Subido por Kevin Tiscareño

UNIDAD II - TEORIA CUANTICA Y TABLA PERIODICA

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UNIVERSIDAD AUTONOMA DE AGUASCALIENTES
CENTRO DE CIENCIAS BÁSICAS
DEPARTAMENTO DE QUÍMICA
ACADEMIA DE QUÍMICA
UNIDAD II: TEORÍA CUÁNTICA Y TABLA PERIÓDICA
ING. DISEÑO MECÁNICO 1° A
Periodo: Agosto – Diciembre 2020
MECI ALEJANDRA MEDINA FIGUEROA
MECI Alejandra Medina Figueroa
ÁTOMO
“Unidad básica de un elemento que
puede intervenir en
una combinación química”.
ÁTOMO
Átomo de Estroncio (Sr) en una trampa de iones del Laboratorio Clarendon de la
Universidad de Oxford.
Realizada por David Nadlinger (2018).
Sustancia simple que no puede descomponerse
por métodos químicos ordinarios en algo más
sencillo.
¿Cuántos elementos
químicos conocidos?
¿Cómo los
identificamos?
¿Dónde se
ordenan?
Signos abreviados que se utilizan para
identificar a los elementos y compuestos
químicos en lugar de sus nombres completos.
La mayoría derivan de las
letras griegas de elemento
(latín, inglés, alemán, francés o
ruso)
Cu = cuprum
Ag = argentum
Au = aurum
Fe = ferrum
1° letra con
mayúscula y 2° (si la
hay con minúscula
No cambia, el
nombre sí.
Número atómico
+
Peso atómico
Masa atómica C 12
Valencia química
PE
PF
Símbolo
Densidad
Configuración
electrónica
Nombre
Número total de protones en el núcleo del
átomo
Número total de protones y neutrones
presentes en el núcleo de un átomo.
# masa = # p+ + # n
# masa = # atómico + # n
F # masa = 19
# atómico = 9 (9 p+)
# n = # masa - # p+
# n = 19 -9
# n = 10
Cr
Hg
Br
Átomos de un mismo elemento pero con
diferente masa atómica.
Parte de la física, cuyos principios y leyes solo se aplican a las partículas
subatómicas.
Mecánica cuántica
Fundación
TEORÍA CUÁNTICA
Electrodinámica cuántica
Fenómenos
electromagnéticos
Cromodinámica cuántica
Teoría de color del
quark
Concepto de estados
estacionarios de energía
(Böhr)
• Los e- se encuentran en un nivel mínimo de energía
(Basal).
• Mientras los e- orbitan no absorción o emisión de
energía.
Naturaleza dual de la masa
(Principio de Dualidad)
(Luis de Broyle)
• La masa como la luz, tienen ambas características:
partícula y de onda.
• Los e- tiene asociada una onda, la radiación se puede
comportar como un haz de partículas.
Principio de incertidumbre
(Heisenberg)
• Es imposible conocer el momentúm y la posición del een un instante determinado.
NÚMEROS CUÁNTICOS
Resultado de
la ecuación
de
Schrödinger
Tabulación nos
indica la zona
atómica donde
es probable
encontrar un e-
n, l, m y s
Orbital REEMPE
Tabla: Números cuánticos
NÚMERO
CUÁNTICO
VALORES
PERMITIDOS
DETERMINA
n
n = 1, 2, 3, 4, 5, 6 y 7
Designa el nivel energético principal en el cual se
localiza un e- dado.
l = 0 hasta n-1
l
m
s
l determinado por el valor de
n.
Designa a los subniveles dentro de un nivel
energético.
Indica el tipo de subnivel en el cual se localiza un e-.
Cada nivel / subniveles/
2l+1
Designa a los orbitales dentro de un subnivel
energético.
Orientación espacial de los orbitales contenidos en
los subniveles energéticos.
+ 1/2 ó -1/2
Campo magnético eléctrico generado por el electrón
al girar sobre su propio eje.
