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Unidad%2 bii%2b%25281%2529

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Unidad%2 bii%2b%25281%2529

  1. 1. UNIDAD II ESTRUCTURA DEL ÁTOMO12/07/2012 Biol. Javier Marriott C. 1
  2. 2. Ejercicio 1. Sean cuatro elementos X, Y, Z, W, de los números atómicos 8, 16. 33, 31, respectivamente. A) Escriba sus configuraciones electrónica B) Indique razonablemente a que grupo y periodo pertenece. C) Indique cual es el elemento de mayor afinidad electrónica.
  3. 3. Respuesta. A) X=2p4; Y=3p4: Z=4p3; W=4p1 B) X=G16,P2 ;Y=G16,P3;Z=G15,P4 X=G13,P4. C) X= O2 Biol. Javier Marriott C. 3
  4. 4. Ejercicio 2 El Número atómico del azufre es 16. A) Escribe la configuración electrónica de un átomo de azufre en estado fundamental. B) Explique el Ión que tiene tendencia a formar. C) Compara el tamaño del átomo con el del Ión. Explique cual tiene mayor radio. Biol. Javier Marriott C. 4
  5. 5. Respuesta A) 1S2 2S2 2P6 3S2 3P4. B) S-2 C) Los aniones son siempre más grande que los átomos de los que proceden. D) R(S-2) mayor que R(S). Biol. Javier Marriott C. 5
  6. 6. Ejercicio 3 Indicar cual de las siguientes combinaciones son correctas y el nombre de los orbitales que en su caso representan. A) (3,3,-1, ½); B) (2,1,0,½); C) (2,-1,-1,-½) D) (3,2,1,0) Biol. Javier Marriott C. 6
  7. 7. Respuesta. La respuesta correcta es la (B). Y pertenece al bloque (2P). Biol. Javier Marriott C 7
  8. 8. Ejercicio 4 La configuración electrónica corresponde a un Ión di positivo Y+2 A) Cual es el número atómico de Y? B) A que periodo pertenece este elemento? C) Cuantos elementos de valencia posee el elemento Y?J Biol. Javier Marriott C. 8
  9. 9. Respuesta. A) El número atómico es 20. B) El periodo al que pertenece es el (4), Bloque S C) Su valencia es (2). Biol. Javier Marriott C. 9
  10. 10. Ejercicio 5.Rellena los siguientes casilleros# Protones Z # Neutrones A # Electrones Isótopos 13 27 Al 11 21 Ne 15 30 P 17 37 Cl 6 6 13 C Biol. Javier Marriott C. 10
  11. 11. RespuestaRellena los siguientes casilleros. # Protones Z # Neutrones A # Electrones Isótopos 13 13 14 27 13 27 Al 10 10 11 21 10 21 Ne 15 15 15 30 15 30 P 17 17 20 37 17 37 Cl 6 6 7 13 6 13 C Biol. Javier Marriott C. 11
  12. 12. Ejercicio 6. Hallar el antepenúltimo electrón de la configuración electrónica del elemento X-2 de los siguientes Números Cuánticos. n= 4 l= 1 m= -1 s= -1/2 Biol. Javier Marriott C. 12
  13. 13. Respuesta. n=4 l= 1= p ↑↓ ↑↓ ↑↓ m=-1 s=-1/2 -1 0 1 4p4-------Se. Biol. Javier Marriott C. 13
  14. 14. Ejercicio 7. Hallar el penúltimo electrón de la configuración electrónica del elemento X+2 de los siguientes Números Cuánticos.n= 3 l= 1m=0s=-1/2. Biol. Javier Marriott C 14
  15. 15. RespuestaX+21S2 2S2 2P6 3S2 3P6 ---Ar-----4S2 ---------- Ca. ↑↓ ↑↓ ↑↓n= 3 l= 1m=0 s=-1/2. Biol. Javier Marriott C. 15
  16. 16.  1) Número cuántico principal (n) indica el nivel energético u órbita en el cual gira el electrón alrededor del núcleo. Puede tomar valores enteros desde 1 hasta 7. De los elementos conocidos en la actualidad ninguno tiene más de siete órbitas o niveles energéticos con electrones en ella. Los niveles se enumeran comenzando con el más cercano al núcleo (1) hasta el más lejano (7). Los niveles más próximos al núcleo tienen menor energía que los que están más alejados. Prof. Ramón Inoa 16
