Este documento presenta una introducción a conceptos básicos de química general como la definición de química, materia, átomo, elemento, tabla periódica, ecuación química y modelo cuántico del átomo. Explica los números cuánticos y su uso para describir la configuración electrónica de los átomos mediante notación, diagrama de orbitales y regla de Hunt.
1. Universidad Mayor Real y Pontificia de San Francisco Xavier
de Chuquisaca
Facultad de Ingeniería Civil
Presentado por: Ing. Waldo Medinaceli
Abril, 2014
QMC 100
Química General
INTRODUCCIÓN
2. DEFINICIÓN
La química es la ciencia que estudia las
propiedades de la materia, su estructura, las
trasformaciones que ésta experimenta y los
procesos energéticos que pueden ocurrir en
esos cambios.
Química General Introducción
4. ÁTOMO
Átomo
El átomo es la unidad de materia más
pequeña de un elemento químico que
mantiene su identidad o sus propiedades, y
que no es posible dividir mediante procesos
químicos.
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5. ÁTOMO
Propiedades atómicas
Masa. La mayor parte de la masa del átomo
viene de los nucleones, y en menor
proporción de la masa de los electrones.
Tamaño. Los átomos no están delimitados
por una frontera clara, por lo que su tamaño
se equipara con el de su nube electrónica.
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6. ÁTOMO
Niveles de energía. Un electrón ligado en el
átomo posee una energía potencial
inversamente proporcional a su distancia al
núcleo y de signo negativo.
Número atómico (Z). Es igual al número de
protones que tiene un átomo en su núcleo.
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7. ELEMENTO
Un elemento químico es un tipo de materia
constituida por átomos de la misma clase.
En su forma más simple posee un número
determinado de protones en su núcleo,
haciéndolo pertenecer a una categoría única
clasificada con el número atómico. No
existen dos átomos de un mismo elemento
con características distintas.
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8. ELEMENTO
El ozono (O3) y el oxígeno (O2) son dos
sustancias simples, cada una de ellas con
propiedades diferentes. Y el elemento
químico que forma estas dos sustancias
simples es el oxígeno (O).
Algunos elementos se han encontrado en la
naturaleza y otros obtenidos de manera
artificial, formando parte de sustancias
simples o de compuestos químicos.
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9. SÍMBOLO QUÍMICO
Los símbolos químicos son los distintos
signos abreviados que se utilizan para
identificar los elementos y compuestos
químicos en lugar de sus nombres
completos.
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10. TABLA PERIÓDICA DE LOS ELEMENTOS
La tabla periódica de los elementos clasifica,
organiza y distribuye los distintos elementos
químicos, conforme a sus propiedades y
características; su función principal es
establecer un orden específico agrupando
elementos.
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12. TABLA PERIÓDICA DE LOS ELEMENTOS
Estructura y organización de la tabla
periódica
Grupos. Todos los elementos que
pertenecen a un grupo tienen la misma
valencia atómica, entendido como el
número de electrones en la última capa, y
por ello, tienen características o
propiedades similares entre sí.
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14. TABLA PERIÓDICA DE LOS ELEMENTOS
Períodos. Las filas horizontales de la tabla
periódica son llamadas períodos. Contrario
a como ocurre en el caso de los grupos de la
tabla periódica, los elementos que
componen una misma fila tienen
propiedades diferentes pero masas
similares.
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16. ECUACIÓN QUÍMICA
Una ecuación química es una descripción
simbólica de una reacción química. Muestra
las sustancias que reaccionan (llamadas
reactivos o reactantes) y las sustancias que
se obtienen (llamadas productos). También
indican las cantidades relativas de las
sustancias que intervienen en la reacción.
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17. ECUACIÓN QUÍMICA
El símbolo "+" se lee como "reacciona con",
mientras que el símbolo "→" se lee como
"produce". Para ajustar la ecuación,
ponemos los coeficientes estequiométricos:
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18. MODELO CUÁNTICO DEL ÁTOMO
Modelo atómico de Böhr
1. Los electrones en los átomos están
localizados en órbitas concéntricas o niveles
de enregía girando alrededor del núcleo.
2. Los electrones en la órbitas más cercanas
al núcleo tienen menor energía que
aquellos en órbitas más alejadas del núcleo.
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19. MODELO CUÁNTICO DEL ÁTOMO
3. Cualquier electrón en un átomo puede
tener sólo ciertos valores de energía
permitidos. Esta energía determina que
orbita ocupa un electrón.
4. Los electrones pueden moverse de una
órbita a otra. Para esto un electrón debe
ganar o perder una cantidad exacta de
energía.
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20. MODELO CUÁNTICO DEL ÁTOMO
Número cuántico principal
n que toma los valores
de 1,2,3,4,5,6,7 partiendo
del nivel más cercano al
núcleo hacia afuera.
