Atomo mecanocuántico y configuración electrónica.

1. ArquitecturaArquitectura
del Átomodel Átomo

2. ÁtomoÁtomo
1 Átomo (del latín
atomus, y éste del
griego άτομος,
indivisible) es la
unidad más
pequeña de un
elemento químico ...
Átomo
definición
1 componente más
pequeño de un
elemento químico
que retiene las
propiedades
asociadas con ese
elemento.

3. NúcleoNúcleo
Región central, muy pequeña, donde se concentra la
masa del átomo.
Está formado por subpartículas,Está formado por subpartículas, protonesprotones yy neutrones,neutrones,
(ambos reciben el nombre general de “(ambos reciben el nombre general de “nucleonesnucleones”)”)
((NucleonesNucleones))
Envoltura, manto, nube
electrónica (electrones)

4. Electrones de valencia:
responsables de las
propiedades fisicoquímicas
Electrones internos: tienen
muy poca influencia en las
reacciones químicas
Nube electrónica o envolturaNube electrónica o envoltura
Región alrededor del átomo en la que se
encuentran los electrones orbitando a gran
velocidad.

5. Partículas FundamentalesPartículas Fundamentales PropiedadesPropiedades
PartículPartícul
aa
MasaMasa
((umauma))
MasaMasa
(gramos)(gramos)
CargaCarga**
(culombios(culombios
))
qq
ElectrónElectrón
0,0005490,000549
(5,49 10(5,49 10-4-4
))
9,1095 109,1095 10-28-28
-1,6 10-1,6 10-19-19
-1-1
ProtónProtón 1,007281,00728 1,6726 101,6726 10-24-24
+1,6 10+1,6 10-19-19
+1+1
NeutrónNeutrón 1,008671,00867 1,6750 101,6750 10-24-24
00 00

6. ¿Cómo son los átomos?¿Cómo son los átomos?
Los átomos sonLos átomos son
extremadamenteextremadamente
pequeños. Han sidopequeños. Han sido
fotografiados con:fotografiados con:
 microscopios electrónicosmicroscopios electrónicos
 microscopios de barrido demicroscopios de barrido de
túnel ytúnel y
 microscopios de fuerzamicroscopios de fuerza
atómica.atómica.
Átomos de una superficie de oro
obtenida con un microscopio de
Fuerza atómica.
Animación de átomos fotografiados
con microscopio de barrido de túnel

7. El átomo de BohrEl átomo de Bohr
1
Bohr, basado enBohr, basado en
la teoría cuántica,la teoría cuántica,
predijo con granpredijo con gran
precisión losprecisión los
niveles de energíaniveles de energía
del átomo dedel átomo de
hidrógenohidrógeno..
2
Dedujo que átomosDedujo que átomos
multielectrónicosmultielectrónicos
tendrían electronestendrían electrones
colocados en loscolocados en los
niveles de energíaniveles de energía
descritos en estadescritos en esta
teoría.teoría.
3
Y, que deberíaY, que debería
existir unexistir un
número máximonúmero máximo
de electrones ende electrones en
cada uno decada uno de
estos niveles.estos niveles.

8. Identificación de un elemento químicoIdentificación de un elemento químico
 Número Atómico, ZNúmero Atómico, Z,, corresponde al número decorresponde al número de
protones en el núcleo. En un átomo neutro, esprotones en el núcleo. En un átomo neutro, es
igual al número de electrones.igual al número de electrones.
 identifica el átomo de un elemento.identifica el átomo de un elemento.
 Número de Masa, ANúmero de Masa, A,, es igual al número dees igual al número de
protones más el número de neutrones en elprotones más el número de neutrones en el
núcleo.núcleo.
 Es aproximadamenteEs aproximadamente igual a laigual a la masa de unmasa de un
átomoátomo en Unidades de Masa Atómica (en Unidades de Masa Atómica (umauma).).

