TEORÍAS ATÓMICAS MODELO ACTUAL DEL ÁTOMO NÚMEROS CUÁNTICOS DISTRIBUCIÓN ELECTRÓNICA Autor: IQ Luis Fernando Montoya Valencia. Aparecían unas radiaciones que Goldstein llamó rayos catódicos. Esta información se puede obtener de la DE completa o de la sugerencia 2 R/ Para A, (Z=96) Para B, (Z=35) Tiene ocupados 17 subniveles: Tiene ocupados 8 subniveles: 7 5 3 2 4 subniveles tipo s, desde 1 s hasta 4 s 3 subniveles tipo p, desde 2 p hasta 4 p 1 subniveles tipo d, el 3 d subniveles tipo s, desde 1 s hasta 7 s p, desde 2 p hasta 6 p d, desde 3 d hasta 5 d f: 4 f y 5 f ¿cuáles niveles están completamente ocupados? Modelo atómico de Demócrito (400 a. C.), el primer modelo atómico, postulado por el filósofo griego Demócrito. NÚMEROS CUÁNTICOS - - - La corteza electrónica se organiza en capas. Principio de Máxima multiplicidad o Regla de Hund: Los electrones tienden a ocupar el máximo de orbitales antes de llenarlos, y lo hacen con spines paralelos. 5/co/deed. Quien fue el creador del modelo atómico actual. es para el quinto electrón, son: 4, 1, 0, -½ A un “Clic” del conocimiento I. Q. Luis Fernando Montoya V. ¿Cuántos orbitales hay ocupados? org/licenses/by-nc-sa/2. Había sido descubierto por Hertz en 1888 y explicado por Einstein (Ganó el Nobel), - EL DESCUBRIMIENTO DE LA RADIACTIVIDAD - Descubierta por Becquerel en 1896. - Un elemento es una sustancia pura que está formada por átomos iguales. org/licenses/by-nc-sa/2. + ℓ V A L O R E S En el nivel dos hay dos subniveles Σ=7 Σ=8 2 +2 4 +6 +2 12 +6 +2 20 +10 +6 +2 38 +10 +6 +2 En el nivel tres hay tres subniveles En el nivel cuatro hay cuatro Σ=9 D E m En el nivel cinco hay cinco 5 g 38 6 +2 6 g 6 h Subniveles Para el 7 g 7 h futuro En el seis hay seis 6 s 6 p 6 d 6 f 7 s 7 p 7 d 7 f 0 1 2 3 4 5 6 1 3 5 7 9 11 13 2 6 10 14 18 22 26 En el siete hay siete 7 i 88 ℓ 120 9/7/2021 http: //creativecommons. Se conoce como modelos atómicos a las distintas representaciones gráficas de la estructura y funcionamiento de los átomos. org/licenses/by-nc-sa/2. es A un “Clic” del conocimiento I. Q. Luis Fernando Montoya V. Análisis de la distribución electrónica para Z = 96 1. org/licenses/by-nc-sa/2. NIVELES ENERGÉTICOS Y NÚMERO DE ELECTRONES En condiciones normales todos los electrones se encuentran en el nivel energético más bajo (fundamental). Modelo atómico actual. EXPLICACIÓN A LOS ESPECTROS ATOMICOS - Cada raya del espectro supone un salto de un electrón entre dos niveles de energía diferentes. org/licenses/by-nc-sa/2. En cada subnivel completamente ocupado hay 2 e- en el orbital m = 0, ya que en todos los subniveles existe este tipo de orbital R/ en la DE vemos: Para A, (Z=96) Hasta 7 s hay 16 subniveles completamente ocupados En la sugerencia 1 vemos que en 5 f hay 1 e- en m = 0 Hay 2 x 16 = 32 e- en m = 0 hay 33 e- en m = 0 Para B, (Z=35) Hasta 3 d hay 7 subniveles completamente ocupados Hay 2 x 7 = 14 e- en m = 0 En la sugerencia 1 vemos que en 4 p hay 2 e- en m = 0 9/7/2021 http: //creativecommons. Es el que está basado en la mecánica cuántica, particularmente en la ecuación de Schrödinger, el principio de exclusión de Pauli y una propiedad del electrón denominada spin o espin. 5/co/deed. Los modelos atómicos han sido desarrollados a lo largo de la historia de la humanidad a partir de las ideas que en cada época se manejaban respecto a la composición de la materia. Valores de los números cuánticos - n = 1, 2, 3…n - l = 0, 1, 2, 3… (n-1) - m = toma valores desde –l, … 0…+l - s = +1/2 y -1/2. § El tamaño del núcleo es muy pequeño en comparación con el tamaño de todo el átomo, y entre núcleo y corteza hay espacio vacío. 5/co/deed. - Incapacidad de explicar los espectros atómicos. 