  17. 17.  El número máximo de electrones que puede haber en un nivel es igual a 2n2 . N=1 N=2 N=3 NIVELES ENERGÉTICOS DE UN ÁTOMOJulio 2008 Prof. Ramón Inoa 17
  18. 18.  Así en el nivel n = 1 puede haber un máximo de 2(1)2 y = 2 electrones. En n = 3 puede haber un máximo de 2(3)2 y =18 electrones y así sucesivamente. Dentro de cada nivel n hay subniveles. El número de subniveles dentro de cada nivel, coincide con el número del nivel. Así para n=1 hay un solo subnivel, para n=2 hay dos sub-niveles, etc.Julio 2008 Prof. Ramón Inoa 18
  19. 19. Julio 2008 Prof. Ramón Inoa 19
  20. 20.  2) Número cuántico orbital (l ) indica el subnivel y el tipo de orbital, dentro del nivel (n), en el cual está el electrón . Los valores de l , es decir, de los subniveles dependen de n y van desde 0 hasta (n-1). Es decir que para n= 3, l . tendrá tres valores 0, 1,2; lo que equivale a tres sub- niveles dentro del nivel 3, el primero correspondiente a una órbita circular y los segundos a órbitas cada vez más excéntricas.Julio 2008 Prof. Ramón Inoa 20
  21. 21.  Forma de los orbitalesJulio 2008 Prof. Ramón Inoa 21
  22. 22. Formas delosorbitalesatómicosCD – 7.13Julio 2008 Prof. Ramón Inoa 22
  23. 23.  Orbitales atómicos p. Los tres orbitales p de una capa dada de un átomo están orientados a 90° uno respecto al otro.Julio 2008 Prof. Ramón Inoa 23
  24. 24.  Los orbitales son lugares dentro del átomo con alta densidad de probabilidad de presencia de electrones. Como los electrones se encuentran en movimiento continuo de rotación, traslación y vibración, es imposible precisar con exactitud en un momento determinado, la posición exacta de un e- dentro del átomo (principio de incertidumbre de Heisemberg).Julio 2008 Prof. Ramón Inoa 24
  25. 25.  Lo más que podemos precisar son los lugares alrededor del núcleo donde la probabilidad de encontrar electrones es mayor (orbitales). Los orbitales reciben los nombres de sharp (s), principal (p), difuse (d) y fundamental (f) y dependen del valor de l . Siendo (s) el de menor energía y (f) el de mayor energía. Cuando l = 0, se llama orbital s; si l vale 1, se denomina orbital p, cuando l = 2 d, si su valor es 3, se denomina orbital f, si 4 g, y así sucesivamente.Julio 2008 Prof. Ramón Inoa 25
  26. 26.  Los orbitales s tienen forma esférica y los p,d y f tienen forma alargada Todos tienen como centro el núcleo del átomo. TABLA 2.3 Valor de l Tipo de No. máximo de e orbital 0 s 2 1 p 6 2 d 10 3 f 14Julio 2008 Prof. Ramón Inoa 26
  27. 27. l = Número cuántico secundario Representa la forma de la órbita Sus valores:l=0 s → 2e- → sharpl=1 p → 6e- → principall=2 d → 10e- → diffusel=3 f → 14e- → fundamentalJulio 2008 Prof. Ramón Inoa 27
  28. 28. 3) El número cuántico magnético ml . El número cuántico magnético determina la orientación espacial de las órbitas, de las elipses. Su valor dependerá del número de elipses existente y varía desde -l hasta +l, pasando por el valor 0. Así, si el valor de l es 2, las órbitas podrán tener 5 orientaciones en el espacio, con los valores de ml = -2, -1, O, 1 y 2.Julio 2008 Prof. Ramón Inoa 28
