Modelos atModelos atóómicosmicos

J.JJ.J. . ThomsomThomsom

A partir de la comprobaciA partir de la comprobacióón de la naturaleza eln de la naturaleza elééctrica de la materia.ctrica de la materia.

DemostrDemostróó que dentro de los que dentro de los áátomos hay unas parttomos hay unas partíículas diminutas, culas diminutas,

con carga elcon carga elééctrica negativa, a las que se ctrica negativa, a las que se llamllamóó electroneselectrones..

La materia es neutra.La materia es neutra.

Modelo atModelo atóómico de mico de J.JJ.J. Thomson 1897. Thomson 1897

““pudpudíín de ciruelan de ciruela””

Carga positiva

Dispersa en la

esfera

(protón)

Electrón

Carga

negativa

Rayos β

Rayos γ

Rayos α

Experimentos realizados por Rutherford 1911

Modelo atModelo atóómico de Rutherford 1911mico de Rutherford 1911

Deficiencias del modelo de Rutherford.Deficiencias del modelo de Rutherford.

�� No concuerda con la fNo concuerda con la fíísica clsica cláásica, leyes de sica, leyes de

electromagnetismo.electromagnetismo.

�� No es aplicable para No es aplicable para áátomos poliectrtomos poliectróónicos.nicos.

�� No explica los espectros de pocas lNo explica los espectros de pocas lííneas de neas de

emisiemisióón.n.

PreguntasPreguntas

E

B

Espectro de absorciEspectro de absorcióón del hidrn del hidróógenogeno

Espectro de absorciEspectro de absorcióón del Helion del Helio

Modelo atómico de Bohr (1913)

Los electrones pueden girar Los electrones pueden girar en en óórbitas determinadas sin rbitas determinadas sin perder energperder energíía.a.

En estos niveles permitidos En estos niveles permitidos o definidos de energo definidos de energíía los a los electrones no absorben ni electrones no absorben ni emiten energemiten energíía; por ello se a; por ello se los denomina los denomina ““niveles niveles estacionariosestacionarios””..

Cuando el Cuando el áátomo absorbe tomo absorbe energenergíía (cuanto) salta hasta a (cuanto) salta hasta un nivel mun nivel máás externo. Si el s externo. Si el electrelectróón regresa a un nivel n regresa a un nivel interno emite energinterno emite energíía.a.

Dado que los valores de n Dado que los valores de n pueden ser tan elevados, pueden ser tan elevados, cuando n tiende a infinito, la cuando n tiende a infinito, la energenergíía tambia tambiéén tiende a cero. n tiende a cero. El electrEl electróón esta tan alejado del n esta tan alejado del nnúúcleo que cleo que áátomo se ha tomo se ha ionizado.ionizado.

Niveles de energía n = 5 4 3 2 1

DisposiciDisposicióón de los electrones n de los electrones

segsegúún Bohrn BohrEl numero de electrones que hay en un El numero de electrones que hay en un óórbitalrbital ““ 2n2n22 ““, pero despu, pero despuéés del s del cuarto nivel ya no se cumple la regla ni tampoco con los cuarto nivel ya no se cumple la regla ni tampoco con los polielectrpolielectróónicosnicos. .

Nivel n = 1 Nivel n = 1 →→ 2 (1 )2 (1 )2 2 = 2= 2

Nivel n = 2 Nivel n = 2 →→ 2 ( 2 )2 ( 2 )2 2 = 8= 8

Nivel n = 3 Nivel n = 3 →→ 2 ( 3 )2 ( 3 )22 = 18= 18

Nivel n = 4 Nivel n = 4 →→ 2 ( 4 )2 ( 4 )22 = 32= 32

N M L K

n = 6

n = 5

n = 4

n =3

n = 2

n = 1

Energía

No se puede explicar con el modelo de No se puede explicar con el modelo de

Bohr por lo tanto es imposible que los Bohr por lo tanto es imposible que los

electrones giren en electrones giren en óórbitas definidas.rbitas definidas.

PreguntasPreguntas

B

Principio de incertidumbre de Principio de incertidumbre de HeisenbergHeisenberg (1927).(1927).

Probabilidad de Probabilidad de SchrSchröödingerdinger..