5/co/deed. es A un “Clic” del conocimiento I. Q. Luis Fernando Montoya V. Nota: En algunos textos de ciencias naturales, al observar el desarrollo de una DE completa en orden creciente de energía de los subniveles: (según la definición) 1 s 2 2 p 6 2 3 s 3 p 6 2 4 s 3 d 10 Nivel Nivel 1 2 3 4 3 Notan que “por accidente” hasta 3 p 6 se ordenan en “orden creciente de niveles” Basados en este ACCIDENTE, redactan (cambiando la definición), que: DE es la ubicación de los electrones en orden creciente de energía de los NIVELES En la analogía, es como pretender que a los huéspedes de un hotel les dan la llave del PISO, esto de pronto ocurre en un hotel de otra ortografía Algunos autores hacen la aclaración que esta definición es hasta Z = 18, (verdadero por accidente), pero en las actividades proponen realizar la DE de Z=46 Otros autores hacen la aclaración que esta definición es hasta Z = 20, en este caso violan el accidente porque inducen a creer que de 3 p 6 sigue 3 d 2. IDEAS PREVIAS - Hipótesis de De Broglie. El número cuántico s, con solo dos valores, nos indica el giro del electrón sobre sí mismo. 1.-. org/licenses/by-nc-sa/2. Distribución electrónica abreviada 10 4 p 5 2. 3ª Los compuestos están formados por “átomos compuestos” también idénticos entre sí. MODELO MECANO - CUÁNTICO § Basado en las ideas de De Broglie, Heisengerg y Schrodinger. - Algunas sustancias emitían radiaciones, que llamó rayos alfa, beta y gamma. El cuadro anterior Es útil para efectuar la distribución electrónica abreviada, (pero segura), usando el retén 2 4 12 20 38 56 para cualquier elemento Ilustración 1. 5/co/deed. 5/co/deed. org/licenses/by-nc-sa/2. El modelo actual del átomo plantea la probabilidad (posibilidad) de encontrar un electrón en una región energética del átomo y está regulada por la ecuación de Schrödinger que es de la forma: d d d + + dx dy dz d d d + + dy dz dx Ψ = Ψx E Es el operador de Hamilton Ψ Es la función de onda del electrón E Es la energía de la región del átomo donde se encuentra el electrón Al solucionar esta ecuación por integración, surgen tres constantes de Integración correlacionadas: (n, ℓ, m) que sólo pueden tomar valores enteros, y se denominan: “números cuánticos” 9/7/2021 http: //creativecommons. . El modelo respondía a dos hechos básicos: - La materia es eléctricamente neutra. ¿ QUÉ EXPLICABA EL MODELO DE THOMSON? 3º La energía liberada por el electrón al pasar a una órbita interior la emite en forma de radiación electromagnética. (n-1) § Sommerfeld supuso que cada nivel de energía n, estaba a su vez dividido en un conjunto de subniveles. - Explicaba la formación de iones, tanto positivos como negativos. 5ª Los átomos no se destruyen en las reacciones químicas, sino que se recombinan en la proporción numérica más sencilla posible. 3. 5/co/deed. co Profesor titular Centro de Ciencia Básica Escuela de ingenierías Universidad Pontificia Bolivariana A un “Clic” del conocimiento http: //creativecommons. org/licenses/by-nc-sa/2. org/licenses/by-nc-sa/2. § Predice las propiedades de los átomos. De la teoría atómica de Dalton se pueden obtener las siguientes definiciones: - Un átomo es la partícula más pequeña de un elemento que conserva sus propiedades. es la ubicación de los electrones en los diferentes subniveles siguiendo un orden creciente de energía de los subniveles La energía relativa de un subnivel está dada por la suma ( Σ ) de sus números cuánticos energéticos n+ℓ Entre dos subniveles posee menor energía el que tenga menor valor de Si hay empate, posee menor energía el que tenga 3 s ℓ=0 yn=3 Σ=3 4 f ℓ=3 yn=4 Σ=7 4 p ℓ=1 yn=4 Σ=5 5 d ℓ=2 yn=5 Σ=7 6 s ℓ=0 yn=6 Σ=6 9/7/2021 (Σ) menor n Posee menor energía (se ocupa primero) 3 s, Σ = 3; sigue 4 p, Σ = 5; continúa 6 s, Σ = 6 4 f y 5 d están empatados, tienen igual valor de Σ, entonces el orden creciente de energía entre ellos es: 4 f (tiene menor n) y por último 5 d http: //creativecommons. NIELS BOHR Premio Nóbel de Física en 1922 Los electrones giran alrededor del núcleo en órbitas estables permitidas. Es una evolución de varios modelos atómicos como el de Rutherford, Bohr y Sommerfeld, que son considerados clásicos o