El Átomo de Bohr. Descripción mecánico-cuántica de los electrones alrededor del núcleo: orbitales atómicos

Texto completo

(1)

Descripción mecánico-cuántica de los electrones alrededor del núcleo: orbitales atómicos

1.Los electrones orbitan el átomo en niveles discretos y cuantizados de energía, es decir, no todas las órbitas están permitidas, tan sólo

El Átomo de Bohr

o todas as ó b tas está pe t das, ta só o un número finito de éstas.

2.Los electrones pueden saltar de un nivel electrónico a otro sin pasar por estados i t di

intermedios.

El salto de un electrón de un nivel cuántico a otro implica la emisión o absorción de un único cuanto de luz (fotón) cuya energía ( ) y g

corresponde a la diferencia de energía entre ambas órbitas.

3.Las órbitas permitidas tienen valores discretos

ti d d l t l bit l L

o cuantizados del momento angular orbital L Donde n = 1,2,3,… es el número cuántico angular

o número cuántico principal.

(2)
(3)
(4)

Descripción mecánico cuántica del átomo de hidrógeno: Orbitales y números cuánticos

- el modelo de Schrödinger utiliza tres números cuánticos para describir un orbital: n, l y ml

Número cuántico

Rango de

valores describes cuántico valores

Principal, n 1, 2, 3, .... energy level Angular

momentum l 0 to n-1 orbital shape

momentum, l, p Magnetic, ml - l to + l spatial orientation and degeneracy degeneracy Spin, Ms ± 1/2 electron spin

(5)
(6)

Formas de los orbitales atómicos

Orbital 1s

(7)
(8)

¿Cómo se van llenando los orbitales con electrones?

1.- Principio Aufbau: Los electrones se van añadiendo empezando por el orbita de mas

í ú

baja energia y sucesivamente a los de mas altas energías según determinadas por la Ec. De Schröedinger:

1s2s2p3s3p4s3d4p5s4d5p etc

2.- Principio de Exclusión de Pauli : Ningún par de electrones puede tener los

1s2s2p3s3p4s3d4p5s4d5p….etc

p g p p

mismos cuatro números cuánticos, así, un orbital sólo puede estar ocupado como máximo por dos electrones y sólo si éstos tiene spines opuestos

(apareados)

(9)
(10)
(11)

El enlace Mecanico-cuánrico en La molécula de Hidrógeno

(12)
(13)
(14)
(15)

Explicación Mecanico-cuántica de la tetravalencia y naturaleza tetrahédrica del

(16)

Un átomo de carbono en su estado fundamental tendría dos electrones

desapareados, tal y como se indica a continuación: Como el átomo de carbono en su estado fundamental sólo contiene dos electrones desapareados se debería

esperar que, en lugar de formar CH4, el carbono se uniera sólo a dos átomos de hidrógeno y formara un compuesto de fórmula CH2, dejando vacío un orbital 2p.

El CH2 i í i id ll d b t i

(17)

Por adición de 96 kcal/mol de energía a un átomo de carbono, uno de los electrones 2s puede promocionarse hasta alcanzar el orbital vacío 2p, dando lugar a la configuración electrónica indicada a continuación

electrónica indicada a continuación

La formación de un enlace covalente produce un descenso de energía en el sistema, que en el caso de un enlace C-H se cifra en 87 kcal/mol. Por tanto, la formación de dos enlaces covalentes más en el átomo de carbono provocará un descenso de 174 kcal/mol de energía (2 x 87 kcal/mol), que compensa

b d t l 96 k l/ l i l át d

(18)
(19)

Hibridación de Orbitales

Matemáticamente, la Ec. de Schrödinger permite combinar los orbitales 2s y 2p de cualquier modo. Una forma de llevar a cabo tal combinación consiste en formar cuatro orbitales nuevos, cada uno de los cuales tiene ¼ de carácter s y ¾

d á bi l híb id i l í

de carácter p. Los cuatro orbitales híbridos son entonces equivalentes entre sí y, teniendo en cuenta que contienen triple carácter p que s, se les denomina

Híbridos sp3 .

Un orbital sp3 puede situar mucha más densidad electrónica, en una dirección determinada, que la que sitúa un orbital s o un orbital p. Por consiguiente, un enlace, q q p g , covalente que se forme con la participación de un orbital sp3 del átomo de carbono será más fuerte que un enlace covalente en el que participe un orbital p o un orbital s.

La energía de un enlace covalente que se forma mediante el solapamiento entre el orbital híbrido sp3 del carbono y el orbital 1s del hidrógeno es de 103 kcal/mol, mientras que los enlaces covalentes correspondientes C2p-H1s y

C2 H1 i í d 60 k l/ l 80 k l/ l

(20)
(21)
(22)
(23)
(24)
(25)
(26)
(27)
(28)
(29)
(30)
(31)
(32)
(33)
(34)
(35)
(36)
(37)

Elecronegatividad del carbono en función de su hibridación

El carbono tiene mayor electronegatividad a medida que aumenta el carácter s de la hibridación. Por tanto los carbonos del etano (sp3) son menos

electronegativos que los del eteno (sp2) y éstos a su vez menos

electronegativos que los del etino (sp). El cálculo de las densidades

l ó i fl j l h h ( l

electrónicas en estos tres compuestos refleja claramente este hecho:(azul +, rojo

(38)

Figure

Actualización...

Referencias

Actualización...

Related subjects :