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ModeloModelo Mecanocuántico Mecanocuántico

del Átomodel Átomo

ModeloModelo Mecanocuántico Mecanocuántico

del Átomodel Átomo

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2Niels Bohr (1885- 1962)

El modelo de Bohr indicaba posición y velocidad de los electrones (incompatible con principio de incertidumbre de la mecánica cuántica).

Bohr supuso que el átomo solo puede tener ciertos niveles de energía definidos, establece así, que los electrones solo pueden girar en ciertas órbitas de radios determinados.

Sin embargo el modelo atómico de Bohr también tuvo que ser abandonado al no poder explicar los espectros de átomos más complejos.

La idea de que los electrones se mueven alrededor del núcleo en órbitas definidas tuvo que ser desechada.

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3Louis Broglie (1892-1987)Louis Broglie (1892-1987)

Broglie plantea que las partículas materiales, en Broglie plantea que las partículas materiales, en especial los electrones, deberían tener especial los electrones, deberían tener comportamiento dual onda-partícula como la luz.comportamiento dual onda-partícula como la luz.

Un comportamiento dual onda-partícula significa que Un comportamiento dual onda-partícula significa que cualquier partícula que tiene masa con cierta cualquier partícula que tiene masa con cierta velocidad, debe comportarse además como una onda.velocidad, debe comportarse además como una onda.

En 1927 la hipótesis fue corroborada En 1927 la hipótesis fue corroborada experimentalmente, es decir, los electrones mostraron experimentalmente, es decir, los electrones mostraron propiedades ondulatorias.propiedades ondulatorias.

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Werner Heisenberg (1901-1976Werner Heisenberg (1901-1976))

El principio de incertidumbre que plantea El principio de incertidumbre que plantea Heisenberg, indica que es imposible conocer con Heisenberg, indica que es imposible conocer con exactitud, en forma simultanea, la posición y el exactitud, en forma simultanea, la posición y el momento de una partícula; siempre habrá un limite en momento de una partícula; siempre habrá un limite en la precisiónla precisión

A a luz de este principio, no es posible medir con A a luz de este principio, no es posible medir con exactitud la órbita que describe el electrón. Esto exactitud la órbita que describe el electrón. Esto significa que ya no es posible hablar de orbitales significa que ya no es posible hablar de orbitales electrónicas.electrónicas.

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Erwin SchrErwin Schröödinger (1887-1961)dinger (1887-1961)

SchrSchröödinger planeta que los electrones podían ser dinger planeta que los electrones podían ser considerados como ondas materiales y, por lo tanto, considerados como ondas materiales y, por lo tanto, sus movimientos ondulatorios alrededor del núcleo sus movimientos ondulatorios alrededor del núcleo están descritos mediante ecuaciones matemáticas.están descritos mediante ecuaciones matemáticas.

Así, la posición del electrón y su entorno espacial Así, la posición del electrón y su entorno espacial quedan definidos como una función de onda quedan definidos como una función de onda ΨΨ..

Para determinar la función de onda, es necesario Para determinar la función de onda, es necesario definir parámetros restrictivos. Estos parámetro definir parámetros restrictivos. Estos parámetro restrictivos se denominan Números cuánticos.restrictivos se denominan Números cuánticos.

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Números CuánticosNúmeros Cuánticos

Número CuánticoNúmero Cuántico SímbolSímboloo

Descripción Descripción

PrincipalPrincipal nn Representa el nivel de energía Representa el nivel de energía y su volumeny su volumen

SecundarioSecundario ll Describe la forma del orbital Describe la forma del orbital atómicoatómico

MagnéticoMagnético mm Describe la orientación Describe la orientación espacial del orbitalespacial del orbital

Spin del electrón Spin del electrón ss Se refiere al giro del electrón Se refiere al giro del electrón

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El número cuántico principal, El número cuántico principal, nn, determina el tamaño del , determina el tamaño del orbital. Puede tomar cualquier valor natural distinto de cero: n orbital. Puede tomar cualquier valor natural distinto de cero: n = 1, 2, 3, 4 ...= 1, 2, 3, 4 ...

Varios orbitales pueden tener el mismo número cuántico Varios orbitales pueden tener el mismo número cuántico principal, y de hecho lo tienen, agrupándose en capas. Los principal, y de hecho lo tienen, agrupándose en capas. Los orbitales que tienen el mismo número cuántico principal orbitales que tienen el mismo número cuántico principal forman una capa electrónica.forman una capa electrónica.

Cuanto mayor sea el número cuántico principal, mayor será el Cuanto mayor sea el número cuántico principal, mayor será el tamaño del orbital y, a la vez, más lejos del núcleo estará tamaño del orbital y, a la vez, más lejos del núcleo estará situado.situado.