9. A = protones + neutrones
Neutrones = A – protones
Si q ǂ 0  Ion
Forma de representar un elemento químicoForma de representar un elemento químico
XX
AA
ZZNúmero atómico:
Nº Total de Protones
o de Electrones
qq
Símbolo del elemento
Carga
Número de masa:
Nº Total Protones y
Neutrones

10. EjemploEjemplo
La notaciónLa notación nos dice que:nos dice que:
 Se trata del átomo del elementoSe trata del átomo del elemento CarbonoCarbono..
 Cuyo número atómico,Cuyo número atómico, ZZ es 6es 6
 Y su número de masa,Y su número de masa, AA es 14es 14
 La carga eléctrica del átomo es 0La carga eléctrica del átomo es 0
∴∴ El número de protones (y de electrones) es 6.El número de protones (y de electrones) es 6.
 El número de neutrones puede ser calculado de la fórmulaEl número de neutrones puede ser calculado de la fórmula
A = N + ZA = N + Z  N = A - ZN = A - Z
NN = 14 - 6 == 14 - 6 = 8 neutrones8 neutrones..
C14
6

11. IsótoposIsótopos
SonSon átomos del mismo elemento conátomos del mismo elemento con
distinto número de neutrones en el núcleo.distinto número de neutrones en el núcleo.
Isótopo Nº protones Nº de
electrones
Nº de
neutrones
protio
1 1 0
deuterio
1 1 1
tritio
1 1 2
H1
1
H2
1
H3
1

12. Isótopos del HidrógenoIsótopos del Hidrógeno

13. Isótopos del CarbonoIsótopos del Carbono

14. La nube electrónicaLa nube electrónica
Los electrones se encuentran orbitando a gran velocidad enLos electrones se encuentran orbitando a gran velocidad en
alguna parte de la llamada envoltura o nube electrónica delalguna parte de la llamada envoltura o nube electrónica del
átomo.átomo.
La nube electrónica está constituida por:La nube electrónica está constituida por:
 Niveles de EnergíaNiveles de Energía::
Regiones del espacio alrededor del núcleo donde se encuentranRegiones del espacio alrededor del núcleo donde se encuentran
los electrones. Se subdividen en regiones más pequeñaslos electrones. Se subdividen en regiones más pequeñas
llamadas subniveles y orbitales.llamadas subniveles y orbitales.
 SubnivelesSubniveles::
Conjunto de orbitales que tienen las mismas característicasConjunto de orbitales que tienen las mismas características
dentro de un nivel de energía.dentro de un nivel de energía.
 OrbitalesOrbitales::
Regiones del espacio alrededor del núcleo donde existe altaRegiones del espacio alrededor del núcleo donde existe alta
probabilidad de encontrar electrones.probabilidad de encontrar electrones.

15. Modelo Mecano-cuántico del átomoModelo Mecano-cuántico del átomo

La energía en el átomo está
cuantizada, es decir, sus
electrones se distribuyen en
los distintos niveles de
energía en forma discreta,
como si estuvieran en una
especie de escalera.

16. Niveles de energíaNiveles de energía
 LosLos nivelesniveles de energía de un átomo sede energía de un átomo se
designan con la letradesignan con la letra nn, (como lo hacía Bohr), (como lo hacía Bohr)..
 n : 1, 2, 3,…, 7n : 1, 2, 3,…, 7
A mayor n, mayor energía
y más lejos del núcleo.
Los cuatro primeros
niveles de energía en el
átomo de hidrógeno

17. Niveles de energíaNiveles de energía
 El número máximo de electrones queEl número máximo de electrones que
puede haber en un nivel de energía espuede haber en un nivel de energía es
2n2n22
NivelNivel 2n2n22
Número máximoNúmero máximo
de electronesde electrones
11 2(1)2(1)22
22
22 2(2)2(2)22
88
33 2(3)2(3)22
1818
44 2(4)2(4)22
3232

18. Niveles y subnivelesNiveles y subniveles
n = 1 2 3 4 5 6 7

19. Niveles y subnivelesNiveles y subniveles
 Los niveles poseenLos niveles poseen subnivelessubniveles (tantos como el(tantos como el
número del nivel):número del nivel):
 n = 1n = 1  1 subnivel1 subnivel 00:: ss
 n = 2n = 2  2 subniveles2 subniveles 00:: ss 11:: pp
 n = 3n = 3  3 subniveles3 subniveles 00:: ss 11:: pp 22:: dd
 n = 4n = 4  4 subniveles4 subniveles 00:: ss 11:: pp 22:: dd 33:: ff
 Los subniveles contienen losLos subniveles contienen los orbitales.orbitales.
 El número de orbitales que contiene cadaEl número de orbitales que contiene cada
subnivel es igual a la cantidad de valores quesubnivel es igual a la cantidad de valores que
tome:tome:
mmll == --ll,…, 0,…, +,…, 0,…, +ll
l: número cuántico
secundario

