- Presentación
- Mapa conceptual interactivo partículas elementales
- Mapa conceptual números cuánticos
- Video: El CERN
- Video: El bosón de Higgs, la partícula de Dios
- C1: Configuraciones electrónicas. Números cuánticos.
- Selectividad CARM
- Resumen
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Mapa interactivo: si quieres saber más sobre cada partícula clica sobre su nombre
Dados los valores de números cuánticos (4, 2, 3, -½); (3, 2, 1, ½); (2, 0, -1, ½); (1, 0, 0, ½): a) Indique cuáles de ellos no están permitidos. b) Indique el nivel y el orbital en el que se encontrarían los electrones definidos por los valores de los números cuánticos permitidos. c) Indique en cuál de ellos la energía es mayor.
SOLUCIÓN
(nº cuántico principal, nº cuántico orbital, nº cuántico magnético, nº cuántico de espín)
(n, l, ml, ms)
Teniendo esto en cuenta, y teniendo en cuenta los valores que estos números cuánticos pueden tomar, no son posibles los siguientes:
(4, 2, 3, -½) porque ml no puede tomar valores mayores a l.
(2, 0, -1, ½) porque si l = 0 entonces ml sólo puede valer 0.
b) (3, 2, 1, ½) n = 3; l = 2; ml= 1; ms = ½
Es un electrón situado en el nivel 3. El valor de l indica que se trata de un orbital d, concretamente el 3d.
(1, 0, 0, ½) n = 1; l = 0; ml = 0; ms = ½
Es un electrón situado en el nivel 1. El valor de l indica que se trata de un orbital s, concretamente el 1s.
c) De los dos permitidos, el electrón con mayor energía (energía menos negativa) es aquel que se encuentra en el nivel superior, es decir, el electrón cuyos números cuánticos son (3, 2, 1, ½).
Dadas las configuraciones electrónicas: A: 1s23s1; B: 1s22s3; C: 1s22s22p63s23p5; D: 1s22s22px22py02pz0. Indique razonadamente: a) La que no cumple el principio de exclusión de Pauli. b) La que no cumple el principio de máxima multiplicidad de Hund. c) La que, siendo permitida, contiene electrones desapareados.
SOLUCIÓN
a) El principio de exclusión de Pauli se puede establece que no puede haber dos fermiones (dos electrones en este caso) con todos sus números cuánticos idénticos en el mismo sistema cuántico (en este caso en el átomo).
Este principio lo incumple la configuración electrónica B pues el orbital 2s sólo puede contener dos electrones, uno con número cuántico +1/2 y el otro con número cuántico -1/2. Dado que el número cuántico de espín, ms, sólo puede tomar estos dos valores, si hubiera un tercer electrón en este orbital se repetiría necesariamente uno de sus valores.
b) El principio de máxima multiplicidad de Hund dice que en orbitales degenerados de una misma energía, los electrones se distribuyen de forma que todos los espines electrónicos están desapareados pues así se consigue la mayor estabilidad energética.
Este principio lo incumple la configuración electrónica D, pues posee dos electrones el el orbital degenerado 2px, mientras que los otros dos orbitales del mismo tipo y nivel energético (2py, y 2pz) están vacíos. Esta configuración electrónica debería ser, por ejemplo:
1s22s22px12py12pz0
c) De las configuraciones electrónicas propuestas, la A y la C son las que poseen electrones desapareados. La configuración electrónica a contiene un solo electrón en el orbital 3s y corresponde a un estado excitado del átomo de litio, que en su estado fundamental tendría por configuración:
1s22s1
La configuración C tiene un electrón desapareado en uno de los orbitales 3p. Corresponde a la configuración electrónica del cloro en su estado fundamental, que también podríamos escribir, para ver el electrón desapareado, de la siguiente forma:
1s22s22p63s23px23py23pz1
Finalmente, tal como se ha mencionado en el apartado anterior, la configuración electrónica D expresada de manera que cumpla el principio de máxima multiplicidad de Hund, también tendría dos electrones desapareados.
Las cuestiones correspondientes a este contenido se encuentran combinadas con las de las propiedades periódicas. Es por lo que las hemos incluido solo en el apartado del sistema periódico. Accede desde el siguiente enlace.
