TEORA ATMICO- MOLECULAR

CTEDRA : QUMICA GENERAL

INGENIERA QUMICA SUSANA E. PAREDES

1

OBJETIVOS

RELACIONAR LA ESTRUCTURA ATMICO-MOLECULAR CON LA ESTRUCTURA DE LA MATERIA.

ANALIZAR EL MODELO ATMICO ACTUAL.

UTILIZAR LOS NMEROS CUNTICOS PARA DEFINIR EL ESTADO DE UN ELECTRN.

INTERPRETAR LAS CONSECUENCIAS DE LA ESTRUCTURA ATMICO-MOLECULAR EN EL COMPORTAMIENTO QUMICO.

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CONTENIDOS PREVIOS NECESARIOS

QUMICA SISTEMAS MATERIALES ESTRUCTURAS.

PROPIEDADES.

INTERACCIONES.

TRANSFORMACIONES.

MTODO CIENTFICO OBSERVACIN.

REPRESENTACIN.

INTERPRETACIN.

LEYES FUNDAMENTALES DE LA QUMICA.

SISTEMAS MATERIALES SUSTANCIAS PURAS ELEMENTOS.

COMPUESTOS.

MEZCLAS HOMOGNEAS

HETEROGNEAS.

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ESTRUCTURA DE LA MATERIA

ENTES IMPERCEPTIBLES DE LA MATERIA TOMOS. MOLCULAS. IONES. LA MATERIA COMO INTERACCIN ENTRE PARTCULAS. MODELO CORPUSCULAR- RELACIONES CUANTITATIVAS. CONSERVACIN DE LAS PROPIEDADES. PROPIEDADES DE LA MATERIA EXTENSIVAS INTENSIVAS. TRANSFORMACIONES FSICAS. QUMICAS. ASPECTOS CUANTITATIVOS TOMO Y MOLCULA- MOL Y VOLUMEN

MOLAR- NMERO DE AVOGADRO- MASA ATMICA Y MASA MOLECULAR ABSOLUTA Y

RELATIVA- EQUIVALENTES QUMICOS.

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RELACIN ENTRE LAS CANTIDADES ATMICO-MOLECULARES

5

NA : NMERO DE AVOGADRO

DIFERENCIAS CONCEPTUALES

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TOMOS- MOLCULAS- IONES

ELEMENTOS- COMPUESTOS

FRMULAS EMPRICAS MOLECULARES

ESTRUCTURALES ESTEREOQUMICAS

REPRESENTACIN MOLECULAR MODELO DE BARRAS Y ESFERAS

7

8

PARTCULAS CON CARGA- IONES

9

ANIONES: F- , O= CATIONES: Na+. Al+3

Li +

SECUENCIA CONCEPTUAL ORGANIZATIVA

APORTES CIENTFICOS. LNEAS EXPERIMENTALES DE ESTUDIO. MECNICA CUNTICA.

ESTRUCTURA ATMICA MODELOS ATMICOS.

LOS NMEROS CUNTICOS ESTADO DE UN ELECTRN.

CONFIGURACIONES ELECTRNICAS RELACIONES PERIDICAS. 10

APORTES CIENTIFICOS

FILSOFOS GRIEGOS TOMO INDIVISIBLE.

LEYES GRAVIMTICAS EXPERIMENTALES.

DALTON TEORA ATMICA.

FARADAY NATURALEZA ELCTRICA DE LA MATERIA.

MAXWELL ONDAS ELECTROMAGNTICAS.

ROENTGEN RAYOS X.

BECQUEREL RADIOACTIVIDAD-FOSFORESCENCIA.

STONEY RAYOS CATDICOS-ELECTRONES.

GOLSTEIN RAYOS CANALES- PROTONES.

MILLIKAN CARGA DEL ELECTRN.

THOMSON IONIZACIN GASES-RELACIN q/m.

RUTHERFORD NCLEOS ATMICOS.

11

PLANCK TEORA CUNTICA.

RYDBERG ESPECTROS.

EINSTEIN EFECTO FOTOELCTRICO-FOTONES.

BOHR MODELO DEL TOMO DE HIDRGENO.

CHADWICK NEUTRN.

MOSELEY NMERO ATMICO.

