El atomo_qg_r_vega_b_2012

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  • 1. FACULTAD DE INGENIERIA ADMINISTRATIVA E INDUSTRIALASIGNATURA: QUIMICA ICODIGO : QU-01UNIDAD No 01: MATERIA Y ENERGIADOCENTE : Ing ROBERT VEGA BARRANTES LIMA-PERU 2012
  • 2. MATERIA Y ENERGIA ROBERT VEGA B Unidad No 01 MATERIA Y ENERGIA Clase N0 3 y 4 Estructura Atómica, Teorías, Partículas sub atómicas , Niveles y subniveles de Energía, Configuración electrónica
  • 3. MATERIA Y ENERGIA ROBERT VEGA B ATOMO DESARROLLO DE TEORIAS Y MODELOS ATOMICOS TEORIA MODELO ATOMICO T.A CLASICAS CUANTICA DE MODERNO PLANCK O ATOMO -T. Atómica de MECANO CUANTICO Dalton -T Atómica de -T. Atómica Bohr -Principio Dual de de Thompson -Modelo la Materia -T Atómica de Atómico de -Principio de la Rutherford Bohr Incertidumbre Sommerfield -Estados Cuantizados de la Materia
  • 4. MATERIA Y ENERGIA ROBERT VEGA B Estructura Atómica CORTEZA electrones. ÁTOMO protones. NÚCLEO neutrones.El átomo es la partícula más pequeña de un elemento químico que se caracteriza porque conserva las propiedades de dicho elemento.Un concepto moderno considera al átomo como un sistema dinámico y energético en equilibrio, constituido por dos partes:
  • 5. MATERIA Y ENERGIA ROBERT VEGA B Núcleo: parte central, de carga positiva contiene mas o menos 200 tipos de partículas denominados nucleones, de los cuales los protones y neutrones son los mas importantes (nucleones fundamentales), el núcleo concentra casi la totalidad de la masa atómica (99,99% de dicha masa) . Corteza: Es la parte del átomo donde se encuentran los electrones, ocupando ciertos estados de energía (orbitales, subniveles, niveles), constituye el 99.99% del volumen atómico. Los electrones se encuentran a distancias no definidas respecto al núcleo y se desplazan en torno a ella en trayectorias indefinidas, porque según la mecánica ondulatoria o mecánica cuántica solo se puede determinar la región espacial energética donde existe la mayor posibilidad de encontrar un electrón llamado orbital o nube electrónica. (REEMPE)
  • 6. MATERIA Y ENERGIA ROBERT VEGA B
  • 7. MATERIA Y ENERGIA ROBERT VEGA B Partículas subatómicas Fundamentales: El átomo esta formada principalmente por tres partículas fundamentales: electrones, protones y neutrones, el conocimiento de sus características o propiedades y la manera de interactuar nos permiten comprender las propiedades de la materia Partícula Símbolo Masa Carga Descubridor gramos UMA absoluta relativaElectrón e- 9,1095x10-28 0,00055 -1,6022x10-19 -1 J. Thomson (1897)Protón P+ 1,672x10-24 1,0073 +1,6022x10-19 +1 W. Wein (1919)Neutron no 1,675x10-24 1,0087 0 0 J. Chadwich (1932)
  • 8. MATERIA Y ENERGIA ROBERT VEGA B Elemento químico Todo elemento químico se representa mediante el llamado símbolo químico donde se acostumbra señalar determinados parámetros para identificar al átomo de cada elemento. A Z E carga n A = Numero de masa z = Numero atómico #n = Numero de neutrones
  • 9. MATERIA Y ENERGIA ROBERT VEGA BNúmero Atómico (Z): Llamado carga nuclear, es el número de protones presentes en el núcleo atómico de un elemento, cuando el átomo es neutro el numero de protones es igual al número de electrones.Z= numero de protones = # p+ z = #p Numero de protones y electrones en átomos neutros Elemento Z Numero de Numero de protones electrones Azufre 16 16 16 Arsénico 33 33 33 Carbono 6 6 6 Cloro 17 17 17 Hidrogeno 1 1 1 Fósforo 15 15 15 Magnesio 12 12 12 Oro 79 79 79 Sodio 11 11 11
  • 10. MATERIA Y ENERGIA ROBERT VEGA B  Numero de masa o Numero masivo (A)Es el número total de partículas fundamentales en el núcleo de un átomo, o sea el número de nucleones fundamentales.A= Numero de protones + Numero de neutrones A = #p + #n = z + #nDonde: el numero de neutrones: n= A – z n= A - # p Numero de protones y neutrones en átomos neutros Nuclido Z A Numero de Numero de protones neutrones 37 Cl17 17 37 17 20 39 K19 19 39 19 20 23 Na11 11 23 11 12 Se llama nuclidos a todo átomo de un elemento que tiene una composición nuclear definida, es decir numero de protones y neutrones definidos
  • 11. MATERIA Y ENERGIA ROBERT VEGA B Carga del átomo (c)Se determina de acuerdo al numero de protones y electrones que este posee.Átomo neutro: #p = #eIon:en general para todo átomo neutro o ionizado se cumple que: #p ≠ #e Carga del átomo (c) = #p - #eIsoelectronico: son aquellos que tiene el mismo numero de electrones y la misma configuracion electronica Al 3 Ne 13 8 O -2 10 Ejercicios 1) 27 13 Al 3 2) 35 17 Cl -1