20. Número cuántico…Número cuántico…
SecundarioSecundario
PrincipalPrincipal o Azimutalo Azimutal MagnéticoMagnético
nn ll mmll
= 1= 1  1 subnivel1 subnivel 00:: ss 00
= 2= 2  2 subniveles2 subniveles 00:: ss 11:: pp -1 0 +1-1 0 +1
= 3= 3  3 subniveles3 subniveles 00:: ss 11:: pp 22:: dd -2 -1 0 +1 +2-2 -1 0 +1 +2
= 4= 4  4 subniveles4 subniveles 00:: ss 11:: pp 22:: dd 33:: ff -3 -2 -1 0 +1 +2 +3-3 -2 -1 0 +1 +2 +3
Los subniveles 0 contienen 1 solo orbital (tipo s)Los subniveles 0 contienen 1 solo orbital (tipo s)
Los subniveles 1 contienen 3 orbitales (tipo p)Los subniveles 1 contienen 3 orbitales (tipo p)
Los subniveles 2 contienen 5 orbitales (tipo d)Los subniveles 2 contienen 5 orbitales (tipo d)
Los subniveles 3 contienen 7 orbitales (tipo f)Los subniveles 3 contienen 7 orbitales (tipo f)

21. Niveles y subnivelesNiveles y subniveles

22. Estructura de la nube electrónicaEstructura de la nube electrónica
Cada electrón delCada electrón del
átomo tiene susátomo tiene sus
propios númerospropios números
cuánticos: nivelcuánticos: nivel
(n), subnivel ((n), subnivel (ll),),
orbital (morbital (mll) y spin) y spin
(m(mss).).
Cada
electrón en
un orbital
debe tener
“spines”
opuestos
Cada
orbital
puede
contener
un máximo
de dos
electrones
Cada
subnivel
contiene
uno o más
orbitales.
SUBNIVELSUBNIVEL
ll
ORBITALORBITAL
mmll
SPINSPIN
mmss
P. DE PAULIP. DE PAULI
.
N I V E L (n)
s, p, d, f,…

23. Niveles y subniveles energéticosNiveles y subniveles energéticos

24. Orbitales “s”Orbitales “s”
Corresponden a l = 0. Tienen forma esférica y
existe 1 por nivel (ml = 0):

25. Tamaño de los orbitales “s”Tamaño de los orbitales “s”
El tamaño del subnivel ss aumenta con n.

26. OrbitalesOrbitales “p”“p”
Aparecen en el nivel n = 2. Corresponden a l = 1.
Son 3 por nivel (ml = -1, 0 y +1) y tienen forma
lobular:
En el modelo de Schrödinger, el núcleo se
encuentra donde se cortan los ejes coordenados.

27. Diagrama de los primeros 2 niveles de energíaDiagrama de los primeros 2 niveles de energía
Así, en los dos primeros niveles de energía existen
5 orbitales:

28. Cuando se combinan los 3 orbitales “p”…Cuando se combinan los 3 orbitales “p”…
Dan origen a la nube electrónica que representa
el subnivel p completo:

29. Orbitales “d”Orbitales “d”
¿Te imaginas cómo lucirá el átomo si juntamos todos los
orbitales dd alrededor del núcleo?

30. Orbitales s, p y d en conjuntoOrbitales s, p y d en conjunto

31. Orbitales fOrbitales f

32. Modelo mecánico-cuántico del átomoModelo mecánico-cuántico del átomo
Cuando juntamosCuando juntamos
todos los orbitalestodos los orbitales
alrededor delalrededor del
núcleo, el átomonúcleo, el átomo
luce más o menosluce más o menos
así:así:

33. Configuración electrónicaConfiguración electrónica
Es una descripción de cómo se distribuyenEs una descripción de cómo se distribuyen
de los electrones en un átomo, indicandode los electrones en un átomo, indicando
los niveles de energía y orbitales quelos niveles de energía y orbitales que
ocupan.ocupan.

