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ESTRUCTURA ESTRUCTURA ESTRUCTURA ESTRUCTURA DE LA MATERIADE LA MATERIADE LA MATERIADE LA MATERIAESTRUCTURA ESTRUCTURA ESTRUCTURA ESTRUCTURA DE LA MATERIADE LA MATERIADE LA MATERIADE LA MATERIA

QuQuQuQuíííímica mica mica mica 2222ºººº BachilleratoBachilleratoBachilleratoBachillerato

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John DaltonJohn Dalton Para él tenía que cumplirse, ante todo, que los áto mos de un mismo elemento debían tener la misma masa.

Con esta idea, Dalton publicó en 1808 su Teoría Atómica que podemos resumir :

La materia está formada por partículas muy pequeñas, llamadas átomos , que son indivisible s e indestructibles .

Todos los átomos de un mismo elemento tienen la misma masa atómica.

Los átomos se combinan entre si en relaciones sencillas para formar compuestos.

Los cuerpos compuestos están formados por átomos diferentes. Las propiedades del compuesto dependen del número y de la clase de átomos que tenga.

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FFFFíííísico Britsico Britsico Britsico Britáááánico estudinico estudinico estudinico estudióóóó las propiedades ellas propiedades ellas propiedades ellas propiedades elééééctricas de la materia, especialmente la ctricas de la materia, especialmente la ctricas de la materia, especialmente la ctricas de la materia, especialmente la de los gases.de los gases.de los gases.de los gases.

Joseph John Joseph John Joseph John Joseph John ThomsonThomsonThomsonThomson (1856(1856(1856(1856----1940)1940)1940)1940)Joseph John Joseph John Joseph John Joseph John ThomsonThomsonThomsonThomson (1856(1856(1856(1856----1940)1940)1940)1940)

DescubriDescubriDescubriDescubrióóóó que los rayos catque los rayos catque los rayos catque los rayos catóóóódicos dicos dicos dicos estaban formados por partestaban formados por partestaban formados por partestaban formados por partíííículas cargadas culas cargadas culas cargadas culas cargadas negativamente (hoy en dnegativamente (hoy en dnegativamente (hoy en dnegativamente (hoy en díííía llamadas a llamadas a llamadas a llamadas electrones), de las que determinelectrones), de las que determinelectrones), de las que determinelectrones), de las que determinóóóó la la la la relacirelacirelacirelacióóóón entre su carga y masa. En 1906 n entre su carga y masa. En 1906 n entre su carga y masa. En 1906 n entre su carga y masa. En 1906 le fue concedido el premio Nle fue concedido el premio Nle fue concedido el premio Nle fue concedido el premio Nóóóóbel por sus bel por sus bel por sus bel por sus trabajos.trabajos.trabajos.trabajos.

Millikan calculó experimentalmente el valor de la carga eléctrica negativa de un electrón mediante su experimento con gotas de aceite entre placas de un condensador. Dió como valor de dicha carga e = 1,6 * 10 -19 culombios .

La medida directa del cociente carga-masa, e/m, de los electrones por J.J.Thomson en 1897 puede considerarse justamente co mo el principio para la compresión actual de la estructura atómica.

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Thomson define asThomson define asThomson define asThomson define asíííí su modelo de su modelo de su modelo de su modelo de áááátomo :tomo :tomo :tomo :

Considera el átomo como una gran esfera con carga eléctrica positiva, en la cual se distribuyen los electrones como pequeños granitos (de forma similar a las semillas en una sandía)

Modelo atómico de ThomsonModelo atómico de Thomson

ConcebConcebConcebConcebíííía el a el a el a el áááátomo como una esfera de carga positiva uniforme en la cual esttomo como una esfera de carga positiva uniforme en la cual esttomo como una esfera de carga positiva uniforme en la cual esttomo como una esfera de carga positiva uniforme en la cual estáááán n n n incrustados los incrustados los incrustados los incrustados los electronelectronelectronelectroneseseses....

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Tras las investigaciones de Tras las investigaciones de Tras las investigaciones de Tras las investigaciones de GeigerGeigerGeigerGeiger y y y y MardsenMardsenMardsenMardsen sobre la sobre la sobre la sobre la dispersidispersidispersidispersióóóón de partn de partn de partn de partíííículas alfa al incidir sobre lculas alfa al incidir sobre lculas alfa al incidir sobre lculas alfa al incidir sobre lááááminas metminas metminas metminas metáááálicas, licas, licas, licas, se hizo necesario la revisise hizo necesario la revisise hizo necesario la revisise hizo necesario la revisióóóón del modelo atn del modelo atn del modelo atn del modelo atóóóómico de mico de mico de mico de ThomsonThomsonThomsonThomson, , , , que realizque realizque realizque realizóóóó RutherfordRutherfordRutherfordRutherford entre 1909entre 1909entre 1909entre 1909----1911.1911.1911.1911.

ErnestErnestErnestErnest RutherfordRutherfordRutherfordRutherford, (1871, (1871, (1871, (1871----1937)1937)1937)1937)FFFFíííísico Inglsico Inglsico Inglsico Ingléééés, nacis, nacis, nacis, nacióóóó en Nueva Zelanda, profesor en Manchester y director del en Nueva Zelanda, profesor en Manchester y director del en Nueva Zelanda, profesor en Manchester y director del en Nueva Zelanda, profesor en Manchester y director del laboratorio laboratorio laboratorio laboratorio CavendishCavendishCavendishCavendish de la universidad de de la universidad de de la universidad de de la universidad de CambridgeCambridgeCambridgeCambridge. Premio . Premio . Premio . Premio NobelNobelNobelNobel de Qude Qude Qude Quíííímica mica mica mica en 1908. Sus brillantes investigaciones sobre la estructura aten 1908. Sus brillantes investigaciones sobre la estructura aten 1908. Sus brillantes investigaciones sobre la estructura aten 1908. Sus brillantes investigaciones sobre la estructura atóóóómica y sobre la mica y sobre la mica y sobre la mica y sobre la radioactividad iniciaron el camino a los descubrimientos mradioactividad iniciaron el camino a los descubrimientos mradioactividad iniciaron el camino a los descubrimientos mradioactividad iniciaron el camino a los descubrimientos máááás notables del siglo. s notables del siglo. s notables del siglo. s notables del siglo. EstudiEstudiEstudiEstudióóóó experimentalmente la naturaleza de las radiaciones emitidas porexperimentalmente la naturaleza de las radiaciones emitidas porexperimentalmente la naturaleza de las radiaciones emitidas porexperimentalmente la naturaleza de las radiaciones emitidas por los los los los elementos radiactivos.elementos radiactivos.elementos radiactivos.elementos radiactivos.

ErnestErnestErnestErnest RutherfordRutherfordRutherfordRutherford, (1871, (1871, (1871, (1871----1937)1937)1937)1937)FFFFíííísico Inglsico Inglsico Inglsico Ingléééés, nacis, nacis, nacis, nacióóóó en Nueva Zelanda, profesor en Manchester y director del en Nueva Zelanda, profesor en Manchester y director del en Nueva Zelanda, profesor en Manchester y director del en Nueva Zelanda, profesor en Manchester y director del laboratorio laboratorio laboratorio laboratorio CavendishCavendishCavendishCavendish de la universidad de de la universidad de de la universidad de de la universidad de CambridgeCambridgeCambridgeCambridge. Premio . Premio . Premio . Premio NobelNobelNobelNobel de Qude Qude Qude Quíííímica mica mica mica en 1908. Sus brillantes investigaciones sobre la estructura aten 1908. Sus brillantes investigaciones sobre la estructura aten 1908. Sus brillantes investigaciones sobre la estructura aten 1908. Sus brillantes investigaciones sobre la estructura atóóóómica y sobre la mica y sobre la mica y sobre la mica y sobre la radioactividad iniciaron el camino a los descubrimientos mradioactividad iniciaron el camino a los descubrimientos mradioactividad iniciaron el camino a los descubrimientos mradioactividad iniciaron el camino a los descubrimientos máááás notables del siglo. s notables del siglo. s notables del siglo. s notables del siglo. EstudiEstudiEstudiEstudióóóó experimentalmente la naturaleza de las radiaciones emitidas porexperimentalmente la naturaleza de las radiaciones emitidas porexperimentalmente la naturaleza de las radiaciones emitidas porexperimentalmente la naturaleza de las radiaciones emitidas por los los los los elementos radiactivos.elementos radiactivos.elementos radiactivos.elementos radiactivos.