  • 12. MATERIA Y ENERGIA ROBERT VEGA B  Isótopos: Son nuclidos de un mismo elemento químico que poseen igual numero de protones pero diferente numero de neutrones y masa. estos nuclidos presentan igual propiedades químicas pero diferentes propiedades físicas. Isótopo Nombre A Z A-Z 8 O16 Oxigeno-16 16 8 8 8 O17 0xigeno-17 17 8 9 8 O18 Oxigeno-18 18 8 10 Isótopo Nombre Abundancia Z n Tipo de agua que forma H1 Protio 99,985% 1 0 H2O (agua comun) 1 H2 Deuterio 0,015% 1 1 D2O (agua pesada) 1 Tritio 10-15% 1 2 T2O (agua superpesada) 1H 3
  • 13. MATERIA Y ENERGIA ROBERT VEGA B  Isóbaros: Son nuclidos que pertenecen a elementos diferentes, poseen igual numero de masa, diferente numero atómico y diferente numero de neutrones.Son nuclidos con propiedades físicas y químicas diferentes. Ej20 Ca 20 protones 18 Ar 18 protones 40 40 20 neutrones 22 neutrones 40 nucleones 40 nucleones Isótonos: Son nuclidos que poseen diferente numero de protones, diferentes números de masa pero igual numero de neutrones. Son nuclidos con propiedades físicas y químicas diferentes. Ej 12 Mg 12 protones 11 Na 11 protones 24 23 12 neutrones 12 neutrones 12 electrones 11 electrones
  • 14. MATERIA Y ENERGIA ROBERT VEGA B Problemas de aplicación 1-La suma de los números atómicos de 2 isóbaros es de 13, el de menor Z tiene 8 neutrones y el otro 7. Hallar el número de masa.2-Si se sabe que el elemento 48 19 A es isobaro del elemento y x B y además B tiene 13 neutrones, Hallar el numero de electrones de B, cuando se carga con -13-Indique el numero atómico de un elemento que posee dos isótopos,sabiendo que la suma de los neutrones de estos es 15 y la suma de las masas atómicas es 294-En el núcleo de un atomo los neutrones y protones estan en la relacion de 6 a 4 si su numero de masa es 90, hallar el valor de Z.
  • 15. MATERIA Y ENERGIA ROBERT VEGA B NUMEROS CUANTICOS son valores numéricos que indican las características de los electrones de los átomos. sirve para indicar la posición de un electron dentro del átomo 1-Numero cuántico principal, (n) Indica el nivel de energía principal que ocupa el electrón y el tamaño del orbital por lo tanto toma valores enteros n= 1, 2,3, 4, 5, 7 Notación cuántica 1 2 3 4 5 6 7 Notación espectroscópica K L M N O P Q Numero máximo de electrones 2 8 18 32 32 18 8 capacidad electrónica de un determinado nivel n se halla con la Regla de Rydberg # max e = 2n2
  • 16. MATERIA Y ENERGIA ROBERT VEGA B
  • 17. MATERIA Y ENERGIA ROBERT VEGA B 2-Numero Cuántico azimutal (secundario), (l) Indica el subnivel de energía donde este debe encontrarse dentro de un nivel n y la forma del orbital. Depende del numero cuantico principal. Sus valores van desde 0 hasta (n-1) Notación cuántica 0 1 2 3 4 5 6 Notación espectroscópica s p d f g h i Numero máximo de electrones 2 6 10 14 18 22 26 El numero máximo de electrones que existe en cada subnivel se obtiene mediante la formula: # max ē = 2(2l + 1)
  • 18. MATERIA Y ENERGIA ROBERT VEGA B Subniveles Denominación Valores de l Forma de los orbitales s Sharp 0 Esférica p Principal 1 Dilobular d Diffuse 2 Tetralobular F fundamental 3 compleja Orbital s Forma esférica Orbital p Forma dilobular Orbital d Forma tetralobular
  • 19. MATERIA Y ENERGIA ROBERT VEGA B ORBITAL O REEMPE Es una zona del espacio donde existe una alta probabilidad (superior al 90%) de encontrar al electrón. Esto supone considerar al electrón como una nube difusa de carga alrededor del núcleo con mayor densidad en las zonas donde la probabilidad de que se encuentre dicho electrón es mayor. En un orbital puede haber como máximo 2 electrones 2ē orbital apareado, lleno, saturado 1ē orbital desapareado, semilleno 0ē orbital vacío
  • 20. MATERIA Y ENERGIA ROBERT VEGA B 3-Numero cuántico magnético, ml =(- l ----,0,-----+ l) Indica la orientacion en el espacio del orbital, es decir indica al orbital donde se encuentra el electron. En cada subnivel (l) ,ml puede tomar los valores permitidos #m = 2(l) + 1 s : l = 0; m = 0 (1 valor) p :l = 1; m= -1;0;+1 (3 valores) d: l = 2; m = -2;-1;0;+1;+2 (5 valores) f: l = 3; m = -3;-2;-1;0;+1;+2;+3 (7 valores)
  • 21. MATERIA Y ENERGIA ROBERT VEGA B
  • 22. MATERIA Y ENERGIA ROBERT VEGA B
  • 23. MATERIA Y ENERGIA ROBERT VEGA B4- Numero Cuántico de Spin Magnetico (ms) Indica el sentido de rotación del electrón alrededor de supropio eje, sus valores permitidos son:S= -1/2 , + 1/2Cuando un electrón rota o gira genera un pequeño campomagnetico, es decir actúa como un pequeño micro imán.
