Fund.QuíM.Cap7a

FUNDAMENTOS DE QUÍMICAFUNDAMENTOS DE QUÍMICA

VII. Estructura electrónica de los atomosVII. Estructura electrónica de los atomos

VII.1. Radiación electromagnética y espectros AtómicosVII.1. Radiación electromagnética y espectros AtómicosVII.2.Teoría cuánticaVII.2.Teoría cuánticaVII.3. El átomo de BohrVII.3. El átomo de BohrVII.4. Principio de incertidumbreVII.4. Principio de incertidumbreVII.5. Propiedades de las ondasVII.5. Propiedades de las ondasVII.6. Orbitales atómicos y números cuánticosVII.6. Orbitales atómicos y números cuánticosVII.7. Representación de los orbitales atómicosVII.7. Representación de los orbitales atómicosVII.8. Espin de los electrones y principio de VII.8. Espin de los electrones y principio de exclusión de Pauliexclusión de PauliVII.9. Orbitales de átomos multielectrónicosVII.9. Orbitales de átomos multielectrónicosVII.10. Configuración electrónicaVII.10. Configuración electrónica

Naturaleza ondulatoria de la luzNaturaleza ondulatoria de la luz

Las sustancias absorben o Las sustancias absorben o emiten luz que se relaciona con emiten luz que se relaciona con la naturaleza electrónica de los la naturaleza electrónica de los átomos.átomos.

La La radiación electromagnéticaradiación electromagnética (luz) transporta energía en el (luz) transporta energía en el espacio (espacio (energía radiante).energía radiante).

Otras radiaciones Otras radiaciones electromagnéticas: electromagnéticas:

rayos X, rayos infrarrojos (calor), rayos X, rayos infrarrojos (calor), ondas de radioondas de radio


Las radiaciones Las radiaciones electromagnéticas tienen electromagnéticas tienen carácter ondulatorio.carácter ondulatorio.

Con sus movimientos Con sus movimientos ascendentes y descendentes ascendentes y descendentes el agua (ondas en ella) el agua (ondas en ella) transportan energía. transportan energía.

Las radiaciones Las radiaciones electromagnéticas se electromagnéticas se mueven a la velocidad de mueven a la velocidad de la luz, la luz, cc = 3 * 10 = 3 * 1088 m/s m/s


El patrón de crestas y valles se repite a intervalos El patrón de crestas y valles se repite a intervalos regulares.regulares.

Longitud de ondaLongitud de onda distancia entre crestas (o valles) distancia entre crestas (o valles)Frecuencia (de la onda)Frecuencia (de la onda) # de longitudes de onda que pasa # de longitudes de onda que pasa

por un punto en un segundopor un punto en un segundoAmplitudAmplitud altura de la onda altura de la onda


Las características ondulatorias de la radiación Las características ondulatorias de la radiación electromagnética se deben a las oscilaciones electromagnética se deben a las oscilaciones periódicas de las intensidades de las fuerzas periódicas de las intensidades de las fuerzas electrónicas y magnéticas asociadas a la electrónicas y magnéticas asociadas a la variación.variación.


Relación entre longitud de onda y frecuencia:Relación entre longitud de onda y frecuencia:

νν λλ = = cc (v: frecuencia [ciclos/s (v: frecuencia [ciclos/s ss-1-1; ; hertz hertz Hz]; Hz]; λλ: longitud : longitud de onda [m]; de onda [m]; cc velocidad de la luz) velocidad de la luz) [v[véase relación inversa entre éase relación inversa entre

νν yy λλ]. 820 kHz (AM) = 820,000 s]. 820 kHz (AM) = 820,000 s-1-1


ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICOESPECTRO ELECTROMAGNÉTICO

ΛΛ de rayos gamma: pequeña como radios atómicos de rayos gamma: pequeña como radios atómicos

ΛΛ ultravioleta: menor que la visible (> v) ultravioleta: menor que la visible (> v)

ΛΛ de ondas de radio: grandes como casas o cuadra de ondas de radio: grandes como casas o cuadra


La luz blanca (ej. del sol) La luz blanca (ej. del sol) está compuesta por el está compuesta por el conjunto de todos los conjunto de todos los colores de luces colores de luces ((radiacionesradiaciones monocromáticasmonocromáticas).).

Por los diferentes índices de Por los diferentes índices de refracción las luces de refracción las luces de colores se separan al colores se separan al pasar por un prisma:pasar por un prisma:

ESPECTROESPECTRO (continuo) (continuo)

Energía cuantizadaEnergía cuantizada

La naturaleza ondulatoria de la La naturaleza ondulatoria de la luz no puede explicar:luz no puede explicar:

1- La emisión de luz por objetos 1- La emisión de luz por objetos calientescalientes

2- La emisión de luz por átomos 2- La emisión de luz por átomos excitados electrónicamente excitados electrónicamente (espectros de emisión)(espectros de emisión)

3- La emisión de electrones por 3- La emisión de electrones por superficies iluminadas (efecto superficies iluminadas (efecto fotoeléctrico)fotoeléctrico)


Max Planck (1858-1947) en 1900:Max Planck (1858-1947) en 1900:

Intensidad y color de luz emitida por un cuerpo calienteIntensidad y color de luz emitida por un cuerpo caliente

“La energía sólo puede ser liberada (o absorbida) por los átomos en “paquetes” discretos con cierto tamaño mínimo: CUANTOS”


CUANTOCUANTO : cantidad más pequeña de energía : cantidad más pequeña de energía que se puede emitir como radiación que se puede emitir como radiación electromagnética electromagnética EE..

