QUÍMICA COMÚN NÚMEROS CUÁNTICOS Y CONFIGURACIÓN ELECTRÓNICA

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1 QUÍMICA COMÚN QC- NÚMEROS CUÁNTICOS Y CONFIGURACIÓN ELECTRÓNICA

2 REPRESENTACIÓN DE LOS ELECTRONES MEDIANTE LOS NÚMEROS CUÁNTICOS Como conecuencia del principio de indeterminación e deduce que no e puede dar una decripción de la poición y movimiento de lo electrone en el lenguaje de la fíica cláica. Exite una mecánica nueva, llamada mecánica cuántica que da una repreentación má atifactoria de la partícula con maa depreciable. La ituación energética de cada electrón etá definida por cuatro etado denominado etado cuántico. A cada etado cuántico correponde un número, por lo tanto, hay cuatro número cuántico para cada electrón de un átomo. Lo número cuántico identifican y decriben a cada electrón. Eto número cuántico e denominan: n: número cuántico principal Determina el nivel energético de la región que ocupa el electrón. Cuanto mayor ea n, mayor e la energía de la nube electrónica. Cabe hacer notar que el movimiento de lo electrone en eto nivele no e uniforme y la forma circular e ólo ilutrativa de éta diviione. Su valore van dede el en adelante, egún el nivel donde e encuentre el electrón.

3 : número cuántico ecundario o azimutal Determina la forma de la nube electrónica. Fíicamente correponde a la zona má probable donde encontrar un electrón. El número cuántico azimutal e propio de cada orbital y e independiente del nivel energético en el que probablemente e encuentre el electrón. Por convención lo valore permitido para lo orbitale, p, d y f on: Orbital Orbital d p f Orbital : ( = ) Orbitale p: ( = ) Orbitale d: ( = ) Orbitale f: ( = )

4 m: número cuántico magnético Determina la orientación epacial de la nube electrónica en repueta al campo magnético ejercido por el núcleo atómico. Éte número magnético depende del azimutal y toma valore dede - hata + paando por cero. Por lo tanto: tipo de orbital () orientacione (m) número de orbitale () (p) -,, (d) -, -,,, 5 (f) -, -, -,,,, 7 : número cuántico de Spin El etudio de lo electrone revela la exitencia de tre campo magnético ditinto el primero etá aociado al movimiento del electrón en torno del núcleo y lo otro do on interpretado como movimiento de rotación del electrón repecto a u propio eje. Si el electrón fuee coniderado como una efera, tendría do entido de rotación: horario y antihorario. Se acotumbra a aociar a eo do entido de rotación (que en realidad on lo do campo magnético anteriormente referido) do número, cuyo valore on +½ ó -½. Valore permitido para lo número cuántico Lo valore permitido para aignar lo número cuántico a cada electrón on lo iguiente: n = =,,,, 5,, 7 (nivele: k, l, m, n, o, p, q ),,, (orbitale, p, d y f, repectivamente) m =,,,... = hata - ½, +½

5 PRINCIPIO DE CONSTRUCCIÓN (AUFBAU) empiezan Principio de Mínima Energía Todo lo electrone que forman parte de un átomo adoptan lo número cuántico que le permiten tener la menor energía poible. Puede afirmare que, por regla general, lo número cuántico má bajo decriben electrone de menor energía que lo número cuántico alto. Aí el electrón con menor energía erá aquel que tenga lo iguiente número cuántico: n = = m = = +½ CONVENIO Se aigna +½ al pin del primer electrón en un átomo. Principio de Excluión de Pauli No pueden exitir en un mimo átomo do o má electrone con u cuatro número cuántico iguale. Sí pueden exitir do electrone con tre número cuántico iguale pero el cuarto debe er ditinto. Por cada orbital exiten ólo electrone en movimiento. El principio de excluión e válido para todo lo orbitale de un átomo. A partir del exto electrón y lo demá e requiere citar un nuevo principio. Principio de Máxima Multiplicidad de Hund Cuando lo electrone penetran en un nivel de valore dado de n y, lo valore de mantienen el mimo igno, o ea, igual pin (llamado pin paralelo) hata que e haya emicompletado la capacidad, ólo entonce e inicia el apareamiento. Dicho de otro modo, ólo cuando e haya emicompletado un nivel de energía con lo electrone, la regla de Hund permite el apareamiento y por tanto y por tanto completar el nivel electrónico. 5

