Química unidad 1

1. EQUIPO 1
INTEGRANTES:
Esteban Juan Pablo Martínez Vasquez
Jorge Luis Guillermo Cuevas
Ronaldo Eusebio Castro Atilano
Aldhair Tadeo Bravo
Marvin Zamudio Cortés

2. UNIDAD 1
Teoría cuántica y estructura atómica.

3. Objetivo de la unidad:
Comprender la teoría atómica y cuántica
basadas en el concepto de la energía que
posee toda partícula para obtener la
configuración electrónica de los átomos.

4. 1.1.El átomo
y sus
partículas
subatómicas.

5. ¿Qué es un
átomo?
Los átomos son el límite de la
división química, cuando
varios átomos se juntan
forman entre sí moléculas.

6. Partículas
subatómicas
Los átomos están formados por
tres tipos de partículas
subatómicas: los protones, los
neutrones y los electrones. Las
partículas subatómicas se
caracterizan básicamente por su
masa y por su carga

7. 1.1.1.Rayos
catódicos y
rayos anódicos.
Quizás no sepas qué son los rayos
catódicos, pero seguro que estás
rodeado de aparatos que funcionan
gracias a ellos: televisores y
monitores antiguos.

8. Catódicos
Son corrientes de electrones observados
en tubos de vacío, es decir los tubos de
cristal que se equipan por lo menos con
dos electrodos, un cátodo y un ánodo en
una configuración conocida como diodo.
Cuando se calienta el cátodo, emite una
cierta radiación que viaja hacia el ánodo.
Anódicos
Son haces de rayos positivos construidos
por cationes atómicos o moleculares que
se desplazan hacia el electrodo negativo
en un tubo de Crookes.
Rayos catódicos y anódicos

9. Es una reacción nuclear de "descomposición espontánea", es decir,
un nucleído inestable se descompone en otro más estable que él, a
la vez que emite una"radiación".
El nucleído hijo (el que resulta de la desintegración) puede no ser
estable, y entonces se desintegra en un tercero, el cual puede
continuar el proceso, hasta que finalmente se llega a un nucleído
estable.
Se puede considerar que todos los isótopos de los
elementos con número atómico igual o mayor a 84 son
radiactivos
1.1.2. Radiactividad.

10. 1.1.Base
experimental de la
teórica cuántica.
Es una teoría física basada en la utilización del concepto de
unidad cuántica para describir las propiedades dinámicasde
las partículas subatómicas y las interacciones entre la
materia y la radiación.

11. La luz no llega de una manera continua, sino que está
compuesta por pequeños paquetes de energía, a los que
llamamos cuantos. Estos cuantos de energía se llaman
fotones. Los fotones son las partículas “fundamentales” de la
luz, así como los electrones son las partículas fundamentales
de la materia, esta analogía es la que sirvió para realizar el
descubrimiento del carácter cuántico de la luz.
Nos dice que...

12. 1.2.1. Teoría
ondulatoria
de la luz.
La teoría ondulatoria de la luz
es una teoría que busca
explicar la naturaleza de laluz
y considera a esta una onda
electromagnética.

13. Radiación del cuerpo negro y teoría de Planck.
La radiación del cuerpo negro es la radiación electromagnética
térmica dentro o alrededor de un cuerpo en equilibrio
termodinámico con su entorno, o emitida por un cuerpo negro
(un cuerpo opaco y no reflectante). Tiene un espectro y una
intensidad específicos que dependen solo de la temperatura
del cuerpo, que se asumen para simplificar los cálculos y la
teoría como uniformes y constantes.

14. La ley de Planck establece que la energía de cada cuanto es igual a la
frecuencia de la radiación multiplicada por la constante universal. Sus
descubrimientos, sin embargo, no invalidaron la teoría de que la
radiación se propagaba por ondas. Los físicos en la actualidad creen
que la radiación electromagnética combina las propiedades de las
ondas y de las partículas. Los descubrimientos de Planck, que fueron
verificados posteriormente por otros científicos, fueron el nacimiento de
un campo totalmente nuevo de la física, conocido como mecánica.

15. Efecto fotoeléctrico.
• El efecto fotoeléctrico consiste en la emisión de electrones por un material al incidir
sobre él una radiación electromagnética (luz visible o ultravioleta). A veces se incluyen
en el término otros tipos de interacción entre la luz y la materia:
• 1.Fotoconductividad: Es el aumento de la conductividad eléctrica de la materia o en
diodos provocada por la luz.
• 2.Efecto fotovoltaico: Transformación parcial de la energía lumínica en energía
eléctrica. La primera célula solar fue fabricada por Charles Fritts en 1884.