DE BROGLIE ELECTRN ONDA/PARTCULA.

HEISENBERG PRINCIPIO DE INCERTIDUMBRE.

SCHRODINGER ECUACIN DE ONDA-NMEROS CUNTICOS.

PAULI PRINCIPIO DE EXCLUSIN.

HUND APAREAMIENTO DE ELECTRONES.

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TEORA ATMICA DE DALTON- 1803

HIPTESIS SOBRE LA NATURALEZA DE LA MATERIA POSTULADOS.

TOMOS Y MOLCULAS. MODELO.

LEYES.

BASE DE LA TEORA ATMICA. 13

MODELOS ATMICOS

DALTON

THOMSON.

RUTHERFORD.

BOHR. SOMMERFELD

PROBABILSTICO ACTUAL.

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LNEAS DE TRABAJO EXPERIMENTAL CONTRIBUCIONES AL AVANCE DE LA CIENCIA

ELECTRLISIS.

CONDUCCIN DE GASES.

RADIACTIVIDAD.

RADIACIONES ELECTROMAGNTICAS - ESPECTROS.

FSICA CLSICA

FSICA CUNTICA

MECNICA

ONDULATORIA.

15

ELECTRLISIS

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EXPERIMENTOS DE FARADAY.

ESTUDIOS DE LA RELACIN MATERIA- ELECTRICIDAD.

CONFIRMACIN DE LA NATURALEZA ELCTRICA DE LA MATERIA CARGAS NEGATIVAS Y POSITIVAS.

CARGA DEL e- = -1.60 x 10-19 C

CARGA/MASA DEL e- = -1.76 x 108 C/g

MASA DEL e- = 9.10 x 10-28 g

CONDUCCIN DE GASES

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RAYOS CATDICOS

RAYOS CANALES

TUBO DE RAYOS CATDICOS

18

TUBOS DE DESCARGA RAYOS CATDICOS- RAYOS CANALES

19

RADIACTIVIDAD

20 RAYOS ALFA PARTCULAS POSITIVAS; RAYOS BETA PARTCULAS , ELECTRONES; RAYOS GAMMA RAYOS DE ALTA ENERGA SIN CARGA.

TUBO DE RAYOS CATDICOS THOMSON- RELACIN q/m

21

PUNTO APRESENCIA CAMPO MAGNTICO, PUNTO C PRESENCIA CAMPO ELCTRICO, PUNTO BNO EXISTEN CAMPOS EXTERNOS.

DETERMINACIN DE LA MASA DEL e-

22

MODELO DE THOMSON

23

RADIACIN ELECTROMAGNTICA- ESPECTROS

24

VELOCIDAD DE LA LUZ (EN EL VACO) C = 3.00 x 108 m/s C = .

PROPIEDADES DE LAS ONDAS

LONGITUD DE ONDA AMPLITUD FRECUENCIA VELOCIDAD c = u

25

ESPECTRO CONTINUO DE TODAS LAS LONGITUDES DE ONDA ESPECTRO VISIBLE

26 --------->

ESPECTRO VISIBLE

27

ESPECTROS ATMICOS

28

DISPERSIN DE LA LUZ VISIBLE POR UN PRISMA

29

EXPERIENCIA DE RUTHERFORD

30

MODELO DE RUTHERFORD

31

OBJECCIONES AL MODELO.

LIMITACIONES DEL MODELO ATMICO DE RUTHERFORD

32

UNA CARGA ELCTRICA EN MOVIMIENTO ACELERADO EMITE

ENERGA RBITAS EN ESPIRAL HASTA CHOCAR CON EL

NCLEO PRDIDA CONTINUA DE ENERGA

INESTABILIDAD

LA RADIACIN EMITIDA DEBERA SER CONTINUA

LOS ESPECTROS DE EMISIN DE LOS ELEMENTOS

SEGN LOS PRINCIPIOS DEL ELECTROMAGNETISMO CLSICO

DIMENSIONES ATMICAS

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RADIO ATMICO ~ 100 pm = 1 x 10-10 m

RADIO NUCLEAR ~ 5 x 10-3 pm = 5 x 10-15 m

TEORA CUNTICA DE PLANCK

COMPORTAMIENTO CORPUSCULAR: PARTCULAS O FOTONES.

