MODELO ATÓMICO ACTUAL.pdf

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Fisicoquímica 3° E.E.S N° 18 – ICC Prof. Claudia Zalloco INTRODUCCIÓN AL MODELO ATÓMICO MECÁNICO- CUÁNTICO  LOS ELECTRONES, EN SU ESTADO FUNDAMENTAL, GIRAN EN ÓRBITAS CIRCULARES QUE LLAMÓ “NIVELES DE ENERGÍAS”  ESTAS ÓRBITAS ESTÁN REPRESENTADAS POR UN NÚMERO LLAMADO “NÚMERO CUÁNTICO PRINCIPAL” Y SIMBOLIZADO POR “n”  n puede tomar valores desde n=1 hasta n=7  EN CADA NIVEL DE ENERGÍA, HAY UNA CANTIDAD DETERMINADA DE ELECTRONES. ESTA CANTIDAD SE CALCULA CON LA FÓRMULA 2.n2  Si n=1 …… 2.12 = 2 electrones  Si n=2 …… 2. 22 = 8 electrones  Si n=3……. 2. 32 = 18 electrones  Si n=4 …….2. 42 = 32 electrones  SI ABSORBEN ENERGÍA, LOS ELECTRONES PUEDEN MOVERSE A UNA ÓRBITA DE MAYOR NIVEL DE ENERGÍA (estado excitado)  SI VUELVEN A SU ESTADO FUNDAMENTAL, EMITEN UN FOTÓN QUE LIBERA ENERGÍA EN FORMA DE LUZ (de color específico para cada átomo)  ESTO SE OBSERVA EN UN INSTRUMENTO ESPECIAL LLAMADO ESPECTROSCOPIO  SE AJUSTABA PERFECTAMENTE PARA EL ÁTOMO DE HIDRÓGENO, PERO NO PARA ÁTOMOS CON MAYOR CANTIDAD DE ELECTRONES  Los electrones se mueven a la velocidades cercanas a la de la luz  La velocidad de la luz es c = 300.000 km/s (recorre 300.000 km en 1 segundo)  No sólo se mueven en órbitas circulares, también lo hacen en órbitas elípticas.  Cada órbita puede tener niveles y subniveles de energía.  En cada órbita puede haber una cantidad determinada de electrones  Utiliza el número cuántico principal “n”, que indica el tamaño de la órbita (propuesto por Bohr)  Introduce el NÚMERO CUÁNTICO SECUNDARIO O AZIMUTAL que describe la forma de las órbitas  El ¨NÚMERO CUÁNTICO AZIMUTAL” se simboliza con “l” (ele minúscula)  l pueden tomar valores que dependen de “n”: desde l=0 hasta l= n -1 × Si n=1 …… l=0 hasta l= 1-1= 0 ….l=0 (en nivel 1 hay 1 subnivel) × Si n=2 …….l=0 hasta l= 2-1= 1...l=0 l=1 (en nivel 2 hay 2 subniveles) × SI n=3 …… l=0 hasta l= 3-1= 2...l=0 l=1 l=2 (en nivel 3 hay 3 subniveles) (hay tantos subniveles l como indica el nivel n)  Además, a los distintos valores de l, les corresponde una letra  l=0……s (orbital con forma circular)  l=1…...p (orbital con forma lobular)  l=2…...d (parecidos a p, pero con más lóbulos)  l=3……f (complejos para dibujar)  Fisicoquímica 3° E.E.S N° 18 – ICC Prof. Claudia Zalloco EL MODELO ACTUAL O MECÁNICO-CUÁNTICO 1924 En este modelo:  Los electrones se distribuyen en zonas del espacio llamadas ORBITALES ATÓMICOS.  Los orbitales atómicos son regiones del espacio que rodean al núcleo en donde hay mayor PROBABILIDAD de encontrar al electrón  Los electrones entonces, no tienen trayectoria fijas alrededor del núcleo sino que lo envuelven formando una nube difusa de carga negativa  Se basa en tres pilares fundamentales de la mecánica cuántica. DUALIDAD ONDA – PARTÍCULA Louis de Broglie planteó en 1924, que el electrón tiene naturaleza dual: es una partícula que puede comportarse como una onda o como un haz de luz. PRINCIPIO DE INCERTIDUMBRE Werner Heinsenberg estableció en 1925, que es imposible determinar con precisión y simultáneamente la posición y la velocidad del electrón. Se puede indicar, a lo sumo, dónde es más probable encontrarlo ECUACIÓN DE SCHRÖDINGER Erwin Schrödinger en 1926, formuló una ecuación matemática que, al