quimica atomos

1. Clara Turriate
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA
FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA
DEPARTAMENTO ACADEMICO DE CIENCIAS BASICAS,
HUMANIDADES Y CURSOS COMPLEMENTARIOS
CURSO: QUIMICA I (BQU 01)
UNIDAD 2:
EL ÁTOMO MECANO-CUÁNTICO Y
SISTEMA PERIODICO
Antecedentes históricos. Modelos atómicos. Orígenes de la teoría cuántica: Dualidad de la
materia onda-partícula. Relación de De Broglie. Principio de incertidumbre de Heisenberg.
Ecuación de Schrödinger. El átomo de hidrógeno. Números cuánticos. Orbitales atómicos.
Átomos polielectrónicos. Estructura electrónica de los átomos. Configuración electrónica
de los elementos químicos. La tabla periódica moderna. Propiedades periódicas: Radio
atómico y iónico, energía de ionización, electronegatividad, afinidad electrónica, estados de
oxidación, acidez y basicidad. Predicción de propiedades periódicas: Método de Mendeléiev y
primer método de calculo comparativo.

2. Principios cuánticos
La función de onda Ψ(r,t) contiene la información de
todas las magnitudes de la partícula, como la posición, el
momento y la energía. [Ψ(r,t)]2= ORBITAL
Erwin Schrodinger (1926) propuso una ecuación, ahora
conocida como ecuación de onda de Schrodinger, la
cual describe el comportamiento de un electrón
dotándole de la naturaleza ondulatoria y corpuscular
simultáneamente.
Niels Bohr
De Broglie
Heinsemberg
EL ÁTOMO MECANO-CUÁNTICO

3. Postulados del modelo
mecano-cuántico
• “Los átomos sólo pueden existir en determinados
niveles energéticos”.
• “El cambio de nivel energético se produce por absorción
o emisión de un fotón de energía de manera que su
frecuencia viene determinada por: E = h .
• “Los niveles energéticos permitidos para un átomo
vienen determinados por los valores de los números
cuánticos”.
La función de onda Ψ(r,t) contiene la información de
todas las magnitudes de la partícula, como la posición, el
momento y la energía.

4. Según la mecánica cuántica, la posición de un electrón en un
átomo no se puede saber con certeza, lo único que podemos decir
es que existe una probabilidad de que el electrón se encuentre en
un lugar dado y que esta probabilidad depende de la energía del
átomo. Un electrón queda completamente definido por los cuatro
números cuánticos: n, l, ml, ms.
◼Simulación en el computador:
Nivel de energía n=3, m=2
Nivel de energía n=2
Nivel de energía n=1

5. Números cuánticos
La solución de la ecuación de Schrodinger para el átomo de
hidrógeno produce un conjunto de funciones de onda con
sus correspondientes energías. Estas funciones de onda se
denominan orbitales.
Clara Turriate
[Ψ(r,t)]2= ORBITAL

6. EL ÁTOMO MECANO-CUÁNTICO
Clara Turriate
Los números cuánticos
describen los estados
energéticos del electrón y
también proporciona las
características
fundamentales del orbital.
[Ψ(r,t)]2= ORBITAL

7. Número
cuántico
Significado
físico
Valores
permitidos
Principal (n)
Nivel energético
Distancia del electrón al
núcleo.
n: 1,2, ……
Secundario o
azimutal (l)
Subnivel energético
Forma del orbital
l= 0 s ; l = 1 p; l = 2 d
l =3 f
l = 0,1,2, (n-1)
Magnético
(m l )
orientación del orbital (2l+1) ml= -l,..,0,..+l
Espín (ms) Sentido de giro del
electrón
ms = ± 1/2
Ψnlml(x,y,z)
Números cuánticos
Clara Turriate

8. Clara Turriate
ORBITALES
ATOMICOS
Ψ(n,l,ml,ms) (x,y,z)
https://www.youtube.com/watch?v=K-jNgq16jEY

9. E = −
RH ∗ Z2
n2
Clara Turriate
E = −
RH ∗ Z2
efectivo
n2
Niveles de energía de un
átomo de hidrógeno
Niveles de energía de un
átomo polielectrónico

10. ORBITALES ATOMICOS
https://www.youtube.com/watch?v=zb-9yjuVWjE
Clara Turriate

11. ESTRUCTURA ELECTRÓNICA DE LOS
ÁTOMOS
La configuración electrónica representa la manera en que lo
electrones se distribuyen entre los diferentes orbitales.
Los orbitales se llenan en orden de energía creciente.
Clara Turriate