CUANTIFICACIN DE LA ENERGA.

CADA FOTN POSEE UN CUANTO DE ENERGA.

LA CANTIDAD DE ENERGA DEPENDE DE LA FRECUENCIA DE LA LUZ.

34

E = h = h c/ E = h , 2 h , 3 h .

E : CANTIDAD DE ENERGA DEL FOTN. h : CONSTANTE DE PLANCK.

: LONGITUD DE ONDA. : FRECUENCIA

CUANTIZACIN DE LA ENERGA

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E = h

EINSTEIN EFECTO FOTOELCTRICO- FOTONES

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ENERGA DE UN FOTN ABSORBIDO = ENERGA NECESARIA PARA LIBERAR UN ELECTRN MS ENERGA CINTICA DEL ELECTRN EMITIDO.

REPRESENTACIN ESQUEMTICA DEL EFECTO FOTOELTRICO

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FRECUENCIA UMBRAL

38

MAYOR FRECUENCIA MAYOR ENERGA e-EMITIDOS

CONCLUSIONES EFECTO FOTOELCTRICO- FOTONES

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LA LUZ TIENE: NATURALEZA DE ONDA NATURALEZA DE PARTCULA

UN FOTN ES UNA PARTCULA DE LUZ

E = h h = h 0 + 1/2 m

2v

MAYOR INTENSIDAD LUZ MS e- EMITIDOS MAYOR FRECUENCIA MAYOR ENERGA e-EMITIDOS

MODELO DE BOHR- 1913

Ncleo

Electrn

Orbita

Niveles de energa

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POSTULADOS MODELO ATMICO BOHR

LOS ELECTRONES GIRAN ALREDEDOR DEL NCLEO EN RBITAS ESTACIONARIAS SIN EMITIR ENERGA.

LOS ELECTRONES SOLO PUEDEN GIRAR ALREDEDOR DEL NCLEO EN AQUELLAS RBITAS PARA LAS CUALES EL MOMENTO ANGULAR DEL ELECTRN ES UN MLTIPLO ENTERO DE h/2. RBITAS PERMITIDAS.

CUANDO UN ELECTRN PASA DE UNA RBITA EXTERNA A UNA MS INTERNA, LA DIFERENCIA DE ENERGA ENTRE AMBAS RBITAS SE EMITE EN FORMA DE RADIACIN ELECTROMAGNTICA. 41

ORBITAS PERMITIDAS- TRANSICIONES DE RBITAS

42

43

MODELO ATMICO DE BOHR

44

E = h En= -RH (1/n2 )

hnn

REfi

H 22

11

2.nkr

LIMITACIONES DEL MODELO DE BOHR

EXPLICA SLO EL ESPECTRO DEL TOMO DE H. (MODELO DEL TOMO DE HIDRGENO)

NO FUNCIONA PARA TOMOS POLIELECTRNICOS (ATRACCIONES e- NCLEO Y REPULSIONES e- e-).

CONCEPTO DE RBITA COMO NIVEL DE ENERGA DEFINIDO DEL ELECTRN.

45

MOSELEY -- NMERO ATMICO

46

X A Z

NMERO MSICO

NMERO ATMICO

SMBOLO DEL ELEMENTO

ISTOPOS NATURALES- ARTIFICIALES. MASA ATMICA PROMEDIO. ABUNDANCIA ISOTPICA.

ISTOPOS DEL HIDRGENO

47 HIDRGENO DEUTERIO TRITIO

PARTCULAS SUBATMICAS IMPORTANTES PARA QUMICA VALORES DIMENSIONALES IMPORTANTES

48

ELECTRN. PROTN. NEUTRN.

DE BROGLIE- ELECTRN ONDA /PARTCULA

SI LA LUZ SE COMPORTA COMO UNA CORRIENTE DE PARTCULAS (FOTONES) LOS ELECTRONES PUEDEN TENER PROPIEDADES ONDULATORIAS:

49

mv

h

2 r = n

HEISENBERG -PRINCIPIO DE INCERTIDUMBRE

50

SI UNA PARTCULA SE COMPORTA COMO UNA ONDA Y VICEVERSA, ES IMPOSIBLE CONOCER SIMULTNEAMENTE LA POSICIN EXACTA Y EL MOMENTO DE DICHA PARTCULA.