Puesto que las partículas alfa y beta atraviesan el átomo, un estudio riguroso de la naturaleza de la desviaci ón debe proporcionar cierta luz sobre la constitución de át omo, capaz de producir los efectos observados.

Las investigaciones se produjeron tras el descubrimiento de la rLas investigaciones se produjeron tras el descubrimiento de la rLas investigaciones se produjeron tras el descubrimiento de la rLas investigaciones se produjeron tras el descubrimiento de la radioactividad y la adioactividad y la adioactividad y la adioactividad y la identificaciidentificaciidentificaciidentificacióóóón de las partn de las partn de las partn de las partíííículas emitidas en un proceso radiactivo. culas emitidas en un proceso radiactivo. culas emitidas en un proceso radiactivo. culas emitidas en un proceso radiactivo.

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Experimento para determinar la constituciExperimento para determinar la constituciExperimento para determinar la constituciExperimento para determinar la constitucióóóón del n del n del n del áááátomotomotomotomoExperimento para determinar la constituciExperimento para determinar la constituciExperimento para determinar la constituciExperimento para determinar la constitucióóóón del n del n del n del áááátomotomotomotomo

La mayorLa mayorLa mayorLa mayoríííía de los rayos alfa atravesaba la la de los rayos alfa atravesaba la la de los rayos alfa atravesaba la la de los rayos alfa atravesaba la láááámina mina mina mina sin desviarsesin desviarsesin desviarsesin desviarse, porque la mayor parte del espacio , porque la mayor parte del espacio , porque la mayor parte del espacio , porque la mayor parte del espacio de un de un de un de un áááátomo es espacio vactomo es espacio vactomo es espacio vactomo es espacio vacíííío.o.o.o.

Algunos rayos se desviaban , porque pasan muy cerca de centros con carga eléctrica del mismo tipo que los rayos alfa (CARGA POSITIVA).

Muy pocos rebotanMuy pocos rebotanMuy pocos rebotanMuy pocos rebotan, porque chocan , porque chocan , porque chocan , porque chocan frontalmente contra esos centros de carga frontalmente contra esos centros de carga frontalmente contra esos centros de carga frontalmente contra esos centros de carga positiva.positiva.positiva.positiva.

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ElElElEl Modelo AtModelo AtModelo AtModelo Atóóóómico de mico de mico de mico de RutherfordRutherfordRutherfordRutherford quedquedquedquedóóóó asasasasíííí::::ElElElEl Modelo AtModelo AtModelo AtModelo Atóóóómico de mico de mico de mico de RutherfordRutherfordRutherfordRutherford quedquedquedquedóóóó asasasasíííí::::

---- Todo Todo Todo Todo áááátomo esttomo esttomo esttomo estáááá formado por un nformado por un nformado por un nformado por un núúúúcleo cleo cleo cleo y y y y cortezacortezacortezacorteza. . . .

- El nEl nEl nEl núúúúcleo, muy pesado, y de muy pequecleo, muy pesado, y de muy pequecleo, muy pesado, y de muy pequecleo, muy pesado, y de muy pequeñññño o o o tamatamatamatamañññño, formado por un no, formado por un no, formado por un no, formado por un núúúúmero de mero de mero de mero de protones,protones,protones,protones,donde se concentra toda la masa atdonde se concentra toda la masa atdonde se concentra toda la masa atdonde se concentra toda la masa atóóóómicamicamicamica. . . .

- Existiendo un gran espacio vacExistiendo un gran espacio vacExistiendo un gran espacio vacExistiendo un gran espacio vacíííío entre el o entre el o entre el o entre el nnnnúúúúcleo y la corteza donde se mueven los cleo y la corteza donde se mueven los cleo y la corteza donde se mueven los cleo y la corteza donde se mueven los electroneselectroneselectroneselectrones. . . .

NNNNÚÚÚÚMERO ATMERO ATMERO ATMERO ATÓÓÓÓMICO= nMICO= nMICO= nMICO= núúúúmero de protones del nmero de protones del nmero de protones del nmero de protones del núúúúcleo que cleo que cleo que cleo que coincide con el ncoincide con el ncoincide con el ncoincide con el núúúúmero de electrones si el mero de electrones si el mero de electrones si el mero de electrones si el áááátomo es neutro.tomo es neutro.tomo es neutro.tomo es neutro.

NNNNÚÚÚÚMERO ATMERO ATMERO ATMERO ATÓÓÓÓMICO= nMICO= nMICO= nMICO= núúúúmero de protones del nmero de protones del nmero de protones del nmero de protones del núúúúcleo que cleo que cleo que cleo que coincide con el ncoincide con el ncoincide con el ncoincide con el núúúúmero de electrones si el mero de electrones si el mero de electrones si el mero de electrones si el áááátomo es neutro.tomo es neutro.tomo es neutro.tomo es neutro.

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- Los electrones giran a grandes distancias del nLos electrones giran a grandes distancias del nLos electrones giran a grandes distancias del nLos electrones giran a grandes distancias del núúúúcleo de modo que su cleo de modo que su cleo de modo que su cleo de modo que su fuerza centrfuerza centrfuerza centrfuerza centríííífuga es igual a la atraccifuga es igual a la atraccifuga es igual a la atraccifuga es igual a la atraccióóóón electrostn electrostn electrostn electrostáááática, pero de sentido tica, pero de sentido tica, pero de sentido tica, pero de sentido contrario. Al compensar con la fuerza electrostcontrario. Al compensar con la fuerza electrostcontrario. Al compensar con la fuerza electrostcontrario. Al compensar con la fuerza electrostáááática la atraccitica la atraccitica la atraccitica la atraccióóóón del nn del nn del nn del núúúúcleo evita cleo evita cleo evita cleo evita caer contra caer contra caer contra caer contra éééél y se mantiene girando alrededorl y se mantiene girando alrededorl y se mantiene girando alrededorl y se mantiene girando alrededor....

En 1932 el inglEn 1932 el inglEn 1932 el inglEn 1932 el ingléééés s s s Chadwik Chadwik Chadwik Chadwik al bombardear al bombardear al bombardear al bombardear áááátomos con tomos con tomos con tomos con partpartpartpartíííículas observculas observculas observculas observóóóó que se emitque se emitque se emitque se emitíííía una nueva parta una nueva parta una nueva parta una nueva partíííícula sin cula sin cula sin cula sin carga y de masa similar al protcarga y de masa similar al protcarga y de masa similar al protcarga y de masa similar al protóóóón, acababa de descubrir el n, acababa de descubrir el n, acababa de descubrir el n, acababa de descubrir el NEUTRNEUTRNEUTRNEUTRÓÓÓÓNNNN

En el nEn el nEn el nEn el núúúúcleo se encuentran los neutrones y los protones.cleo se encuentran los neutrones y los protones.cleo se encuentran los neutrones y los protones.cleo se encuentran los neutrones y los protones.