6 En la tabla iguiente aparece la ditribución de lo electrone en lo nivele cuántico: Capa n m K () L () (p) -,,+ 8 M () (p) (d) -,,+ -,-,,+,+ () (p) (d) (f) -,,+ -,-,,+,+ -,-,-,,+,+,+ N Número de electrone ditribuido TOTAL 8 Concluione relevante Lo electrone e ditribuyen de a pare: en orbital llamado en orbitale llamado p (px, py y pz) en 5 orbitale llamado d (d xy, dxz, dyz, dx -y y dz ) La capacidade máxima de cada orbital on: ORBITAL VALOR DE p d f Nº MÁXIMO DE ELECTRONES Como cada orbital acepta hata do electrone, podemo deducir, que hay un orbital, tre p, cinco d y iete f. El orden en que on ocupado lo orbitale puede encontrare empleando una regla empírica encilla, éta e, que lo electrone entran generalmente en aquel orbital que tenga el valor mínimo poible para la uma (n +). Aí, el orbital (con n = y = ; + = ) e llena ante que el d (con n = y = ; + =5). En cao que reultara igual la uma en ambo cao, e llenará primero el que tenga el valor má bajo de n. Ejemplo: d p + = 5 + = 5 Se llena primero el orbital d (ya que n e menor).

7 LA CONFIGURACIÓN ELECTRÓNICA DE LOS ÁTOMOS El llenado de lo nivele energético con electrone coniderando el principio de contrucción e conoce como CONFIGURACIÓN ELECTRÓNICA. Para el llenado con electrone debemo coniderar lo do primero número cuántico, n y, el reto e eguir la lógica planteada por el principio de Aufbau. El diagrama de Pauling e una ayuda para la aignación, aí por ejemplo: Capa R Q P O N M L K Nivele Máximo nº e por nivel p p 5p p p p d 5d d d f f El orden de llenado de lo orbitale igue un orden epecífico que e reume en un equema denominado diagrama de de moeller. Por ejemplo un átomo con 8 electrone (Z = 8), tiene una configuración electrónica p, lo número cuántico correpondiente e obtienen al analizar al último electrón de la configuración; p l= n= px py pz - + electrón p electrone electrone electrone m = - 7 = -/

8 Configuración electrónica expandida, coniderando orbitale atómico: 8

9 TEST DE EVALUACIÓN MÓDULO. El primer electrón de todo átomo debe ubicare en un orbital de tipo px py pz dxy. La configuración electrónica condenada para un átomo neutro e la iguiente [He] p De ella e infiere que el elemento en cuetión e el 5B C 7N 8O 9F. Un elemento químico preenta nivele de energía con electrone y de eto en el nivel má externo, cuánto protone debe tener? Si el valor para el número cuántico azimutal de un electrón e, entonce el orbital que lo contiene e f p d g 5. La correcta combinación de número cuántico para el tercer electrón de un átomo, en etado fundamental, tiene que er n m 9

10 . La configuración electrónica extendida para un ion X + e, por lo tanto, e correcto afirmar que I) II) III) Sólo Sólo Sólo Sólo Sólo X e un átomo con protone. X+ tiene má electrone que X. X y X+ tienen el mimo número de orbitale atómico. I. II. III. I y II. II y III. 7. La iguiente e la configuración electrónica de un elemento en etado baal [Ne] p Cuánto nivele de energía con electrone preenta el elemento en cuetión? 8. En un átomo ocurre la iguiente tranformación X + ē X- Al repecto, cuál e la única opción INCORRECTA? X- e un anión X tiene meno electrone que X- X preenta el mimo número de protone y electrone X- tiene el mimo número de protone que X X- preenta mayor cantidad de neutrone que X 9. Conidere la iguiente configuración electrónica para un átomo neutro, p, p Del análii e puede afirmar correctamente que el átomo tiene nivele energético con electrone. ólo de u electrone e encuentran deapareado. el átomo tiene en total 5 orbitale con electrone. en el último nivel de energía hay electrone. el átomo tiene protone en el núcleo.

11 . Un elemento con 7 electrone, ubicado en ditinto nivele de energía y en 9 orbitale diferente, cuánto protone debe tener? DMDO-QC Puede complementar lo contenido de eta guía viitando nuetra Web

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