16. Espectros de emisión y series espectrales.
• Los espectros de emisión: son aquellos que se obtienen al descomponer las
radiaciones emitidas por un cuerpo previamente excitado. Se obtienen al
pasar las radiaciones de cualquier sólido incandescente por un prisma.
Todos los sólidos a la misma temperatura producen espectros de emisión
iguales
• Los espectros de emisión discontinuos se obtienen al pasar la luz de vapor o
gas excitado. Las radiaciones emitidas son características de los átomos
excitados.

17. Las series espectrales consisten en un conjunto de líneas de colores sobre
fondo oscuro, o bien de franjas brillantes separadas por zonas oscuras que emite
la luz proveniente de todo tipo de sustancias.

18. Teoría atómica de Bohr.
El modelo de Bohr establece que los átomos tienen diferentes
configuraciones electrónicas en que los electrones se mueven en órbitas
circulares alrededor del núcleo.
El modelo de Bohr se parece al modelo planetario de Copérnico, los
planetas describiendo órbitas circulares alrededor del Sol. En este caso,
los electrones solo pueden orbitar por determinadas órbitas permitidas.
Los radios de las órbitas no pueden tener cualquier valor.

19. Teoría atómica de Bohr Sommerfeld.
El modelo atómico de Sommerfeld es una
extensión del modelo atómico de Bohr. El
nuevo modelo fue desarrollado por el físico
alemán Arnold Sommerfeld y su asistente
Peter Debye en 1916. El modelo se llevó a
cabo con la ayuda de la ayuda de la teoría
de la relatividad de Albert Einstein.
Sommerfeld descubrió que en los
electrones de ciertos átomos alcanzaban
velocidades cercanas a la velocidad de la
luz.

20. TEORIA
CUÁNTICA
Es una teoría netamente
probabilista: Describe la
probabilidad de que suceso dado
acontezca en un momento
determinado, sin especificar
cuando ocurrirá.
Trata de describir la interacción
entre radiación a partir de las
propiedades dinámicas de las
partículas subatómicas.
Con el desarrollo de esta teoría y sus
premisas, hoy en día es un pilar fundamental
de la física. Sin embargo, pese a haber
revolucionado la mecánica newtoniana que
hasta hace unos años dominaba el
entendimiento científico, todavía cuesta
comprender las consecuencias para saber
exactamente como condiciona la realidad.
En 1900, Max Planck puso la
primera piedra del edificio de la
teoría cuántica. Postuló una Ley
(la ley de Planck) que explicaba
de manera unificada la radiación
del cuerpo negro, a través de todo
el espectro de frecuencias.
E= h x f. La cantidad de energía E
propia de un quantum de radiación
de frecuencia f se obtiene mediante
la relación de Planck: E= h x f,
siendo h la constante universal de
Planck= 6’62 x 10 (expo -34)
(unidades de acción).
¿Qué nos indica si un sistema debe
ser considerado “pequeño”, y
estudiando por medio de la Teoría
Cuántica? Hay una “regla” , “un
patrón de medida” que se encarga
de esto, pero no se trata de una
regla calibrada en unidades de
longitud, sino en unidades de otra
magnitud física importante
denominada“acción”
Dos ejemplos:Partículas y Planetas
1. El electrón orbitando entorno al
núcleo en el nivel mas bajo de
energíadel átomo de hidrógeno.
2. El planeta Júpiter orbitando
entorno al sol (consideramos la
órbita circular, para simplificar).

21. PRINCIPIO DE
DUALIDAD.
POSTULADO DE: DE
BROGLIE
También llamada dualidad
onda-partícula, resolvió una
aparente paradoja,
demostrando que la luz puede
poseer propiedades
ondulatorias.
Actualmente se considera que la
dualidad onda-partícula es un
“concepto de la mecánica cuántica
según el cual no hay diferencias
fundamentales entre partículas y
ondas: las partículas pueden
comportarse como ondas y
viceversa”
El principio
descansa
de la dualidad
sobre el efecto
fotoeléctrico, el cual plantea que la
luz puede comportarse de dos
maneras según las circunstancias:
1. Luz como una onda.
2. Luz como partícula
El punto de partida que tuvo
Broglie para desarrollar su tesis
fue la inquietante dualidad en el
comportamiento de la luz, que
en ciertos fenómenos se
manifiesta como onda, en otros
como partícula.

