Números Cuánticos y Configuración Electrónica

Números Cuánticos y Configuración Electrónica

Multiple Choice

La naturaleza mecánico-cuántica de los electrones es:

• Partícula-Onda

• Luz

• Fotón

• Electrón

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¿En qué consiste el principio de incertidumbre de Heisenberg?

• Es imposible determinar simultáneamente la posición exacta y el momento exacto de un electrón.

• Dualidad Onda-Partícula.

• Experimento de la doble rendija.

• Universos paralelos

El Gato de Schrödinger.

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¿En qué consiste la paradoja de Schrödinger?

• Mientras un átomo esté en un espacio confinado sin observador puede comportarse como onda o como partícula, depende de cuando se observe así tendrá su naturaleza

• Gato Vivo, Gato muerto

• Gato en la caja.

• Relatividad del observador.

Números Cuánticos.

• La forma en la que están arreglados los electrones dentro de un átomo.

• Estructura Electrónica; distribución de los electrones en el hidrógeno y otros átomos.

• Números cuánticos son cuatro para describir el sitio o vecindad dónde vive el electrón.

Número cuántico Principal (n)

Toma valores enteros.

Se define como la energía de un orbital o el nivel energético del orbital.

Se relaciona con el radio promedio de un átomo.

La longitud entre el nucleo y el orbital de un átomo se puede definir con este número.

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El número cuántico principal se caracteriza por:

• Nivel Energético del electrón.

• Distancia del electrón al núcleo.

• El nivel principal más alto es el que define el radio del átomo.

• Definir la posición del electrón.

Número cuántico Secundario (l)

• Relacionado con la forma del orbital dónde se encuentra el electrón puntualmente.

• Tiene cuatro formas representadas por las letras s, p, d y f.

• Adquiere los valores de 0 a n-1

• También se puede llamar de: Momento Angular

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El número cuántico secundario o azimutal, que también se le llama, define

• La forma de los orbitales

• La orientación espacial

• La distancia del electrón al núcleo.

Número cuántico magnético (m_l)

• Relaciona número y las posibilidades de orientación espacial de los orbitales factibles a ser ocupados por el electrón.

• Valores permitidos desde -l pasando por 0 hasta +l.

• Describe la orientación espacial del orbital dentro del subnivel.

• Existen  $m_l=2l+1$  valores enteros para ml

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¿cómo se puede relacionar el número cuántico m_l?

• Orientaciones del orbital electrónico en el espacio.

• Momento Angular.

• Número de orbitales presentes en el subnivel.

Número Cuántico de Spin electrónico.

• Los electrones se comportan como pequeños imanes que giran sobre su propio eje como lo hace la tierra.

• El electrón por tanto tendría propiedades magnéticas.

• La interacción entre un electrón y el campo magnético lo desvía de tener un comportamiento rectilíneo, por tanto para definir la posición exacta de este, es necesario agregar una orientación según su giro.

El electrón puede tener orientación a favor de las manecillas del reloj o en contra de las manecillas del reloj.

 $S=\ +\frac{1}{2}\ S=\ -\frac{1}{2}$  

Multiple Choice

La posición de un electrón depende de su orientación o giro de su eje

• Verdadero

• Falso

Principio de exclusión de Pauli.

"Dos electrones dentro del mismo átomo no pueden tener los mismos números cuánticos idénticos y por lo tanto un orbital no puede tener más de dos electrones"

Principio de Máxima Multiplicidad o Regla de Hund.

En un mismo subnivel de energía se deberá llenar el máximo de orbitales con los espines, primero hacia arriba y luego hacia abajo.

Multiple Choice

El principio de exclusión de Pauli habla de:

• 2 electrones no pueden tener los cuatro números cuánticos iguales, su diferencia está en el Spin.

• Los orbitales deben estar llenos por máximo dos electrones por orientación espacial.

• Los orbitales tienen niveles energéticos que dependen del rango atómico

• Los orbitales son las soluciones para la función de onda.

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La regla de Hund también se llama

• Principio de máxima multiplicidad

• Principio de exclusión de Pauli

• Paradoja de Schrödinger

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Cálcula los cuatro números cuánticos para el último electrón del subnivel 4p⁵

• 4,0,0,-1/2

• 4,1,0,+1/2

• 4,0,0,+1/2

• 4,1,-1,-1/2

• 4,1,0,-1/2

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Cálcula los 4 números cuánticos para el penúltimo electrón del subnivel 3d⁵

• $3,2,+2,+\frac{1}{2}$

• $3,2,+1,-\frac{1}{2}$

• $3,2,-2,-\frac{1}{2}$

• $3,2,0,-\frac{1}{2}$

• $3,2,-1,-\frac{1}{2}$

Ahora Bien...

Vamos de las formas de los orbitales.

Orbital Atómico.

• Región del espacio del átomo dónde es más probable encontrar un electrón.

• Estos al ser regiones tienen unas formas específicas.

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¿Qué es un orbital atómico?

• La región del espacio dónde es más probable encontrar un electrón.

• Las regiones de carga dónde están los electrones.

• El número cuántico secundario.

• El número cuántico magnético.

Multiple Choice

Cuántas formas puede tomar un orbital atómico en el nivel 4?

• 1

• 3

• 5

• 7

La relación entre los números cuánticos y los orbitales atómicos tiene que ver con el número cuántico azimutal o secundario.