Número Cuántico Número Cuántico Principal (n)Principal (n)

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8Número Cuántico Número Cuántico Secundario (l)Secundario (l)

El número cuántico secundario (El número cuántico secundario (l)l), indica la forma del orbital, que , indica la forma del orbital, que puede ser circular, si vale 0, o elíptica, si tiene otro valor.puede ser circular, si vale 0, o elíptica, si tiene otro valor.

El valor del número cuántico secundario depende del valor del El valor del número cuántico secundario depende del valor del número cuántico principal. Desde 0 a una unidad menos que n. número cuántico principal. Desde 0 a una unidad menos que n. Ósea l = n-1Ósea l = n-1

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9Número Cuántico Número Cuántico Magnético (m)Magnético (m)

El número cuántico magnético, El número cuántico magnético, mm, determina la , determina la orientación del orbital. orientación del orbital.

Los valores que puede tomar depende del valor del Los valores que puede tomar depende del valor del número cuántico secundario (l).número cuántico secundario (l).

ll mm

00 00

11 -1,0,+1-1,0,+1

22 -2, -1,0,+1,-1-2, -1,0,+1,-1

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10Número Cuántico de Número Cuántico de

Spin (s)Spin (s) El giro del electrón sobre sí El giro del electrón sobre sí

mismo está indicado por el mismo está indicado por el número cuántico de espín, que número cuántico de espín, que se indica con la letra se indica con la letra ss..

Como puede tener dos sentidos Como puede tener dos sentidos de giro, el número de espín de giro, el número de espín puede tener dos valores: puede tener dos valores: ½ ½ y y - ½- ½..

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Orbitales Atómicos Orbitales Atómicos Los orbitales atómicos son descripciones matemáticas de Los orbitales atómicos son descripciones matemáticas de

la probabilidad de encontrar en un lugar determinado los la probabilidad de encontrar en un lugar determinado los electrones de un átomo o molécula.electrones de un átomo o molécula.

Los orbitales atómicos se relacionan con los subniveles Los orbitales atómicos se relacionan con los subniveles de energía determinados por los números cuánticos, de energía determinados por los números cuánticos, principalmente por el numero cuántico secundario.principalmente por el numero cuántico secundario.

Valor de Valor de ll

Valor de mValor de m Tipo de Tipo de OrbitalOrbital

00 00 s (1)s (1)

11 -1,0,+1-1,0,+1 P (pP (pxx, p, pyy, p, pzz) 3) 3

22 -2,-1,0,+1,+2-2,-1,0,+1,+2 d (5)d (5)

33 -3,-2,-1,0,+1,+2,+3-3,-2,-1,0,+1,+2,+3 f (7)f (7)

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Orbitales sOrbitales s Los Los orbitales s orbitales s (l=0) tienen forma (l=0) tienen forma

esférica.esférica.

Orbitales pOrbitales p Los Los orbitales p orbitales p (l=1) están formados por dos (l=1) están formados por dos

lóbulos idénticos que se proyectan a lo largo de un lóbulos idénticos que se proyectan a lo largo de un eje. eje.

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Orbitales dOrbitales d Los Los orbitales d orbitales d (l=2) (l=2)

también están formados por también están formados por lóbulos lóbulos s s (l=0)(l=0)

Orbitales fOrbitales f Los Los orbitales f orbitales f (l=3) (l=3) también tienen también tienen un aspecto multilobular. un aspecto multilobular. Existen siete tipos de Existen siete tipos de orbitales f orbitales f

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Capacidad y Energía de los Capacidad y Energía de los NivelesNiveles

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15Configuración Configuración ElectrónicaElectrónica

La configuración electrónica de un átomo es una manera La configuración electrónica de un átomo es una manera de describir la disposición de los electrones de dicho átomo. de describir la disposición de los electrones de dicho átomo. Esta configuración indica el número de electrones que Esta configuración indica el número de electrones que existe en cada nivel y tipo de subnivelexiste en cada nivel y tipo de subnivel

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16Principio de Principio de

Construcción Construcción Principio de mínima energía (Aufbau)Principio de mínima energía (Aufbau)

Los electrones se colocan siguiendo el criterio de mínima Los electrones se colocan siguiendo el criterio de mínima energía.energía.

Es decir los electrones se ubican primero los orbitales de Es decir los electrones se ubican primero los orbitales de más baja energía.más baja energía.

Los orbitales de mayor energía se ocuparán sólo cuando Los orbitales de mayor energía se ocuparán sólo cuando los primeros hayan agotado su capacidad.los primeros hayan agotado su capacidad.

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17Principio de exclusión (Pauli)Principio de exclusión (Pauli) No puede haber dos electrones con los cuatro números No puede haber dos electrones con los cuatro números

cuánticos iguales cuánticos iguales Este Principio se traduce en que sólo es posible acomodar Este Principio se traduce en que sólo es posible acomodar

dos electrones como máximo en cada orbitaldos electrones como máximo en cada orbital

Principio de máxima multiplicidad (Hund)Principio de máxima multiplicidad (Hund) Cuando un nivel electrónico tenga varios orbitales con la Cuando un nivel electrónico tenga varios orbitales con la

misma energía, los electrones se van colocando misma energía, los electrones se van colocando desapareados en ese nivel electrónico.desapareados en ese nivel electrónico.

