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1/9/2022 1 Estructura atómica -Modelos atómicos 1 2 1/9/2022 2 Que es el átomo? Partícula más pequeña de un elemento, que conserva la identidad química del elemento. Está formado por partículas subatómicas (electrón, neutrón, protón), un núcleo atómico que concentra la masa atómica, en el que se encuentran los protones y los neutrones. 3 Núcleo atómico • Es el centro del átomo • Concentra la masa del átomo • Formado por protones y Neutrones 4 1/9/2022 3 Que son los protones? 5 Que son los electrones? 6 1/9/2022 4 • Los átomos tienen números iguales de protones y de electrones, así que no tienen carga eléctrica neta. Son neutros. • Los átomos también son extremadamente pequeños; en su mayor parte tienen diámetros de entre 1x10-10 m y 5x10-10 m, es decir, entre 100 y 500 pm 7 8 1/9/2022 5 9 ¿Qué hace que un átomo de un elemento sea diferente de un átomo de otro elemento? • Todos los átomos de mismo un elemento tienen el mismo número de protones en el núcleo. • Pero pueden diferir en el número de neutrones, y por tanto en su masa, a estos se les llaman ISÓTOPOS. Ejemplo: el elemento hidrógeno tiene 3 isótopos 10 Nombre p e n Hidrógeno 1 1 0 Deuterio 1 1 1 Tritio 1 1 2 1/9/2022 6 Número atómico y número másico • El número de protones, que se denomina NÚMERO ATÓMICO (Z). • NÚMERO MASICO(A) es el número total de protones más neutrones en el átomo. Para el ejemplo del Hidrógeno: 1𝐻 1𝐻 1𝐻 11 12 12C 6 x 1,0087 uma + 6 x 1,0073 uma = 12,096 uma 1/9/2022 7 Abundancia relativa-Masa atómica promedio • La mayor parte de los elementos se presentan en la naturaleza como mezclas de isótopos. • La masa atómica es la masa promedio de los isótopos naturales de un elemento expresada en u.m.a. Se calcula con un promedio ponderado • % % ⋯….% =masa atómica promedio 13 Ejercicio 4 14 1/9/2022 8 Cationes y aniones • Los átomos que son neutros pueden perder y ganar electrones y transformarse en iones. • Si un átomo gana electrones, deja de ser neutro y se transforma en un anión (especie con carga negativa). Ej: Cl-; O= • Si un átomo pierde electrones, deja de ser neutro y se transforma en un catión (especie con carga positiva). Ej: Na+; Ca+2; 15 Ejercicio 5 16 1/9/2022 9 MODELO ATÓMICO MODERNO 17 18 1/9/2022 10 Hipótesis de De Broglie • En 1925, De Broglie propuso que todas las partículas deberían ser consideradas como provistas de propiedades ondulatorias. • Sugirió que la longitud de onda asociada con la onda de materia es inversamente proporcional a la masa de la partícula y su velocidad (relación de De Broglie): p = es el momento lineal h = es la constante de Planck m = es la masa de la partícula v = es la velocidad de la partícula 19 Principio de Incertidumbre de Heisenberg Es inherentemente imposible conocer simultáneamente la trayectoria (momentum) del electrón y su posición exacta en el espacio. • Heisenberg relacionó matemáticamente la incertidumbre de la posición y enunció lo siguiente: «Si se conoce la localización de una partícula con una incertidumbre x entonces el momento lineal puede conocerse dentro de la incertidumbre p.» • O bien « es imposible saber simultáneamente y con precisión absoluta la posición y la velocidad de una micropartícula" p x h/2 20 1/9/2022 11 21 • Erwin Schrödinger derivo una compleja fórmula matemática que incorporó las características de onda - partículas del electrón. El comportamiento del electrón se describe mediante una función de onda ψ. • La probabilidad de encontrar un electron en un cierto espacio es proporcional a ψ2 y se conoce como densidad electronica. MECANICA CUANTICA • Para la resolución de la ecuación de onda se introducen 3 números enteros denominados «números cuánticos»: n, l, ml. • Cada combinación de números cuánticos caracteriza el estado de un electrón. • También se definió un cuarto número cuántico ms (de espin), que es indispensable para definir el estado de los electrones en átomos polielectrónicos, de forma tal que ms = + ½ ;- ½. 22 1/9/2022 12 23 El modelo de la mecánica cuántica emplea tres números cuánticos, n, l y ml , para describir un ORBITAL. La función de onda que caracteriza el estado cuántico de un electrón en un átomo se denomina orbital. 24 Son requeridos para describir la distribución de la densidad electronica en el átomo. Son tres los números cuánticos necesarios para describir al orbital atómico El número cuántico principal (n) – designa tamaño El número cuántico angular (l) – describe forma El número cuántico magnetico (ml) – especifica orientacion Números cuánticos 1/9/2022 13 El número cuántico principal (n) designa el tamaño del orbital. Valores grandes de n corresponden a orbitales grandes. Los valores permitidos de n son números enteros: 1, 2, 3 ….. Se conoce como nivel de energía. El número cuántico principal puede tener un máximo de 2n2 electrones. 25 n es el número cuántico principal/indica el nivel de energía n:1,2,3,….. ; 2n2 = número de electrones por nivel de energía n = 1 ; 2 (1)2 = 2 electrones n = 2 ; 2 (2)2 = 8 electrones n = 3 ; 2 (3)2 = 18 electrones n = 4 ; 2 (4)2 = 32 electrones 26 1/9/2022 14 27 El número cuántico de momento angular (l) (secundario) o azimutal describe la forma del orbital. Los valores son enteros y dependen del número cuántico principal n. El valor de l varía desde 0 hasta n – 1. Ejemplo: Si n = 2, l puede ser 0 o 1. Se conoce como subnivel. El orbital esta determinado por el valor de l. l=0 s l=1 p l=2 d l=3 f 28 El número cuántico magnético (ml) describe la orientación de un orbital en el espacio Los valores de ml son enteros , que dependen del valor del número l momento angular Varía desde – l,…0,…+l 1/9/2022 15 n= 1,2,3,….. l=0…..n-1 ml = -l…….0……+l ms 1 2 3 29 30 1/9/2022 16 31 32 Números cuánticos….. niveles, subniveles y orbitales 1/9/2022 17 33 El número cuántico spin (ms ) es usado para especificar el spin del electrón. Tiene dos valores posibles asociados a la dirección de giro: ms +½ y −½. 34 principal (n) – Tamaño angular (l) – Forma magnetic (ml) – Orientación spin del electrón (ms) dirección del spin 2px principal (n = 2) related to the magnetic quantum number (ml ) angular momentum (l = 1) Requerido para describir un orbital atómico. Requerido para describir un electrón en un orbital atómico. Números cuánticos y orbital atómico…….. 1/9/2022 18 35 n l ml ms 1 2 2 Subnivel l=0(s) Subnivel l=1(p) Valores: -1,0,1 Subnivel l=2(d) Valores:-2,-1,0,1,2 36 1/9/2022 19 37 Ejercicio 1 a) 38 1/9/2022 20 Ejercicio 1 b) 39 Ejercicio 3 40
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