Modelo de Dalton
- Definición: partícula indivisible e indestructible; es característico de cada elemento químico.
- Base experimental: leyes ponderales.
Modelo de Thomson
- Definición: partícula neutra formada por una masa de carga positiva que contiene partículas muy pequeñas de masa negativa, los electrones
- Base experimental: descubrimiento del electrón tras estudiar las experiencias en tubos de descarga.
Modelo de Rutherford
- Definición: partícula neutra con un núcleo muy pequeño y una corteza muy grande (10.000 veces mayor) En el núcleo está la carga positiva y la mayor parte de la masa. En la corteza, los electrones giran a su alrededor junto con posterioridad se descubrió que en el núcleo estaban los protones y los neutrones.
- Base experimental: lanzar contra una lámina de oro partículas radiactivas de tipo alfa.
Modelo de Bohr
- Definición: partícula neutra con una estructura nuclear similar a la prevista por Rutherford. Los electrones giran en la corteza solo a ciertas órbitas estacionarias. en cada órbita el electrón tiene un nivel de energía.
- Consecuencias:
- Un electrón puede pasar de una órbita a otra solo se absorbe o emite un fotón cuya energía coincide con la diferencia de energía entre esas órbitas.
- Tanto el radio de las órbitas estacionarias como su energía, dependen de un número cuántico n:
a y b son constantes cuyo valor depende del elemento al que pertenece el átomo tienes el número cuántico; puede adoptar los valores 123 etcétera.
- Base teórico-experimental:
- Hipótesis de Planck. Los cuerpos absorben o emiten energía en forma de cuántos o fotones. energía de una radiación coincide con la energía de cada fotón:
- Efecto fotoeléctrico. Una redacción luminosa puede arrancar electrones un metal y producir una corriente eléctrica. para ellos, la energía de sus botones debe superar un valor mínimo que depende del elemento metálico junto superada esa energía umbral, la intensidad de la corriente producida es proporcional a la intensidad de la reacción luminosa.
- Espectros atómicos. El espectro de emisión y absorción de los elementos químicos costas de una radiaciones concretas que son características de cada elemento. se puede encontrar una fórmula matemática que relaciona en las longitudes de onda del espectro del hidrógeno.
Modelo mecanocuántico
- Definición: partícula neutra con una estructura nuclear similar a la predicha por Rutherford. Los electrones se encuentra en la corteza ocupando orbitales.
- Un orbital es una región del espacio en la que hay una probabilidad superior al 90% de encontrar un electrón. En cada orbital, el electrón se encuentra en un estado cuántico, definido por 4 números cuánticos: n, l, m y s.
- Es su movimiento, los electrones llevan una onda asociada. La representación gráfica de la función de onda asociada a un estado cuántico permite conocer la forma y el tamaño de los orbitales.
- Base teórico-experimental:
- Espectro de los átomos polielectrónicos. Mejoras tecnológicas en los espectroscopios y la obtención de los mismos en presencia de un campo magnético muestran más rayas en el espectro de las que se podían prever de acuerdo con el modelo de Bohr.
- Principio de dualidad onda corpúsculo de Louis de Broglie. Toda partícula que se mueve lleva asociada una onda cuya longitud de onda viene expresada:
- Principio de incertidumbre de Heisenberg. Es imposible conocer con absoluta precisión, a la vez, la posición y el estado de movimiento del electrón. Su límite de incertidumbre es:
El valor de h = 6,63·10-34J·s determina que estos dos principios solo tiene significado en partículas de masa muy pequeña, como el electrón.
Partículas en el átomo
- Partículas elementales. Sin estructura interna. Dos tipos: Leptones (como el electrón) y quarks (no se han detectado en forma aislada)
- Hadrones. Partículas formadas por varios quarks. Pueden ser de dos tipos: bariones (combinaciones de tres quarks, como el protón o el neutrón) y mesones (combinaciones de dos quarks como los piones).
FUENTE: Inicia DUAL QUÍMICA 2º BACHILLERATO Oxford EDUCACIÓN