semiclásicos. Consistía en un núcleo denso rodeado por una nube de electrones en varios niveles en orbitales. teorÍas atÓmicas modelo actual del Átomo nÚmeros cuÁnticos distribuciÓn electrÓnica autor: iq luis fernando El electrón se caracteriza por su masa m, por su espín s y por ser la partícula portadora de carga negativa elemental (-e). Placa fotográfica velada por la radiación. . TEORÍA DE SOMMERFELD § En 1915 amplió el modelo atómico de Bohr, aplicándolo a posibles órbitas elípticas. org/licenses/by-nc-sa/2. CONFIGURACIÓN ELECTRÓNICA § Es la descripción de la ubicación de los electrones en los distintos niveles (con subniveles y orbitales) de un átomo. Para resolver átomos distintos al de hidrógeno se recurre a métodos aproximados. - Un compuesto es una sustancia que está formada por átomos distintos combinados en una relación numérica sencilla y constante. El número máximo de electrones por nivel viene dado por la expresión: 2 n 2 donde n = 1, 2, 3… n, Los niveles energéticos o capas se representan por letras: n=1 n=2 n=3 n=5 capa K capa L capa M capa N capa O 2 electrones 8 electrones 18 electrones 32 electrones 50 electrones. § Explica la información de los espectros. org/licenses/by-nc-sa/2. - Caracterizó a los elementos químicos. Para comprender el modelo atómico actual es necesario comprender que es la configuración electrónica, es por eso que después de esta, se explica con detalle el modelo atómico desarrollado por Schrödinger y Heisenberg. 4 s 3 d 10 Σ 1 2 1 s 3 2 s 2 p 4 3 s 3 p 3 d 4 s 4 p (van 20) Faltan 15 4 p 5 Esta es la DE pedida Faltan 5 5 retenes http: //creativecommons. Demócrito creó esta teoría en el año 450 a.C. La "Teoría atómica del universo" fue creada por el filósofo griego Demócrito y su mentor, Leucipo. 5/co/deed. - Se basa en cuatro números cuánticos que identifican energéticamente al electrón. Los demás niveles llamados excitados, son inestables para ellos. 2.-. org/licenses/by-nc-sa/2. Cuando salta de una órbita a otra emite energía según la fórmula de Planck E = hf. § En torno al 1900 propuso su modelo atómico conocido como pastel de pasas. Hacer la radiografía para los subniveles del último nivel, lo que nos permite “ver” los números cuánticos de cada electrón de valencia 9/7/2021 http: //creativecommons. org/licenses/by-nc-sa/2. org/licenses/by-nc-sa/2. - No era posible explicar los espectros de átomos poli electrónicos con dicho modelo. - Son ecuaciones muy complejas, de las que obtenemos funciones de probabilidad. En la analogía, es como si pidieran el número de “camas” ocupadas Hasta el penúltimo subnivel los electrones están apareados numero de electrones apareados El número de orbitales = 2 R/ Adicionalmente, en el último subnivel los orbitales ocupados, los “vemos” en la sugerencia 1 Para A, (Z=96) 1 s. . es A un “Clic” del conocimiento I. Q. Luis Fernando Montoya V. Ejercicios de números romanos para imprimir, TEORAS ATMICAS MODELO ACTUAL DEL TOMO NMEROS CUNTICOS, Configuracin electrnica y nmeros cunticos Nmeros cunticos n, Los Nmeros Cunticos Los nmeros cunticos son valores, NMEROS CUNTICOS NM 2 CONTENIDOS Nmeros cunticos Orbitales, NMEROS CUNTICOS Y CONFIGURACIN ELECTRNICA NMEROS CUNTICOS La, Teorias Atmicas Teorias Atmicas Modelo de Dalton John, Teoras del Aprendizaje Teoras del Aprendizaje Las teoras, Cables Cunticos Introduccin Tecnologas emergentes Cables cunticos Estructura, Teoras Atmicas Objetivo Conocer y comprender el modelo, Nmeros cunticos Modelo de Sommerfeld Primero de BGU, O tomo Modelos Atmicos Modelo de tomo que, Teoras del aprendizaje Teoras del generales del aprendizaje, Nmeros cunticos y configuracin electrnica Pginas del libro, Nmeros Cunticos Objetivo reconocer la importancia del significado, Partculas fundamentales del tomo Partculas fundamentales del tomo, MODELO DE BOHR DEL TOMO DE HIDRGENO MODELO, Teoras Atmicas Profesora Priscilla Guzmn C Colegio San, TEMA 4 ESTRUCTURA ATMICA 1 TEORAS ATMICAS 