- Puesto que la materia es neutra el nPuesto que la materia es neutra el nPuesto que la materia es neutra el nPuesto que la materia es neutra el núúúúcleo debercleo debercleo debercleo deberáááá tener un ntener un ntener un ntener un núúúúmero de cargas mero de cargas mero de cargas mero de cargas positivas protones ( npositivas protones ( npositivas protones ( npositivas protones ( núúúúmero atmero atmero atmero atóóóómico=Z ) igual al de mico=Z ) igual al de mico=Z ) igual al de mico=Z ) igual al de electrones electrones electrones electrones corticales. En el corticales. En el corticales. En el corticales. En el nnnnúúúúcleo es donde estcleo es donde estcleo es donde estcleo es donde estáááán tambin tambin tambin tambiéééén los neutronesn los neutronesn los neutronesn los neutrones

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Partícula Carga Masa

PROTÓN p+

+1 unidad electrostática de carga = 1,6. 10-19 C

1 unidad atómica de masa (u.m.a.) =1,66 10-27kg

NEUTRON n

0 no tiene carga eléctrica, es neutro

1 unidad atómica de masa(u.m.a.) =1,66 10-27 kg

ELECTRÓN e-

-1 unidad electrostática de carga =-1,6. 10-19C

Muy pequeña y por tanto despreciable comparada con la de p+ y n 1/1840 umas

p11

n10

e01−

PARTPARTPARTPARTÍÍÍÍCULAS FUNDAMENTALESCULAS FUNDAMENTALESCULAS FUNDAMENTALESCULAS FUNDAMENTALESPARTPARTPARTPARTÍÍÍÍCULAS FUNDAMENTALESCULAS FUNDAMENTALESCULAS FUNDAMENTALESCULAS FUNDAMENTALES

Los protones y neutrones determinan la masa de los átomos y los electrones son los responsables de las propiedades químicas.

Los protones y neutrones determinan la masa de los átomos y los electrones son los responsables de las propiedades químicas.

NÚCLEO = Zona central del átomo donde se encuentran protones y neutrones

CORTEZA =Zona que envuelve al núcleo donde se encuentran moviéndose los electrones

NÚCLEO = Zona central del átomo donde se encuentran protones y neutrones

CORTEZA =Zona que envuelve al núcleo donde se encuentran moviéndose los electrones

NÚMERO ATÓMICO (Z) al número de protones que tiene un átomo. Coincide con el número de electrones si el átomo está neutro. Todos los átomos de

un mismo elemento tienen el mismo número de protones, por lo tanto, tienen el

mismo número atómico.

NÚMERO ATÓMICO (Z) al número de protones que tiene un átomo. Coincide con el número de electrones si el átomo está neutro. Todos los átomos de

un mismo elemento tienen el mismo número de protones, por lo tanto, tienen el

mismo número atómico.

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NÚMERO MÁSICO (A) a la suma de los protones y los neutrones que tiene un átomo. Es el número entero más próximo a la masa del átomo medida en unidades de masa atómica (la masa de la Tabla periódica redondeada).

NÚMERO MÁSICO (A) a la suma de los protones y los neutrones que tiene un átomo. Es el número entero más próximo a la masa del átomo medida en unidades de masa atómica (la masa de la Tabla periódica redondeada).

ISÓTOPOS a átomos de un mismo elemento que se diferencian en el número de neutrones. Tienen por tanto el mismo número atómico(Z) pero diferente número másico(A).

ISÓTOPOS a átomos de un mismo elemento que se diferencian en el número de neutrones. Tienen por tanto el mismo número atómico(Z) pero diferente número másico(A).

Un átomo se representa por:

Su símbolo = una letra mayúscula o dos letras, la primera mayúscula que derivan de su nombre. Ca , H , Li, S, He....

Su número atómico (Z) que se escribe abajo a la izquierda.

Su número másico (A) que se escribe arriba a la izquierda.

EAZ

IONES a átomos o grupos de átomos que poseen carga eléctrica porque han ganado o perdido electrones. Pueden ser:CATIONES si poseen carga positiva y, por tanto, se han perdido electrones.ANIONES si poseen carga negativa y , por tanto, se han ganado electrones.

IONES a átomos o grupos de átomos que poseen carga eléctrica porque han ganado o perdido electrones. Pueden ser:CATIONES si poseen carga positiva y, por tanto, se han perdido electrones.ANIONES si poseen carga negativa y , por tanto, se han ganado electrones.

Cl3517 Cl37

17Por ejemplo:

Cuando un elemento estCuando un elemento estCuando un elemento estCuando un elemento estáááá formado por formado por formado por formado por varios isvarios isvarios isvarios isóóóótopos, su masa attopos, su masa attopos, su masa attopos, su masa atóóóómica se mica se mica se mica se establece como una media ponderada de establece como una media ponderada de establece como una media ponderada de establece como una media ponderada de las masas de sus islas masas de sus islas masas de sus islas masas de sus isóóóótopostopostopostopos

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CrCrCrCríííítica del modelo de tica del modelo de tica del modelo de tica del modelo de RutherfordRutherfordRutherfordRutherford::::CrCrCrCríííítica del modelo de tica del modelo de tica del modelo de tica del modelo de RutherfordRutherfordRutherfordRutherford::::Fue fundamental la demostraciFue fundamental la demostraciFue fundamental la demostraciFue fundamental la demostracióóóón de la discontinuidad de la materia y de los n de la discontinuidad de la materia y de los n de la discontinuidad de la materia y de los n de la discontinuidad de la materia y de los grandes vacgrandes vacgrandes vacgrandes vacííííos del os del os del os del áááátomo. Por lo demtomo. Por lo demtomo. Por lo demtomo. Por lo demáááás, presenta deficiencias y puntos poco s, presenta deficiencias y puntos poco s, presenta deficiencias y puntos poco s, presenta deficiencias y puntos poco claros: claros: claros: claros:

- Según la ya probada teoría electromagnética de Maxwell, al ser el electrón una partícula cargada en movimiento debe emitir radiación constante ya que

crea un campo magnético y por tanto, perder energía.

Esto debe hacer que disminuya el radio de su órbita y el electrón terminaría por caer en el núcleo; el átomo sería inestable. Por lo tanto, no se puede simplificar el problema planteando, para un electrón, que la fuerza electrostática es igual a la centrífuga debe haber algo más.

-Era conocida en el momento de diseñar su teoría la hipótesis de Planck que no era tuvo en cuenta.-Tampoco es coherente con los resultados de los espectros atómicos.

Los experimentos de Los experimentos de Los experimentos de Los experimentos de RutherfordRutherfordRutherfordRutherford eran definitivos, pero el planteamiento era eran definitivos, pero el planteamiento era eran definitivos, pero el planteamiento era eran definitivos, pero el planteamiento era incompleto y lincompleto y lincompleto y lincompleto y lóóóógicamente, tambigicamente, tambigicamente, tambigicamente, tambiéééén los cn los cn los cn los cáááálculos. lculos. lculos. lculos.

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LA RADIACIÓN ELECTROMAGNÉTICA .LA RADIACIÓN ELECTROMAGNÉTICA .• Una onda electromagnética consiste en la oscilación de un campo eléctrico y

otro magnético en direcciones perpendiculares, entre sí, y a su vez, perpendiculares ambos a la dirección de propagación.

• Viene determinada por su frecuencia (νννν ) y por su longitud de onda (λλλλ )

relacionadas entre sí por:= cνννν

λλλλC= velocidad de C= velocidad de C= velocidad de C= velocidad de propagacipropagacipropagacipropagacióóóón n n n de lade lade lade la luz =3.10luz =3.10luz =3.10luz =3.108888m/sm/sm/sm/s

C= velocidad de C= velocidad de C= velocidad de C= velocidad de propagacipropagacipropagacipropagacióóóón n n n de lade lade lade la luz =3.10luz =3.10luz =3.10luz =3.108888m/sm/sm/sm/s

PropagaciPropagaciPropagaciPropagacióóóón n n n ondulatoriaondulatoriaondulatoriaondulatoria

λλλλ =LONGITUD DE ONDA: =LONGITUD DE ONDA: =LONGITUD DE ONDA: =LONGITUD DE ONDA: distancia entre dos puntos distancia entre dos puntos distancia entre dos puntos distancia entre dos puntos consecutivos de la onda con consecutivos de la onda con consecutivos de la onda con consecutivos de la onda con igual estado de vibraciigual estado de vibraciigual estado de vibraciigual estado de vibracióóóónnnn