34. ¿Cómo se distribuyen los¿Cómo se distribuyen los
electrones en el átomo?electrones en el átomo?
 Los niveles deLos niveles de
energía estánenergía están
dados por ladados por la
Regla DiagonalRegla Diagonal..
 Los electronesLos electrones
ocuparánocuparán
siempre lossiempre los
subniveles ysubniveles y
orbitalesorbitales
disponibles, dedisponibles, de
menor energía.menor energía.

35. Y los siguientesY los siguientes
Principios dePrincipios de
Construcción:Construcción:1.1. Un orbital puede admitir un máximoUn orbital puede admitir un máximo
de dos electrones.de dos electrones.
2.2. Regla de Hund:Regla de Hund:
 Un orbital no puede llenarse con dosUn orbital no puede llenarse con dos
electrones, hasta que todos los queelectrones, hasta que todos los que
tengan menos energía o energíatengan menos energía o energía
equivalente, posean por lo menos unequivalente, posean por lo menos un
electrón cada uno.electrón cada uno.
3.3. Principio de Exclusión de Pauli:Principio de Exclusión de Pauli:
 Para que dos electrones ocupen el mismoPara que dos electrones ocupen el mismo
orbital deben tener “orbital deben tener “spinesspines” opuestos:” opuestos:

36. ElEl spinspin se refiere a la rotación del electrónse refiere a la rotación del electrón
alrededor de un eje imaginario, lo que genera unalrededor de un eje imaginario, lo que genera un
campo magnético.campo magnético.
+1/2 flecha hacia arriba.+1/2 flecha hacia arriba. -1/2 flecha hacia abajo.-1/2 flecha hacia abajo.

37. Configuración electrónicaConfiguración electrónica
EjemploEjemplo: ¿cuál es la configuración: ¿cuál es la configuración
electrónica del sodio?electrónica del sodio?
R:R: el sodio,el sodio, 1111NaNa, posee 11 electrones, posee 11 electrones
1s2
2s2
2p6
3s1
Nivel de
energía
Nivel de
energía
Subnivel
de energía
Subnivel
de energía
Número
de electrones
del subnivel
Número
de electrones
del subnivel
Electrón
de valencia
Electrón
de valencia

38. Subniveles de energíaSubniveles de energía

39. Ni
28 electrones
1s2
2s2
2p6
3s2
3p6
4s2
3d8
[Ar] 4s2
3d8
Electrón Diferencial
es el último electrón
entra en la configuración
electrónica.
Diagrama Orbital delDiagrama Orbital del
NíquelNíquel4f _____ ______ ______ ______ ______ ______ ______
6s _____
5p _____ ______ ______
4d ______ ______ ______ ______ ______
5s ______
4p ______ ______ ______
3d ______ ______ ______ ______ ______
4s ______
3p ______ ______ ______
3s ______
2p ______ ______ ______
2s ______
1s ______

40. Tipos de Configuración ElectrónicaTipos de Configuración Electrónica
 DetalladaDetallada::
 GlobalGlobal::
 Global ExternaGlobal Externa::
2 2 2 2 1
1 2 2 2 2x y zs s p p p
2 2 5
1 2 2s s p
[ ] 2 5
2 2He s p

41. Tabla Periódica y PropiedadesTabla Periódica y Propiedades
Grupos y periodos en la tabla1
Clasificación de los elementos2
Electronegatividad3
Aplicaciones y ejercicios4

42.  LosLos PeriodosPeriodos de elementos son las filasde elementos son las filas
horizontales de la tabla periódica.horizontales de la tabla periódica.
 Las propiedades de los elementos varían deLas propiedades de los elementos varían de
izquierda a derecha a lo largo de la tablaizquierda a derecha a lo largo de la tabla
periódica.periódica.
 En la izquierda, la tabla periódica inicia conEn la izquierda, la tabla periódica inicia con
unos metales muy reactivos, y en el ladounos metales muy reactivos, y en el lado
derecho se ubican los no metales quederecho se ubican los no metales que
terminan cada periodo con un gas noble noterminan cada periodo con un gas noble no
reactivo.reactivo.
Periodos de elementosPeriodos de elementos

43. Grupos o familias de elementosGrupos o familias de elementos
 Las columnas verticales de elementos en laLas columnas verticales de elementos en la
tabla periódica son llamadastabla periódica son llamadas gruposgrupos oo
familiasfamilias..
 Los elementos en el mismo grupo o familiaLos elementos en el mismo grupo o familia
tienen propiedades químicas similares.tienen propiedades químicas similares.
 LosLos elementos representativoselementos representativos pertenecenpertenecen
a los dos primeros grupos y los últimos seis.a los dos primeros grupos y los últimos seis.
 Estos son designados comoEstos son designados como grupos “A” ogrupos “A” o
grupos 1,2,13-18grupos 1,2,13-18..