1, Tema Teoras del currculo SNTESIS 0 Teoras del, TEORAS DEL APRENDIZAJE INTRODUCCIN Las teoras del aprendizaje, Teoras del aprendizaje Teoras generales del aprendizaje Conductismo, Tabla Peridica Modelo actual CORTEZA TOMO electrones protones. Modelo Atómico de Demócrito. es se “aparean” con “spin” - ½ A un “Clic” del conocimiento I. Q. Luis Fernando Montoya V. En resumen: átomo ÷ niveles ÷ subniveles Hay máximo dos e- con “algo” contrario: el “spin” contiene orbitales valores de n valores de ℓ valores de m n = 1, 2, 3… ℓ = 0, 1…(n-1) m = - ℓ … 0…+ℓ m. S = + ½ ó m. S = -½ Para evitar confusiones, por falta de costumbre, se pueden asociar los números cuánticos con un hotel, porque: hotel ÷ pisos ÷ camas habitaciones contiene Hay máximo dos huéspedes con “algo” contrario: el … ♀ Definición química de cama (orbital) ó ♂ Es la región de la habitación (subnivel) del piso (nivel) del hotel (átomo) en la cual pueden estar como máximo dos huéspedes (electrones) con “algo” contrario, dicho “algo” es el sexo simbolizado como ♀ó♂ Principio de exclusión de Pauli, en el hotel Registraduría nacional No existen dos huéspedes con el mismo número de cc (cédula de ciudadanía) Norma de multiplicidad de Hund, en el hotel norma de urbanidad de Carreño Los huéspedes que llegan a una habitación ocupan parcialmente las camas con y luego, si es del caso, se “aparean” con caballeros 9/7/2021 http: //creativecommons. Sólo en el último subnivel es posible encontrar electrones desapareados, en la sugerencia 1 “vemos” cuántos hay desapareados R/ 5 f Para A, (Z=96) -3 -2 1º 8º 2º n = 5, ℓ = 3 8 -1 0 +1 3º 4º 5º Para B, (Z=35) 4 p 5 n = 4, ℓ = 1 +2 +3 -1 0 +1 6º 7º 1º 4º 2º 5º 3º “vemos” 6 e- desapareados “vemos” 1 e- desapareados ¿cuáles son los números cuánticos del último electrón? C los filósofos griegos ya se preguntaban por la composición de la materia. - El número de cargas negativas o electrones era tal que el conjunto resultase neutro. - Contradice la teoría electromagnética. Los electrones tienen comportamiento dual, de onda-partícula simultáneo, pero dependiendo de su energía y de la escala del fenómeno puede ser más preponderante uno . 4 s 8 -3 -2 -1 0 +1 +2 +3 Orbitales 3 d 10 4 p 5 van 30 e- -1 0 +1 sugerencia 1 El número de orbitales = 88 2 +7 30 +3 2 El número de orbitales ocupados = 18 El número de orbitales = El número de orbitales ocupados = 51 ¿Cuántos electrones hay de valencia? Hacer la DE para el elemento A cuyo número atómico (Z) =35 7 2 5 f 8 1 s. . - Predijo la existencia del neutrón. § DEMÓCRITO, formula una primera teoría atómica: afirma que la materia está compuesta por partículas indivisibles que llamó átomos. Nació en Erdberg, Viena, Imperio austrohúngaro, 12 de agosto de 1887 y murió el 4 de enero de 1961 fue un físico austríaco, naturalizado irlandés, que realizó importantes contribuciones en los campos de la s - ℓ. . Modelo atómico actual. es + uno m =+1 m =+2 m =+3 m=0 + tres caben máximo catorce electrones A un “Clic” del conocimiento I. Q. Luis Fernando Montoya V. n 1 2 3 4 5 ℓ conclusiones Análisis en cada nivel 1 s En el nivel 1 hay un subnivel y en cada subnivel hay n 2 orbitales En el nivel 2 hay dos subniveles y cuatro (22)orbitales En el nivel 3 hay tres subniveles 4 s 4 d 4 p En el nivel 4 hay cuatro subniveles 5 s 5 p 0 1 2 0 3 -1 0 y dieciséis -2 -1 0 (42) 4ℓ + 2 e- máximo orbitales 5 g 5 f 3 4 Número de valores de m 9 7 +1 +2 hay: 2ℓ + 1 orbitales 4 f 5 +1 En un subnivel ℓ y nueve (32) orbitales 5 d 1 2 n 2 e- máximo 3 d 3 p 3 s hay: n subniveles y un orbital 2 p 2 s En un nivel n -3 -2 -1 0 +1 +2 +3 -4… 0 Valores de m desde menos ℓ pasando por cero y llegando hasta mas ℓ 9/7/2021 http: //creativecommons. § Introdujo un nuevo número cuántico (l) llamado secundario § Le dio valores: l = 0, 1, 2, 3…. Esto implica la imposibilidad de conocer con exactitud las órbitas de los electrones. 