ISMAEL YEVENES LOPEZ Siglo V AC: Democrito postulo que la materia estaba constituida por átomos <ul><li>1911: John Dalton ...
ISMAEL YEVENES LOPEZ 1900: El descubrimiento de la naturaleza eléctrica de la materia y de la  naturaleza de la electricid...
ISMAEL YEVENES LOPEZ A + n e  --->  A e n  Depósito A e n   --->  A + n e  Disolución 1874:  G. J. Stokey : sugiere el nom...
ISMAEL YEVENES LOPEZ 1897. Modelo Atómico de J. J. Thomson.  Determinó la razón entre la carga y la masa de ésta partícula...
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ISMAEL YEVENES LOPEZ Espectros de Emisión del hidrogeno. H  H  H  H  H  H   rojo  6563 A H    verde azulado  4861...
ISMAEL YEVENES LOPEZ Serie de Lyman:  Ultravioleta Serie de Balmer: Visible y ultravioleta Serie de Paschen: infrarrojo n=...
ISMAEL YEVENES LOPEZ Max Planck. Teoría de los Cuantos. Planck supuso que un sistema no puede tener cualquier energía arbi...
ISMAEL YEVENES LOPEZ 1905. Albert Einstein. Efecto Fotoeléctrico. e    (n + 1/2 ) · h ·      Esta teoría fue con...
ISMAEL YEVENES LOPEZ 1913. Modelo Atómico de N. Bohr.  Basado en las ideas de Rutherford y en las teorías de Max Planck y ...
ISMAEL YEVENES LOPEZ 3.- Orbitas circulares.   En cualquiera de estos estados estacionarios,  el electrón se mueve siguien...
ISMAEL YEVENES LOPEZ 1924. L. de Broglie. Dualidad Partícula - Onda.  Broglie, basado en el efecto fotoeléctrico, donde un...
ISMAEL YEVENES LOPEZ Pero  E  =  m · c 2    =  h  m · v Para un electrón con órbita circular: 2 ·    · r  =  n ·      ...
ISMAEL YEVENES LOPEZ Principio de Incertidumbre de Heinsenberg.  A toda partícula en movimiento debería ser posible determ...
ISMAEL YEVENES LOPEZ La Ecuación de Schröedinger. Describe el comportamiento y la energía de las partículas subatómicas en...
ISMAEL YEVENES LOPEZ 4s   4p  4d  4f   3s  3p  3d 2s   2p 1s Atomos Monoelectrónicos 6s 6p 5d 4f 5s 4s 3s 2s 1s 5p 4d 4p 3...
ISMAEL YEVENES LOPEZ Número cuántico Azimutal :  l Expresa la forma de los orbitales. Los valores de l dependen del valor ...
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ISMAEL YEVENES LOPEZ Momentum Angular del Electrón p = [ l ( l + 1 ) ] 1/2   h  2 ·   Número Cuántico Magnético :  m  Ori...
ISMAEL YEVENES LOPEZ <ul><ul><li>Principio de Exclusión de Pauli.  no puede haber dos  </li></ul></ul><ul><ul><li>electron...
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ISMAEL YEVENES LOPEZ Número de electrones capa de valencia Tipo de orbitales que ocupan los electrones Grupos Tipo de elem...
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04 Estructura AtóMica2009

  1. 1. ISMAEL YEVENES LOPEZ Siglo V AC: Democrito postulo que la materia estaba constituida por átomos <ul><li>1911: John Dalton emite su teoría atómica basada en reacciones químicas: </li></ul><ul><li>Postulados de Dalton: </li></ul><ul><li>Los elementos están formados por átomos, estos son iguales y tienen las mismas propiedades. </li></ul><ul><li>Los compuestos están formados por átomos diferentes y se relacionan entre si por números enteros o fracciones sencillas. </li></ul><ul><li>En las reacciones químicas solo hay cambio o reordenamiento de los átomos nunca creación o destrucción de ellos. </li></ul><ul><li>Compuestos diferentes formados por los mismos elementos difieren en el numero de átomos de cada clase. </li></ul><ul><li>Definición de átomo de Dalton: la partícula mas pequeña e indivisible que puede intervenir en una reacción química </li></ul>Estructura Atómica
  2. 2. ISMAEL YEVENES LOPEZ 1900: El descubrimiento de la naturaleza eléctrica de la materia y de la naturaleza de la electricidad misma. 1911: El descubrimiento de que el átomo consiste en un núcleo rodeado de electrones. 1925: El descubrimiento de las leyes mecánicas que gobiernan la conducta de los electrones en los átomos. 1833: Faraday; Leyes de la Electrolisis . Estructura Atómica Moderna Contexto histórico de la estructura atómica moderna. NATURALEZA ELECTRICA DE LA MATERIA El peso de una sustancia que se deposita en un electrodo por una cierta cantidad de electricidad, es siempre el mismo. Los pesos de las diversas sustancias que se depositan, desprenden o disuelven en un electrodo, por una cantidad fija de electricidad, son proporcionales a los pesos equivalentes de esas sustancias.
