ESTRUCTURA ELECTRÓNICA Colegio Lourenco Filho: Química; Primero de Secundaria Prof. Alfredo Luis Rojas Barquera.

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1 CAPITULO 5 ESTRUCTURA ELECTRÓNICA Colegio Lourenco Filho: Química; Primero de Secundaria Prof. Alfredo Luis Rojas Barquera. Descripción del átomo según la mecánica cuántica La mecánica cuántica describe el comportamiento de partículas muy pequeñas, se basa en las propiedades ondulatorias de la materia. Una consecuencia de estas propiedades es la cuantización de la energía. Uno de los principios fundamentales de la mecánica cuántica es que es imposible determinar con exactitud la trayectoria que sigue el electrón al desplazarse en torno al núcleo atómico. El principio de incertidumbre de Heisenberg enunciado en 1927 por Werner Heisenber es una afirmación teórica que se encuentra de acuerdo con todas las observaciones experimentales. Números Cuánticos Los números cuánticos permiten describir el ordenamiento electrónico de cualquier átomo y se llana configuraciones electrónicas. Los números cuánticos desempeñan papeles importantes para describir los niveles de energía de los electrones y la forma de los orbitales que indica la distribución espacial del electrón. Una orbital atómico es la región espacial en la que hay mayor probabilidad de encontrar un electrón

2 Orbitales La forma y el tamaño del orbital electrónico dependen de su nivel de energía y son descritos matemáticamente por funciones de onda. Existen cuatro tipos de orbitales que s e denotan por s,p,d y f Los orbitales s tienen la forma esférica, con el núcleo en el centro Los orbitales p tiene la forma de pesas de gimnasia o forma de lóbulos respecto al núcleo: y y y x x x z z z 2p x 2p y 2p z Prof. A. Luis Rojas Barquera 2

3 Los orbitales d tienen la forma de trébol de cuatro hojas, cuatro de ellos se encuentran en el plano y el quinto se encuentra en el eje Configuración Electrónica El ordenamiento electrónico que se va ha describir para cada átomo se conoce como configuración electrónica del estado basal. Esta corresponde al átomo aislado en su estado interior de energía o estado no excitado. La cantidad máxima de número de electrones en cada orbital es: s = 2 p = 6 d = 10 f = 14 Para encontrar la configuración electrónica de un elemento nos guiaremos en el desarrollo de Aufbar Prof. A. Luis Rojas Barquera 3

4 Desarrollo de Aufbar 1s 2s 3s 4s 5s 6s 7s 2p 3p 4p 5p 6p 7p 3d 4d 5d 6d 4f 5f Casillas cuánticas nos describen la posición del electrón en su estado desapareado o electrones de giro apareados ej s p d f Prof. A. Luis Rojas Barquera 4

5 Ejemplo 5.1 Determinación la configuración electrónica con el modelo Aufbar Determinar la configuración electrónica para el Sodio Na Solución: De acuerdo con la tabla periódica el sodio tiene 11e - Siguiendo el modelo de Aufbar hasta completar los 11e - 1s 2 2s 2 2p 6 3s Verificando = 11 Ejemplo 5.2 Determinación la configuración electrónica con el modelo Aufbar y representación por casillas cuanticas Determinar la configuración electrónica para el azufre S Solución: De acuerdo con la tabla periódica el azufre tiene 16e - Siguiendo el modelo de Aufbar hasta completar los 16e - Para la representación de las casillas cuánticas 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 4 Verificando = 16 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 4 Prof. A. Luis Rojas Barquera 5

6 Evaluación en Clases Colegio Lourenco Filho: Química; Primero de Secundaria Prof. Alfredo Luis Rojas Barquera. Nombre de los Integrante 1. Defina los siguientes términos: a) Que describen los números cuánticos b) que son los orbitales y cuantos hay c) que forma indica el orbital p d) configuración electronica. 2. Escriba la configuración electrónica para los siguientes elementos: P; Ar; Ca; Cr; Hg; Rn; Fr; I 3. Para el oro; Circonio; Vanadio: a) Escriba la configuración electrónica o espectral b) Representar con casillas cuánticas. Prof. A. Luis Rojas Barquera 6

7 Números Cuánticos Existen cuatro números Cuánticos: Principal con el símbolo n Subsidiario o azimutal con el símbolo l Magnético con el símbolo m De giro o spin s Numero Cuántico Principal n Describe el nivel de energía que electrón ocupa puede ser n = 1,2,3,4,.. n =1 n = 2 n = 3 El número Cuántico Subsidiario (o azimutal) l Indica la forma de la región del espacio que se ocupa el electrón. Dentro de cada nivel de energía (definido por el valor de n, el número cuántico principal) l puede tomar valores integrales de cero hasta (n-1) inclusive: l = 0,1,2,..(n-1) El numero cuántico subsidiario nos indica el tipo de orbital o subnivel es decir s, p,d, f Prof. A. Luis Rojas Barquera 7

8 Si aplicamos la formula general l = n 1, entonces podremos definir el subnivel de la siguiente manera: Si n = 1 l =0 corresponde a un subnivel s 0 Si n = 2 l =1 corresponde a un subnivel p Si n = 3 l = 2 corresponde a un subnivel d Si n = 4 l = 3 corresponde a un subnivel f El número cuántico magnético l Indica la orientación espacial del orbital atómico. En cada subnivel m puede tomar valores integrales desde - l hasta l + l = ( l) ( + l) El número cuántico de giro o del spin s Se refiere al giro del electrón. Puede tomar los valores de + ½ o - ½ El principio de exclusión de Pauli indica que ningún par de electrones de cualquier átomo puede tener los cuatro números cuánticos iguales Prof. A. Luis Rojas Barquera 8

9 Ejemplo 5.2 Determinación de los cuatro números cuánticos Determinar lo cuatro números cuánticos para el ultimo electrón de S Solución: La configuración electrónica para el azufre S 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 4 El valor de n = 2 ( 2s 2 ) Como n = 2 l = 1 por lo tanto corresponde a un subnivel p p 4 Como la ultima flecha esta esta en -1 el valor de m = -1 Como la flecha esta hacia abajo el valor de s = - ½ Resumiendo los cuatro numeros cuanticos: n = 1 l = 1 m = -1 s = - ½ Prof. A. Luis Rojas Barquera 9

10 Evaluación en Clases Colegio Lourenco Filho: Química; Primero de Secundaria Prof. Alfredo Luis Rojas Barquera. Nombre de los Integrante 1. a) Escribir la configuración electrónica b) representación por casillas cuánticas c) determinación de los números cuánticos del último electrón para 9F y 10Ne 2. Escribir la configuración electrónica de Na +, Mg +2, Cl -1, S -2, Sc Determine los números cuánticos del ultimo electrón de las siguientes configuraciones electrónicas: Ca [Ar]4s 2, Sc[Ar]4s 2 3d, As[Ar]4s 2 3d 10 4p 3 4. Identificar a los elementos que tienen la siguiente configuración electrónica a) [Ne]3s 2 3p 5 b) [Ne]3s 2 3p c) [Ar]4s 2 3d 6 d) [Xe]6s 2 e) [Kr]4d 10 5s 2 5p 2 5. Identificar los iones cuyas configuraciones electrónicas son: a) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 b) 1s 2 2s 2 2p 6 c) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 d) 1s 2 2s 2 2p 6 y sus cargas son +1; -3; +2, -1 respectivamente. 6. Identificar los elementos cuyo último electrón tiene la siguiente los siguientes números cuánticos. n l m s a) ½ b) ½ c) ½ d) ½ e) ½ Prof. A. Luis Rojas Barquera 10

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