Química Orgánica I · Cómo los compuestos orgánicos reaccionan: Rompimiento y formación de...
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Química Orgánica I
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Cómo los compuestos orgánicos reaccionan:Rompimiento y formación de enlaces.
Enlaces que se forman cuando átomos comparten electrones, enlaces que se rompen cuando átomos no
permanecen unidos.
Facilidad para la formación y rompimiento del ENLACE.
Estabilidad del enlace
¡ÁTOMOS Y ELECTRONES! ENLACE QUÍMICO
¿Qué estudiamos en Química Orgánica?
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(5730 a#os)
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Ecuacion de Schrödinger
Erwin Schrödinger, Werner Heisenberg y Paul Dirac
(1926)
Mecánica Ondulatoria (Schrödinger) y
Principio de Incertidumbre (Heisenberg)
1) Movimiento de los electrones alrededor del núcleo posee una naturalezade ondas. Ecuación de una Onda ⇒ Función de Onda (Ψ). Cada función deOnda corresponde a los diferentes estados de electrones asociados a unaenergía determinada.
2) 1926, Schrodinger propone una ecuación que describe la energía y laposición de los electrones en un átomo (base del modelo atómico actual)
Función de ondaEnergía
Operador hamiltoniano
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Orbital atómico
• La función de onda ( ) es una función matemática sin significado físico en la mecánica clásica, cuya interpretación ha sido objeto de múltiples controversias, que describe el movimiento del electrón en función del tiempo y de su posición.
• Probabilidad de encontrar al electrón en una cierta región del átomo viene dado por 2 Concepto de densidad electrónica:
• La zona del espacio en la cual es mas probableencontrar al electrón la denominamos ORBITAL ATÓMICO.
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Orbitales Atómicos Descripción Mecánica Cuántica. Orbitales “s”
La densidad electrónica es más alta cerca del núcleo y disminuye exponencialmente al aumentar la distancia al núcleo en cualquier dirección.
Ψ2 Densidad de probalilidad de un electron en
un orbital 1s
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Los orbitales 2s tienen una pequeña región de densidad electrónica elevada próxima al núcleo, pero la mayor parte de la densidad electrónica está alejada del núcleo, más allá del nodo o región de densidad electrónica cero.
Orbitales Atómicos Descripción Mecánica Cuántica del OA 2s
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Esta superficie representa la probabilidad de
encontrar el electron en un 90-95%
Cada Orbital es caracterizado por cuatro números cuánticos:
Número cuántico principal (n): nº entero positivo (1,2,3,...). Define el tamaño del orbital y su energía.
Números Cuánticos
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Números Cuánticos Número cuántico del momento angular (l): nº entero (0, 1, 2,..., n-1).
Define la forma del orbita. Los posibles valores de l se designan con una letra:
l 0 1 2 3 4 5Nombre s p d f g horbital
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Número cuántico del momento magnético (ml): nº entero (-l,...,0,...+l). Define la orientación del orbital en el espacio
Número cuántico del espín (ms): +1/2 o –1/2. Define la orientación del electrón en presencia de un campo magnético
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Orbitales s
Todos los orbitales con l = 0 son orbitales s
tienen forma esférica.
1s 2s 3s
•Los orbitales s son esféricos y simétricos.•La energía de un orbital se incrementa con el número de superficies nodales que posea.•Una superficie nodal o nodo es la región donde La probabilidad de encontrar el electrón es cero!!!•Un orbital 1s orbital no tiene nodos; •un 2s tiene uno;•un 3s tiene dos, etc.
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Orbitales Atómicos “p”Orbitales con l = 1 son orbitales pComienzan en el segundo nivel de energía (n = 2)Son 3 orbitales degenerados (ml = -1, 0, +1), con 3 orientaciones en los ejes x, y, z..
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Configuración electrónica
Cada combinación de 4 números cuánticos (n, l, ml, ms) identifican a cada
electrón en un orbital. Ejemplo: ¿cuáles son los números cuánticos que identifican a un electrón en
el orbital 1s?
n = 1; l = 0; ml = 0; ms = ± ½
2 posibles combinaciones: (1,0,0,+1/2) y (1,0,0,-1/2)
Configuración electrónica: distribución de los electrones entre los distintos orbitales atómicos, siguiendo el orden de energía creciente.
Átomo de H- sistema más simple:
H: 1s1
Nº cuánticoprincipal
Nº cuánticodel momento angular
Nº electronesEn el orbital
tambiénDiagramaOrbital
H:1s
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Configuracion Electronica
Aplicamos las siguientes reglas:
• Empezamos llenando los orbitales de menor a mayorvalor de n (Aufbau)
• Cada orbital se ocupará con un máximo de dos electrones con sus espines apareados (Pauli)
• Para orbitales degenerados, cada electrón ocupará un orbital diferente antes de aparearse (regla de Hund)
=>
Para el C con Numero atomico 6
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1 2 3 4 5 6 7 0,81
Átomos, Electrones y Orbitales# Electrones de Valencia
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Configuración Electrónica. Electrones de Valencia
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Configuracion Electronica de los Elementos
Configuracion Electronica Simbolo Lewis Valencia
C [He]2s22p2 4
N [He]2s22p3 3
O [He]2s22p4 2
H 1s1 1
Cl [Ne]2s22p5 1
C
N
O
Cl
FH
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Enlaces Quimicos• Elementos pueden formar numero especificos de enlaces
• Algunos atomos pueden formar multiples enlaces con el mismo atomo. Manteniendo la Valencia!
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Patrones normales de enlace
Carbon (4 bonds) C C C C
Nitrogen (3 bonds) N
(Phosphorus)
N N
Oxygen (2 bonds)
(Sulfur)
O O
Halogen (1 bond) X
(F, Cl, Br, I)
Hydrogen (1 bond) H
????
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Nombre Tipo Max # e-’ # orbital
s 2 1
p 6 3
d 10 5
f 14 7
Resumen de Orbitales