  3. 3. ISMAEL YEVENES LOPEZ A + n e ---> A e n Depósito A e n ---> A + n e Disolución 1874: G. J. Stokey : sugiere el nombre de electrón a la partícula fundamental de carga eléctrica Origen del electrón S i un número fijo de átomos reacciona con una cantidad fija de electricidad, supone que las leyes de la electrolisis son análogas a las leyes de la combinación química, por lo tanto, la electricidad misma está compuesta por partículas. Cátodo ( ) Anodo ( + ) Diagrama de un tubo de rayos catódicos.
  4. 4. ISMAEL YEVENES LOPEZ 1897. Modelo Atómico de J. J. Thomson. Determinó la razón entre la carga y la masa de ésta partícula, midiendo los efectos de los campos magnéticos y eléctricos sobre el movimiento del haz de electrones. Cátodo Cátodo Anodo A baja presión y alto voltaje el vidrio empieza a fluorescer, es to es el resultado del bombardeo del vidrio por rayos que se originan en el cátodo, o electrodo negativo, y viajan en líneas rectas hasta que chocan con el electrodo positivo, o ánodo, o con las paredes del tubo. Estos rayos reciben el nombre de Rayos Catódicos.
  5. 5. ISMAEL YEVENES LOPEZ Razón carga /masa del electrón: e / m e = 5.2727 · 10 17 ues / g Millikan (1909) determino la carga del electrón (q) : 1.60 . 10 -19 coulombios mg = qE donde: m = masa gota E= campo eléctrico g= gravedad Masa del electrón m e = 0.91 · 10 -27 Masa del hidrogeno m H = 1.673 · 10 -24 Resultados de J. J. Thomson. <ul><li>- Las partículas que componen los rayos catódicos, son independientes del tipo de gas encerrado en el tubo de descarga. </li></ul><ul><li>Las partículas que componen los rayos catódicos poseen carga negativa. </li></ul><ul><li>-El volumen atómico es de 10 -24 cm 3 y el tamaño del átomo es de 10 -8 cm. </li></ul>m e 1 m H 1847 =
  6. 6. ISMAEL YEVENES LOPEZ Conclusiones de J. J. Thomson El átomo es una esfera uniforme de carga positiva, con los electrones distribuidos en su interior, y de tamaño igual a 10 -8 cm. “ Budín de pasas “ 1911. Modelo Atómico de E. Rutherford. Fuente de partículas  ( He 2+ ) Rendijas Lámina de oro Pantalla de sulfuro de zinc
  7. 7. ISMAEL YEVENES LOPEZ Postulados de E. Rutherford. - Dimensión atómica : 10 -8 cm. - Núcleo atómico : 10 -12 cm. - Sistema planetario. - El núcleo contiene casi la totalidad de la masa del átomo. - Los electrones giran alrededor del núcleo en órbitas circulares con velocidad v. - La estabilidad del átomo está dada por un equilibrio entre la fuerza de atracción eléctrica y la fuerza centrífuga. Defectos. <ul><li>La partícula cargada en movimiento emite energía, luego el electrón cae sobre el núcleo en un tiempo aproximado de 10 -13 seg. </li></ul><ul><li>No explica los espectros de emisión. </li></ul>
  8. 8. ISMAEL YEVENES LOPEZ Espectros de Emisión del hidrogeno. H  H  H  H  H  H   rojo 6563 A H  verde azulado 4861 A H  azul violáceo 4341 A H  violeta 4102 A H  ultravioleta 3970 A Espectros de Emisión. Estos espectros de líneas corresponden a la emisión de luz solo a ciertas longitudes de onda . Palmer: Frecuencia u = C (1/2 2 – 1/n 2 ) donde n = 3,4,5,6… y C= 3.29 x 10 15 s-1
  9. 9. ISMAEL YEVENES LOPEZ Serie de Lyman: Ultravioleta Serie de Balmer: Visible y ultravioleta Serie de Paschen: infrarrojo n=1 n=2 n=3 n=4 n=5 Serie de Bracket : infrarrojo Líneas del espectro del átomo de hidrógeno observadas en otras frecuencias del espectro electromagnético. Cada una de estas relaciones es una serie que lleva el nombre de su descubridor
  10. 10. ISMAEL YEVENES LOPEZ Max Planck. Teoría de los Cuantos. Planck supuso que un sistema no puede tener cualquier energía arbitraria, sino que ciertos valores de energía seleccionados, y que la energía electromagnética irradiada por este sistema de frecuencia u, era igual a:  n · h ·   n = 1, 2, 3,··· h = cte. de Planck h = 6.6256 · 10 -27 erg / seg    frecuencia de la radiación Es decir, la energía era irradiada en forma discreta, en cuantos de energía.