  • 24. MATERIA Y ENERGIA ROBERT VEGA B Problemas de aplicación 1-En el átomo de oxigeno (Z=8) Determine los posibles valores de los números cuánticos para el ultimo electrón en distribuirse2-Determine el numero atómico de un elemento sabiendoque los números cuánticos de un electrón desapareadoson: n= 5, l=03-Hallar el numero de orbítales desapareados del fierro.4-Hallar los numero cuánticos del ultimo electrón delátomo de azufre (Z=16)5-Si 4p5 es el último subnivel termino de la configuraciónelectrónica de un átomo ¿Cual es el número atómico?
  • 25. MATERIA Y ENERGIA ROBERT VEGA B CONFIGURACION O DISTRIBUCION ELECTRONICA Consiste en distribuir los electrones en torno al nucleo en diferentes estados energéticos ( niveles, subniveles y orbitales). 1-Distribucion por subniveles Se efectúa según el principio de aufbau ( alemán= significa construir o hacer la distribución electrónica) que establece: “Los electrones se distribuyen en orden creciente de la energía relativa de los subniveles” La energía relativa de un subnivel u orbital se evalua sumando n y l ER= n+l
  • 26. MATERIA Y ENERGIA ROBERT VEGA B Problemas de aplicación1-Que subnivel posee mayor estabilidad 3d o 4s subnivel n l ER 3d 3 2 5 4s 4 0 4La energía y la estabilidad guardan una relación inversa Por tanto el subnivel 4s tienemenor energía relativa, por lo tanto tiene mayor estabilidad y el subnivel 3d tienemayor energía relativa, por lo tanto tiene menor estabilidad2-Cual de los siguientes subniveles posee mayor energía y que subnivel esel mas estable 5d, 7s, 4f o 6p Cuando los subniveles presentan la subnivel n l ER misma energía relativa se llaman degenerados , entonces el orden de5d 5 2 7 energía ( absoluta) se efectúa con el7s 7 0 7 valor de n. Por tanto el de mayor energía es 7 s y4f 4 3 7 el de mayor estabilidad es 4f6p 6 1 7
  • 27. MATERIA Y ENERGIA ROBERT VEGA B REGLA DE MOLLER Es una forma practica para realizar la distribución electrónica por subniveles según el principio de Aufbau, también se llama Regla de Serrus Se observa que a partir del quinto nivel los niveles o capas son incompletas
  • 28. MATERIA Y ENERGIA ROBERT VEGA B Al escribir la configuración electrónica de un elemento se pone primero el número de nivel y después el subnivel con el número de electrones que lo ocupan. Por ejemplo: el Oxígeno (O)...........Z=8 Nº de electrones en el nivel 2 1s 2s p 2 2 4 (2-6) Nº de electrones en el nivel 1
  • 29. MATERIA Y ENERGIA ROBERT VEGA B Ejemplo N01: Realizar la distribucion electrónica del fosforo Z=15. Ubicación en la tabla periodica Periodo: 3 Grupo : V
  • 30. MATERIA Y ENERGIA ROBERT VEGA B Ejemplo N02: Realizar la distribucion electrónica del germanio Z=32 Determinar: a)El mayor nivel b)El # de electrones en el nivel mayor c)La cantidad de subniveles .