44. Grupos y PeriodosGrupos y Periodos
Las propiedades periódicas explican la similitud enLas propiedades periódicas explican la similitud en
reactividad.reactividad.
Grupos
Periodos

45.  Grupo 1Grupo 1: metales alcalinos.: metales alcalinos.
 Grupo 2Grupo 2: metales alcalinotérreos.: metales alcalinotérreos.
 Grupo 7Grupo 7: halógenos.: halógenos.
 Grupo 8Grupo 8: gases nobles.: gases nobles.
 Elementos de transiciónElementos de transición – IIIB-IIB– IIIB-IIB..
 Elementos de transición internaElementos de transición interna ––
lantánidos y actínidos.lantánidos y actínidos.
Grupos o familiasGrupos o familias

46. Metales, no metales y metaloidesMetales, no metales y metaloides
 MetalesMetales – sustancias brillosas, opacas, buenos– sustancias brillosas, opacas, buenos
conductores del calor y la electricidad,conductores del calor y la electricidad,
maleables, dúctiles. Ejemplo: Cu.maleables, dúctiles. Ejemplo: Cu.
Lado izquierdo de la tabla.Lado izquierdo de la tabla.
 No-metalesNo-metales – no conducen la electricidad o– no conducen la electricidad o
calor, no maleables o dúctiles. Ejemplo;calor, no maleables o dúctiles. Ejemplo; C.C.
Lado derecho de la tabla.Lado derecho de la tabla.
 MetaloidesMetaloides – Elementos que tienen propiedades– Elementos que tienen propiedades
de ambos metales y no metales. Débilesde ambos metales y no metales. Débiles
conductores de la electricidad. Ejemplo: Si.conductores de la electricidad. Ejemplo: Si.

47. Tabla periódica de los elementos, mostrando laTabla periódica de los elementos, mostrando la
división entre metales, no metales y metaloidesdivisión entre metales, no metales y metaloides

49. ElectronegatividadElectronegatividad
11
CapacidadCapacidad que tiene un átomoque tiene un átomo
dede atraer electronesatraer electrones
comprometidos en un enlace.comprometidos en un enlace.
22
Los valoresLos valores de E.N. son útiles parade E.N. son útiles para
predecir elpredecir el tipo de enlacetipo de enlace que seque se
puede formar entre átomos depuede formar entre átomos de
diferentes elementos.diferentes elementos.

50. H
2.1
Elemento más
electronegativo
Li
1.0
Be
1.5
B
2.0
C
2.5
N
3.0
O
3.5
F
4.0
Na
0.9
Mg
1.2
Al
1.5
Si
1.8
P
2.1
S
2.5
Cl
3.0
K
0.8
Ca
1.0
Sc
1.3
Ti
1.5
V
1.6
Cr
1.6
Mn
1.5
Fe
1.8
Co
1.8
Ni
1.8
Cu
1.9
Zn
1.6
Ga
1.6
Ge
1.8
As
2.0
Se
2.4
Br
2.8
Rb
0.8
Sr
1.0
Y
1.2
Zr
1.4
Nb
1.6
Mo
1.8
Tc
1.9
Ru
2.2
Rh
2.2
Pd
1.2
Ag
1.9
Cd
1.7
In
1.7
Sn
1.8
Sb
1.9
Te
2.1
I
2.5
Cs
0.7
Ba
0.9
La
1.1
Hf
1.3
Ta
1.5
W
1.7
Re
1.9
Os
2.2
Ir
2.2
Pt
2.2
Au
2.4
Hg
1.9
Tl
1.8
Pb
1.8
Bi
1.9
Po
2.0
At
2.2
Fr
0.7
Ra
0.9
Ac
1.1
Th
1.3
Pa
1.5
U
1.7
Np – Lw
1.3
Elemento menos electronegativo
Valores de ElectronegatividadValores de Electronegatividad (Pauling)(Pauling)