Dirección sentido o antisentido.
Tabla: Los orbitales de los primeros cuatro niveles
Nota: para el nivel 5 (4 subniveles), para el nivel 6 (3 subniveles) y para el
nivel 7 ( 2 subniveles).
Tabla: Máximo número de electrones para los
subniveles de los primeros cuatro niveles
Nota: para el nivel 5 (4 subniveles = 32 e-), para el nivel 6 (3 subniveles = 18
e-) y para el nivel 7 ( 2 subniveles = 8 e-).
Indica el número de e- en cada orbital de cada nivel energético de un átomo en su estado de mínima energía.
PRINCIPIO DE EXCLUSIÓN DE PAULI
En un orbital pueden haber hasta dos e- de
spin opuesto.
No 2 e- con 4 # cuánticos iguales.
CONFIGURACIÓN
ELECTRÓNICA
(REGLAS)
PRINCIPIO DE EDIFICACIÓN PROGRESIVA O REGLA DE
AUF-BAU
Cada nuevo e- añadido a un átomo entrará en
el orbital disponible de mínima energía.
PRINCIPIO DE MÁXIMA MULTIPLICIDAD O REGLA DE
HUND
Dentro de un subnivel, los primeros e- ocupan
orbitales separados y tienen spines paralelos
1s, 2s 2p, 3s 3p, 4s 3d 4p, 5s 4d 5p, 6s 4f 5d 6p, 7s 5f 6d 7p
ENERGÍA
Número de
electrones
Subnivel
Nivel
Número de
electrones
Orbitales en
el subnivel
1s
Nivel
Subnivel
Separación
de
subniveles
energéticos
Método para simplificar la
configuración electrónica
Partimos del gas noble cuyo
número de e- sea inmediato
inferior al del átomo que se
desea representar
Secuencia de configuración electrónica por notación electrónica de los
gases nobles.
15P
=
1s2,
15P
2s2
2p6,
= [Ne]
3s2
3s2
3p3
3p3
Notación
electrónica
Kernel por notación
electrónica
Kernel por diagrama
energético
Para el elemento con número atómico de Z=11, indique:
a) La configuración electrónica
b) El número de niveles que ocupa
c) El número de subniveles que ocupa
d) El número de orbitales ocupados, semiocupados y sin ocupar
e) El número de electrones desapareados
f) El número de electrones en el último nivel de energía
Para el elemento con número atómico de Z=35, indique:
a) La configuración electrónica
b) El número de niveles que ocupa
c) El número de subniveles que ocupa
d) El número de orbitales ocupados, semiocupados y sin ocupar
e) El número de electrones desapareados
f) El número de electrones en el último nivel de energía
Para el elemento con número atómico de Z=26, indique:
a) La configuración electrónica
b) El número de niveles que ocupa
c) El número de subniveles que ocupa
d) El número de orbitales ocupados, semiocupados y sin ocupar
e) El número de electrones desapareados
f) El número de electrones en el último nivel de energía
Para el elemento con número atómico de Z=51, indique:
a) La configuración electrónica
b) El número de niveles que ocupa
c) El número de subniveles que ocupa
d) El número de orbitales ocupados, semiocupados y sin ocupar
e) El número de electrones desapareados
f) El número de electrones en el último nivel de energía
1829, Johann Dobereiner
Clasificación en triadas.
1905, Alfred Werner
Propuso tabla periódica actual
(Grupos, Periodos, propiedades físicas y
químicas).
1864, John Newlands
1913, Henry Moseley
Ley de las octavas (no > Ca)
Reagrupo los elementos en orden
creciente de su número atómico.
1869, Dimitri Mendeleiev
Rayos X (carga nuclear)
Organización en base su masa atómica y
propiedades . Predicción de elementos no
descubiertos (Sc, Ga, Ge)
1869, Lothar Meyer
Ordenamiento de menor a mayor
masa atómica
TABLA
PERIÓDICA
Importancia: el
conocimiento de las
propiedades
generales nos permite
predecir propiedades
individuales
Clasificación de los
elementos químicos
conocidos por orden
creciente de su número
atómico, agrupados los
elementos que tiene
propiedades químicas y
físicas semejantes.