  11. 11. ISMAEL YEVENES LOPEZ 1905. Albert Einstein. Efecto Fotoeléctrico. e  (n + 1/2 ) · h ·    Esta teoría fue confirmada y mejorada por A. Einstein en 1905 con su trabajo de efecto foto eléctrico, indicando que la energía irradiada por un sistema estaba dada por:
  12. 12. ISMAEL YEVENES LOPEZ 1913. Modelo Atómico de N. Bohr. Basado en las ideas de Rutherford y en las teorías de Max Planck y Albert Einstein sobre la discontinuidad de la energía. Postulados. 1.- Estados estacionarios del electrón. En un átomo, el electrón tiene definidos ciertos estados estacionarios de movimientos que le son permitidos; cada uno de estos estados estacionarios tienen una energía fija y definida. 2.- Emisión de energía ==> Un electrón en estado estacionario no irradia energía; al cambiar de un estado de alta energía a un estado de energía inferior, el átomo emite un cuanto de radiación cuya energía h · u es igual a la diferencia de energía entre ambos estados. h ·  =  2 -  1 S eries espectrales del átomo de hidrógeno: n 1 > n 2  =   = 109735 1 1 n 2 2 n 2 1 ( )
  13. 13. ISMAEL YEVENES LOPEZ 3.- Orbitas circulares. En cualquiera de estos estados estacionarios, el electrón se mueve siguiendo una órbita circular alrededor del núcleo. 4.- Movimientos permitidos con momentum angular . Los estados de movimiento electrónico permitidos son aquellos en los cuales el momento angular del electrón es un múltiplo entero de n /2 p = m · v · r = n · h 2 ·   n = 1, 2, 3, ··· 5.- Niveles Energéticos del átomo. - 2 ·  · m · z 2 · e 4 n 2 · h 2 E = m: masa del electrón z : número atómico e : carga del electrón h : constante de Planck
  14. 14. ISMAEL YEVENES LOPEZ 1924. L. de Broglie. Dualidad Partícula - Onda. Broglie, basado en el efecto fotoeléctrico, donde una onda (radiación electromagnética) posee propiedades de partículas, postula que para una partícula que se mueve a alta velocidad puede asociársele un comportamiento ondulatorio. Luego, para un fotón, su energía está dada por: Fotón E = h ·    c  Luego E = h · c  MODELO CUANTICO
  15. 15. ISMAEL YEVENES LOPEZ Pero E = m · c 2  = h m · v Para un electrón con órbita circular: 2 ·  · r = n ·   = 2 ·  · r n h = 2 ·  · r m · v n m · v · r = n · h 2 ·  Relación idéntica a la propuesta por N. Bohr para el momentum de una partícula que se mueve en una órbita circular, es decir, para el electrón. m · c 2 = h · c   = h m · c
  16. 16. ISMAEL YEVENES LOPEZ Principio de Incertidumbre de Heinsenberg. A toda partícula en movimiento debería ser posible determinar su velocidad y su posición en forma simultánea, en cualquier instante. Para determinar la posición y la velocidad de un electrón se debe emplear una partícula que colisione con él, en este caso un fotón. La posición del electrón estaría dada por la región en la cual se produce la colisión y que corresponde a  x + la longitud de onda del fotón, es decir  x +  La colisión entre ambas partículas provocaría una variación del momentum del electrón.  p + h 4 ·  ·    p ·  x + h 4 ·  El producto de ambas incertidumbres es: Este principio de incertidumbre explica otra falla del modelo atómico de Bohr, ya que los electrones, no tendrían trayectorias nítidamente definidas.
