Línea de tiempo: Modelos Atómicos

Línea de tiempo: Modelos Atómicos Modelo de Thomson 1904 Budín de pasas Demócrito (450 a. c) Teoría Atómica de Dalton1808 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 Louis De Broglie Werner Heisenberg Erwin Schrödinger

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 x10-28 g. 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) Fila 1.A Nivel 1 Nivel 2 Nivel 3 Nivel 4 Nivel 5 Nivel 6 Nivel 7 Fila 1.B Nivel 8

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 Asociación con respecto al estadio Nivel Gradería del estadio Subnivel Fila del estadio Orbital Asiento del estadio Electrón Orientación en que observo el Concierto

Números cuánticos 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 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. OJO! El valor de l depende del n y se relaciona a través de la siguiente formula: l=0,1 (n-1)

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 Posee una simetría de esfera achatada la orientación esta dada por el eje cartesiano. ORBITAL DE TIPO d 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: Indica el número cuántico principal 3p 1 Indica la cantidad de electrones existentes en un tipo de orbital Indica el número cuántico secundario

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. 2p 5 2. 3s 1 3. 5s 1 4. 6d 7 5. 7s 2 6. 3d 5 7. 4p 6 8. 6d 9 9. 5f 12 10. 8s 2 11. 7p 3 12. 2s 2

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 segundo electrón espin + 1/2 tercer electrón espin -1/2 cuarto electrón quinto electrón sexto electrón

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 11 5B 28 14Si 35 17Cl 56 26Fe

Formación de iones

Configuración electrónica de los iones Para escribir la configuración electrónica de los iones, es necesario determinar la cantidad de electrones que posee la especie. Especie Configuración electrónica 40 +2 20Ca 16-2 8O

Actividad Propuesta 3. Complete la siguiente tabla: 4s 1 2p 4 3s 2 3d 5 4f 3 4p 5 5f 8 n l ml ms

III. Escriba la configuración electrónica de los gases nobles: Gases nobles 4 2He Configuración electrónica 20 10Ne 40 18Ar 84 36Kr 131 54Xe

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 4 2He 20 10Ne 40 18Ar 84 36Kr 131 54Xe z [He] [Ne] [Ar] [Kr] [Xe] Configuración extendida: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1 Configuración resumida:

IV. Escriba la configuración extendida y resumida de las siguientes especies. especies Configuración Extendida Conf. Resumida 12Mg 27Co 53I 56Ba

14 7N 24 12Mg 32-2 16S 39 19K I. Escriba la configuración electrónica para las siguientes especies e indique el número de electrones del último nivel de energía. 35 17Cl - 70 +3 31Ga 27 +3 13Al 80 35 Br Actividades

II. Determine los cuatro números cuánticos para el último electrón en las siguientes configuraciones electrónicas: Configuración electrónica n l ml ms 1s 2 2s 2 2p 6 1s 2 2s 2 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 9