MODELO PROBABILSTICO ACTUAL - 1926

51

MODELO DE APROXIMACIN ORBITAL ECUACIN DE ONDA. NMEROS CUNTICOS ESTADOS ENERGTICOS PERMITIDOS.

DE BROGLIE + HEISENBERG + SCHRODINGER

SCHRODINGER - ECUACIN DE ONDA

ECUACIN DIFERENCIAL COMPLEJA.

SUPOSICIONES SIMPLIFICADAS PARA TOMOS POLIELECTRNICOS.

FUNCION DE ONDA .

FUNCIN DE DISTRIBUCIN DE PROBABILIDADES.

NMEROS CUNTICOS ORBITAL (n + l + m)

52

f (n, l, m, s)

EVOLUCIN DE LOS MODELOS ATMICOS

53

54

MODELO PROBABILSTICO ACTUAL MODELO DE APROXIMACIN ORBITAL- CUNTICO ONDULATORIO

NMEROS CUNTICOS PRINCIPAL - n

SECUNDARIO - l

MAGNTICO - m SPIN - s ORBITA ORBITAL.

55

VALORES POSIBLES DE LOS NMEROS CUNTICOS

NMERO CUNTICO VALORES SIGNIFICADO CONCEPTUAL

n- PRINCIPAL 1------- 8 > DISTANCIA PROM. NIVEL

l- AZIMUTAL/ SECUNDARIO

0 -------- (n-1) FORMAS- MOMENTO ANGULAR SUBNIVEL

m- MAGNTICO -l ---- 0 ----- +l ORIENTACIN ESPACIAL ORBITAL

s- SPIN + 1/2 ----- - 1/2 GIRO DEL e- 56

CONFIGURACIONES ELECTRNICAS

57

H: 1s1

0 s

1 p

2 d

3 f

NMERO CUNTICO l

PRINCIPIO DE EXCLUSIN DE PAULI

SUBNIVEL

MXIMO DE e-

s 2

p 6

d 10

f 14

ORBITAL- DENSIDAD ELECTRNICA NUBES DE CARGA Y PROBABILIDAD

58

NUBE DE CARGA DEL ORBITAL 1s DEL TOMO DE HIDRGENO

59

ORBITALES s - l = 0

60

61

DENSIDAD ELECTRNICA- DIAGRAMAS DE SUPERFICIE- FUNCIONES DE DISTRIBUCIN RADIAL

ORBITALES p - l = 1

62

ORBITALES d l = 2

63

ORBITALES f - l= 3

64

NMERO CUNTICO MAGNTICO

65

SPIN DEL ELECTRN- s

66

DETERMINACIN EXPERIMENTAL DEL SPIN

67

PARAMAGNTICO

NIVEL SEMIVACO, ATRADOS. PARAMAGNTICOS

2p

DIAMAGNTICO

NIVEL LLENO, REPELIDOS. DIAMAGNTICOS

2p 68

SPIN DE LOS ELECTRONES

PROPIEDADES DE LAS SUSTANCIAS MOLECULARES COMPORTAMIENTO EN UN CAMPO MAGNTICO PARA DETERMINAR

LA DISPOSICIN DE LOS ELECTRONES

69

CONFIGURACIONES ELECTRNICAS

CONFIGURACIONES DESARROLLADAS.

ABREVIADAS.

DE IONES.

DE TOMOS NEUTROS.

TERICAS.

REALES.

70

REGLA DE HUND

N: 1s2 2s2 2p3

O: 1s2 2s2 2p4

F: 1s2 2s2 2p5

Ne: 1s2 2s2 2p6

N:

1s2 2s2 2p4

1s2 2s2 2p3

O:

Ne:

1s2 2s2 2p5

1s2 2s2 2p6

F:

71

ENERGA EN LOS ORBITALES CON UN SOLO ELECTRN

72

PROPORCIONAL AL NMERO CUNTICO n

ENERGA EN ORBITALES CON VARIOS ELECTRONES

73

DEPENDE DE n + l

74

EL PRINCIPIO DE CONSTRUCCIN- AUFBAU

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