Cuando exista más de una posibilidad para colocar los Cuando exista más de una posibilidad para colocar los electrones en un mismo nivel energético, se colocarán los electrones en un mismo nivel energético, se colocarán los electrones de forma que se ocupe el mayor número de electrones de forma que se ocupe el mayor número de orbitales. De esta forma el espín será el máximo posible.orbitales. De esta forma el espín será el máximo posible.

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1 s

2 s

3 s

2 p

3 p

4 fE

nerg

ía

4 s4 p 3 d

5 s

5 p4 d

6s

6 p5 d

n = 1; l = 0; m = 0; s = – ½n = 1; l = 0; m = 0; s = – ½n = 1; l = 0; m = 0; s = + ½n = 1; l = 0; m = 0; s = + ½n = 2; l = 0; m = 0; s = – ½n = 2; l = 0; m = 0; s = – ½n = 2; l = 0; m = 0; s = + ½n = 2; l = 0; m = 0; s = + ½n = 2; l = 1; m = – 1; s = – ½n = 2; l = 1; m = – 1; s = – ½n = 2; l = 1; m = 0; s = – ½n = 2; l = 1; m = 0; s = – ½n = 2; l = 1; m = + 1; s = – ½n = 2; l = 1; m = + 1; s = – ½n = 2; l = 1; m = – 1; s = + ½n = 2; l = 1; m = – 1; s = + ½n = 2; l = 1; m = 0; s = + ½n = 2; l = 1; m = 0; s = + ½n = 2; l = 1; m = + 1; s = + ½n = 2; l = 1; m = + 1; s = + ½n = 3; l = 0; m = 0; s = – ½n = 3; l = 0; m = 0; s = – ½n = 3; l = 0; m = 0; s = + ½n = 3; l = 0; m = 0; s = + ½n = 3; l = 1; m = – 1; s = – ½n = 3; l = 1; m = – 1; s = – ½n = 3; l = 1; m = 0; s = – ½n = 3; l = 1; m = 0; s = – ½n = 3; l = 1; m = + 1; s = – ½n = 3; l = 1; m = + 1; s = – ½n = 3; l = 1; m = – 1; s = + ½n = 3; l = 1; m = – 1; s = + ½n = 3; l = 1; m = 0; s = + ½n = 3; l = 1; m = 0; s = + ½n = 3; l = 1; m = + 1; s = + ½n = 3; l = 1; m = + 1; s = + ½n = 4; l = 0; m = 0; s = – ½n = 4; l = 0; m = 0; s = – ½n = 4; l = 0; m = 0; s = + ½n = 4; l = 0; m = 0; s = + ½n = 3; l = 2; m = – 2; s = – ½n = 3; l = 2; m = – 2; s = – ½n = 3; l = 2; m = – 1; s = – ½n = 3; l = 2; m = – 1; s = – ½n = 3; l = 2; m = 0; s = – ½n = 3; l = 2; m = 0; s = – ½n = 3; l = 2; m = + 1; s = – ½n = 3; l = 2; m = + 1; s = – ½n = 3; l = 2; m = + 2; s = – ½n = 3; l = 2; m = + 2; s = – ½n = 3; l = 2; m = – 2; s = + ½n = 3; l = 2; m = – 2; s = + ½n = 3; l = 2; m = – 1; s = + ½n = 3; l = 2; m = – 1; s = + ½n = 3; l = 2; m = 0; s = + ½n = 3; l = 2; m = 0; s = + ½n = 3; l = 2; m = + 1; s = + ½n = 3; l = 2; m = + 1; s = + ½n = 3; l = 2; m = + 2; s = + ½n = 3; l = 2; m = + 2; s = + ½n = 4; l = 1; m = – 1; s = – ½n = 4; l = 1; m = – 1; s = – ½n = 4; l = 1; m = 0; s = – ½n = 4; l = 1; m = 0; s = – ½n = 4; l = 1; m = + 1; s = – ½n = 4; l = 1; m = + 1; s = – ½n = 4; l = 1; m = – 1; s = + ½n = 4; l = 1; m = – 1; s = + ½n = 4; l = 1; m = 0; s = + ½n = 4; l = 1; m = 0; s = + ½n = 4; l = 1; m = + 1; s = + ½n = 4; l = 1; m = + 1; s = + ½n = ; l = ; m = ; s = n = ; l = ; m = ; s =

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Li 3 1s2 2s1

Be 4 1s2 2s2

B 5 1s2 2s2 2p1

C 6 1s2 2s2 2p2

N 7 1s2 2s2 2p3

Ne 10 1s2 2s2 2p6

Na 11 1s2 2s2 2p6 3s1

Elemento Nº Electrones Diagrama Orbitales Configuración Electrónica