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Corteza electrónica Presentation Transcript

  • 1. Para poder comprender por qué los átomos seenlazan de una determinada manera, o por quédistintos elementos tienen propiedades físicas yquímicas diferentes, es necesario aprender algosobre la distribución de los electrones en los átomos.La teoría de estas distribuciones se basa en granmedida en el estudio de la luz emitida o absorbidapor los átomos.
  • 2. Cuando los átomos son excitados eléctrica otérmicamente y cesa esta excitación, emiten unaradiación. Si esta es dispersada por un prisma ydetectada por una placa fotográfica, se revelan líneas obandas. A los conjuntos de estas líneas se los denominaespectros de emisión atómica. Cada línea espectralcorresponde a una cantidad de energía específica que seemite
  • 3. Niels Bohr en 1913 supuso en base a estos espectros que laenergía electrónica está cuantizada; es decir que loselectrones se encuentran en órbitas discretas y queabsorben o emiten energía cuando se mueven de unaórbita a otra. Cada órbita corresponde así a un nivel deenergía definido para cada electrón y caracterizado por unnúmero (n) llamado número cuántico principal. Cuandoun electrón se mueve de un nivel de energía inferior a unosuperior absorbe una cantidad de energía definida ycuando vuelve a caer a su nivel de energía original emite lamisma cantidad de energía que absorbió.
  • 4. La energía de esa radiación está dada por: E=hdonde h es la constante de Planck cuyo valor es6.63 x 10-27 erg·seg, y  es la frecuencia de laradiación = c/, c velocidad de la luz,  es la longitud deondaPor lo tanto, E = h c/ 
  • 5. Al número n que designa un nivel energético se lo llamanúmero cuántico principal.El número máximo de electrones no puede ser superiora 2n2.No todos los electrones que pertenecen a un mismonivel poseen la misma energía.
  • 6. Los corpúsculos de masa muy exigua comolos electrones, no siguen las leyes de ladinámica newtoniana, ni tampoco las leyesde la electrodinámica clásica que explica lasinteracciones de las cargas en movimiento.Se precisan nuevos principios, los de lamecánica cuántica.
  • 7. El primer principio de la misma es que no puedeencontrarse un electrón entre dos niveles energéticos, esdecir, no existe ningún electrón cuya energía seaintermedia entre dos niveles de energía.Estos niveles de energía se enumeran dando al máscercano al núcleo el número 1, al inmediato superior elnúmero 2, al nivel siguiente el número 3. Al número nque designa un nivel energético se lo llama númerocuántico principal, y puede tomar cualquier valor enteroy positivo.
  • 8. Niveles de energía del hidrógeno. Las líneasespectrales corresponden a la energía liberada aldescender los electrones de un nivel de energíasuperior a uno inferior.
  • 9. El segundo principio exige que el número máximo deelectrones en un nivel (población electrónica) no puedeser superior a 2n2.Así para el nivel n=1, podrá tener como máximo 2electrones, el nivel n=2 tendrá 8. Calcule cuántoselectrones se encontrarán como máximo en los nivelesenergéticos n=3, 4 y 5.
  • 10. El número de subniveles de un nivel energéticoes igual al número cuántico principal de este.Tales subniveles se designan de diferentesmaneras: el subnivel de menor energía de cadacapa se simboliza con la letra s y los sucesivos,cada vez de mayor energía con las letras p, d y f.Los subniveles s, p, d y f pueden contener comomáximo 2, 6, 10 y 14 electrones respectivamente.
  • 11. Energías relativas de niveles y subniveles. Cada cuadrado, que en esta figurarepresenta un subnivel, puede contener como máximo 2 electrones,quedando 2 electrones para los subniveles s, 6 para los p, 10 para los d. Lossubniveles s tienen menor energía que los d del nivel anterior (4s tiene menorenergía que 3d), una vez completado el nivel se invierten los subnivelesquedando con menor energía el subnivel d.
  • 12. Nótese que completado el subnivel 3p el siguiente electrón seubicará en el 4s en lugar del 3d, por poseer menor energía. Amedida que los átomos se van haciendo más complejos elnúmero de entrecruzamientos aumenta. Al igual que eslimitado el número de electrones que admite un nivelprincipal, lo es también el que contiene los subniveles. Comovemos en el diagrama el subnivel s admite sólo hasta 2electrones, el p admite 6, el d admite 10 y el f admite 14.La distribución electrónica que describimos para cada átomose denomina configuración electrónica del estadofundamental. Esto corresponde al átomo aislado en su estadode menor energía o no excitado.
  • 13. Veremos la configuraciónelectrónica en el estadofundamental del átomo desodio, Z=11. Los electrones sevan ubicando en el subnivelenergético de menor energíadisponible; una vez completadocada subnivel comienza allenarse el inmediato superior;la flecha representa un electróny los números indican el ordende llenado.
  • 14. La configuración electrónica se describe mediantela notación que se indica en la figura siguiente:En el ejemplo anterior, la configuración electrónica es 1s22s2 2p6 3s1Esto es 2 electrones en el subnivel 1s, 2 en el subnivel 2s, 6electrones en el subnivel 2p y 1 electrón en el subnivel 3s.
  • 15. Las estructuras cargadas positivamente o negativamente sedenominan iones:  Con carga positiva: cationes.  Con carga negativa: aniones.Cuando dos o más átomos se acerquen serán los electroneslos que interaccionan debido a que forman la corteza delátomo; de ese modo, puede ocurrir que los electrones seantransferidos de un átomo a otro.
  • 16. Si un átomo neutro capta uno o más electrones, éstos nopodrán ser neutralizados por la carga del núcleo, por loque la estructura adquirirá carga negativa,transformándose en un anión.Si un átomo neutro cede uno o más electrones,prevalecerá la carga nuclear y la estructura adquirirácarga positiva, transformándose en un catión.
  • 17. Actualmente, el átomo es descrito mediante un modelomatemático, que por medio de la denominada ecuaciónde onda de Schrödinger incorpora las propiedadesondulatorias del electrón. Esta ecuación llega a una seriede soluciones que describen los estados de energíapermitidos del electrón. Estas soluciones se denominanfunción de onda, y se las suele simbolizar por la letra psi(y ).
  • 18. Las energías permitidas son las mismas que surgen delmodelo de Bohr, aunque en este último, se supone que elelectrón está en una órbita circular alrededor del núcleo conradio definido. En el modelo de la mecánica cuántica, no estan sencillo describir la ubicación del electrón, más bien sehabla de la probabilidad de que el electrón se encuentra endeterminada región del espacio en un instante dado. Elcuadrado de la función de onda, y2, en un punto dado delespacio, representa la probabilidad de que el electrón seencuentra en esa ubicación. Por esta razón, y2 se denominadensidad de probabilidad.
  • 19. Otra forma de expresar la probabilidad es la densidadelectrónica; las regiones de probabilidad elevada deencontrar al electrón son regiones de densidadelectrónica alta.