Unidad 0 Qumica 1 Medio NMEROSCUNTICOS Y CONFIGURACIN

Unidad 0 Química 1° Medio NÚMEROS-CUÁNTICOS Y CONFIGURACIÓN ELECTRÓNICA

OBJETIVO: Conocer y comprender cómo se comportan los electrones dentro del átomo, basándose en ideas del modelo atómico actualmente aceptado (mecano-cuántico), aplicando los parámetros utilizados en la actualidad para describir el comportamiento y ubicación de los electrones dentro del átomo: los números cuánticos.

Introducc ión: La configuración electrónica del átomo de un elemento corresponde a la ubicación de los electrones en las órbitas de los diferentes niveles de energía. Para comprender mejor la configuración electrónica es necesario conocer algunos 23 -02 -2021

A) NÚMEROS CUÁNTICOS • NÚMERO CUÁNTICO PRINCIPAL (n): indica el nivel de energía en el que se encuentra el electrón, determina el tamaño del orbital. Toma cualquier valor natural distinto de cero: n = 1, 2, 3, 4. . . • Varios orbitales pueden tener el mismo número cuántico principal, forman una capa electrónica. • Cuanto mayor sea el número cuántico principal, mayor será el tamaño del orbital y, más lejos del núcleo estará situado. 23 -02 -2021

NÚMEROS CUÁNTICOS NÚMERO CUÁNTICO SECUNDARIO O AZIMUTAL ( l ): indica la forma del orbital, puede ser circular, si vale 0, o elíptica, si tiene otro valor. • El valor de l depende del valor del número cuántico principal. Desde 0 a unidad menos que n (n-1). • Si n=1, el número cuántico secundario sólo puede valer 0, ya que sus posibles valores van desde 0 hasta unidad menos que n. • Por lo tanto: l = n-1, 1 -1 = 0 23 -02 -2021 22: 21

NÚMEROS CUÁNTICOS NÚMERO CUÁNTICO MAGNÉTICO (m): • determina la orientación del orbital. • valores que puede tomar depende del valor del número cuántico azimutal, l, variando desde - l hasta + l. • Si l = 0, el número cuántico magnético sólo puede tomar el valor 0. Así, sólo hay un orbital s. • Si l = 1, sus posibles valores van desde - l hasta + l, puede tomar los valores: -1, 0 y +1, por lo tanto hay tres orbitales p, ya que si l = 1 el orbital se llama p. 23 -02 -2021

NÚMEROS CUÁNTICOS • NÚMERO CUANTICO SPIN (ms): DE Este giro del electrón sobre sí mismo está indicado por el número cuántico de espín, que se indica con la letra ms. Como puede tener dos sentidos de giro el número de espín puede tener dos valores: +½ y - ½. 23 -02 -2021 m m

NÚMEROS CUÁNTICOS • Si el número cuántico principal vale 6, n=6, el número cuántico azimutal puede tomar seis valores distintos, desde cero hasta cinco: • l = 0, 1, 2, 3, 4 o 5 • A cada valor del número cuántico azimutal le corresponde una forma de orbital, se Cuanto mayor sea el que número identifica con una letra minúscula: cuántico azimutal, más elíptico y achatado será el orbital. Cuando vale cero, el orbital es circular. Cuando vale uno, es algo elíptica. Si dos, es más achatado; si tres, más todavía. . . 23 -02 -2021

NÚMEROS CUÁNTICOS • Las letras s, p, d, f identificativas de los tipos de orbitales proceden de los nombres que recibieron los distintos grupos de líneas espectrales relacionadas con cada uno de los orbitales: • sharp : líneas nítidas pero de poca intensidad • principal : líneas intensas • difuse : líneas difusas 23 -02 -2021

NÚMEROS CUÁNTICOS SUBNIVELESORBITALES y sus FORMAS 23 -02 -2021

En general, para un valor l, habrá 2·l + 1 orbitales: l orbit al N° de orbital es 0 s 1 0 1 p 3 -1 0 +1 2 d 5 3 f 7 23 -02 -2021 Valores de m -2 0 +1 +2 1 -3 -1 0 +1 +2 +3 2 for ma cir eli p

RESUMIENDO: NÚMEROS CUÁNTICOS • la corteza electrónica se organiza en capas, indicadas por el número cuántico principal, n, indica su distancia al núcleo • En las capas hay distancia al núcleo. distintos orbitales, especificados por el número cuántico azimutal, l, y que indica la forma del orbital • El número de orbitales de cada tipo está dado por el número cuántico magnético, m, que nos señala la. orientación del orbital • El número cuántico, de espín, ms, toma dos valores e indica el giro del electrón sobre sí mismo 23 -02 -2021

RESUMIENDO: NÚMEROS CUÁNTICOS 23 -02 -2021

Son cuatro tipos de orbitales: s, p, d y f. En cada nivel, no puede haber más que un conjunto de cada tipo de orbital, y son más amplios en los niveles de mayor energía. Los electrones se colocan en los orbitales, hasta un máximo de dos por orbital, comenzando por los niveles más bajos. 23 -02 -2021

Tienen forma esférica y pueden contener hasta 2 electrones. Hay un orbital s en cada nivel de energía. 23 -02 -2021

Es un conjunto de 3 pares de lóbulos orientadas en las tres dimensiones. Cada uno puede tener un máximo de 2 electrones, un orbital p lleno contiene 6 electrones. El orbital p se encuentra a partir del segundo nivel de energía 23 -02 -2021