5/co/deed. - Se define Orbital como la región del espacio caracterizada por una determinada energía donde es más probable encontrar un electrón. Distribución electrónica abreviada 1 s. . HIPÓTESIS DE DALTON 1ª Los elementos están formados por partículas diminutas, indivisibles e inalterables llamadas átomos Dalton estableció un sistema para designar a cada átomo de forma que se pudieran distinguir entre los distintos elementos: Apuntes de Dalton. LIMITACIONES DEL MODELO DE DALTON: - Al descubrirse las partículas subatómicas (protón, electrón, neutrón) se comprobó que el átomo no era indivisible. JOHN DALTON Publica su primera teoría atómica en 1808 Retomó las primeras ideas de Demócrito Basó su teoría en cinco hipótesis. org/licenses/by-nc-sa/2. - La materia desprende electrones, pero nunca cargas positivas. 5/co/deed. es ♂ damas, ♀ Traducción: las damas primero A un “Clic” del conocimiento I. Q. Luis Fernando Montoya V. Definición: Para efectos prácticos a los subniveles ℓ = 0, 1, 2 y 3 se les identifica con una letra, así: ℓ=0 subnivel s porque el espectro se ve “sharp” ℓ=1 subnivel p porque el espectro se ve “principal” ℓ=2 subnivel d porque el espectro se ve “diffuse” ℓ=3 subnivel f porque el espectro se ve “fundamental” Para asociar este orden: s, p, d, f nos acordamos de Mafalda por ser Ella enemiga de la s o p a d e f ideos Los siguientes valores de ℓ, en forma práctica, se continúa en orden alfabético A la izquierda de cada letra representativa de los subniveles se asigna, como coeficiente, el número correspondiente del nivel 3 s Significa: subnivel s del nivel tres ℓ=0 yn=3 4 f Significa: subnivel p del nivel cuatro ℓ=3 yn=4 7 p Significa: subnivel p del nivel siete ℓ=1 yn=7 5 d Significa: subnivel s del nivel cinco ℓ=2 yn=5 9/7/2021 http: //creativecommons. Hacer la DE para el elemento B cuyo número atómico (Z) =96 Σ 1 1 s 2 3 2 s 2 p 4 5 3 s 3 p 3 d 6 4 s 4 p 4 d 4 f 5 s 5 p 5 d 5 f 6 s 6 p 7 s 88 retenes 1 s. . Es un modelo de gran complejidad matemática, tanta que usándolo sólo se puede resolver con exactitud el átomo de hidrógeno. § Bohr aplicó al modelo de Rutherford la nueva teoría cuántica de Planck. "El átomo es un sistema energético en . En aquella época los saberes no se alcanzaban mediante la experimentación, sino el razonamiento lógico, basándose en el formulación de ideas y su debate. 2ª Las sustancias simples o elementos están formadas por “átomos simples” idénticos, con la misma masa y propiedades. Llenar, con el listado de subniveles de cada sigma, desde 1 s hasta el retén 1 s Σ=1 2 2 s 2 2 p Σ=2 van 4 6 3 s 2 3 p 6 2 4 s 3 d 10 4 p 6 5 s 2 4 d 10 5 p 6 2 6 s 4 f 14 5 d 10 6 p Σ=3 Σ=4 Σ=5 Σ=6 Σ=7 van 12 van 20 van 38 van 56 van 88 Sugerencia 1 6 2 7 s 5 f 8 retenes Hacer la “radiografía” para el último subnivel 5 f 8 n=5 ℓ=3 valores de m -3 -2 -1 0 +1 +2 +3 1º 8º 2º 3º 4º 5º 6º 7º Sugerencia 2 Hacer el “inventario” de los electrones que hay en cada nivel Sugerencia 3 # e- que hay # e- máximo (2 n 2) n 2 1 1 s 2 2 ocupado completamente Hacer la “radiografía” para 2 6 2 2 s 2 p 2+6 8 ocupado completamente Los subniveles del último nivel 2 6 10 3 3 s 3 p 3 d 2+6+10 18 ocupado completamente 7 s 2 n = 7, ℓ = 0 2 6 10 14 4 4 s 4 p 4 d 4 f 2+6+10+14 32 ocupado completamente 2 6 10 8 5 5 s 5 p 5 d 5 f 2+6+10+8 50 ocupado valores de m 0 2 6 6 6 s 6 p 2+6 72 ocupado 2 7 7 s 2 98 ocupado Nivel de valencia 1º 2º 9/7/2021 http: //creativecommons. NUEVOS DESCUBRIMIENTOS Nuevos descubrimientos hacen replantearse el modelo atómico: - El EFECTO FOTOELÉCTRICO Emisión de electrones por parte de una superficie metálica cuando se hace incidir luz de determinada frecuencia. 4 s 3 d 1. 5/co/deed. . Este fue el primero con bases científicas. 