λλλλ =LONGITUD DE ONDA: =LONGITUD DE ONDA: =LONGITUD DE ONDA: =LONGITUD DE ONDA: distancia entre dos puntos distancia entre dos puntos distancia entre dos puntos distancia entre dos puntos consecutivos de la onda con consecutivos de la onda con consecutivos de la onda con consecutivos de la onda con igual estado de vibraciigual estado de vibraciigual estado de vibraciigual estado de vibracióóóónnnn

ν ν ν ν = FRECUENCIA: nFRECUENCIA: nFRECUENCIA: nFRECUENCIA: núúúúmero mero mero mero de oscilaciones por unidad de de oscilaciones por unidad de de oscilaciones por unidad de de oscilaciones por unidad de tiempotiempotiempotiempo

ν ν ν ν = FRECUENCIA: nFRECUENCIA: nFRECUENCIA: nFRECUENCIA: núúúúmero mero mero mero de oscilaciones por unidad de de oscilaciones por unidad de de oscilaciones por unidad de de oscilaciones por unidad de tiempotiempotiempotiempo

λλλλ

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ν

λ

Espectro continuo de la luz Espectro continuo de la luz Espectro continuo de la luz Espectro continuo de la luz es la descomposición de la luz en todas su longitudes de onda mediante un prisma óptico....

ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICO :Es el conjunto de todas las radiaciones electro-magnéticas desde muy bajas longitudes de ondas

(rayos γ 10–12 m) hasta kilómetros (ondas de radio)

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Espectro atEspectro atEspectro atEspectro atóóóómico de absorcimico de absorcimico de absorcimico de absorcióóóónnnnEspectro atEspectro atEspectro atEspectro atóóóómico de absorcimico de absorcimico de absorcimico de absorcióóóónnnn

Cuando la radiaciCuando la radiaciCuando la radiaciCuando la radiacióóóón atraviesa un n atraviesa un n atraviesa un n atraviesa un gas, este absorbe una parte, el gas, este absorbe una parte, el gas, este absorbe una parte, el gas, este absorbe una parte, el resultado es el espectro continuo resultado es el espectro continuo resultado es el espectro continuo resultado es el espectro continuo pero con rayas negras donde falta la pero con rayas negras donde falta la pero con rayas negras donde falta la pero con rayas negras donde falta la radiaciradiaciradiaciradiacióóóón n n n absorbida.absorbida.absorbida.absorbida.

Espectro de absorción

Espectro de absorción: se obtiene cuando un haz de luz blanca atraviesa una muestra de un elemento y, posteriormente, la luz emergente se hace pasar por un prisma (que separa la luz en las distintas frecuencias que la componen)

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Espectro de emisión

ESPECTRO DE EMISIESPECTRO DE EMISIESPECTRO DE EMISIESPECTRO DE EMISIÓÓÓÓNNNNESPECTRO DE EMISIESPECTRO DE EMISIESPECTRO DE EMISIESPECTRO DE EMISIÓÓÓÓNNNN

Cuando a los elementos en estado gaseoso se les suministra energía (descarga eléctrica, calentamiento...) éstos emiten radiaciones de determinadas longitudes de onda.

Estas radiaciones dispersadas en un

prisma de un espectroscopio se ven

como una serie de rayas, y el conjunto

de las mismas es lo que se conoce como

espectro de emisión.

Espectro de emisión: se obtiene cuando una muestra gaseosa de un elemento se calienta hasta altas temperaturas y se hace pasar la luz emitida a través de un prisma

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Cada elemento tiene un espectro caracterCada elemento tiene un espectro caracterCada elemento tiene un espectro caracterCada elemento tiene un espectro caracteríííístico; por tanto, un modelo stico; por tanto, un modelo stico; por tanto, un modelo stico; por tanto, un modelo atatatatóóóómico debermico debermico debermico deberíííía ser capaz de justificar el espectro de cada elementoa ser capaz de justificar el espectro de cada elementoa ser capaz de justificar el espectro de cada elementoa ser capaz de justificar el espectro de cada elemento.

Cada elemento tiene un espectro caracterCada elemento tiene un espectro caracterCada elemento tiene un espectro caracterCada elemento tiene un espectro caracteríííístico; por tanto, un modelo stico; por tanto, un modelo stico; por tanto, un modelo stico; por tanto, un modelo atatatatóóóómico debermico debermico debermico deberíííía ser capaz de justificar el espectro de cada elementoa ser capaz de justificar el espectro de cada elementoa ser capaz de justificar el espectro de cada elementoa ser capaz de justificar el espectro de cada elemento.

El espectro de emisión de un elemento es el negativo del espectro de absorción: a la frecuencia a la que en el espectro de absorción hay una línea negra, en el de emisión hay una línea emitida ,de un color, y viceversa

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TEORTEORTEORTEORÍÍÍÍA CUA CUA CUA CUÁÁÁÁNTICA DE PLANCKNTICA DE PLANCKNTICA DE PLANCKNTICA DE PLANCKTEORTEORTEORTEORÍÍÍÍA CUA CUA CUA CUÁÁÁÁNTICA DE PLANCKNTICA DE PLANCKNTICA DE PLANCKNTICA DE PLANCK

La teorLa teorLa teorLa teoríííía cua cua cua cuáááántica se refiere a la energntica se refiere a la energntica se refiere a la energntica se refiere a la energíííía:a:a:a:

Cuando la energía está en forma de radiación electromagnética (es decir, de una radiación similar a la luz), se denomina energía radiante y su unidad mínima recibe el nombre de fotfotfotfotóóóónnnn. La energLa energLa energLa energíííía de un fota de un fota de un fota de un fotóóóón viene dada por la ecuacin viene dada por la ecuacin viene dada por la ecuacin viene dada por la ecuacióóóón de n de n de n de PlanckPlanckPlanckPlanck:

E = h E = h E = h E = h ···· ννννE = h E = h E = h E = h ···· νννν h: constante de Planck = 6.62 · 10-34 Joule · segundo νννν : frecuencia de la radiación

Cuando una sustancia absorbe o emite energía, no puede absorberse o emitirse cualquier cantidad de energía, sino que definimos una unidad mínima de energía, llamada cuantocuantocuantocuanto (que será el equivalente en energía a lo que es el átomo para la materia).

O sea cualquier cantidad de energía que se emita o se absorba deberá ser un nun nun nun núúúúmero entero de mero entero de mero entero de mero entero de cuantos.cuantos.cuantos.cuantos.

La materia y la energLa materia y la energLa materia y la energLa materia y la energíííía son disconta son disconta son disconta son discontíííínuasnuasnuasnuas

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EL EFECTO FOTOELÉCTRICOEL EFECTO FOTOELÉCTRICO

Electrones

Ánodo Cátodo • Consiste en la emisión de electrones por la superficie de

un metal cuando sobre él incide luz de frecuencia suficientemente elevada

• La luz incide sobre el cátodo (metálico) produciendo la emisión de e −−−− que llegan al ánodo y establecen una corriente que es detectada por el amperímetro

• La física clásica no explica que la energía cinétic a máxima de los e −−−− emitidos dependa de la frecuencia de la radiación incidente, y que por debajo de una frecuencia llamada frecuencia umbral , no exista emisión electrónica

• Einstein interpretó el fenómeno aplicando el princip io de conservación de la energía y la teoría de Planck:

h νννν es la energía luminosa que llega al metal, Ec es la energía cinética máxima del electrón emitido y h νννν0000 es la energía mínima, energía umbral(trabajo de extracción) para desalojar al electrón de la superficie metálica

h νννν = h νννν0 + Ec

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MODELO ATMODELO ATMODELO ATMODELO ATÓÓÓÓMICO DE BMICO DE BMICO DE BMICO DE BÖÖÖÖHR. (En quHR. (En quHR. (En quHR. (En quéééé se basse basse basse basóóóó))))MODELO ATMODELO ATMODELO ATMODELO ATÓÓÓÓMICO DE BMICO DE BMICO DE BMICO DE BÖÖÖÖHR. (En quHR. (En quHR. (En quHR. (En quéééé se basse basse basse basóóóó))))

El modelo atEl modelo atEl modelo atEl modelo atóóóómico de mico de mico de mico de RutherfordRutherfordRutherfordRutherford llevaba a unas conclusiones que se contradecían claramente con los datos experimentales.