NNúúmeros cumeros cuáánticosnticos

SugiriSugirióó que deberque deberíía existir cierta simetra existir cierta simetríía entre el a entre el comportamiento de la luz y el de la materia corpuscular. comportamiento de la luz y el de la materia corpuscular. Propuso que los electrones, deberPropuso que los electrones, deberíían tener an tener comportamiento dual, es decir de onda comportamiento dual, es decir de onda -- partpartíícula. Por lo cula. Por lo tanto cualquier parttanto cualquier partíícula que tiene masa con cierta cula que tiene masa con cierta velocidad debe comportarse tambivelocidad debe comportarse tambiéén como onda.n como onda.

λ = hυ

MostrMostróó la imposibilidad tela imposibilidad teóórica de determinar la trayectoria exacta rica de determinar la trayectoria exacta de un electrde un electróón si al mismo tiempo quiere medirse con exactitud su n si al mismo tiempo quiere medirse con exactitud su energenergíía y su velocidad. Cuando mayor es el grado de localizacia y su velocidad. Cuando mayor es el grado de localizacióón n espacial de un electrespacial de un electróón, mayor es la incertidumbre acerca de cual n, mayor es la incertidumbre acerca de cual es su velocidad, y viceversa. Este es cualitativamente el enuncies su velocidad, y viceversa. Este es cualitativamente el enunciado ado del principio que lleva su nombre.del principio que lleva su nombre.

No se puede determinar la posiciNo se puede determinar la posicióón y la velocidad n y la velocidad simultsimultááneamente.neamente.

Propuso una ecuaciPropuso una ecuacióón en la que n en la que introdujo la hipintrodujo la hipóótesis de tesis de DeDe Broglie, Broglie, tomando en cuenta el comportamiento tomando en cuenta el comportamiento de onda y partde onda y partíícula para el electrcula para el electróón. n.

Cuando es resuelta permite obtener Cuando es resuelta permite obtener soluciones llamadas funciones de soluciones llamadas funciones de onda u onda u orbitalesorbitales. .

Estas nos entrega la informaciEstas nos entrega la informacióón n acerca de la ubicaciacerca de la ubicacióón de un electrn de un electróón n cuando esta en un estado de energcuando esta en un estado de energíía a permitido.permitido.

r

ψ

Densidad electrónica

orbital 1s.

Análisis tridimensional

del orbital1s

PreguntaPregunta

C

PreguntaPregunta

E

Número cuántico principal, n.

Nivel energNivel energéético n = 1tico n = 1

Nivel energNivel energéético n = 2tico n = 2

Orbitales s del Orbitales s del

elemento berilio, elemento berilio,

(1s(1s22,2s,2s22))

Número cuántico secundario o azimutal, l.

Forma de los orbítales s o 0.

Orbital, s.Orbital, s.

Orbital pxOrbitales py Orbital pz

Número cuántico secundario o azimutal, l.

Forma de los orbForma de los orbíítales p o 1.tales p o 1.

Número cuántico secundario o azimutal, l.

Forma de los orbForma de los orbíítales d o 2.tales d o 2.

Número cuántico secundario o azimutal, l.

Forma de los orbForma de los orbíítales f o 3.tales f o 3.

z

x

y

2px2pz2py

ml = -1 ml = 0 ml = +1

z

x

y

z

x

y

PreguntaPregunta

1.- Indique el número cuántico principal y secundario para el último electrón de la siguiente configuración electrónica 1s22s2.

A) n = 2, l = 1

B) n = 1, l = 2

C) n = 2, l = 2

D) n = 2, l = 0

E) n = 1, l = 0

Modelo rotatorio del electrón: los electrones tienen spines opuestos.

+ 1/2 - 1/2

Principio de Aufbau.

Principio de la mínima energía. Los

electrones se ubican primero en los

orbitales de más baja energía, los

orbitales de alta energía solo se ocupan

cuando no hay más espacio en los

orbitales de mas baja energía.

Principio de exclusión de Pauli. Un

determinado orbital puede ser ocupado

por un máximo de dos electrones y

necesariamente deben tener spines

diferentes.

Principio de máxima multiplicidad de

Hund. En los orbitales de la misma

energía los electrones entran de a uno en

cada orbital con el mismo spín. Cuando

se alcanza el semi llenado, recién

comienza el apareamiento con spines

opuestos.