12. PRINCIPIOS DE LA CONFIGURACIÓN ELECTRÓNICA
Principio de mínima energía (aufbau).- “Los electrones se
distribuyen en orden creciente de la energía relativa (ER) de los
subniveles “(ER =n+l). A igual número de la suma predominará
el del número cuántico principal más bajo.
1s2 < 2s2 < 2p6 < 3s2 <... # de electrones
nivel 2 →2p3
subnivel (l =1)
Clara Turriate
Principio de Wolfgang Pauli
“En un átomo no puede existir dos electrones con los 4 números
cuánticos iguales”.
(a) (b) (c)
2He :      
1s2 1s2 1s2

13. Principios de la configuración electrónica
Principio de máxima multiplicidade (Regla de Hund)
“cuando se agregan electrones a una subcapa a medio llenar,
la configuración más estable es aquella que tiene el mayor
número de electrones desapareados”.
Clara Turriate
Ejemplo: (a)
6C:       ___ ___
1s2 2s2 2px 2py 2pz
(b)
 
2px 2py 2pz
(c)
 
2px 2py 2pz
Mas estable

14. Clara Turriate
1 s
2 s
3 s
2 p
3 p
4 f
Energía
4 s
4 p 3 d
5 s
5 p
4 d
6s
6 p
5 d
n = 1; l = 0; m = 0; s = – ½
n = 1; l = 0; m = 0; s = +
½
n = 2; l = 0; m = 0; s = – ½
n = 2; l = 0; m = 0; s = +
½
n = 2; l = 1; m = – 1; s = –
½
n = 2; l = 1; m = 0; s = – ½
n = 2; l = 1; m = + 1; s = –
½
n = 2; l = 1; m = – 1; s = +
½
n = 2; l = 1; m = 0; s = +
½
n = 2; l = 1; m = + 1; s = +
½
n = 3; l = 0; m = 0; s = – ½
n = 3; l = 0; m = 0; s = + ½
n = 3; l = 1; m = – 1; s = – ½
n = 3; l = 1; m = 0; s = – ½
n = 3; l = 1; m = + 1; s = – ½
n = 3; l = 1; m = – 1; s = + ½
n = 3; l = 1; m = 0; s = + ½
n = 3; l = 1; m = + 1; s = + ½
n = 4; l = 0; m = 0; s = – ½
n = 4; l = 0; m = 0; s = + ½
n = 3; l = 2; m = – 2; s = – ½
n = 3; l = 2; m = – 1; s = – ½
n = 3; l = 2; m = 0; s = – ½
n = 3; l = 2; m = + 1; s = – ½
n = 3; l = 2; m = + 2; s = – ½
n = 3; l = 2; m = – 2; s = + ½
n = 3; l = 2; m = – 1; s = + ½
n = 3; l = 2; m = 0; s = + ½
n = 3; l = 2; m = + 1; s = + ½
n = 3; l = 2; m = + 2; s = + ½
n = 4; l = 1; m = – 1; s = – ½
n = 4; l = 1; m = 0; s = – ½
n = 4; l = 1; m = + 1; s = – ½
n = 4; l = 1; m = – 1; s = + ½
n = 4; l = 1; m = 0; s = +1/2
n = 4; l = 1; m = + 1; s = + ½
n = ; l = ; ml = ; ms =
ORDEN EN QUE SE
RELLENAN LOS
ORBITALES

15. Paramagnética
electrones paralelos
2p
Diamagnética
todos los electrones apareados
2p
PROPIEDADES DEL ÁTOMO
Clara Turriate

16. Clara Turriate
Sustancias paramagneticas
Los materiales paramagnéticos se caracterizan por átomos
con un momento magnético neto (µ ≠0), que tienden a
alinearse paralelo a un campo aplicado.
Ejm. Aire, Mg, Al, Ti y O2

17. Sustancias diamagnéticas
Los materiales diamagnéticos se magnetizan débilmente en
el sentido opuesto al del campo magnético aplicado.
(µ = 0). Ejm. agua, Cu, H2.
Clara Turriate

18. Clara Turriate
Momento de
spin
Momento
orbital
MOMENTO MAGNETICO (µ)
Es la fuerza con que es atraída una sustancia
paramagnética por un campo magnético externo.
La susceptibilidad paramagnética de una
sustancia se mide en términos de un
momento magnético (  ), que se
relaciona con el número de electrones
no apareados ( i ).
 =  i (i +2)
i : número de electrones
no apareados.