9/7/2021 http: //creativecommons. es -1 0 +1 1º 4º 2º 5º 3º Sugerencia 3 Hacer la “radiografía” para los subniveles del último nivel n = 4, ℓ = 0 n = 4, ℓ = 1 4 s 2 m 4 p 0 -1 1º 2º 1º 4º 5 0 +1 2º 5º 3º A un “Clic” del conocimiento I. Q. Luis Fernando Montoya V. Las sugerencias anteriores permiten solucionar situaciones como: ¿Cuántos electrones hay desapareados? - - - DISTRIBUCIÓN ELECTRÓNICA DEL ÁTOMO La configuración electrónica se basa en varios principios: Principio de Mínima Energía: los electrones se distribuyen entre los estados de energía posible, llenando primero los de menor energía. - Identificó el núcleo como parte del átomo. MODELO DEL PASTEL DE PASAS - El átomo era como una gran esfera cargada positivamente y con cargas negativas incrustadas dentro. Modelo atómico actual. EL ÁTOMO DE BOHR (POSTULADOS) Bohr basó su modelo en tres postulados: 1º Los electrones al girar en su propia órbita no absorben ni emiten energía. § Cambia la idea de órbita por orbital. Fué desarrollado durante la decada de 1920, sobre todo por Schrödinger y Heisenberg. es A un “Clic” del conocimiento I. Q. Luis Fernando Montoya V. Análisis de una distribución electrónica (DE) completa: Para analizar una distribución electrónica (completa), nos basamos en: 1. Nos preguntan cuántos electrones hay en subniveles tipo p R/ en la DE vemos: Para A, (Z=96) 6 6 1 s 2 s 2 p 3 s 6 3 p 4 s 3 d 4 p 5 s 6 4 d 5 p 6 s 6 4 f 5 d 6 p 7 s 5 f En los subniveles p hay 5 x 6 = 30 electrones Para B, (Z=35) 1 s 2 s 6 2 p 3 s 6 3 p 4 s 3 d 4 p 5 En los subniveles p hay 6 + 5 = 17 electrones ¿cuántos electrones cumplen con la condición m = 0? org/licenses/by-nc-sa/2. TEORÍA CUÁNTICA DE PLANCK Planck estudio la luz emitida por la materia al calentarse y llegó a la conclusión de que la energía se emite en paquetes llamados “cuantos”. es Número de orbitales, # de valores de m Número de electrones máximo A un “Clic” del conocimiento I. Q. Luis Fernando Montoya V. camas. Dentro de cada capa hay distintos orbitales, especificados por el número cuántico l, que además indica la forma del orbital. § Propuso que el átomo estaba cuantizado, solo podía tener ciertas cantidades de energía permitidas. es Este procedimiento que permite “ver” como se acomodan los electrones en los orbitales de Los subniveles llamaremos “radiografía” A un “Clic” del conocimiento I. Q. Luis Fernando Montoya V. p Cuadro actual de subniveles en cada nivel n Para hacer retenes 1 1 s 2 2 3 4 12 4 5 20 2 s 3 s 4 s 5 s DE. Principio de Exclusión de Pauli: No pueden existir dos electrones con los cuatro números cuánticos iguales. es A un “Clic” del conocimiento I. Q. Luis Fernando Montoya V. ¿cuántos subniveles hay ocupados? Solo pueden existir ciertas órbitas estacionales permitidas. LIMITACIONES DEL MODELO DE BOHR - La evolución de la espectroscopia hizo ver que algunas rayas del espectro eran en realidad dobles …lo que contradecía su modelo. MODELO DE THOMSON § Demostró en 1897 que los rayos catódicos eran en realidad cargas negativas. § Supuso que dichas cargas eran partículas nuevas resultantes de fragmentar el átomo. En la analogía, es como si pidieran las CC de los huéspedes que hay en los habitaciones del último piso Esta información se puede obtener de la sugerencia 3 Para A, (Z=96) valores de m n = 7, ℓ = 0 Para B, (Z=35) 7 s 2 4 s 2 0 0 1º 2º R/ 9/7/2021 n = 4, ℓ = 0 4 p -1 1º 2º n, ℓ, m, m. S n = 4, ℓ = 1 1º 4º n, ℓ, m, m. S 5 0 2º 5º +1 3º n, ℓ, m, m. S 1º 7, 0, 0, +½ 1º 4, 1, -1, +½ 2º 7, 0, 0, -½ 2º 4, 1, 0, +½ 3º 4, 1, +½ 4º 4, 1, -½ 5º 4, 1, 0, - ½ http: //creativecommons. 5/co/deed. Rutherford sugirió que en el núcleo del átomo debía existir otra partícula, de masa casi igual al protón pero sin carga. 5/co/deed. + 4. org/licenses/by-nc-sa/2. es A un “Clic” del conocimiento I. Q. Luis Fernando Montoya V. Definición de orbital Es la región del subnivel (del nivel del átomo) en la cual pueden estar como máximo dos electrones con “algo” contrario, dicho “algo” es el giro del electrón alrededor de su eje “spin”, simbolizado como m. S. Hay dos posibilidades: Que el electrón gire en la misma dirección de las manecillas del reloj Se representa como: arbitrariamente se le asigna el valor de m. S = + ½ Que el electrón gire en la dirección contraria de las manecillas del reloj Se representa como: arbitrariamente se le asigna el valor de m. S = - ½ Como el “spin” complementa la información de los números cuánticos de un electrón, se conoce como el “cuarto número cuántico” 9/7/2021 http: //creativecommons. Postulados del modelo atómico actual. - Usamos unas matemáticas diferentes, la llamada “Mecánica Cuántica”. 