  29. 29.  Si el número cuántico azimutal es 1, existen tres orientaciones posible (-1, O y 1), mientras que si es 0, sólo hay una posible orientación espacial, correspondiente al valor de ml = 0. Julio 2008 Prof. Ramón Inoa 29
  30. 30. Pero no todos los niveles tienen el mismo número de orbitales, el número de orbitales depende del nivel y por tanto, del número cuántico n. Así, en el primer nivel, como n = 1, l sólo puede tomar el valor 0 (desde 0 hasta n – 1, que es 0) y ml, también valdrá 0, así que sólo hay un orbital s. En el nivel n = 2, los valores de l. pueden ser 0 y 1 (desde 0 hasta n – 1, que es 0 y 1)Julio 2008 Prof. Ramón Inoa 30
  31. 31.  En el primer caso (l = 0), ml tomará el valor 0, habrá un orbital s; en el segundo caso (l = 1), ml podrá tomar los valores -1, 0 y +1 y existirán 3 orbitales p; en el caso l = 2 ml tomará los valores -2, -1, 0, +1 y +2, por lo que hay 5 orbitales d. En general, habrá en cada capa (2 l +1) orbitales, uno es s, 3 serán p, 5 d, 7 f, etc.Julio 2008 Prof. Ramón Inoa 31
  32. 32. Número cuántico magnético ml• Sommerfeld observo que cuando una partícula se coloca bajo la acción de un campo eléctrico y/o magnético pueden ocurrir 3 posibilidades.:1. Que se acelere2. Que se retarde3. Que se quede igualml representa la orientación de la órbitaml tendrá 2l+1 valores diferentes que van desde – L, pasando por 0 hasta +L. ml 0 ml -1 0 +1 ml -2 -1 0 +1 +2 ml -3 -2 -1 0 +1 +2 +3 Julio 2008 Prof. Ramón Inoa 32
  33. 33.  4) El número cuántico del spin o giro del electrón ms o s. Cada electrón, en un orbital, gira sobre si mismo. Este giro puede ser en el mismo sentido que su movimiento orbital o en sentido contrario. Este hecho se determina mediante el número cuántico de spin s o ms, que puede tomar dos valores, +1/2 y -1/2 los cuales se representan con dos flechas que van en sentido contrario.Julio 2008 Prof. Ramón Inoa 33
  34. 34. ms=+1/2 ms= - 1/2Julio 2008 Prof. Ramón Inoa 34
  35. 35.  Configuración electrónica Consiste en representar la distribución de los electrones en los niveles, sub niveles y orbitales dentro del átomo. Se pueden utilizar dos tipos de notación para estos fines. La notación convencional y la notación orbital. En la primera, después de determinar el número de electrones que tiene el átomo que se quiere representar se procede a llenar los orbitales de la siguiente manera:Julio 2008 Prof. Ramón Inoa 35
  36. 36. Llenado de orbitales: Aunque en un átomo existen infinitos orbitales (el valor de n no está limitado), no se llenan todos con electrones; estos sólo ocupan los orbitales (dos electrones por orbital, a lo sumo) con menor energía. Esta energía puede conocerse aproximadamente, por la regla de Auf-Bau, regla nemotécnica que permite determinar el orden de llenado de los orbitales de la mayoría de los átomos.Julio 2008 Prof. Ramón Inoa 36
  37. 37. Según esta regla,siguiendo lasdiagonales de latabla que semuestra abajo, dearriba abajo, seobtiene el orden deenergía de losorbitales yconsecuentemente, su orden dellenado. Julio 2008 Prof. Ramón Inoa 37
  38. 38. Julio 2008 Prof. Ramón Inoa 38
  39. 39. Julio 2008 Prof. Ramón Inoa 39
