamente:Atrado por los protones del ncleo Repelido por los otros electrones CONFIGURACIONES ELECTRNICAS Principio aufbau: Construir y minimizar la energa. Principio de exclusin de Pauli: Dos electrones de un tomo no pueden tener los cuatro nmeros cunticos iguales. Regla de Hund: Los electrones ocupan inicialmente los orbitales de idntica energa de forma desapareada. Energa de los orbitales Orden de llenado de las subcapas electrnicas 1s