Teora Atmica Estructura Atmica

Prof. Dra. Claudia Paguguy M.

Los filsofos desde los tiempos ms antiguos han especulado acerca de la naturaleza del material fundamental del que est hecho el mundo:

Teora Atmica

Demcrito (460 370 A.C) Concepto de tomo, partcula indivisible.

Aristteles (384 322 A.C) Cuatro elementos, tierra, aire, fuego y agua

Teora de Dalton (1766-1844) 1. Toda la materia est compuesta de pequeas unidades indivisibles

llamadas tomos.

5. Cuando los tomos se combinan, lo hacen en una proporcin de nmeros enteros y pequeos.

2. Los tomos de un mismo elemento son iguales entre s y tienen la misma masa.

3. Los tomos de diferentes elementos son distintos entre s y tienen distinta masa.

4. Cuando los tomos se combinan para formar un compuesto qumico, o cuando ste se separa en sus elementos que lo componen, los tomos

siempre mantienen su identidad, es decir, los tomos no se transforman,

mantienen sus caractersticas.

Teora Atmica

Teora Atmica

a. En un tubo de rayos catdicos, los electrones se desplazan del electrodo negativo (catdo) al electrodo positivo (nodo). b. Fotografa de un tubo de rayos catdicos que contienen una pantalla fluorescente para mostrar la trayectoria de los rayos. c. La presencia de un imn desva la trayectoria de los rayos catdicos.

Thomson, rayos catdicos y electrones

Modelo atmico del pudn de pasas de J.J. Thomson. l imaginaba a los pequeos electrones (masa 9.10 x 10-28 g) incrustados en el tomo como pasas en un pudn o semillas en una sanda. Ernest Rutherford demostr que este modelo era errneo.

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En 1895, el fsico alemn Wilhelm Rntgen (1845 1923) observ que cuando los rayos catdicos incidan sobre el vidrio y los metales, hacan que stos emitieran unos rayos desconocidos.

Muy energticos, Son capaces de atravesar la materia, Oscurecen las placas fotogrficas y, Producen fluorescencia en algunas sustancias, Por su naturaleza desconocida, Rntgen, les dio el nombre de Rayos X.

Teora Atmica Rntgen y los Rayos X

Radiactividad

Marie Curie (1867 1934) y Pierre Curie (1859 1906) iniciaron sus famosos experimentos para aislar los componentes radiactivos del mineral.

En 1896, el cientfico francs Henri Becquerel (1852 1908) descubri en un mineral una emisin espontnea de radiacin de alta energa, lo que se denomin radiactividad.

El cientfico britnico, Ernest Rutherford revel la existencia de tres tipos de radiacin: alfa (), beta () y gamma ().

Teora Atmica

Experimento de Rutherford, realizado en 1910.

Ernest Rutherford descubri los protones en 1919, y el cientfico britnico James Chadwick (1891 1972) descubri los neutrones en 1932.

Teora Atmica Experimento de Rutherford

Modelo de Bohr Bohr supuso, inicialmente, que los electrones se movan en orbitas circulares alrededor del ncleo.

Lo ms importante del modelo de Bohr, aplicado al modelo vigente: Los electrones slo existen en ciertos niveles de energa, que se describen con nmeros cunticos. En el movimiento de un electrn, de un nivel a otro, interviene energa.

Li, 3 electrones Li 2 1 Electrn de Valencia

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Modelo Mecanocuntico

de Broglie demostr que los electrones muestran propiedades de ondas, adems de propiedades de masa (Premio Nobel de Fsica 1929). Schrdinger formul una ecuacin probabilstica que inclua las propiedades de onda, la naturaleza de la partcula y las restricciones cunticas de un electrn (Premio Nobel de Fsica 1933).

Orbital s Orbital p

El concepto de rbita se sustituye por el de orbital atmico.

Teora Atmica

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Los nmeros cunticos

Son necesarios tres nmeros cunticos: el nmero cuntico principal el nmero cuntico del momento angular el nmero cuntico magntico

Derivan de la ecuacin de Schrdinger

Cuarto nmero cuntico, describe el comportamiento de un determinado electrn.

Modelo Mecanocuntico Teora Atmica

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Nmero cuntico principal (n): puede tomar valores enteros: 1, 2, 3, etc. define la energa de un orbital. est relacionado con la distancia promedio entre un electrn y el ncleo. Por lo tanto, a mayor n, el orbital es

ms grande.

Teora Atmica Modelo Mecanocuntico

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Nmero cuntico del momento angular (l): expresa la forma de los orbitales. dependen del valor asignado al nmero cuntico principal, n. l tiene todos los enteros posibles desde 0 hasta (n -1).

Ejemplo. Para n = 1, l tiene un solo valor posible: l = 0

si n = 2, l puede tener dos valores: 0 y 1

si n = 3, l puede tener tres valores: 0, 1 y 2.