La teorLa teorLa teorLa teoríííía de Maxwella de Maxwella de Maxwella de Maxwell echaba por tierra el sencillo planteamiento matemático del modelo de Rutherford.

El estudio de las rayas de los espectros atómicos permitió relacionar la emisión de radiaciones de determinada “λ ” (longitud de onda) con cambios energéticos asociados a

saltos entre niveles electrónicos.

La teorLa teorLa teorLa teoríííía de a de a de a de Planck Planck Planck Planck le hizo ver que la energía no era algo continuo sino que estaba cuantizada en cantidades hν.

21

Segundo Segundo Segundo Segundo postulado:postulado:postulado:postulado:

Sólo son posibles aquellas órbitas en las que el electrón tiene un momento angular que es múltiplo entero de h /(2h /(2h /(2h /(2 ···· ππππ))))

Así, el primer postulado nos indica que el electrón no puede estar a cualquier distancia del núcleo, sino que sólo hay unas pocas órbitas posibles, las cuales vienen definidas por los valores permitidos para un parámetro que se denomina nnnnúúúúmero cumero cumero cumero cuáááántico ntico ntico ntico principalprincipalprincipalprincipal nnnn.

Primer Primer Primer Primer postulado:postulado:postulado:postulado:El electrón gira alrededor del núcleo en órbitas circulares sin emitir energsin emitir energsin emitir energsin emitir energíííía a a a radiante radiante radiante radiante llamadas llamadas llamadas llamadas ÓÓÓÓRBITAS ESTACIONARIASRBITAS ESTACIONARIASRBITAS ESTACIONARIASRBITAS ESTACIONARIAS. Cuando el Cuando el Cuando el Cuando el áááátomo se encuentra en tomo se encuentra en tomo se encuentra en tomo se encuentra en éééésta sta sta sta situacisituacisituacisituacióóóón se dice que estn se dice que estn se dice que estn se dice que estáááá en ESTADO ESTACIONARIO y si ocupa el nivel de en ESTADO ESTACIONARIO y si ocupa el nivel de en ESTADO ESTACIONARIO y si ocupa el nivel de en ESTADO ESTACIONARIO y si ocupa el nivel de energenergenergenergíííía ma ma ma máááás bajo se dice que ests bajo se dice que ests bajo se dice que ests bajo se dice que estáááá en ESTADO FUNDAMENTALen ESTADO FUNDAMENTALen ESTADO FUNDAMENTALen ESTADO FUNDAMENTAL....

MODELO ATMODELO ATMODELO ATMODELO ATÓÓÓÓMICO DE BMICO DE BMICO DE BMICO DE BÖÖÖÖHRHRHRHRMODELO ATMODELO ATMODELO ATMODELO ATÓÓÓÓMICO DE BMICO DE BMICO DE BMICO DE BÖÖÖÖHRHRHRHR

Momento angular: L= r.m.vMomento angular: L= r.m.vMomento angular: L= r.m.vMomento angular: L= r.m.v

r=radio de la r=radio de la r=radio de la r=radio de la óóóórbita, m=masa del electrrbita, m=masa del electrrbita, m=masa del electrrbita, m=masa del electróóóón y v= velocidad que lleva el electrn y v= velocidad que lleva el electrn y v= velocidad que lleva el electrn y v= velocidad que lleva el electróóóónnnn

22

• En las órbitas ESTACIONARIAS los electrones se mueve n sin perder energía

rn = nh

2ππππmv

n = nn = nn = nn = núúúúmero cumero cumero cumero cuáááántico principal ntico principal ntico principal ntico principal r = radio de la r = radio de la r = radio de la r = radio de la óóóórbita rbita rbita rbita h = cte de Planck=6,62.10h = cte de Planck=6,62.10h = cte de Planck=6,62.10h = cte de Planck=6,62.10----34343434J.s J.s J.s J.s k = Cte de Coulombk = Cte de Coulombk = Cte de Coulombk = Cte de Coulombm = masa del em = masa del em = masa del em = masa del e----q = carga del eq = carga del eq = carga del eq = carga del e----V=velocidad del electrV=velocidad del electrV=velocidad del electrV=velocidad del electróóóón en la n en la n en la n en la óóóórbitarbitarbitarbita

Los radios de las Los radios de las Los radios de las Los radios de las óóóórbitas estrbitas estrbitas estrbitas estáááán cuantizados ( su valor depende de n)n cuantizados ( su valor depende de n)n cuantizados ( su valor depende de n)n cuantizados ( su valor depende de n)

r

mVFc

2

=

2

2

r

kqFe =

2

22

r

kq

r

mV =π2h

nrmV =

23

Tercer PostuladoTercer PostuladoTercer PostuladoTercer Postulado

La energía liberada al caer el electrón desde una órbita a otra de menor energía se emite en forma de fotón, cuya frecuencia viene dada por la ecuaciecuaciecuaciecuacióóóón de n de n de n de PlanckPlanckPlanckPlanck:

EEEEaaaa ---- EEEEbbbb = h = h = h = h ···· ννννEEEEaaaa ---- EEEEbbbb = h = h = h = h ···· νννν

Así, cuando el átomo absorbe (o emite) una radiación, el electrón pasa a una órbita de mayor (o menor) energía, y la diferencia entre ambas órbitas se corresponderá con una línea del espectro atómico de absorción (o de emisión).

Un electrón podrá saltar de una órbita a otra absorbi endo o emitiendo la energía necesaria, que corresponde a la diferencia energética de las órbitas.

Rh = cte Rydberg = 2,180·10 -18 J

n = número cuántico principal ,número entero (1,2,3.. ..)2H

nR

E −−−−====

24

Niveles permitidos según el modelo de Bohr

(calculados para el átomo de hidrógeno)Niveles permitidos según el modelo de Bohr

(calculados para el átomo de hidrógeno)

n = 1 E = –21,76 · 10–19 J

n = 2 E = –5,43 · 10–19 J

n = 3 E = –2,42 · 10–19 J

Energía

n = 4 E = –1,36 · 10–19 Jn = 5 E = –0,87 · 10–19 Jn = ∞ E = 0 J

25

•Si un electrón asciende desde una órbita ni a otra de mayor energía nj debe absorberuna cantidad de energía igual a: ∆E = E(nj) – E(ni)

•Si un electrón desciende desde una órbita nj a otra de menor energía ni, la diferencia de energía se emite en el salto ∆E = E(nj) – E(ni)

Según el valor de su longitud de onda, lasradiaciones electromagnéticas se dividen en: rayos gamma, rayos X, ultravioleta, visible, infrarrojo, microondas, ondas de radio

La energía intercambiada por un electrón en un salto puede adoptar la forma de radiación electromagnética, que puede considerarse una onda o un chorro de partículas llamadas fotones cuya energía es proporcional a la frecuencia de radiación (ν):

E = hννννλλλλ

==== ch

26

•Si un electrón asciende desde una órbita ni a otra de mayor energía nj debe absorberuna cantidad de energía igual a: ∆E = E(nj) – E(ni)

•Si un electrón desciende desde una órbita nj a otra de menor energía ni, la diferencia de energía se emite en el salto ∆E = E(nj) – E(ni)

La energía intercambiada por un electrón en un salto puede adoptar la forma de radiación electromagnética, que puede considerarse una onda o un chorro de partículas llamadas fotones cuya energía es proporcional a la frecuencia de radiación (ν):

E = hννννλλλλ

==== ch El modelo atómico de Bohr

explica satisfactoriamente el espectro del átomo de

hidrógeno•Los espectros de absorción se originan cuando los electrones absorben la energía de los fotones y ascienden desde un nivel (ni) hasta otro de mayor energía (nj)