  40. 40.  También podemos obtener la energía de un orbital sumando los valores de n+ l para el mismo. Por ejemplo para 1s E=l+0=1, 2s E=2+0=2, 2p E=2+l=3, 3s E=3+0=3 , 3p E=3+1=4, 4s E=4+0=4, 3d E=3+2=5, etc. Por ambos métodos se obtiene el siguiente orden para los orbitales: 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6d 7p 6f 7d 7fJulio 2008 Prof. Ramón Inoa 40
  41. 41. E=n+lJulio 2008 Prof. Ramón Inoa 41
  42. 42. E=n+lJulio 2008 Prof. Ramón Inoa 42
  43. 43.  Supongamos que deseamos conocer la configuración electrónica de la plata (Z=47), que tiene 47 electrones. El orden energético de los orbitales es : 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d, 5p, etc. Como hay 1 orbital s, cabrán en cada capa dos electrones. Como hay 3 orbitales p, en cada capa cabrán 6 electrones, 10 electrones en los orbitales d de cada capa, ya que hay 5 orbitales d y 14 en los orbitales f que son sieteJulio 2008 Prof. Ramón Inoa 43
  44. 44.  Siguiendo esta regla debemos colocar los 47 electrones del átomo de plata:1s2, 2s2,2p6,3s2,3p6, 4s2, 3d10, 4p6, 5s2, 4d 9 donde solo se han puesto 9 electrones en los orbitales d de la capa cuarta para completar, sin pasarse, los 47 electrones de la plata. Esta es la notación convencional.Julio 2008 Prof. Ramón Inoa 44
  45. 45.  La notación orbital, por ejemplo para el átomo de Nitrógeno Z=7 :N7 ↑ ↑ ↑ 2px 2py 2pzCada flecha representa un electrón. Hacia arriba spin = +1/2 y hacia abajo spin = -1/2. Note que los tres últimos electrones del átomo de N ocupan cada uno un orbital p; no están apareados como los que ocupan los orbitales 1s y 2s.Julio 2008 Prof. Ramón Inoa 45
  46. 46.  Esto se debe a la aplicación de la regla de Hund, según la cual cuando se están colocando electrones en orbitales de igual energía (como es el caso de los tres orbitales p del ejemplo) no se pueden aparear los electrones hasta colocar por lo menos un electrón en cada orbital de igual energía.Julio 2008 Prof. Ramón Inoa 46
  47. 47.  Principio de exclusión de Pauli Según el principio de exclusión de Pauli, en un mismo átomo no pueden existir dos electrones con los cuatro números cuánticos iguales, así que en cada orbital sólo podrán colocarse dos electrones (correspondientes a los valores de ms = +1/2 y -1/2) y en cada capa podrán situarse 2n2 electrones (dos en cada orbital).Julio 2008 Prof. Ramón Inoa 47
  48. 48.  En el ejemplo anterior, como el átomo de N tiene solo 7 electrones, los tres últimos permanecen desapareados para cumplir con la regla de Hund. Veamos un ejemplo de aplicación de esta regla para un orbital 3p4: ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ ↑ INCORRECTO CORRECTOJulio 2008 Prof. Ramón Inoa 48
  49. 49. CONFIGURACIÓN ELECTRÓNICA CONVENCIONALJulio 2008 Prof. Ramón Inoa 49
  50. 50. Julio 2008 Prof. Ramón Inoa 50
  51. 51. Julio 2008 Prof. Ramón Inoa 51
  52. 52.  Nivel de valencia. El nivel más externo de un átomo se llama nivel de valencia y los electrones que se encuentran en ese nivel se llaman electrones de valencia. Los electrones de valencia de un elemento son los que participan en las reacciones químicas, es decir es mediante los electrones de valencia que los elementos se combinan unos con otros para formar los compuestos.Julio 2008 Prof. Ramón Inoa 52