19. Las sustancias que pueden ser magnetizados
permanentemente al aplicarle un campo magnético externo
tal como un imán natural o un electro imán, se denominan
ferromagnéticas.
Fe, Co, Ni. Aleaciones
de Al-Cu-Mn, Ag-Al-Mn
Ejemplo: Fe
Sustancias ferromagnéticos:
Clara Turriate

20. CONFIGURACION ELECTRONICA
ELECTRONICA ORBITAL
Clara Turriate

21. [Ne] 3s2 3p6
Ar 18
1s 2s 2p 3s 3p
Na 11 [Ne] 3s1
➢“Kernel” Palabra alemana que significa corazón.
Electrones
de valencia
CONFIGURACIÓN ELECTRÓNICA
Ar(18) : 1s22s2 2p6 3s2 3p6
SIMPLIFICADA (Kernel)
NORMAL:
Configuración electrónica estable ocurre cuando un
átomo completa 8 electrones en el ultimo nivel de
energía.
Clara Turriate

22. CONFIGURACIÓN ELECTRÓNICA SEGÚN
LEWIS
Una parte de la configuración se representa por el símbolo
del elemento químico y la otra parte por los electrones de
valencia
Clara Turriate

23. ns
1
ns
2
ns
2
np
1
ns
2
np
2
ns
2
np
3
ns
2
np
4
ns
2
np
5
ns
2
np
6
d
1
d
5
d
10
4f
5f
Configuración electrónica de los elementos
en su estado natural
Clara Turriate
Las configuraciones electrónicas de los elementos
están relacionadas con su posición en la tabla
periódica, la cual está estructurada de modo que los
elementos que tienen un mismo patrón de
configuración de los electrones de la capa externa
(de valencia) estén dispuestos en columnas.

24. Sin anomalías
en la configuración
Con anomalías
en la configuración
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
1
2
3
4
5
6
7
Elementos que no cumplen con la regla de formación
Ing. Clara Turriate
¿Cuál es la configuración electrónica y el momento magnético de los elementos
químicos que no cumplen las reglas cuánticas?.

25. Clara Turriate
Escriba un conjunto de números cuánticos para
cada uno de los electrones del átomo N
ELECTRÓN
CONFIGURACIÓN
n l ml ms
1 y 2
1 0 0 + 1/2
1s2
1 0 0 - 1/2
3 y 4
2 0 0 + 1/2
2s2
2 0 0 - 1/2
5,6,7
2 1 -1 + 1/2
2p3
2 1 0 + 1/2
2 1 +1 + 1/2
R El Nitrógeno tiene 7 e- que ocupan los orbitales de menor
energía. Entonces, podemos hacer la siguiente tabla:

26. ➢Superconductividad a altas
temperaturas
➢Estructuras finas en los
enlaces químicos.
➢Hornos de microondas.
➢El tomógrafo de positrones.
➢La cobaltoterapia con el uso
del isótopo radiactivo Co-60
➢El ordenador cuántico
✓Reactores nucleares
para centrales eléctricas.
✓El microscopio
electrónico (SEM) de
barrido ó scanner, con una
ampliación de objetos del
orden de 50 nm.
✓Los rayos Láser.
✓La ingeniería genética.
Aplicaciones de las
características atómicas.
Clara Turriate

27. https://www.youtube.com/watch?v=K-jNgq16jEY
Átomo
Nube
electrónica
Electrones
Niveles Subniveles Orbitales
Sentido de
rotación
Núcleo
Principal Azimutal Magnético Spín
RESUMEN
https://www.youtube.com/watch?v=GndhY3xlwdU
ESTRUCTURA DEL ATOMO

28. CONCLUSION FINAL
Compresión de la naturaleza a escala atómica
=
Mecánica Cuántica
Clara Turriate

29. Clara Turriate
b. https://www.youtube.com/watch?v=UgYUMLSkYQ8
c. https://youtu.be/JyVMmQgS0eQ
a. https://youtu.be/9uWiqQO1QlI
1. ¿Cuál fue la vida y obra de Dimitri Mendeléiev?.
2. ¿De que trata los videos?
Trabajo de investigación N°3

30. Clara Turriate