resolverla, da como resultado la probabilidad de que un electrón se encuentre en una determinada región del átomo. La solución de esa ecuación es un conjunto de cuatro números, llamados NÚMEROS CUÁNTICOS Esos números son: n l ml ms Número cuántico Número cuántico Número cuántico Número cuántico de principal azimutal o secundario magnético espín Describe el tamaño Indica la orientación Indica el sentido en Describe la forma del del orbital y su en el espacio que que el electrón gira orbital y su energía energía tiene el orbital sobre sí mismo Toma valores desde n=1 hasta n= 7 Depende de n Los estudiaremos más adelante n=1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 s, p, d, f, g  Fisicoquímica 3° E.E.S N° 18 – ICC Prof. Claudia Zalloco Ya conocemos las características del modelo atómico que se acepta actualmente. Vamos a estudiar cómo se distribuyen los electrones en los distintos orbitales según este modelo. A esta distribución se la llama CONFIGURACIÓN ELECTRÓNICA LA CONFIGURACIÓN ELECTRÓNICA  Indica en qué niveles y subniveles de energía se encuentran distribuidos los electrones del átomo  Cuánto más lejos del núcleo se ubiquen, mayor será la energía que tienen  Cada nivel tiene una cantidad de electrones determinada  Cada subnivel admite una cantidad de electrones determinada Según el modelo de Bohr (es el que usaremos para hacer los esquemas) el átomo de Aluminio tendría los electrones distribuídos de la siguiente forma: OBSERVACIÓN: esta forma de esquematizar la distribución electrónica solo es válida para átomos de los períodos 1, 2 y 3  Fisicoquímica 3° E.E.S N° 18 – ICC Prof. Claudia Zalloco ORDEN DE LLENADO DE LOS ORBITALES PARA ÁTOMOS DE CUALQUIER PERÍODO Según la tabla anterior, se necesita: 2 electrones para llenar un orbital s, 6 electrones para llenar un orbital p, 10 electrones para llenar un orbital d 14 electrones para llenar el orbital f. La imagen de la derecha indica cuáles elementos de la tabla periódica tienen electrones en los distintos subniveles estudiados Sin embargo, para poder determinar la configuración electrónica de cada elemento en la tabla periódica necesitaremos conocer algunas cuestiones referidas el orden de llenado de dichos orbitales.  El orden en que los electrones se colocan en los orbitales se basa en el la energía de estos.  Los orbitales de menor energía se llenan primero  El orden de llenado está indicado en el Diagrama de Moeller o también llamado REGLA DE LAS DIAGONALES DIAGRAMA DE MOELLER o REGLA DE LAS DIAGONALES 8 Se debe tener presente que:  Los números representa el número cuántico principal (nivel de energía)  Las letras representan el número cuántico secundario (orbitales de cada nivel)  El superíndice del orbital (letra) indica cuántos electrones admite  Fisicoquímica 3° E.E.S N° 18 – ICC Prof. Claudia Zalloco  Para escribir la configuración electrónica, se sigue la dirección que indican las flechas, comenzando con el número de nivel (n) seguido del tipo de orbital (l) y finalmente el superíndice indica cuántos electrones hay en el orbital. 1s2→2s2→2p6→3s2→3p6→4s2→3d10→4p6→5s2→4d10→5p6→6s2→4f14→ 5d10→6p6→7s2→5f 14→6d10→7p6 → 8s2 ANÁLISIS DE LA CONFIGURACIÓN ELECTRÓNICA DE ALGUNOS ELEMENTOS Por ejemplo, para el átomo de Hidrógeno que tiene 1 electrón sería: