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Apuntes de Química
CAPITULO 5
ESTRUCTURA ELECTRÓNICA
Colegio Lourenco Filho: Química; Primero de Secundaria
Prof. Alfredo Luis Rojas Barquera.
Descripción del átomo según la mecánica cuántica
La mecánica cuántica describe el comportamiento de partículas muy pequeñas, se
basa en las propiedades ondulatorias de la materia. Una consecuencia de estas
propiedades es la cuantización de la energía.
Uno de los principios fundamentales de la mecánica cuántica es que es imposible
determinar con exactitud la trayectoria que sigue el electrón al desplazarse en
torno al núcleo atómico. El principio de incertidumbre de Heisenberg
enunciado
en 1927 por Werner Heisenber es una afirmación teórica que se encuentra de
acuerdo con todas las observaciones experimentales.
Números Cuánticos
Los números cuánticos permiten describir el ordenamiento electrónico de
cualquier átomo y se llana configuraciones electrónicas. Los números cuánticos
desempeñan papeles importantes para describir los niveles de energía de los
electrones y la forma de los orbitales que indica la distribución espacial del
electrón.
Una orbital atómico es la región espacial en la que hay mayor
probabilidad de encontrar un electrón
Apuntes de Química
Orbitales
La forma y el tamaño del orbital electrónico dependen de su nivel de energía y son
descritos matemáticamente por funciones de onda. Existen cuatro tipos de
orbitales que s e denotan por s,p,d y f
Los orbitales s tienen la forma esférica, con el núcleo en el centro
Los orbitales p tiene la forma de pesas de gimnasia o forma de lóbulos
respecto al núcleo:
z
z
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x
x
x
2px
y
y
y
2py
z
2pz
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Los orbitales d tienen la forma de trébol de cuatro hojas, cuatro de ellos se
encuentran en el plano y el quinto se encuentra en el eje
Configuración Electrónica
El ordenamiento electrónico que se va ha describir para cada átomo se conoce
como configuración electrónica del estado basal. Esta corresponde al átomo
aislado en su estado interior de energía o estado no excitado.
La cantidad máxima de número de electrones en cada orbital es:
s= 2
p=6
d = 10
f = 14
Para encontrar la configuración electrónica de un elemento nos guiaremos en el
desarrollo de Aufbar
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Desarrollo de Aufbar
1s
2s
3s
4s
5s
6s
7s
2p
3p
4p
5p
6p
7p
3d
4d
5d
6d
4f
5f
Casillas cuánticas nos describen la posición del electrón en su estado desapareado o electrones
de giro apareados ej
s
p
d
f
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Ejemplo 5.1
Determinación la configuración electrónica con el modelo Aufbar
Determinar la configuración electrónica para el Sodio Na
Solución:
De acuerdo con la tabla periódica el sodio tiene 11eSiguiendo el modelo de Aufbar hasta completar los 11e1s2 2s2 2p6 3s
Verificando 2+2+6+1 = 11
Ejemplo 5.2
Determinación la configuración electrónica con el modelo Aufbar y
representación por casillas cuanticas
Determinar la configuración electrónica para el azufre S
Solución:
De acuerdo con la tabla periódica el azufre tiene 16eSiguiendo el modelo de Aufbar hasta completar los 16e1s2 2s2 2p6 3s2 3p4
Para la representación de las casillas cuánticas
1s2
2s2
2p6
3s2
3p4
Verificando 2+2+6+2+4 = 16
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Evaluación en Clases
Colegio Lourenco Filho: Química; Primero de Secundaria
Prof. Alfredo Luis Rojas Barquera.
Nombre de los Integrante
1. Defina los siguientes términos:
a) Que describen los números cuánticos b) que son los orbitales y cuantos hay c)
que forma indica el orbital p d) configuración electronica.
2. Escriba la configuración electrónica para los siguientes elementos: P; Ar; Ca;
Cr; Hg; Rn; Fr; I
3. Para el oro; Circonio; Vanadio: a) Escriba la configuración electrónica o
espectral b) Representar con casillas cuánticas.
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Números Cuánticos
Existen cuatro números Cuánticos:
Principal con el símbolo n
Subsidiario o azimutal con el símbolo l
Magnético con el símbolo m
De giro o spin s
Numero Cuántico Principal n
Describe el nivel de energía que electrón ocupa puede ser n = 1,2,3,4,…..
n =1
n=2
n=3
El número Cuántico Subsidiario (o azimutal) l
Indica la forma de la región del espacio que se ocupa el electrón. Dentro de cada
nivel de energía (definido por el valor de n, el número cuántico principal) l puede
tomar valores integrales de cero hasta (n-1) inclusive:
l = 0,1,2,……..(n-1)
El numero cuántico subsidiario nos indica el tipo de orbital o subnivel es decir s,
p,d, f
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Si aplicamos la formula general l = n − 1, entonces podremos definir el subnivel de
la siguiente manera:
0
Si n = 1
Si n = 2
Si n = 3
Si n = 4
l =0
l =1
l =2
l= 3
corresponde a un subnivel s
corresponde a un subnivel p
-1
0
1
-2
-1
0
1
2
-3
-2
-1
0
1
corresponde a un subnivel d
2
3
corresponde a un subnivel f
El número cuántico magnético l
Indica la orientación espacial del orbital atómico. En cada subnivel m puede
tomar valores integrales desde - l hasta l +
l = ( − l )........0 ........( + l )
El número cuántico de giro o del spin s
Se refiere al giro del electrón. Puede tomar los valores de + ½ o - ½
El principio de exclusión de Pauli indica que ningún par de electrones
de cualquier átomo puede tener los cuatro números cuá nticos iguales
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Ejemplo 5.2
Determinación de los cuatro números cuánticos
Determinar lo cuatro números cuánticos para el ultimo electrón de S
Solución:
La configuración electrónica para el azufre S 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4
El valor de n = 2 ( 2s2 )
Como n = 2
l = 1 por lo tanto corresponde a un subnivel p
-1
0
1
3p4
Como la ultima flecha esta esta en -1 el valor de m = -1
Como la flecha esta hacia abajo el valor de s = - ½
Resumiendo los cuatro numeros cuanticos:
n=1
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l=1
m = -1
s=-½
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Evaluación en Clases
Colegio Lourenco Filho: Química; Primero de Secundaria
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Nombre de los Integrante
1.
a) Escribir la configuración electrónica b) representación por casillas
cuánticas
c) determinación de los números cuánticos del último
electrón para 9F y 10Ne
2.
Escribir la configuración electrónica de Na+, Mg +2, Cl-1, S-2, Sc+3
3.
Determine los números cuánticos del ultimo electrón de las siguientes
configuraciones electrónicas: Ca [Ar]4s2, Sc[Ar]4s23d, As[Ar]4s23d104p3
4.
Identificar a los elementos que tienen la siguiente configuración
electrónica
a) [Ne]3s23p5
b ) [ N e ] 3 s 23p
c) [Ar]4s23d6
d) [Xe]6s2
e) [Kr]4d105s25p2
5.
Identificar los iones cuyas configuraciones electrónicas son:
a) 1s22s22p63s23p6
b) 1s22s22p6
c) 1s22s22p63s23p6
d) 1s22s22p6
y sus cargas son +1; -3; +2, -1 respectivamente.
6.
Identificar los elementos cuyo último electrón tiene la siguiente los
siguientes números cuánticos.
n
l
m
s
a)
3
1
0
-½
b)
2
1
+1
+½
c)
4
1
+1
+½
d)
4
0
0
-½
e)
6
0
0
+½
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