22. PRINCIPIO DE
INCERTIDUMBRE DE
HEISENBERG
Establece que ΔpΔx ≥ h donde Δp es
la incertidumbre en conocer el
momento de la partícula (momento
igual a la masa por velocidad), Δx es
la incertidumbre en conocer la
posición de la partícula y h es la
constante de Planck
(h=6.63×10⁻³⁴Js).
Si conocemos de una forma muy
precisa la posición de la partícula no
podremos conocer de forma tan
precisa su velocidad y viceversa
independientemente de lo bueno que
sea nuestro aparato de medida o de
lo que nos esforcemos en ello. La
incertidumbre en el sistema es
intrínseca y no puede desaparecer
nunca.
el momento o cantidad
( la velocidad) de
El principio de incertidumbre o de
indeterminación de Heisenberg establece
la imposibilidad a nivel subatómico de
conocer a un mismo tiempo de la
de
una
posición y
movimiento
partícula.
El principio de Heisenberg supone
que la materia es dinámica y no por
completo predecible, sino que esta en
continuo movimiento y no es posible
medir determinado aspecto sin tener
en cuenta que el hecho de medirlo
altera otros. Esto implica que hemos
de tener en cuenta tanto lo que
observamos como lo que no

23. ECUACIÓN DE ONDA
DE SCHRÖDINGER
Desarrollada por el físico austríaco
Erwin Schrödinger en 1925, describe
la evolución temporal de una partícula
subatómica masiva de naturaleza
ondulatoria y no relativista.
La ecuación de Schrödinger
desempeña el papel de las leyes
de Newton y la conservación de la
energía de la mecánica clásica, es
decir, predice el comportamiento
futuro de un sistema dinámico.
El resultado detallado no está
estrictamente determinado, pero dado
un gran número de eventos, la
ecuación de Schrödinger predice la
distribución de los resultados.

24. Significado físico de la función de ondaΨ2
• La función de onda no implica que una partícula sea
exactamente un aglomerado o paquete de ondas sino que
tiene que ver con la probabilidad de la posición de una
partícula que esta dada por las funciones de ondas.
• Con la cual podemos calcular la probabilidad de si la
partícula existe un dicho espacio
• Esta interpretación probabilística de la función de onda es
formulada y propuesta por Bohr y es uno de los
fundamentos de la mecánica cuántica
• El valor de la función de una onda asociado con una
partícula en movimiento esta relacionado con la
probabilidad de encontrar la partícula en el mundo (x, y, z,
en el instante de tiempo (t))

25. H=(-h2/8π2m) ∇2+V
En la presente figura se representa
gráficamente la función de onda Ψ así
como la
denominada función de densidad de
probabilidad, Ψ𝟐 .
De acuerdo con esta interpretación
existe una elevada probabilidad de
encontrar a la partícula cuando Ψ𝟐 es
grande y la partícula no será encontrada
si Ψ𝟐 es cero.
La consecuencia mas importante de la
interpretación de Born es la introducción
del concepto de probabilidad, frente al
concepto clásico de posición.

26. Números cuánticos y orbitales atómicos
• El número cuántico principal (n), simbolizado por n, indica la distancia promedio del electrón desde el núcleo. Es una integral positiva, con
valores 1, 2, 3, 4, y es la designación del nivel de energía principal de un orbital.
• El número cuántico orbital (l), indica la forma del orbital en el que se mueve el electrón. El número de posibles formas es igual al valor del
número cuántico principal n. En el enésimo nivel de energía hay orbitales de n formas posibles. En el primer nivel es posible un orbital de una
sola forma, en el segundo son posibles de dos formas, en el tercero de tres,etc.
• El número cuántico magnético (ml), indica la orientación del orbital, cuya forma está dada por el número cuántico orbital, en relación a los tres
ejes del espacio, en un campo magnético. Hay sólo una orientación para un orbital s, mientras que hay tres para el orbital p, cinc o para el orbital
d y siete para el f.
• El número cuántico de spin (ms),indica la dirección de giro sobre su eje del electrón. El electrón gira sobre su eje como lo hace la tierra. Hay
dos posibilidades de spin, en la dirección de giro de los punteros del reloj o en contra, así, cada uno de los orbitales orientad os en el espacio,
descritos por los tres primeros números cuánticos puede ser ocupado sólo por dos electrones, y éstos deben tener spin opuesto.

27. REPRESENTACIONES DE LOS ORBITALES.
• Orbitales "s": Los orbitales "s" son esféricamente simétricos.
• Orbitales "p": La forma de los orbitales p es de dos lóbulos situados en
lados opuestos al núcleo. Hay tres tipos de orbitale s p ( ; ml= -1,0,1) que
difieren en su orientación. No hay una correlación simple entre los tres
números cuánticos magnéticos y las tres orientacione s: las direcciones x,
y y
z. Los orbitales p del nivel n se denominan npx, npy, npz, los orbitales p
al igual que los s aumentan de tamaño al aumentar el número cuántico
principal.
• Orbitales "d": En el tercer subnivel tenemos 5 orbitales atómicos (para n>3
l =2; ml=-2,-1,0,1,2) con diferentes orientaciones sen el espacio tal y como
vemos en la figura :
• Orbitales "f": Son orbitales de mayor energía. Para n>4 tendremos 7
orbitales f (=3 y ml=-3,-2,-1, 0, 1, 2,3). Los orbitales f son importantes para
comprender el comportamiento de los elementos con número atómico
mayor a 57.