27

•Los espectros de emisión se deben a las radiaciones emitidas cuando un electrón “excitado” en un nivel alto (nj) desciende a otro nivel de energía inferior (ni)

•La conservación de la energía exige que la energía del fotón absorbido o emitido sea igual a la diferencia de energía de las órbitas entre las que se produce el salto del electrón

(((( )))) (((( )))) νννν====−−−−====∆∆∆∆ hnEnEE ij

•Sólo se emiten fotones cuya energía coincide con la diferencia de energía entre dos niveles permitidos: por ello, el espectro consta solo de determinadas frecuencias,ν, que verifican:

(((( )))) (((( ))))h

nEnE ij −−−−====νννν

28

De acuerdo con el modelo de Bohr, la energía de las diferentes órbitas viene dada por:

(((( )))) 2H

nR

nE ====

Por tanto, las frecuencias de las líneas del espectro satisfacen la ecuación:

−−−−====νννν 2

j2i

H

n1

n1

hR

Que coincide con la fQue coincide con la fQue coincide con la fQue coincide con la fóóóórmula obtenida experimentalmente por los rmula obtenida experimentalmente por los rmula obtenida experimentalmente por los rmula obtenida experimentalmente por los espectroscopistas para el espectro del hidrespectroscopistas para el espectro del hidrespectroscopistas para el espectro del hidrespectroscopistas para el espectro del hidróóóógenogenogenogeno

Los espectroscopistas habían calculado y estudiado a fondo las rayas del espectro atómico más sencillo, el del átomo de hidrógeno. Cada uno estudióun grupo de rayas del espectro.

29

• Serie Balmer hasta n=2: aparece en la zona visible del espectro.

• Serie Lyman hasta n=1: aparece en la zona ultravioleta del espectro.

• Serie Paschenn=3

• Serie Bracketn=4

• Serie Pfundn=5

Aparecen

en la zona

infrarroja

del

espectro

n = 2

n = 3

n = 4n = 5

n = ∞

n = 1

Series espectrales

n = 6

Lyman

Paschen

Balmer

Bracket

Pfund

Espectro

UV Visible Infrarrojo

SERIES: Lyman Balmer Paschen Bracket Pfund

∆∆∆∆E = h · νννν

30

MECÁNICA CUÁNTICA.MECÁNICA CUÁNTICA.

La mecánica cuántica surge ante la imposibilidad de dar una explicación satisfactoria, con el modelo de Bohr, a los espectros de átomos con más de un electrón

Heisenberg propuso la imposibilidad de conocer con precisión, y a la vez, la posición y la velocidad de una partícula .

Se trata al electrón como una onda y se

intenta determinar la probabilidad de encontrarlo en un punto determinado del

espacio

De Broglie sugirió que un electrón puede mostrar propiedades de onda. La longitud de onda asociada a una partícula de masa m y velocidad v, viene dada por

donde h es la constante de Planck

mvh====λλλλ

La probabilidad de encontrar al electrón en una órbita de radio r es máxima cuando r = ro

Modelo cuánticoModelo de Bohr

Cada electrón tenía una órbita fijada. La probabilidad de encontrarlo en una órbita de radio ro es del 100%

Se fundamenta en dos hipótesis

• La dualidad onda corpúsculo • Principio de incertidumbre de Heisenberg

31

ORBITALORBITAL

Un orbital es una solución de la ecuación de ondas aplicada a un átomo. Determina la región del espacio en el átomo donde ha y una probabilidad

muy alta de encontrar a los electrones

La función de onda no permite saber en qué punto del espacio se encuentra el electrón en cada momento, pero sí la probabilidad de encontrarlo en una región

determinada

La probabilidad de encontrar al electrón dentro de la región dibujada es del 90%

Mientras que en el modelo de Bohr cada nivel corresponde a una única órbita, ahora puede haber varios orbitales correspondientes a un mismo nivel

energético

En el átomo de hidrógeno hay n2 orbitales en el nivel de energía n-ésimo. Al valor n se le denomina número cuántico principal

32

ORBITALES Y NÚMEROS CUÁNTICOSORBITALES Y NÚMEROS CUÁNTICOS

En átomos polielectrónicos, los n 2 orbitales del nivel n dejan de tener todos la misma energía y se separan en diferentes subnive les

Al pasar de Z=1 a Z>1, el nivel de energía n se separa en n subniveles. El número de orbitales en un subnivel dado es igual a (2L + 1)

• El número de subniveles que hay en un nivel depende del valor de n para n=1 (primer nivel de energía principal) ⇒ un subnivelpara n=2 (segundo nivel de energía principal) ⇒ dos subnivelespara n=n (n-ésimo nivel de energía principal) ⇒ n subniveles

cuántico secundario , l, y se nombran mediante una letra

para n = 3 ⇒

para n = 1 ⇒

para n = 2 ⇒

• Los distintos subniveles se diferencian por medio de un parámetro, denominado número

l=0 ⇒ letra s

l=0 ⇒ letra sl=1 ⇒ letra pl=2 ⇒ letra d

l=0 ⇒ letra s l=1 ⇒ letra p

33

Nomenclatura de los subniveles

Valor de l

Letras

0

s

1 2 3

p d f

34

NNNNúúúúmero cumero cumero cumero cuáááántico secundario o azimutal (L): correccintico secundario o azimutal (L): correccintico secundario o azimutal (L): correccintico secundario o azimutal (L): correccióóóón de n de n de n de SommerfeldSommerfeldSommerfeldSommerfeldNNNNúúúúmero cumero cumero cumero cuáááántico secundario o azimutal (L): correccintico secundario o azimutal (L): correccintico secundario o azimutal (L): correccintico secundario o azimutal (L): correccióóóón de n de n de n de SommerfeldSommerfeldSommerfeldSommerfeld

En 1916, SommerfeldSommerfeldSommerfeldSommerfeld modificó el modelo de Böhr considerando que las órbitas del electrón no eran necesariamente circulares, sino que también eran posibles óóóórbitas elrbitas elrbitas elrbitas elíííípticaspticaspticaspticas; esta modificación exige disponer de dos parámetros para caracterizar al electrón.

Una elipse viene definida por dos parámetros, que son los valores de sus semiejes mayor y menor. En el caso de que ambos semiejes sean iguales, la elipse se convierte en una circunferencia.

Así, introducimos el número cuántico secundario o azimutal (llll), cuyos valores permitidos son: L= 0, 1, 2, ..., n L= 0, 1, 2, ..., n L= 0, 1, 2, ..., n L= 0, 1, 2, ..., n –––– 1111

Por ejemplo, si n = 3n = 3n = 3n = 3, los valores que puede tomar LLLL serán: 0, 1, 20, 1, 20, 1, 20, 1, 2

El desdoblamiento de algunas rayas espectrales observado con lasEl desdoblamiento de algunas rayas espectrales observado con lasEl desdoblamiento de algunas rayas espectrales observado con lasEl desdoblamiento de algunas rayas espectrales observado con las mejoras tmejoras tmejoras tmejoras téééécnicas de cnicas de cnicas de cnicas de algunos espectroscopios llevalgunos espectroscopios llevalgunos espectroscopios llevalgunos espectroscopios llevóóóó a la necesidad de justificar estas nuevas rayas y por tanto de a la necesidad de justificar estas nuevas rayas y por tanto de a la necesidad de justificar estas nuevas rayas y por tanto de a la necesidad de justificar estas nuevas rayas y por tanto de corregir el modelo de corregir el modelo de corregir el modelo de corregir el modelo de BohrBohrBohrBohr....

35

NNNNúúúúmero cumero cumero cumero cuáááántico magnntico magnntico magnntico magnéééético (m).tico (m).tico (m).tico (m).NNNNúúúúmero cumero cumero cumero cuáááántico magnntico magnntico magnntico magnéééético (m).tico (m).tico (m).tico (m).