Ley periódica
Elementos de transición
ns(n-1)d
Elementos de transición
interna ns(n-1)d(n-1)f
Elementos
representativos nsp.
Gases nobles ns2np6
Los elementos están
acomodados en orden de su
número atómico crecientes,
los que tienen propiedades
químicas similares se
encuentran en intervalos
periódicos definidos.
Es la base de la tabla
periódica
Imagen: Tabla periódica de los elementos químicos en bloques.
Imagen: Tabla periódica de los elementos químicos.
Imagen: Tabla periódica IUPAC 2016.
Las variaciones periódicas de las propiedades de los elementos en la
tabla periódica, explica el comportamiento de los átomos, además de
sus propiedades físicas (estado de agregación, el color, dureza…) y
químicas (todas las reacciones de los elementos).
Radio atómico
Radio iónico
Propiedades periódicas
Potencial de ionización
Afinidad electrónica
Electronegatividad
“Mitad de la
distancia entre
los dos núcleos
de dos átomos
metálicos
adyacentes”
Aumenta
avanzando ↓
grupo
Disminuye
avanzando → en
un periodo
Siguiendo la tendencia de aumento y disminución del radio atómico,
ordene de mayor a menor radio atómico las siguientes series:
A) P, Pd, Zr, Sb, Rb
B) At, Br, F, I, Cl
C) Cd, Mo, Y, Sn, Te, Sr
D) Po, At, Os, Fr, He, W
“Radio de un
catión o de
un anión”
Aumenta
avanzando ↓
grupo
Disminuye
avanzando →
en un periodo
Los cationes más pequeños que sus átomos neutros
(nube electrónica). Los aniones más grandes que sus
átomos neutros (dominio nube electrónica)
Siguiendo la tendencia de aumento y disminución del radio iónico,
responda:
a) Quien presenta mayor radio iónico: Ca +2 o Ba +2.
b) Quien presenta menor radio iónico: Al+3 o Cl +3.
c) Quien presenta menor radio iónico: Mn+7 o Mn+6 o Mn+2
d) Quien presenta un menor radio iónico: F-1 o Cl-1
“Energía mínima
(KJ/mol) que se
requiere para
quitar un e- de un
átomo en estado
gaseoso”
Aumenta
avanzando ↑
grupo
Aumenta
avanzando → en
un periodo
I1 = Energía + X (g) → X+ (g) + 1 eI2 = Energía + X+ (g) → X+2 (g) + 1 eI3 = Energía + X+2 (g) → X+3 (g) + 1 e-
I 1 < I2 < I 3 …
I 3 > I 2 > I1 …
PI = medida de que tan fuerte está unido el e- al átomo.
Metales alcalinos < PI, gases nobles > PI
¿Qué indica un > PI?
Siguiendo la tendencia de aumento y disminución del potencial de
ionización , responda:
a)
b)
c)
¿Cuál átomo presenta una mayor I1: Na o Mg?
¿Cuál átomo presenta una mayor I1: N ó P?
¿Cuál átomo presenta una menor I2: Al ó Si?
X (g) + e- → X- (g)
F
O
Cl
“Medida relativa
del poder de
atracción de eque tiene un
átomo cuando
forma parte de un
enlace químico”
Aumenta
avanzando ↑
grupo
Aumenta
avanzando → en
un periodo
Siguiendo la tendencia de aumento y disminución de
electronegatividad determina la secuencia de mayor a menor:
A) Ru, Y, Cd, Br, Rb, I
B) Na, Fr, Al, P, Mg
C) Fr, Pt, W, F, Ba, At, O
D) Cl, Cu, Ti, O, F, Ca, Fe
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