5/co/deed. Esta información se puede obtener de la sugerencia 2 R/ Para A, (Z=96) Están completamente ocupados los niveles: 1, 2, 3 y 4 9/7/2021 http: //creativecommons. El número de orbitales de cada tipo nos lo dá el número cuántico magnético m, que nos señala la orientación del orbital. El físico austriaco Erwin Schrödinger (1887-1961) desarrolló un modelo que es conocido como la nube de electrones esto fue en 1926. org/licenses/by-nc-sa/2. [email protected] net. Hacer un inventario de los electrones que hay en cada nivel, para determinar: niveles ocupados, niveles completamente ocupados, último nivel (período, nivel de valencia, nivel de más energía, etc. ) § Es un modelo probabilístico. Modelo atómico actual. . org/licenses/by-nc-sa/2. Los modelos atómicos actual, tal y como los conocemos, fueron expuestos en el año de 1920. En la analogía, es como si pidieran la CC del último huésped R/ Esta información se puede obtener de la sugerencia 1 Para A (Z=96) para el octavo electrón, son: Para B (Z=35) Los valores de n, ℓ, m, m. S 5, 3, -½ 9/7/2021 http: //creativecommons. . Ecuación de Onda de Schrodinger - Schrodinger planteó una serie de ecuaciones para explicar el comportamiento del electrón. (Dualidad onda-corpúsculo): El electrón se comporta como una partícula pero también exhibe un comportamiento ondulatorio. § Es un modelo matemáticamente complejo. Se aplicaban voltajes a un gas encerrado en un tubo al vacío. - Dalton no veía problemas en la idea de “átomos compuestos” y fue Avogadro quién introduciría en 1811 el concepto de molécula. MODELOS ATÓMICOS Desde Demócrito hasta el modelo cuántico, PRIMEROS MODELOS § En el siglo V a. org/licenses/by-nc-sa/2. -3 -2 -1 0 Σ=1 d Σ=2 f 2 p 3 p 4 p 5 p Σ=3 Σ=4 3 d 4 d 5 d En el nivel uno hay un subnivel Σ=5 Σ=6 4 f 5 f +1 56 7 +3 . . es, En este trabajo encontramos. Fue desarrollado durante la década de 1920, sobre todo por Werner Karl Heisenberg y Erwin Rudolf Josef Alexander Schrödinger. QUÉ PERMITIO EL MODELO DE RUTHERFORD: - Explicaba las propiedades eléctricas de la materia. Modelo atómico de Thomson (1904), o modelo del pudín, los electrones son como las "frutas" dentro de la "masa . C los filósofos griegos ya se preguntaban por la composición de la materia. Modelo atómico de Dalton (1800), surgió en el contexto de la química. es A un “Clic” del conocimiento I. Q. Luis Fernando Montoya V. Nota: 3 p 4 Si al orbital p del nivel 3 llegan cuatro electrones n=3 ℓ=1 se acomodan en los orbitales así: m = -1 Según la norma de Carreño, se acomodan en las camas así: Según la norma de Hund Se acomodan en los orbitales así: Identificación (cc) 9/7/2021 n ℓ m m. S m = 0 m = +1 1º 4º 2º 3º 3 1 -1 3 1 0 3 1 +1 +½ -½ +½ +½ http: //creativecommons. PRIMEROS MODELOS § En el siglo V a. Para resolver átomos distintos al de hidrógeno se recurre a métodos aproximados. 4ª Los átomos de distintas sustancias tienen distinta masa y distintas propiedades. Distribución electrónica abreviada 2. 7 s van 88 e- 5 f Para B, (Z=35) 1 s. . org/licenses/by-nc-sa/2. Modelo atómico actual. a = NO tomos = DIVISIBLE, EMPÉDOCLES, filósofo griego, no creía en la teoría de Demócrito y postula la siguiente idea: “La materia está constituida por 4 elementos que se combinan entre sí: el agua, la tierra, el aire y el fuego”. org/licenses/by-nc-sa/2. § DEMÓCRITO, formula una primera teoría atómica: afirma que la materia está compuesta por partículas indivisibles que llamó átomos. Se trataba del neutrón, descubierto experimentalmente por Chadwik en 1932. El número cuántico n indica la lejanía al núcleo. org/licenses/by-nc-sa/2. 