Orden de llenado de subniveles

atómicos.

PreguntaPregunta

C

mm

OrientaciOrientacióón espacial del n espacial del

orbitalorbital

nn

Nivel Nivel

energenergééticotico

llllllll

subnivelsubnivel

energenergéético tico

numnumééricorico

llllllll

subnivel subnivel

energenergéético tico

numnumééricorico

NNºº de orbitalesde orbitales NNºº de de

ElectronesElectrones

11

22

33

44

00

--1,0,+11,0,+1

--2,2,--1,0,+1,+21,0,+1,+2

--3,3,--2,2,--1,0,+1,+2,+31,0,+1,+2,+3

00

--1,0,+11,0,+1

--2,2,--1,0,+1,+21,0,+1,+2

00

--1,0,+11,0,+1

00

mm

OrientaciOrientacióón espacial del n espacial del

orbitalorbital

nn

Nivel Nivel

energenergééticotico

llllllll

subnivelsubnivel

energenergéético tico

numnumééricorico

llllllll

subnivel subnivel

energenergéético tico

numnumééricorico

NNºº de orbitalesde orbitales NNºº de de

ElectronesElectrones

11 00 ss 11 22

22 00

11

ss

pp

11

33

22

66

33 00

11

22

ss

pp

dd

11

33

55

22

66

1010

44 00

11

22

33

ss

pp

dd

ff

11

33

55

77

22

66

1010

1414

PreguntaPregunta

A

CONTIENE 10 ELECTRONES.1 S2

2S2 2 p6

PreguntaPregunta

C

E

Pregunta Pregunta

B

PreguntaPregunta

D

ConfiguraciConfiguracióón electrn electróónica nica

abreviadaabreviada

Cuando el número atómico Z de los átomos es elevado,

su configuración electrónica (c.e.) es extensa. Para

evitar hacer toda la c.e., tomaremos por sabida la c.e.

del gas noble inmediatamente anterior.

Cuando el nCuando el núúmero atmero atóómico Z de los mico Z de los áátomos es elevado, tomos es elevado,

su configuracisu configuracióón electrn electróónica (nica (c.ec.e.) es extensa. Para .) es extensa. Para

evitar hacer toda la evitar hacer toda la c.ec.e., tomaremos por sabida la ., tomaremos por sabida la c.ec.e. .

del gas noble inmediatamente anterior.del gas noble inmediatamente anterior.

11-05-2010 41

Ejemplo 1: Escribir Ejemplo 1: Escribir c.ec.e. del . del 1313AlAl

El gas noble inmediatamente anterior es el neEl gas noble inmediatamente anterior es el neóón n

1010Ne, luego la Ne, luego la c.ec.e. del Al debe ser. del Al debe ser

[[NeNe]] 3s3s223p3p11

Ejemplo 2: Escribir la Ejemplo 2: Escribir la c.ec.e. del galio . del galio 3131GaGa

El gas noble inmediatamente anterior es el El gas noble inmediatamente anterior es el 1818Ar , Ar ,

luego la luego la c.ec.e. del galio ser. del galio seráá

[[ArAr]] 4s4s223d3d10104p4p11

11-05-2010 42

EjerciciosEjercicios

Series isoelectrSeries isoelectróónicasnicas

Entenderemos por tal aquellas configuraciones que presenten la mEntenderemos por tal aquellas configuraciones que presenten la mismaisma

cantidad de electrones.cantidad de electrones.

Ejemplo:Ejemplo:

Una serie Una serie isoelectrisoelectróónicanica estarestaráá constituconstituíídada por; por; NeNe, , NaNa++,,MgMg+2+2, Al, Al+3.+3.

Ejercicios: Ejercicios:

Escriba una serie Escriba una serie isolectrisolectróónicanica para; Alpara; Al+3+3, , CaCa+2+2, Br, Br--..

11-05-2010 43

PreguntaPregunta

B

PreguntaPregunta

D

EjerciciosEjercicios

Determine la configuraciDetermine la configuracióón electrn electróónica nica

abreviada de los siguientes elementos:abreviada de los siguientes elementos:

1717ClCl--

2020CaCa

1212MgMg+2+2

2929CuCu