28. La configuración electrónica de un átomo se obtiene escribiendo
en orden ascendente de energía los símbolos de los subniveles
ocupados indicando el número de electrones que contiene.
Para escribir la configuración electrónica de un átomo es
necesario observar el principio de Aufbau, el cual establece que
los electrones del átomo se van añadiendo a los subniveles en
orden ascendente de energía.
La secuencia correcta de los subniveles en orden ascendente de
energía es:
Distribución electrónica en sistemas poli electrónicos

29. Principio de Aufbau o deconstrucción
Regla de llenado o aufbau. Los electrones ocupan los
orbitales de manera que se minimice la energía del átomo. Es
decir, primero se ocupan los niveles de menor energía.
Según el principio de Aufbau, la configuración electrónica de
un átomo se expresa mediante la secuencia siguiente:
1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d….sigue
El orden de llenado de las diferentes subcapas se obtiene
mediante el siguiente diagrama en el que debemos comenzar
por la línea superior e ir siguiendo las flechas.

30. Principio de exclusión de Pauli
¿Qué es el principio de exclusión depauli?
Es un principio cuántico enunciado por Wolfgang Ernst Pauli en 1925 que establece
que no puede haber dos fermiones con todos sus números cuánticos idénticos (esto
es, en el mismo estado cuántico de partícula individual). Hoy en día no tiene el
estatus de principio, ya que es derivable de supuestos más generales (de hecho es
una consecuencia del Teorema de la estadística del spin).
Átomo no existe con los mismos números cuánticos".
Es sencillo derivar el principio de Pauli, basándonos en el artículo de partículas idénticas.
Los fermiones de la misma especie forman estados totalmente
antisimétricas, lo que para el caso de dos partículas significa que:
|psi psi'rangle = - |psi'psirangle
(La permutación de una partícula por otra invierte el signo de la función que describe al
sistema). Silas dos partículas ocupan el mismo estado cuántico |ψ>, el
estado del sistema completo es |ψψ>. Entonces,
|psipsirangle = - |psipsirangle = 0 ; hbox{(ket nulo)}

31. PrincipiodemáximamultiplicidaddeHund.
• Principio de máxima multiplicidad de Hund.La multiplicidad que fundamenta a
este principio se demuestra al encontrarse la cualidad de múltiples o
excesivos electrones en losorbitales.
• La Regla de Hund, llevada a los predios científicos y académicos en 1927, se
basa en la siguiente afirmación:
• Ejemplo: La estructura del O(oxígeno) conviene expresarla: 1s2 2s2 2px2 2py1
2pz1;
• Este principio de maxima multiplicidad de hund indica que para orbitales de
igual energía, distribución más estable de los electrones es aquella que tenga
mayor número de espines paralelos
• Aclarando: éstos son electrones desapareados.
• Esto significa que los electrones se ubican uno en uno (con el mismo spin) en
cada orbital y luego se completan con el segund o electrón con spin opuesto.

32. Configuraciónelectrónicadeloselementosysu ubicaciónenlaclasificación
periódica.
• la configuración electrónica indica la manera en la cual los electrones se
estructuran, comunican u organizan en un átomo de acuerdo con el modelo de
capas electrónicas, en el cual las funciones de ondas del sistema se expresan
como un producto de orbitales antisimetrizado.
• Diagrama de configuración electrónica.
• Esla distribución de los electrones en los subniveles y orbitales de un átomo. La
configuración electrónica de los elementos se rige según el diagrama de Moeller:

33. Principios deradiactividad
• Lasradiaciones gamma se caracterizan por su energía E.La energía de una emisión
gamma, a menudo expresada en millón de electrones-voltio (Mev), es característica
del núcleo y por lo tanto del isótopo que lo ha producido, como muestra la figura
de arriba donde se representa el espectro de emisión de rayos gamma de los tres
elementos radioactivos principales.

34. Aplicaciones tecnológicasdelaemisiónelectrónicadelosátomos.
la aplicación de campos eléctricos que posean una fuerza mucho mayor que la
relacionada con los rayos, e incluso la utilizaci ón de láseres de gran intensidad y con
un brillo mayor al de la superficie solar son capaces de lograr este efecto removedor
de electrones.
Lasaplicaciones tecnológicas de la emisión electrónica de átomos se producen
tomando en cuenta los fenómenos que provocan la eyección de uno o más electrones
fuera de un átomo. Esdecir, para que un electrón abandone el orbital en el que está de
forma estable alrededor del núcleo del átomo, se necesita un mecanismo externo que
lo logre.

35. Gracias!!