  53. 53.  Para los elementos representativos el nivel de valencia (el mas externo) representado en el diagrama energético de un átomo indica el período donde se localiza; y la cantidad total de e- de ese último nivel indica el grupo en la tabla periódica. Ejemplos: Z=8 1s2 2s2 2p4 nivel de valencia = 2, cantidad de electrones en ese nivel (2S 2, 2p4) = 2 + 4= 6, luego ese elemento se encuentra en el periodo 2 y en el Grupo VIAJulio 2008 Prof. Ramón Inoa 53
  54. 54.  Z=17 1s2 2S2 2p6 3S2 3p5 nivel de valencia = 3, cantidad de electrones en ese nivel (3S 2 3p5) = 2 + 5 =7 por lo tanto ese elemento esta en el período 3, Grupo VIIA El elemento Helio es una excepción a esta regla porque solo tiene un nivel energético y en el hay 2 electrones.Julio 2008 Prof. Ramón Inoa 54
  55. 55.  En los elementos de Transición el período en que se encuentra el elemento coincide con el mayor nivel de la configuración. Ejemplo: Z=21 ls22s22p63s2 3p64s2 3d1 El período en que se encuentra este elemento es el 4 que es el número mayor en la configuración electrónica.Julio 2008 Prof. Ramón Inoa 55
  56. 56.  Como se determinan los números cuánticos de un electrón1 .-Escribe la configuración electrónica convencional y orbital del átomo. Por ejemplo para el átomo de sodio (Z=11)1s2 2s2 2p6 3s1 o ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ 1s 2s 2p 3s2.-Escoge el electrón a determinar los números cuánticos. Por ejemplo el último electrón señalado en rojo.Julio 2008 Prof. Ramón Inoa 56
  57. 57. 3.-El numero cuántico principal esta dado por el coeficiente que acompaña al orbital en el cual se encuentra el electrón. O sea n =3.4.-El numero cuántico orbital l, esta dado por el tipo de orbital en que se encuentra el electrón .En este caso como el electrón se encuentra en un orbital s, el valor de l =0. (Ver Tabla 2.3, diapositiva 107 )Julio 2008 Prof. Ramón Inoa 57
  58. 58. 5.-El numero cuántico magnético ml, debe determinarse usando la configuración orbital. Para el ultimo nivel del átomo de ↑ sodio; 3s el orbital en que se encuentra el electrón es un orbital s, es decir l =0, el valor de ml será cero (ver figura 2.6)6.- El numero cuántico del spin ms o s, se determina por el sentido de la flecha. Como esta indica hacia arriba ms = +1/2Julio 2008 Prof. Ramón Inoa 58
  59. 59.  En resumen, para el ultimo electrón del Sodio, los cuatro números cuánticos son: n =3, l =0, ml =0 y ms = +l/2. Otro ejemplo: Para el átomo de Boro Z=5 indique los cuatro números cuánticos del electrón: 1s 2s 2p ml = 0 0 -1 0 +1- El numero cuántico principal n =2, El numero cuántico orbital l =1 (es el valor que corresponde al orbital p)Julio 2008 Prof. Ramón Inoa 59
  60. 60.  ml = -1 (valor que corresponde al primer orbital p. Al que sigue le corresponde el valor 0 y al ultimo orbital p la corresponde el valor +1. (diapositiva anterior). El numero cuántico del spin = +1/2 ( flecha hacia arriba). El orden de los elementos en la tabla periódica se corresponde con su configuración electrónica, esto es, con el orden y lugar de los electrones en sus orbitales.Julio 2008 Prof. Ramón Inoa 60
  61. 61.  En la tabla periódica podemos distinguir cuatro bloques de elementos según la configuración electrónica de su nivel de valencia: Bloque s. Está formado por los elementos de los Grupos IA y IIA (columnas 1 y 2). Todos los elementos comprendidos en este bloque terminan su configuración electrónica en un orbital s. La formula empírica del ultimo orbital es: ns(1 o 2)Julio 2008 Prof. Ramón Inoa 61