• El que la función de onda, es decir, la solución de la ecuación de Onda de Schrödinger tiene infinitas soluciones, significaría que los átomos tienen niveles infinitos pero no hay suficientes elementos.

¿Qué forma tienen los orbitales?

Debido a que la función de onda, es decir, la ecuación de Schrödinger resuelta, tiene infinitas soluciones, la forma de un orbital no está definida, sin embargo, conviene pensar en que si la tienen.

Orbital S.

• Son orbitales de tipo esférico.

• Sólo tienen 1 orientación espacial

• Alojan 2 electrones, los cuáles tienen spin horario y antihorario.

• Aparecen el primer nivel energético y hasta el final.

• Tienen un m_l=0

Orbital tipo p

• Es un orbital de forma lobular

• Posee tres orientaciones espaciales

• Puede alojar 6 electrones spin horario y antihorario.

• Aparecen a partir del 2 nivel energético.

Orbital tipo d.

• Tienen forma 4 pétalos unidos.

• Tienen 5 orientaciones espaciales posibles.

• Pueden alojar hasta 10 electrones.

• Aparecen en el 3 nivel energético.

Orbital tipo f.

• Son las últimas formas de los orbitales, los cuales tienen forma de una flor.

• Tienen 7 orientaciones espaciales.

• Alojan 14 electrones dentro de sus orientaciones espaciales.

• Aparecen en el 4 nivel energético hasta el último.

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¿Qué forma tiene el orbital tipo s?

• Esférica

• Lobular

• Flor

Multiple Choice

¿Cuántos electrones puede alojar el orbital tipo p?

• 3

• 6

• 2

• 10

Multiple Choice

¿Cuántas orientaciones espaciales posibles tiene el orbital tipo d?

• 1

• 3

• 5

• 7

Multiple Choice

¿A partir de qué nivel electrónico aparece el orbital d?

• 1

• 2

• 3

• 4

Las Energías de los orbitales.

•  $1s<2s=2p<3s=3p=3d<4s=4p=4d=4f$  

• ¿Cómo influyen las energías de los niveles energéticos y en la distribución electrónica real de los átomos? 

• Esta regla responde a las energías de los orbitales de hidrógeno.

Diagramas de energía.

Cuando se pasa de un átomo monoelectrónico, cómo lo es, el hidrógeno, entrar al diagrama de energía de átomos polielectrónicos es más complejo.

Diagrama de Möeller.

Modelo de representación gráfica de la energía de los electrones y cómo estos se distribuyen en los orbitales.

Multiple Choice

¿Cuál de los siguientes niveles energéticos tiene mayor energía?

• 1s

• 2s

• 2p

• 3d

• 4s

Multiple Choice

¿Los niveles de energía de los átomos mono-electrónicos son más fáciles de entender que para un átomo polielectrónico?

• Verdadero

• Falso

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El diagrama de Möeller permite determinar la distribución electrónica de los electrones de un átomo, ¿Esto se realiza teniendo en cuenta?

• La energía del subnivel electrónico

• Número cuántico principal

• Número cuántico secundario

• Energía de repulsión entre los electrones

Cuando tenemos átomos polielectrónicos.

• La determinación de la energía total de un átomo no sólo depende del nivel energético o número cuántico primario, sino también de la energía de repulsión de los electrones.

• Ejemplo; la energía del orbital 4s y 3d son muy cercanas, sin embargo, si un átomo llena primero un orbital 4s (cómo sucede) que un orbital 3d, la energía será menor.

Configuración electrónica.

Modelo en el que se presenta cómo se encuentran distribuidos los electrones entre los distintos orbitales atómicos.

Recordemos que,

• Principio de exclusión de Pauli, significa que dos electrones no pueden tener los mismos números cuánticos.

• Esto genera que las sustancias o los elementos que generan sustancias tengan comportamientos, paramagnéticos o diamagnéticos.

Las sustancias Diamagnéticas y paramagnéticas son:

Diagmagnéticas, aquellas sustancias compuestas de elementos que NO contienen

espines no apareados y son repelidas por un imán.

Paramagnéticas, son aquellas sustancias que tienen elementos con átomos de electrones con espines no apareados y que son atraídas por un imán.

Multiple Choice

La configuración electrónica es el módelo que me permite definir como están distribuidos los electrones en los orbitales.

• Verdadero

• Falso.

Multiple Choice

¿En qué consiste el comportamiento de una sustancia paramagnética?

• Ser atraída por un imán

• Ser repelida por un imán.

• Ser atraída por un imán y tener electrones que tengan espines desapareados.

• Ninguna de las anteriores.

Multiple Choice

¿Cómo se puede determinar si una sustancia es paramagnética o diamagnética?

• Usando un imán.

• Usando una balanza

• Haciendo uso de su configuración electrónica y usando una balanza imantada.

• Ninguna de las anteriores.

Multiple Choice

Una sustancia diamagnética es aquella que contiene electrones con espínes desapareados

• Verdadero

• Falso

Efecto pantalla de los átomos polielectrónicos.

La densidad electrónica cambia al aumentar la longitud del núcleo en una forma dependiente al tipo de orbital.

Fuerzas de atracción del núcleo hacen que el apantallamiento se dé de esa manera.