  17. 17. ISMAEL YEVENES LOPEZ La Ecuación de Schröedinger. Describe el comportamiento y la energía de las partículas subatómicas en general . Incorpora el comportamiento de la partícula en termino de masa y de onda, función de onda  La resolución de ésta ecuación da origen a los números cuánticos, los cuales son obtenidos solo si la energía de los electrones está cuantizada. Ellos son el: Número cuántico principal: n Da cuenta del tamaño y de la energía del nivel en que se mueve el electrón a través de la siguiente relación obtenida de la evaluación de Schrodinger . - 2 ·  · m · z 2 · e 4 n 2 · h 2 E = n= 1, 2,3, ···
  18. 18. ISMAEL YEVENES LOPEZ 4s 4p 4d 4f 3s 3p 3d 2s 2p 1s Atomos Monoelectrónicos 6s 6p 5d 4f 5s 4s 3s 2s 1s 5p 4d 4p 3d 3p 2p Atomos Polielectrónicos Distribución Energética de los Orbitales.
  19. 19. ISMAEL YEVENES LOPEZ Número cuántico Azimutal : l Expresa la forma de los orbitales. Los valores de l dependen del valor asignado al Nº cuántico principal n. Tipo y forma del orbital. l = 0, 1, 2, ···( n-1)
  20. 20. ISMAEL YEVENES LOPEZ
  21. 21. ISMAEL YEVENES LOPEZ
  22. 22. ISMAEL YEVENES LOPEZ
  23. 23. ISMAEL YEVENES LOPEZ
  24. 24. ISMAEL YEVENES LOPEZ Momentum Angular del Electrón p = [ l ( l + 1 ) ] 1/2 h 2 ·  Número Cuántico Magnético : m Orientación del Orbital m = - l, ···, 0, ···, + l Número Cuántico de Spin : s ( m s ) Rotación, giro o spin del electrón s = + 1/2  : función de onda; no tiene sentido físico. 2  : módulo de la función de onda; representa la probabilidad de encontrar a un electrón en una determinada región del espacio.
  25. 25. ISMAEL YEVENES LOPEZ <ul><ul><li>Principio de Exclusión de Pauli. no puede haber dos </li></ul></ul><ul><ul><li>electrones con todos sus números cuánticos idénticos </li></ul></ul><ul><li>Principio de Máxima multiplicidad de Hund. </li></ul><ul><li>Si dos o más electrones de un mismo átomo tienen los mismos valores </li></ul><ul><li>en sus números cuánticos principales ( n ) y en sus números cuánticos </li></ul><ul><li>secundarios ( l ) entonces tendrán iguales valores de spin ( s ) siempre y </li></ul><ul><li>cuando no se trasgreda el principio de exclusión (de Pauli). </li></ul><ul><li>Configuración Electrónica. </li></ul>1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s 5p 5d 5f 6s 6p 6d 7s 7p Para átomos neutros y también para iones.
  26. 26. ISMAEL YEVENES LOPEZ Configuración Electrónica y Sistema Períodico n ==> Capa Electrónica ==> Período n Capa Período 1 K 1º 2 L 2º 3 M 3º 4 N 4º 5 O 5º 6 P 6º 7 Q 7º
  27. 27. ISMAEL YEVENES LOPEZ Número de electrones capa de valencia Tipo de orbitales que ocupan los electrones Grupos Tipo de elementos n i) Grupos I a - VII a : electrones en orbitales s y p ii) Grupos I b - VIII b : Electrones en orbitales d iii) Lantánidos : electrones en orbitales 4f iv) Actínidos : electrones en orbitales 5f a) E. Representativos : electrones en orbitales s y p b) E. de Transición : electrones en orbitales d ( metales ) c) E. de Transición Interna : electrones en orbitales f ( lantánidos y actínidos ) d) Gases Nobles : elementos con configuración ns 2 np 6

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