  62. 62. ns (1 al 2)Elemento Z Periodo Grupo Ultimo orbital (n) Na 11 3 IA 3s1 K 19 4 IA 4s1 Ca 20 4 IIA 4s2 Ba 86 6 IIA 6s2Julio 2008 Prof. Ramón Inoa 62
  63. 63. 1 BLOQUE S 1 2 2 3 ns (1 o 2) 3s1 Na 4s1 4s 2 4 K Ca 5 6 6s2 Ba 7Julio 2008 Prof. Ramón Inoa 63
  64. 64. 1 BLOQUE S 1 2 2 3 ns (1 o 2) Na 4 K Ca 5 6 Ba 7Julio 2008 Prof. Ramón Inoa 64
  65. 65. 1 BLOQUE S 1 2 2 ns (1 o 2) 3 3s1 4s1 4s 2 4 5 6 6s2 7Julio 2008 Prof. Ramón Inoa 65
  66. 66.  Bloque p. Está formado por los elementos comprendidos desde el Grupo IIIA hasta el Grupo VIIIA (columnas del 13a 18). Todos los elementos comprendidos en este bloque terminan su configuración electrónica en el orbital p. La formula empírica del ultimo orbital es: np(1 al 6) Por ejemplo:Julio 2008 Prof. Ramón Inoa 66
  67. 67. np (1 al 6)Elemento Z Periodo Grupo Ultimo orbital (n) Al 13 3 IIIA 3p1 Sn 50 5 IVA 5p2 I 53 5 VIIA 5p5 Rn 86 6 VIIIA 6p6Julio 2008 Prof. Ramón Inoa 67
  68. 68. 1 2 3 4 5 612 np (1 al 6)3 BLOQUE P 3p1 Al45 5p2 Sn I 5p56 6p Rn 67 Julio 2008 Prof. Ramón Inoa 68
  69. 69. 1 2 3 4 5 612 np (1 al 6)3 BLOQUE P Al45 Sn I6 Rn7 Julio 2008 Prof. Ramón Inoa 69
  70. 70. 1 2 3 4 5 612 np (1 al 6)3 BLOQUE P 3p145 5p2 5p56 6p67 Julio 2008 Prof. Ramón Inoa 70
  71. 71.  Bloque d. Está formado por los elementos comprendidos entre el Grupo IIIB y el Grupo IIB (columnas 3 a la 12).Todos los elementos comprendidos en este bloque terminan su configuración electrónica en el orbital d y en un nivel (n) igual a un número menor que el período correspondiente (n - 1). La formula empírica del ultimo orbital es: (n-1)d(1 al 10)Julio 2008 Prof. Ramón Inoa 71
  72. 72. (n-1)d (1 al 10)Elemento Z Periodo Grupo Ultimo orbital (n) Sc 21 4 IIIB 3d1 W 74 6 VIB 5d4 Ag 47 5 IB 4d9 Hg 80 6 IIB 5d10Julio 2008 Prof. Ramón Inoa 72
  73. 73. 1 BLOQUE d (n-1)d (1 al 10)23 1 2 3 4 5 6 7 8 9 104 3d1 Sc5 4d9 Ag6 5d4 W 5d10 Hg7 Julio 2008 Prof. Ramón Inoa 73
  74. 74. 1 BLOQUE d (n-1)d (1 al 10)23 1 2 3 4 5 6 7 8 9 104 Sc5 Ag6 W Hg7 Julio 2008 Prof. Ramón Inoa 74
  75. 75. 1 BLOQUE d (n-1)d (1 al 10)23 1 2 3 4 5 6 7 8 9 104 3d15 4d96 5d4 5d107 Julio 2008 Prof. Ramón Inoa 75
  76. 76.  Bloque f. Está formado por los elementos lantánidos y actínidos, desde el Z=58 a Z=71 y Z =90 a Z = 103. Todos los elementos comprendidos en este bloque terminan su configuración electrónica en el orbital f y en un nivel (n) igual a dos números menor que el período correspondiente (n - 2). La formula empírica del ultimo orbital es:Julio 2008 (n-2)f(1 al 14) Prof. Ramón Inoa 76
  77. 77. Elemento Z Periodo Grupo Ultimo orbital (n) Nd 60 6 VIB 4f3 Th 90 7 IVB 5f1 Pr 59 6 IVB 4f2 Am 95 7 IIB 5f6Julio 2008 Prof. Ramón Inoa 77
  78. 78. BLOQUE f (n-2)f(1 al 14) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 6 4f2 Nd Pr 4f3 Th 5f1 Am 5f6 7Julio 2008 Prof. Ramón Inoa 78
  79. 79. BLOQUE f (n-2)f(1 al 14) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 6 Pr Nd Th Am 7Julio 2008 Prof. Ramón Inoa 79
  80. 80. BLOQUE f (n-2)f(1 al 14) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 6 4f2 4f3 7 5f1 5f6 Prof. Ramón Inoa 80Julio 2008

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