El número máximo de electrones posibles
en cada nivel esta dado por la fórmula:
2𝑛2
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21. MODELO CUÁNTICO DEL ÁTOMO
Por tanto:
Los niveles superiores se encuentran
incompletos. El nivel externo de un átomo
neutro no debe tener más de ocho electrones.
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Número cuántico
principal n
Número máximo de
electrones
1 2
2 8
3 18
4 32
23. MODELO CUÁNTICO DEL ÁTOMO
Modificaciones de la teoría de Böhr
Subniveles (número cuántico secundario l).
El número de subniveles es igual a l y se
representa por las letras s, p, d, y f, y
pueden tener los valores de 0, 1, 2, 3,…, n-1
El número máximo de electrones en un
subnivel está determinado por:
2 2𝑙 + 1
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25. MODELO CUÁNTICO DEL ÁTOMO
Número cuántico magnético m
Representa la orientación de los orbitales
electrónicos. Cada subnivel cuenta con uno
o más orbitales electrónicos y el número
cuántico magnético describe el número de
orbitales de determinada clases en cada
nivel de energía.
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26. MODELO CUÁNTICO DEL ÁTOMO
Número cuántico magnético m
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Subnivel Valores
de m
Número de
orbitales
Número
máximo de e
s 0 1 orbital s 2
p -1, 0, 1 3 orbitales p 6
d -2, -1, 0, 1, 2 5 orbitales d 10
f -3, -2, -1, 0, 1, 2, 3 7 orbitales f 14
27. MODELO CUÁNTICO DEL ÁTOMO
Número cuántico de espín s
Describe la orientación del giro del electrón.
Puede tener valores de +½ ó -½. Las dos
orientaciones se distinguen generalmente
por flechas ↑↓, que representan el giro del
electrón, en dirección de las manecillas de
reloj y en dirección contraria.
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28. DESCRIPCIÓN DE LOS NÚMEROS CUÁNTICOS
Química General Introducción
Números
cuánticos
Principal
n
Nivel de
energía
Secundario
l
Subnivel de
energía
Magnético
m
Número de
orbitales
Espín
s
Giro del
electrón
29. DESCRIPCIÓN DE LOS NÚMEROS CUÁNTICOS
Química General Introducción
Nivel de
energía n
Subniveles
Número de orbitales
en cada subnivel
(n2
)
Número de e-
por subnivel
Número de e-
por nivel
(2n2
)
1 s 1 2 2
2 s 1 2 8
p 3 6
3 s 1 2 18
p 3 6
d 5 10
4 s 1 2 32
p 3 6
d 5 10
f 7 14
30. DESCRIPCIÓN DE LOS NÚMEROS CUÁNTICOS
Química General Introducción
Siempre que se vaya a realizar la
distribución electrónica para cualquier
átomo, debemos tener en cuenta:
• Los electrones tienden a ocupar orbitales
de energía mínima, siguiendo un orden
determinado.
1𝑠, 2𝑠, 2𝑝, 3𝑠, 3𝑝, 4𝑠, 3𝑑, 4𝑝, 5𝑠, 4𝑑, 5𝑝, 6𝑠,
4𝑓, 5𝑑, 6𝑝, 7𝑠, 5𝑓, 6𝑑, 7𝑝, 6𝑓, 7𝑑, 7𝑓.
31. DESCRIPCIÓN DE LOS NÚMEROS CUÁNTICOS
Química General Introducción
Diagrama de Müller
e-
32. DESCRIPCIÓN DE LOS NÚMEROS CUÁNTICOS
Química General Introducción
3d7
Nivel cuántico
principal
Número de
electrones
Subnivel
Nomenclatura
34. EJEMPLOS
Química General Introducción
Escribir mediante notación la configuración
electrónica por subniveles de energía para
el átomo de aluminio y el átomo de níquel
• Aluminio Z = 13
1𝑠2
2𝑠2
2𝑝6
3𝑠2
3𝑝1
• Níquel Z = 28
1𝑠2
2𝑠2
2𝑝6
3𝑠2
3𝑝6
4𝑠2
3𝑑8
37. REGLA DE HUNT
Química General Introducción
en el caso de orbitales degenerados, se
alcanza la menor energía cuando el número
de electrones que tienen el mismo espín es
el más alto posible:
Hidrógeno Z = 1
1𝑠1
Helio Z = 2
1𝑠2
40. EJEMPLOS
Química General Introducción
Ordenar los electrones de la siguiente lista
de acuerdo con su aumento de energía,
escribiendo primero los de menor energía:
n l m s
a. 4 2 -1 ½
b. 4 0 0 -½
c. 4 1 1 -½
d. 4 1 -1 ½
e. 5 0 0 -½
