estructura modelos atomicos
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Modelos AtomicosTRANSCRIPT
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TEORA ATMICO- MOLECULAR
CTEDRA : QUMICA GENERAL
INGENIERA QUMICA SUSANA E. PAREDES
1
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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
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NA : NMERO DE AVOGADRO
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DIFERENCIAS CONCEPTUALES
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TOMOS- MOLCULAS- IONES
ELEMENTOS- COMPUESTOS
FRMULAS EMPRICAS MOLECULARES
ESTRUCTURALES ESTEREOQUMICAS
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REPRESENTACIN MOLECULAR MODELO DE BARRAS Y ESFERAS
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PARTCULAS CON CARGA- IONES
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ANIONES: F- , O= CATIONES: Na+. Al+3
Li +
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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
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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.
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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
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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.
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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
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CONDUCCIN DE GASES
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RAYOS CATDICOS
RAYOS CANALES
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TUBO DE RAYOS CATDICOS
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TUBOS DE DESCARGA RAYOS CATDICOS- RAYOS CANALES
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RADIACTIVIDAD
20 RAYOS ALFA PARTCULAS POSITIVAS; RAYOS BETA PARTCULAS , ELECTRONES; RAYOS GAMMA RAYOS DE ALTA ENERGA SIN CARGA.
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TUBO DE RAYOS CATDICOS THOMSON- RELACIN q/m
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PUNTO APRESENCIA CAMPO MAGNTICO, PUNTO C PRESENCIA CAMPO ELCTRICO, PUNTO BNO EXISTEN CAMPOS EXTERNOS.
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DETERMINACIN DE LA MASA DEL e-
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MODELO DE THOMSON
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RADIACIN ELECTROMAGNTICA- ESPECTROS
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VELOCIDAD DE LA LUZ (EN EL VACO) C = 3.00 x 108 m/s C = .
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PROPIEDADES DE LAS ONDAS
LONGITUD DE ONDA AMPLITUD FRECUENCIA VELOCIDAD c = u
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ESPECTRO CONTINUO DE TODAS LAS LONGITUDES DE ONDA ESPECTRO VISIBLE
26 --------->
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ESPECTRO VISIBLE
27
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ESPECTROS ATMICOS
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DISPERSIN DE LA LUZ VISIBLE POR UN PRISMA
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EXPERIENCIA DE RUTHERFORD
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MODELO DE RUTHERFORD
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OBJECCIONES AL MODELO.
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LIMITACIONES DEL MODELO ATMICO DE RUTHERFORD
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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
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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
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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.
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E = h = h c/ E = h , 2 h , 3 h .
E : CANTIDAD DE ENERGA DEL FOTN. h : CONSTANTE DE PLANCK.
: LONGITUD DE ONDA. : FRECUENCIA
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CUANTIZACIN DE LA ENERGA
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E = h
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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.
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REPRESENTACIN ESQUEMTICA DEL EFECTO FOTOELTRICO
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FRECUENCIA UMBRAL
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MAYOR FRECUENCIA MAYOR ENERGA e-EMITIDOS
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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
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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
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ORBITAS PERMITIDAS- TRANSICIONES DE RBITAS
42
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43
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MODELO ATMICO DE BOHR
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E = h En= -RH (1/n2 )
hnn
REfi
H 22
11
2.nkr
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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.
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MOSELEY -- NMERO ATMICO
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X A Z
NMERO MSICO
NMERO ATMICO
SMBOLO DEL ELEMENTO
ISTOPOS NATURALES- ARTIFICIALES. MASA ATMICA PROMEDIO. ABUNDANCIA ISOTPICA.
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ISTOPOS DEL HIDRGENO
47 HIDRGENO DEUTERIO TRITIO
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PARTCULAS SUBATMICAS IMPORTANTES PARA QUMICA VALORES DIMENSIONALES IMPORTANTES
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ELECTRN. PROTN. NEUTRN.
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DE BROGLIE- ELECTRN ONDA /PARTCULA
SI LA LUZ SE COMPORTA COMO UNA CORRIENTE DE PARTCULAS (FOTONES) LOS ELECTRONES PUEDEN TENER PROPIEDADES ONDULATORIAS:
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mv
h
2 r = n
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HEISENBERG -PRINCIPIO DE INCERTIDUMBRE
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SI UNA PARTCULA SE COMPORTA COMO UNA ONDA Y VICEVERSA, ES IMPOSIBLE CONOCER SIMULTNEAMENTE LA POSICIN EXACTA Y EL MOMENTO DE DICHA PARTCULA.
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MODELO PROBABILSTICO ACTUAL - 1926
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MODELO DE APROXIMACIN ORBITAL ECUACIN DE ONDA. NMEROS CUNTICOS ESTADOS ENERGTICOS PERMITIDOS.
DE BROGLIE + HEISENBERG + SCHRODINGER
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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)
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f (n, l, m, s)
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EVOLUCIN DE LOS MODELOS ATMICOS
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MODELO PROBABILSTICO ACTUAL MODELO DE APROXIMACIN ORBITAL- CUNTICO ONDULATORIO
NMEROS CUNTICOS PRINCIPAL - n
SECUNDARIO - l
MAGNTICO - m SPIN - s ORBITA ORBITAL.
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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
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CONFIGURACIONES ELECTRNICAS
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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
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ORBITAL- DENSIDAD ELECTRNICA NUBES DE CARGA Y PROBABILIDAD
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NUBE DE CARGA DEL ORBITAL 1s DEL TOMO DE HIDRGENO
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ORBITALES s - l = 0
60
-
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DENSIDAD ELECTRNICA- DIAGRAMAS DE SUPERFICIE- FUNCIONES DE DISTRIBUCIN RADIAL
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ORBITALES p - l = 1
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-
ORBITALES d l = 2
63
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ORBITALES f - l= 3
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NMERO CUNTICO MAGNTICO
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SPIN DEL ELECTRN- s
66
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DETERMINACIN EXPERIMENTAL DEL SPIN
67
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PARAMAGNTICO
NIVEL SEMIVACO, ATRADOS. PARAMAGNTICOS
2p
DIAMAGNTICO
NIVEL LLENO, REPELIDOS. DIAMAGNTICOS
2p 68
SPIN DE LOS ELECTRONES
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PROPIEDADES DE LAS SUSTANCIAS MOLECULARES COMPORTAMIENTO EN UN CAMPO MAGNTICO PARA DETERMINAR
LA DISPOSICIN DE LOS ELECTRONES
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CONFIGURACIONES ELECTRNICAS
CONFIGURACIONES DESARROLLADAS.
ABREVIADAS.
DE IONES.
DE TOMOS NEUTROS.
TERICAS.
REALES.
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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
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ENERGA EN LOS ORBITALES CON UN SOLO ELECTRN
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PROPORCIONAL AL NMERO CUNTICO n
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ENERGA EN ORBITALES CON VARIOS ELECTRONES
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DEPENDE DE n + l
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EL PRINCIPIO DE CONSTRUCCIN- AUFBAU
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