  • 31. MATERIA Y ENERGIA ROBERT VEGA B Ejemplo N03 Realizar la distribucion electrónica del Manganeso Z=25 Determinar: a)El # de electrones en subniveles principales b)El # de electrones en el ultimo nivel c)El # de electrones en el penúltimo nivel .
  • 32. MATERIA Y ENERGIA ROBERT VEGA B Problemas de aplicación 1-Realizar la distribución electrónica del calcio (z=20) 2-Realizar la distribución electrónica del Aluminio (Z= 13) y determinar: a) El mayor nivel b) El numero de electrones en el mayor nivel c) La cantidad de subniveles 3-Cuál es la distribución electrónica de un átomocuyo numero atómico es 21 4-Cuál es la distribución electrónica del átomo de Arsénico cuya masa atómica es 75 y su número neutrónico es 42?
  • 33. MATERIA Y ENERGIA ROBERT VEGA B CONFIGURACION ELECTRONICA KERNEL O SIMPLIFICADA Se hace uso de la configuración de un gas noble y nos permite visualizar de manera rápida el numero de electrones de valencia, ubicar un elemento en la tabla periódica moderna, deducir el numero de electrones que hay en cada periodo de la tabla periodica. 118e
  • 34. MATERIA Y ENERGIA ROBERT VEGA B Ejemplo N01: Realizar la distribucion electrónica del fosforo Z=15. Aplicando la config, electrónica Kernel o Simplificada. 15 P= (10Ne) 3s2 3p3
  • 35. MATERIA Y ENERGIA ROBERT VEGA B Ejemplo N02: Realizar la distribucion electrónica del germanio Z=32. Aplicando la config, electrónica Kernel o Simplificada. 32 Ge= (18Kr) 4s2 3d10 4p2
  • 36. MATERIA Y ENERGIA ROBERT VEGA B Principio de Máxima Multiplicidad o de HundEstablece que:“Ningún orbital de un mismo subnivel ( de igual energíarelativa) puede contener dos electrones antes que losdemás contengan por lo menos uno, primero se debedejar todos los orbitales a medio llenar y luego empezarel llenado con spines opuestos .Ejemplos1-Para el subnivel 4d7 ,determinar la cantidad deorbitales apareados y orbitales desapareados..2-Realizar la distribución electrónica por orbitales para elátomo de flúor (Z=9)(Nota: Primero se realiza la distribucion por subniveles aplicando la regla desarrus luego para cada subnivel aplicamos la regla de Hund )
  • 37. MATERIA Y ENERGIA ROBERT VEGA B Principio de Exclusión de PauliEstablece que:“En un átomo no puede existir 2 electrones cuyo 4valores de sus números cuánticos sean iguales, almenos deben diferenciarse en el spin (ms) “EjmDetermine los números cuánticos de los electrones en elátomo de litio (Z=3) y comprobar el principio deexclusión de Pauli3 Li= 1s2, 2s1 electrón n l ml ms e1 1 0 0 +1/2 e2 1 0 0 -1/2 e3 2 0 0 +1/2
  • 38. MATERIA Y ENERGIA ROBERT VEGA B EJERCICIOS 1. ¿Cuántos electrones puede haber en un orbital p? a) 1 b) 6 c) 4 d) 2 e)3 2. ¿Qué letra identifica la capa cuyo número cuántico principal es 2? a) S b) L c) M d) R e) B 3. ¿Cuál es el número de orbitales d que existen en una capa? a)4 b) 1 c) 3 d) 5 e) 2
  • 39. MATERIA Y ENERGIA ROBERT VEGA B 4. ¿Cuántos electrones hay en la capa L? a)8 b) 4 c) 2 d) 1 e)6 5. Si el número cuántico azimutal vale 1 ¿Qué valores puede tomar el número cuántico magnético? a)0 b) 0;1;2 c)-1;1 d) 1 e) -1;0;1 6. ¿Cuántos números cuánticos hay? a)1 b) 2 c) 3 d) 4 e) 5 7. En un átomo ¿cuántos electrones puede haber con los mismos números cuánticos? a) 0 b) 1 c) 2 d) 3 e) 4
  • 40. MATERIA Y ENERGIA ROBERT VEGA B 8. ¿Qué configuración electrónica tiene el neón, con 10 electrones? a)1s2 2s2p3 b) 1s10 c) 1s2 2s8 d)1s2 2s2p6 e) 1s3 2s3p4 9 ¿Cuál es la configuración electrónica del hierro, con 26 electrones? a)1s22s2p63s2p6d64s2 b)1s22s2p63s2p64s2p6 c)1s32s3p103s3p44s3 d) 1s22s2p63s2p6d8 e)1s22s2p63s2p6 10. Si el número cuántico azimutal vale 1¿Qué valores puede tener el número cuántico de spín? a) -1;0;1 b) 0;1 c) 0 d)1 e) -1/2 y 1/2