Teora Atmica Modelo Mecanocuntico

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l 0 1 2 3

Nombre orbital

s p d f

Por lo tanto, si l = 0, se tiene un orbital s; si l = 1, se tiene un orbital p.

el valor de l se designa con la letras s, p d,... de la siguientes forma:

Teora Atmica Modelo Mecanocuntico

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El nivel con n = 2 est formado de dos subniveles (l = 0 y 1): 2s y 2p

2 representa el valor de n

s y p representan el valor de l (0 y 1).

Nmero cuntico magntico (ml): describe la orientacin del orbital en el espacio.

dependen del valor que tenga el nmero cuntico del momento angular.

Teora Atmica Modelo Mecanocuntico

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n l ml N de orbitales

Designacin de los orbitales

1 0 0 1 1s

2 0 0 1 2s

1 -1, 0, +1 3 2px, 2py, 2pz

3 0 0 1 3s

1 -1, 0, +1 3 3px, 3py, 3pz

2 -2, -1, 0, 1, 2 5 3dxy, 3dyz, 3dxz 3dx2-y2, 3dz2

... ... ... ... ...

Relacin entre los nmeros cunticos y los orbitales atmicos

Teora Atmica Modelo Mecanocuntico

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Nmero cuntico del espn del electrn (ms): dos movimientos posibles: - en el sentido de las manecillas del reloj,

- en el sentido contrario

estos valores pueden ser + -

Teora Atmica Modelo Mecanocuntico

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Principio de exclusin de Pauli no es posible que dos electrones de un tomo tengan los mismos nmeros cunticos. Ejemplo. He

1s2 1s2 1s2 Uno s dos

Diagrama de orbital muestra el espn del electrn. Ejemplo. H

1s1

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Los cuatro nmeros cunticos son suficientes para identificar por completo en electrn. Ejemplo. Determinar (n, l, ml, ms) para un electrn situado en el orbital 2s

(2, 0, 0, +) (2, 0, 0, -)

Teora Atmica Modelo Mecanocuntico

Ejercicio. Escriba los cuatro nmeros cunticos para un electrn situado en el orbital 3p.

Respuestas: (3, 1, -1, +) (3, 1, -1, -) (3, 1, 0, +) (3, 1, 0, -) (3, 1, +1, +) (3, 1, +1, -)

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Para un tomo de hidrgeno, que slo posee un electrn, el sistema es muy simple. Para tomos polielectrnicos es necesario conocer la configuracin electrnica.

Manera en que estn distribuidos los electrones entre los distintos orbitales atmicos

Ejemplo.

1s1

Nmero de electrones en el orbital o subnivel

Nmero cuntico del momento angular l (forma)

Nmero cuntico principal, n

Teora Atmica Modelo Mecanocuntico

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Ejercicios. Escriba la configuracin electrnica y el diagrama de orbital de los siguientes elementos : Ne, Na, Ar, K, S, Ca, F

1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s 5p 5d 5f 6s 6p 6d 7s 7p

Orden de llenado de los subniveles atmicos, en un tomo polielectrnico.

Teora Atmica Modelo Mecanocuntico

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La teora atmica de Dalton (1803) afirmaba que los tomos son indestructibles. Sin embargo, no mencion partcula subatmica alguna.

Thomson (1904) comprob la existencia de los electrones y reconoci la existencia de una parte positiva y una parte negativa en el tomo.

Rutherford (1911) lleg a la conclusin de que toda carga positiva y, prcticamente, toda la masa del tomo est en el ncleo. Bohr (1913) visualiz a los electrones girando alrededor del ncleo en rbitas especficas circulares. Schrdinger (1926) formul ecuaciones que proporcionan probabilidades de localizacin de electrones.

Resumen

Teora Atmica Modelo Mecanocuntico

Representacin del tomo

Representacin atmica:

Z = Nmero atmico = nmero de protones (n p). Si es tomo neutro = nmero de electrones (n e).

A = Z = n p = n e = n n =

201

201 - 80 = 121

80 80 80

A

Z X

80 Hg 201

Ejemplo:

A = Nmero msico = protones + neutrones (n p + n n)

A - Z = nmero de neutrones (n n)

Anin A = Z = n p = n e = n n =

16 S2- 32

32 16

16 Z + 2 = 16 + 2 = 18 32 - 16 = 16

Catin A = Z = n p = n e = n n =

38 Sr 2+ 88

88 38

38 Z - 2 = 38 - 2 = 36

88 - 38 = 50

Representacin del tomo

Smbolo 15P 64Cu2+ F-

Protones 29

Neutrones 16 10

Electrones 10

N msico

Carga Neta 0

Ejercicio. Complete el siguiente cuadro, a partir de la informacin entregada.

31

15

27 15

64

+2

19

9

35

-1

Representacin del tomo

Istopos

U 235 92 U 238

92

Son los elementos que poseen igual Z y distinto A. Son elementos que difieren en su masa. Se refieren a tomos de un mismo elemento.

Ejemplo:

Hidrgeno H = 1,008 uma Sodio Na = 22,9898 uma Magnesio Mg = 24,3050 uma

Masa Atmica/Masa Atmica Promedio La masa de un