Conjunto de 5 orbitales, dispuestos en los planos X, Y y Z. Cada orbital puede tener 2 electrones. El orbital d completo tiene 10 electrones. Los orbitales d se encuentran a partir del tercer nivel. 23 -02 -2021

Es un conjunto de 7 orbitales, distribuidos en los planos X, Y y Z. Cada orbital puede tener 2 electrones. El orbital f completo tiene 14 electrones. Los orbitales f se encuentran a partir del cuarto nivel. 23 -02 -2021

SÍNTESIS 23 -02 -2021 Forma conjunto electrones Esferica 1 2 Ovalada 3 6 Ovalada 5 10 Ovalada 7 14

ENERGÍA DE LOS ORBITALES • Regla cuántica de (n + l ): Entre dos orbitales tendrá menor energía aquél en el que la suma de los números cuánticos n y l sea menor. Si el resultado fuese el mismo para ambos, tendrá menor energía aquel de menor número cuántico principal n. 23 -02 -2021

CONFIGURACIÓN ELECTRÓNICA, la manera en que están distribuidos los electrones en los distintos orbitales atómicos. Al utilizar los cuatro números cuánticos: Ø principal (n), Ø del momento angular o secundario (l ). Ø magnético (m) Ø de espín (ms) Podemos identificar por completo a un electrón ubicado en cualquier orbital de cualquier átomo. 23 -02 -2021

Para la configuración electrónica utilizaremos la siguiente notación: Nivel de E n Ejemplo: l x cantidad de electrones en la subcapa Orbital 2 p 4 En el nivel 2, el orbital p tiene 4 electrones. 23 -02 -2021

La configuración electrónica se rige por tres principios: i) Principio de exclusión de Pauli. ii) Princio de buena construcción o P de Aufbau o Principio de mínima energía. iii) Principio de máxima multiplicidad de Hund o regla de Hund. 23 -02 -2021

ORBITALES Principio de Construcción (AUFBAU) Los orbitales atómicos se llenan de menor a mayor energía. Para determinar este orden utilizamos el diagrama de Möller, se escribe el nivel y la subcapa a la que pertenece un orbital. 23 -02 -2021

¿CUÁNTOS ELECTRONES CABEN EN UN ORBITAL? Principio de exclusión de Pauli: En un átomo NO pueden existir dos electrones con los cuatro números cuánticos idénticos. En un orbital solo caben dos electrones que compartirían tres números cuánticos y se diferencian en n° cuántico de espin (ms) n=1 l= 0 m=0 ms=+1/2 n=1 l= 0 m=0 ms=-1/2 23 -02 -2021 n=1 l= 0 m=0 ms=+1/2 n=1 l= 0 m=0 ms=-1/2 n=2 l= 0 m=0 ms=+1/2

NÚMEROS CUÁNTICOS Orbital Tipo s 23 -02 -2021 l m 0 0

NÚMEROS CUÁNTICOS l Orbital Tipo p 23 -02 -2021 1 m -1 0 +1

NÚMEROS CUÁNTICOS Orbital Tipo d l 2 23 -02 -2021 m -2 -1 0 +1 +2

NÚMEROS CUÁNTICOS Orbital Tipo f 23 -02 -2021 l 3 m -3 -2 -1 0 +1 +2 +3

Números Cuánticos. l Orbital Tipo s 0 Orbital Tipo p 1 Orbital Tipo d 2 Orbital Tipo f 3 23 -02 -2021 m 0 -3 -1 0 +1 -2 -1 0 +1 +2 +3

¿CÓMO SE LLENAN LOS GRUPOS DE ORBITALES DE IGUAL ENERGÍA? Regla de máxima multiplicidad de Hund: Al existir orbitales de igual energía (orbitales, obtenidos a partir de un mismo l ), la distribución más estable de electrones en el subnivel es la que tiene el mayor número posible de espines paralelos (iguales). n=1 l= 0 m=0 ms=+1/2 n=1 l= 0 m=0 ms=-1/2 23 -02 -2021 n=2 l= 0 m=0 ms=+1/2 n=2 l= 0 m=0 ms=-1/2 n=2 l= 1 m=-1 ms=+1/2 n=2 l= 1 m=0 ms=+1/2

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EJEMPLOS: APLICANDO LO APRENDIDO Objetivo: Aplicar la Regla de Hund y el principio de exclusión de Pauli para el llenado de orbitales atómicos de algunos átomos de elementos conocidos. Escribir la distribución de los electrones dentro de un diagrama de: a) el átomo de neón (Ne, 10 electrones) electrones Nivel orbital 23 -02 -2021 1 s 2 s 2 p

EJEMPLOS: APLICANDO LO APRENDIDO b) los 13 electrones de un átomo de aluminio (Al). 1 s 2 s 2 p 3 s 3 p c) el átomo de silicio (Si, 14 electrones). 1 s 2 s 23 -02 -2021 2 p 3 s 3 p

EJEMPLOS: APLICANDO LO APRENDIDO Actividad : Indicar la configuración electrónica de los siguientes átomos: (forma GLOBAL y en un DIAGRAMA) a) Magnesio (Mg) 12: 1 s 2 2 p 6 3 s 2 1 s 2 s 3 s 2 p b) Azufre (S) 16: 1 s 2 2 p 6 3 s 2 3 p 4 1 s 2 s 23 -02 -2021 2 p 3 s 3 p

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