Indica las posibles orientaciones en el espacio que puede adoptar la órbita del electrón cuando éste es sometido a un campo magnético externo (efecto Zeemann). Valores permitidos: ---- L, ..., 0, ..., + LL, ..., 0, ..., + LL, ..., 0, ..., + LL, ..., 0, ..., + L

Por ejemplo, si el número cuántico secundario vale L= 2L= 2L= 2L= 2, los valores permitidos para mmmmserán: ----2, 2, 2, 2, ----1, 0, 1, 21, 0, 1, 21, 0, 1, 21, 0, 1, 2

El efecto efecto efecto efecto ZeemannZeemannZeemannZeemann se debe a que cualquier carga eléctrica en movimiento crea un campo magnético; por lo tanto, también el electrón lo crea, así que deberá sufrir la influencia de cualquier campo magnético externo que se le aplique. Aplicando un campo magnético a los espectros atómicos las rayas se desdoblan lo que indica que deben existir diferentes orientaciones posibles .

NNNNúúúúmero cumero cumero cumero cuáááántico de espntico de espntico de espntico de espíííín (s). n (s). n (s). n (s). NNNNúúúúmero cumero cumero cumero cuáááántico de espntico de espntico de espntico de espíííín (s). n (s). n (s). n (s).

Indica el sentido de giro del electrón en torno a su propio eje. Puede tomar sólo dos valores para el electrón: +1/2, -1/2.

36

n = 1, 2, 3, 4, ... (nº de capa o nivel)

l = 0, 1, 2, ... (n – 1) (forma del orbital o subnivel)

m = – l, ... , 0, ... L (orientación orbital o orbital)

s = – ½ , + ½ (spín rotación del electrón )

�Cada electrón viene determinado por 4 números cuánticos: n, L, m y s (los tres

primeros determinan cada orbital, y el cuarto “s” sirve para diferenciar a cada uno

de los dos e– que componen el mismo).

�Los valores de éstos son los siguientes:

número cuántico secundario o azimutal (l) número cuántico magnético (m) número cuántico de espín (s)

número cuántico secundario o azimutal (l) número cuántico magnético (m) número cuántico de espín (s)

37

n l m s

1s 1 0 0 ±1/22s 2 0 0 ±1/22p 2 1 –1,0,1 ±1/23s 3 0 0 ±1/23p 3 1 –1,0,1 ±1/23d 3 2 –2, –1,0,1,2 ±1/24s 4 0 0 ±1/24p 4 1 –1,0,1 ±1/24d 4 2 –2, –1,0,1,2 ±1/24f 4 3 –3,–2, –1,0,1,2,3 ±1/2

38

MODELO ACTUALMODELO ACTUALMODELO ACTUALMODELO ACTUALMODELO ACTUALMODELO ACTUALMODELO ACTUALMODELO ACTUAL El El El El áááátomo esttomo esttomo esttomo estáááá formado por un nformado por un nformado por un nformado por un núúúúcleo donde se cleo donde se cleo donde se cleo donde se encuentran los neutrones y los protones y los encuentran los neutrones y los protones y los encuentran los neutrones y los protones y los encuentran los neutrones y los protones y los electrones giran alrededor en diferentes orbitales.electrones giran alrededor en diferentes orbitales.electrones giran alrededor en diferentes orbitales.electrones giran alrededor en diferentes orbitales.

ORBITAL: ZONA DEL ESPACIO EN TORNO AL NORBITAL: ZONA DEL ESPACIO EN TORNO AL NORBITAL: ZONA DEL ESPACIO EN TORNO AL NORBITAL: ZONA DEL ESPACIO EN TORNO AL NÚÚÚÚCLEO DONDE LA POSIBILIDAD DE CLEO DONDE LA POSIBILIDAD DE CLEO DONDE LA POSIBILIDAD DE CLEO DONDE LA POSIBILIDAD DE ENCONTRAR AL ELECTRENCONTRAR AL ELECTRENCONTRAR AL ELECTRENCONTRAR AL ELECTRÓÓÓÓN ES MN ES MN ES MN ES MÁÁÁÁXIMAXIMAXIMAXIMA

Los electrones se sitúan en orbitales, los cuales tienen capacidad para situar dos de ellos:• 1ª capa: 1 orb. “s” (2 e–)

• 2ª capa: 1 orb. “s” (2 e–) + 3 orb. “p” (6 e–)

• 3ª capa: 1 orb. “s” (2 e–) + 3 orb. “p” (6 e–)5 orb. “d” (10 e–)

• 4ª capa: 1 orb. “s” (2 e–) + 3 orb. “p” (6 e–)5 orb. “d” (10 e–) + 7 orb. “f” (14 e–)

• Y así sucesivamente…

Primero se indica el nivel que es el nPrimero se indica el nivel que es el nPrimero se indica el nivel que es el nPrimero se indica el nivel que es el núúúúmero cumero cumero cumero cuáááántico principal nntico principal nntico principal nntico principal n

Los valores del nLos valores del nLos valores del nLos valores del núúúúmero cumero cumero cumero cuáááántico L (ntico L (ntico L (ntico L (subnivelsubnivelsubnivelsubnivel) indican la letra del orbital que corresponde: ) indican la letra del orbital que corresponde: ) indican la letra del orbital que corresponde: ) indican la letra del orbital que corresponde: (L=0 es s ; L=1 es p ; L=2 es d ; L=3 es f)(L=0 es s ; L=1 es p ; L=2 es d ; L=3 es f)(L=0 es s ; L=1 es p ; L=2 es d ; L=3 es f)(L=0 es s ; L=1 es p ; L=2 es d ; L=3 es f)

Los valores de m indican los diferentes orbitales que caben en cLos valores de m indican los diferentes orbitales que caben en cLos valores de m indican los diferentes orbitales que caben en cLos valores de m indican los diferentes orbitales que caben en cada ada ada ada subnivelsubnivelsubnivelsubnivel....

En cada orbital solo caben dos electrones uno girando de un ladoEn cada orbital solo caben dos electrones uno girando de un ladoEn cada orbital solo caben dos electrones uno girando de un ladoEn cada orbital solo caben dos electrones uno girando de un lado y otro del otro+1/2 y y otro del otro+1/2 y y otro del otro+1/2 y y otro del otro+1/2 y ––––1/2 1/2 1/2 1/2 nnnnúúúúmero de mero de mero de mero de spinspinspinspin

ssss2222

pppp6666

dddd10101010

ffff14141414

ssss2222

pppp6666

dddd10101010

ffff14141414

39

LA FORMA DE LOS ORBITALES LA FORMA DE LOS ORBITALES

• Orbitales p (l=1)- tienen forma de elipsoides de revolución y se diferencian sólo en la orientación en el espacio

- un electrón que se encuentre en un orbital px pasa la mayor parte del tiempo en las proximidades del eje X. Análogamente ocurren con py y pz

- los tres orbitales np tienen igual forma y tamaño

• Orbitales s (l=0)

- tienen forma esférica

- la probabilidad de encontrar al electrón es la misma en todas las direcciones radiales

- la distancia media del electrón al núcleo sigue el orden 3s > 2s > 1s

40

• Orbitales d (l=2)

- tienen forma de elipsoides de revolución- tienen direcciones y tamaños distintos a los p

El valor de n afecta al tamaño del orbital, pero no a su forma. Cuanto mayor sea el valor de n, más grande e s

el orbital

41

LA ENERGÍA DE LOS ORBITALES.LA ENERGÍA DE LOS ORBITALES.