5/co/deed. Los primeros modelos atómicos datan . 7 s 5 f 8 2. 5/co/deed. En cada subnivel completamente ocupado hay 2 e- en el orbital m = 2, siempre y cuando no sean subniveles tipo s o tipo p R/ en la DE vemos: Para A, (Z=96) 1 s 2 s 2 p 3 s 3 p 4 s 3 d 2 4 p 5 s 4 d 2 5 p 6 s 4 f 2 5 d 2 6 p 7 s 5 f 8 Hasta 7 s hay 4 subniveles tipo d completamente ocupados que poseen orbitales m=2 5 f -3 Hay 2 x 4 = 8 e- en m = 2 8 -2 -1 0 +1 +2 +3 En la sugerencia 1 vemos que hay 1 e- en m = 2 Hay 9 e- en m = 2 Para B, (Z=35) 1 s 2 s 2 p 3 s 3 p 4 s 3 d 4 p Solo hay 2 e- en m = 2 2 9/7/2021 http: //creativecommons. Una fundamentación teórica, relacionada desde lo cotidiano resumida en un algoritmo Varios ejemplos orientados desde el algoritmo El reto es “IMAGINAR” (respaldado en el algoritmo), que va a aparecer con el siguiente “clic”, si estamos de acuerdo continuar, y si no regresar para al final poder afirmar -!lo hicimos¡Para desarrollar competencias que permitan: Identificar números cuánticos Realizar distribuciones electrónicas Analizar distribuciones electrónicas A un “Clic” del conocimiento http: //creativecommons. Es un modelo de gran complejidad matemática, tanta que usándolo sólo se puede resolver con exactitud el átomo de hidrógeno. 7 s (van 88) 8 4 12 20 9/7/2021 Faltan 8 Esta es la DE pedida Ilustración 2. Específicamente, fueron Schrödinger y Heisenberg quienes modificaron y propusieron este nuevo modelo. es A un “Clic” del conocimiento I. Q. Luis Fernando Montoya V. n Es el número cuántico principal n indica el nivel de energía del átomo en el cual puede estar el electrón Para un átomo dado, n Є Z n = 1, 2 , 3 … 7, 8 … El átomo esta dividido en niveles de energía (valores de n) ℓ Es el número cuántico azimutal o subnivel ℓ indica el subnivel de energía del átomo en el cual puede estar el electrón Para cada valor de n ℓ = 0, 1, 2 , 3 … (n – 1) Cada nivel esta dividido en subniveles de energía (valores de ℓ ) Como desde 0 hasta (n-1) hay n valores m en un nivel n hay n subniveles Es el número cuántico orbital o magnético m indica el orbital del subnivel (del nivel del átomo) en el cual puede estar un e Para cada valor de ℓ m=-ℓ… 0…+ℓ En cada subnivel hay orbitales (valores de m) 2ℓ + 1 orbitales 9/7/2021 en un subnivel ℓ hay ℓ negativos, ℓ positivos y el cero http: //creativecommons. La teoría de Dalton sirvió para impulsar la química a lo largo del siglo XIX, EXPERIENCIAS QUE PONÍAN EN ENTREDICHO LAS HIPÓTESIS DE DALTON - Los experimentos de Faraday sobre electrólisis, - Las experiencias con tubos de descarga. MODELO DE RUTHERFORD MODELO NUCLEAR § El átomo está constituido por un núcleo central que concentra toda la carga positiva y casi toda la masa. . 5/co/deed. es Para B, (Z=35) R/ Hay 7 en 4 s 2 4 p 5 A un “Clic” del conocimiento I. Q. Luis Fernando Montoya V. ¿cuáles son los números cuánticos de los electrones de valencia? 5/co/deed. 5/co/deed. es. es Al denominar así a los subniveles se tienen los valores de sus números cuánticos energéticos n y ℓ y se puede calcular su suma (Σ) A un “Clic” del conocimiento I. Q. Luis Fernando Montoya V. Vamos a “amoblar” las habitaciones (asignar los orbitales a los subniveles de cada nivel) En cada subnivel hay orbitales ℓ = 0 subnivel s m=0 camas valores de m = - ℓ … 0 … + ℓ m=0 El subnivel s sólo posee un orbital ℓ = 1 subnivel p m = -1, 0, +1 El subnivel p posee tres orbitales ℓ = 2 subnivel d subnivel f m = -1 En un subnivel s p dos electrones m = +1 caben máximo seis electrones m =-2 m =-1 m = 0 m =+1 m =+2 En un subnivel d m =-3 … 0 … +3 El subnivel f posee siete orbitales: caben máximo diez electrones m =-3 m =-2 m =-1 tres 9/7/2021 caben máximo m=0 m = -2, -1, 0, +1, +2 El subnivel d posee cinco orbitales ℓ=3 En un subnivel f http: //creativecommons.
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