Configuración electró Átomos polielectró

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1 n electró Átomos polielectró polielectrónicos Enrique Ruiz-Trejo Departamento de Fí Física y Quí Química Teó Teórica Facultad de Quí Química Universidad Nacional Autó Autónoma de Mé México Principio de Aufbau o de buildingup o de construcció n electró del hidró hidrógeno en estado basal Número de electrones en el orbital Los electrones en el estado basal de un átomo ocupan los orbitales con la má más baja energí energía de tal forma que la energí energía electró total esté esté minimizada Las reglas cuá cuánticas definen los tipos de orbitales ató atómicos que pueden existir en un átomo El principio de exclusió exclusión de Pauli limita el nú número de electrones que pueden estar descritos por una funció función de onda (que pueden ocupar un orbital ató atómico) Forma en que está están distribuidos los electrones en los distintos orbitales ató atómicos 1s1 Número cuántico principal Número cuántico de momento angular E = -RZ /n =-13.6 ev Estado basal: estado de má m á s baja energí energ ía Reglas cuá cu á nticas construcci ón progresiva La energí energ ía de ionizació ionizaci ón es la energ energíía necesaria para arrancarle el electró electrón al á tomo en su estado basal. Es equivalente a la transició transición correspondiente entre los estados n = 1 y n =. 1

2 n electró del en estado basal Problemas Por qué qué ninguna de las siguientes configuraciones del en estado basal es vá válida? s1 1p1 Cuál es la energí energía de ionizació ionización del hidró hidrógeno? 1s1s1? 1s? Cuál es la energí energía del fotó fotón emitido en la serie de Lyman cuando n_ n_ para hidró hidrógeno? Problema: Calcular la energí energía de estas dos configuraciones sin considerar repulsió repulsión electró Energí Energía de la configuració configuración de 1s, 1s1s1 n electró de en estado basal +, E = 0 ev Energía E = -RZ /n= = 13.6 ev 1+, E = ev 9.84 ev 1s 1s1s1 Sin repulsión Repulsión inter estimada 1s Los electrones se aparean en el mismo orbital cuando ésta es la opció opción de menor energí energía Experimental (E Ionización) Conclusión: 1s

3 Diagrama de orbital y configuració configuración electró Las flechas representan a los electrones y la dirección al espín 1s 1 1s Li 1s Be 1s B 1s Regla de und La distribució distribución má más estable de electrones en los orbitales es aquella que tenga el mayor nú número de espines paralelos s1 C (Z=6) px py pz px py pz px py pz s s px1 Diamagnetismo y paramagnetismo Sustancias paramagné paramagnéticas: atraidas por un iman Sustancias diamagné diamagnéticas: ligeramente repelidas por un imá imán Electrones desapareados: Paramagné Paramagnético Electrones apareados: Diamagné Diamagnético s para los primeros 10 elementos Z 1 1s Li Be B C N O F Ne s px py pz Símbolo 1s1 1s 1ss 1 1ss 1ss p 1 1ss p 1ss p 3 1ss p 4 1ss p 5 1ss p 6 3

4 s Diagrama de niveles energé energéticos calculado mediante el modelo de aproximació aproximación orbital Principio de exclusió exclusión de Pauli Regla de und s con Z >10 Na 1ssp63s1 [Ne]3s 1 Mg 1ssp63s [Ne]3s Al 1ssp63s3p1 [Ne]3s 3p1 La naturaleza de la configuració configuración de los electrones má más externos es la que determina la quí química de un elemento Orden de llenado de los orbitales Cuidado! Este orden no es estricto, es sólo una ayuda nemotécnica. s del primer periodo largo Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn [Ar]4s3d1 [Ar]4s3d [Ar]4s3d3 [Ar]4s13d5 [Ar]4s3d5 [Ar]4s3d6 [Ar]4s3d7 [Ar]4s3d8 [Ar]4s13d10 [Ar]4s3d10 [Ar] Estabilidad ligeramente mayor con subniveles 3d 5 semillenos o llenos 3d 10 [Ar] 4

5 Electrones de valencia Tabla perió periódica Los electrones má más externos (n (número cuá cuántico principal má máximo) ximo) se llaman electrones de valencia. valencia. Los electrones de valencia del nitró nitrógeno son los s y p, para el sodio el electró electrón de valencia es el 3s. Los electrones de valencia son importantes porque está están involucrados en el enlace quí químico. mico. Elementos con similar configuració configuración de los electrones de valencia muestran comportamiento quí químico similar. Los electrones má más internos, internos, llamados tambié también electrones de coraza, no participan en el enlace. Resumen Preguntas Escribe los valores de los cuatro nú números cuá cuánticos de los electrones que pueden ocupar el subnivel 3d Por qué qué hay 14 átomos en la serie de los lantá lantánidos? Escribe la configuració del europio. Explica como está están distribuidos los 7 electrones 4f. Se sabe que el Pd (Z = 46) es diamagné diamagnético. Cuál es su configuració? Un átomo neutro tiene 15 electrones. Sin consultar la tabla perió periódica conteste las siguientes preguntas: a) Cuál es la configuració del estado basal del elemento? Los átomos de este elemento son diamagné diamagnéticos o paramagné paramagnéticos? Repulsió Repulsión interelectró inter Penetració Penetración de orbitales Apantallamiento del nú núcleo Número cuá cuántico de espí espín Principio de exclusió exclusión de Pauli Reglas de und Paramagnetismo y Diamagnetismo Electrones de valencia 5