La energía de un orbital depende de los valores de los números cuánticos principal y secundario pero no del magnético, por tanto todos los orbitales de un mismo subnivel tienen la misma energía

Conforme se van llenando de electrones, la repulsión entre estos modifica la energía de los orbitales y todos disminuyen su energía (se estabilizan) al

aumentar Z, pero unos más que otros, y esto origina que su orden energético no sea constante

Los orbitales vacíos tienen unos niveles energéticos definidos primeramente por el número cuántico principal y luego por el secundario

42

Regla de llenado de Hund : la energía de un orbital en orden a su llenado es tanto menor cuanto más pequeña sea la su ma (n+l). Cuando hay varios orbitales con igual valor de n+l, tiene mayor energía aquel que tenga menor valor de n

La energía de un orbital perteneciente a un átomo polielectrónico no es única. Sin embargo, en referencia a su sucesivo llenado, el orden de energía a utilizar es el siguiente:

43

COLOCACIÓN DE LOS ELECTRONES EN UN DIAGRAMA DE ENERGÍACOLOCACIÓN DE LOS ELECTRONES EN UN DIAGRAMA DE ENERGÍA

Se siguen los siguientes principios:

• Principio de mínima energía (aufbau)• Principio de máxima multiplicidad (regla de Hund)• Una vez colocados se cumple el principio de exclusión de Pauli.

Principio de mínima energía (aufbau)

• Se rellenan primero los niveles con menor energía.

• No se rellenan niveles superiores hasta que no estén completos los niveles inferiores.

Principio de máxima multiplicidad (regla

de Hund)

• Cuando un nivel electrónico tenga varios orbitales con la misma energía, los electrones se van colocando lo más desapareados posible en ese nivel electrónico.

• No se coloca un segundo electrón en uno de dichos orbitales hasta que todos los orbitales de dicho nivel de igual energía están semiocupados (desapareados).

Principio de exclusión de Pauli.

“No puede haber dos electrones con los cuatro números cuánticos iguales en un mismo átomo”

44

H

He

Li

Be

B

C

N

O

F

Ne

Na

ElementoOrbitales

1s 2s 2p x 2py 2pz 3sConfiguración electrónica

1s1

1s2

1s2 2s1

1s2 2s2

1s2 2s2 2p1

1s2 2s2 2p2

1s2 2s2 2p3

1s2 2s2 2p4

1s2 2s2 2p5

1s2 2s2 2p6

1s2 2s2 2p6 3s1

451 s

2 s

3 s

2 p

3 p

4 f

Energía

4 s4 p 3 d

5 s

5 p4 d

6s

6 p5 d

n = 1; l = 0; m = 0; s = – ½n = 1; l = 0; m = 0; s = – ½n = 1; l = 0; m = 0; s = + ½n = 1; l = 0; m = 0; s = + ½n = 2; l = 0; m = 0; s = – ½n = 2; l = 0; m = 0; s = – ½n = 2; l = 0; m = 0; s = + ½n = 2; l = 0; m = 0; s = + ½n = 2; l = 1; m = – 1; s = – ½n = 2; l = 1; m = – 1; s = – ½n = 2; l = 1; m = 0; s = – ½n = 2; l = 1; m = 0; s = – ½n = 2; l = 1; m = + 1; s = – ½n = 2; l = 1; m = + 1; s = – ½n = 2; l = 1; m = – 1; s = + ½n = 2; l = 1; m = – 1; s = + ½n = 2; l = 1; m = 0; s = + ½n = 2; l = 1; m = 0; s = + ½n = 2; l = 1; m = + 1; s = + ½n = 2; l = 1; m = + 1; s = + ½n = 3; l = 0; m = 0; s = – ½n = 3; l = 0; m = 0; s = – ½n = 3; l = 0; m = 0; s = + ½n = 3; l = 0; m = 0; s = + ½n = 3; l = 1; m = – 1; s = – ½n = 3; l = 1; m = – 1; s = – ½n = 3; l = 1; m = 0; s = – ½n = 3; l = 1; m = 0; s = – ½n = 3; l = 1; m = + 1; s = – ½n = 3; l = 1; m = + 1; s = – ½n = 3; l = 1; m = – 1; s = + ½n = 3; l = 1; m = – 1; s = + ½n = 3; l = 1; m = 0; s = + ½n = 3; l = 1; m = 0; s = + ½n = 3; l = 1; m = + 1; s = + ½n = 3; l = 1; m = + 1; s = + ½n = 4; l = 0; m = 0; s = – ½n = 4; l = 0; m = 0; s = – ½n = 4; l = 0; m = 0; s = + ½n = 4; l = 0; m = 0; s = + ½n = 3; l = 2; m = – 2; s = – ½n = 3; l = 2; m = – 2; s = – ½n = 3; l = 2; m = – 1; s = – ½n = 3; l = 2; m = – 1; s = – ½n = 3; l = 2; m = 0; s = – ½n = 3; l = 2; m = 0; s = – ½n = 3; l = 2; m = + 1; s = – ½n = 3; l = 2; m = + 1; s = – ½n = 3; l = 2; m = + 2; s = – ½n = 3; l = 2; m = + 2; s = – ½n = 3; l = 2; m = – 2; s = + ½n = 3; l = 2; m = – 2; s = + ½n = 3; l = 2; m = – 1; s = + ½n = 3; l = 2; m = – 1; s = + ½n = 3; l = 2; m = 0; s = + ½n = 3; l = 2; m = 0; s = + ½n = 3; l = 2; m = + 1; s = + ½n = 3; l = 2; m = + 1; s = + ½n = 3; l = 2; m = + 2; s = + ½n = 3; l = 2; m = + 2; s = + ½n = 4; l = 1; m = – 1; s = – ½n = 4; l = 1; m = – 1; s = – ½n = 4; l = 1; m = 0; s = – ½n = 4; l = 1; m = 0; s = – ½n = 4; l = 1; m = + 1; s = – ½n = 4; l = 1; m = + 1; s = – ½n = 4; l = 1; m = – 1; s = + ½n = 4; l = 1; m = – 1; s = + ½n = 4; l = 1; m = 0; s = + ½n = 4; l = 1; m = 0; s = + ½n = 4; l = 1; m = + 1; s = + ½n = 4; l = 1; m = + 1; s = + ½n = ; l = ; m = ; s = n = ; l = ; m = ; s =

ORDEN EN QUE SE ORDEN EN QUE SE ORDEN EN QUE SE ORDEN EN QUE SE RELLENAN LOS RELLENAN LOS RELLENAN LOS RELLENAN LOS ORBITALESORBITALESORBITALESORBITALES

ORDEN EN QUE SE ORDEN EN QUE SE ORDEN EN QUE SE ORDEN EN QUE SE RELLENAN LOS RELLENAN LOS RELLENAN LOS RELLENAN LOS ORBITALESORBITALESORBITALESORBITALES

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Se llama CONFIGURACIÓN ELECTRÓNICA de un átomo a la distribución de sus electrones en los diferentes orbitales , teniendo en cuenta que se van llenando en orden creciente de energía y situando 2 electrones como máximo en cada orbital.

Se llama CONFIGURACIÓN ELECTRÓNICA de un átomo a la distribución de sus electrones en los diferentes orbitales , teniendo en cuenta que se van llenando en orden creciente de energía y situando 2 electrones como máximo en cada orbital.

1s

2s 2p

3s 3p 3d

4s 4d 4p 4f

5s 5p 5d 5f

6s 6p 6d

7s 7p

LA TABLA PERILA TABLA PERILA TABLA PERILA TABLA PERIÓÓÓÓDICA SE ORDENA SEGDICA SE ORDENA SEGDICA SE ORDENA SEGDICA SE ORDENA SEGÚÚÚÚN EL NN EL NN EL NN EL NÚÚÚÚMERO ATMERO ATMERO ATMERO ATÓÓÓÓMICO, como es el MICO, como es el MICO, como es el MICO, como es el nnnnúúúúmero de protones pero coincide con el de electrones cuando el mero de protones pero coincide con el de electrones cuando el mero de protones pero coincide con el de electrones cuando el mero de protones pero coincide con el de electrones cuando el áááátomo es neutro, la tomo es neutro, la tomo es neutro, la tomo es neutro, la tabla peritabla peritabla peritabla perióóóódica queda ordenada segdica queda ordenada segdica queda ordenada segdica queda ordenada segúúúún las configuraciones electrn las configuraciones electrn las configuraciones electrn las configuraciones electróóóónicas de los nicas de los nicas de los nicas de los diferentes elementos.diferentes elementos.diferentes elementos.diferentes elementos.