E E = = h vh v (h: constante de Planck; (h: constante de Planck; v v : : frecuencia de la onda de radiación).frecuencia de la onda de radiación).

Absorción o emisión de energía en múltiplos de Absorción o emisión de energía en múltiplos de h vh v::

h vh v, 2, 2 h v h v, 3, 3 h v h v, 4, 4 h v h v, ….. n, ….. n h v h v

1 cuanto, 2 cuantos, .. etc.1 cuanto, 2 cuantos, .. etc.


Otras fuentes de Otras fuentes de radiación radiación nono emiten un emiten un espectro continuo. espectro continuo.

Ej. Gas en bombilla a baja Ej. Gas en bombilla a baja presión expuesto a alto presión expuesto a alto voltaje.voltaje.

Figura de la izquierda: gas Figura de la izquierda: gas hidrógeno.hidrógeno.

Figura de la derecha: gas Figura de la derecha: gas neón.neón.


Al pasar por un prisma la Al pasar por un prisma la luz de los tubos: luz de los tubos: ESPECTROS ESPECTROS ATÓMICOSATÓMICOS

Líneas de colores (de Líneas de colores (de diferentes longitudes de diferentes longitudes de onda). onda).

Zonas negras: ausentes Zonas negras: ausentes de luz de esas longitudes de luz de esas longitudes de onda.de onda.

Las longitudes de onda Las longitudes de onda de las líneas están en de las líneas están en proporción a través de proporción a través de números enteros: se dan números enteros: se dan por “saltos” (cuantos)por “saltos” (cuantos)

El átomo de BohrEl átomo de Bohr

AntecedentesAntecedentes Al subdividir la materia (un elemento) se Al subdividir la materia (un elemento) se

llega a la entidad denominada llega a la entidad denominada ÁTOMO.ÁTOMO. Un elemento está caracterizado por un Un elemento está caracterizado por un

sólo tipo de sólo tipo de átomoátomo.. No hay elementos diferentes con átomos No hay elementos diferentes con átomos

igualesiguales Hay partículas subatómicas, pero son Hay partículas subatómicas, pero son

iguales en los distintos átomosiguales en los distintos átomos

Visión moderna de la estructura atómicaVisión moderna de la estructura atómica

Los físicos han encontrado muchas más Los físicos han encontrado muchas más partículas subatómicas. El comportamiento partículas subatómicas. El comportamiento químico sólo se ve afectado por tres:químico sólo se ve afectado por tres:

PROTÓN, NEUTRÓN, ELECTRÓNPROTÓN, NEUTRÓN, ELECTRÓN

DESINTEGRACÌÓN BETA


PostuladosPostulados

1.1. Sólo están permitidas órbitas con ciertos Sólo están permitidas órbitas con ciertos radios, correspondientes a ciertas energías radios, correspondientes a ciertas energías definidas, para los electrones de un átomo.definidas, para los electrones de un átomo.

2.2. Un electrón en una órbita permitida tiene una Un electrón en una órbita permitida tiene una energía específica y está en un estado de energía específica y está en un estado de energía “permitido”. Un electrón en un estado energía “permitido”. Un electrón en un estado de energía permitido no irradia energía, y por de energía permitido no irradia energía, y por tanto, no cae en espiral hacia el núcleo.tanto, no cae en espiral hacia el núcleo.


PostuladosPostulados

3. Un electrón sólo emite o absorbe energía 3. Un electrón sólo emite o absorbe energía cuando pasa de un estado permitido de cuando pasa de un estado permitido de energía a otro. Esta energía se emite o energía a otro. Esta energía se emite o absorbe en forma de absorbe en forma de fotónfotón, E = h, E = hνν, donde , donde hh : constante de Planck (6,63*10 : constante de Planck (6,63*10-34-34 J-s) J-s) νν: : frecuencia de la radiación asociada al frecuencia de la radiación asociada al fotón.fotón.

Niveles de energía de los electronesNiveles de energía de los electrones

Bohr calculó las energías de las distintas Bohr calculó las energías de las distintas órbitas electrónicas:órbitas electrónicas:

EE = (-2,18 x 10 = (-2,18 x 10-18-18) (1/) (1/nn22))

nn: : número cuánticonúmero cuántico entero con valores de 1 entero con valores de 1 a infinitoa infinito

El radio de la órbita aumenta al aumentar El radio de la órbita aumenta al aumentar nnE es negativa; a > E es negativa; a > nn > negativa es E, o sea, > negativa es E, o sea,

aumenta.aumenta.


Limitaciones:Limitaciones:

No puede explicar espectros de emisión de No puede explicar espectros de emisión de átomos complejosátomos complejos

No aplica suficientemente el carácter No aplica suficientemente el carácter ondulatorio de los electrones.ondulatorio de los electrones.

Supone órbitas circularesSupone órbitas circulares

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