Átomo

ÁTOMO


Resumen de los temas

a) Orígenes de la Teoría Cuántica

· Planck :
Enunciado
E = h f = h c/ l

Ejercicio: En el espectro del hidrógeno hay una línea a 434,05 10-9 m. a) ¿Cuánto vale DE, en kJ/mol, para la transición asociada a esa línea?. Datos: h= 6,626 10-34 J s; c= 3 108 m/s


· Efecto fotoeléctrico:

Existencia de frecuencia umbral para cada metal
Et = Ei + Ec = h f0 + ½ m v2
Ejercicio: Un electrón de un átomo de hidrógeno salta desde el estado excitado n=3 a n=1 emitiendo una onda de 1,93 10-18 J. Si la energía de la transición indicada incide sobre un átomo de Rb y se arranca un electrón que sale con una velocidad de 1670 km/s ¿Cuál será la energía de ionización del rubidio? (me= 9,11 10-31 Kg)

b) Modelo de Bohr

· Espectros:
Concepto
Diferenciar absorción y emisión
Ecuación de Balmer u=1/l= R (1/n22-1/n21)

Ejercicio: En el espectro del hidrógeno hay una línea a 434,05 10-9 m. El nivel más bajo de esta transición es n=2, ¿cuál es el número cuántico del nivel superior?
Datos: constante de Rydberg R= 1,097373 107 m-1

· Postulados:
Enunciados de los postulados: 1º Rutherford
2º A = nh o L = nh/2p
3 º Transición energética (espectros) y ecuación similar a la de Balmer
E= R (1/n22-1/n21)

Ejercicio: Un electrón de un átomo de hidrógeno salta desde el estado excitado de un nivel de energía número cuántico principal n=3 a otro de n=1. Calcule: la energía de la radiación emitida en kJmol-1. ( Datos: RH = 2,18 10-18 J)

· Limitaciones:
Sommerfeld: l, l>0 elíptica l=0 circular
Zeeman: m, orientación de la órbita

Ejercicio: ...

c) Modelo mecano-cuántico
· De Broglie y Heisenberg
Enunciado
p = h/l

Ejercicio: ...
· Orbital atómico y Números cuánticos:
Concepto
Nº cuánticos
n à nº cuántico principal, valores 1,2,3...., nivel energético
là nº cuántico azimutal, valores n-1 a 0, tipo o forma de orbital
s,p,d,f..(0,1,2,3...)
n y l determinan energía de orbital
mà nº cuántico magnético, valores de –l a +l, orientación de orbital ,
ejes px o plano dxz
s o ms à nº cuántico spin, valores +1/2 y –1/2, sentido de giro del
electrón sobre sí mismo

(n,l,m) determinan el orbital
(n,l,m,s) determinan el electrón

Ejercicio: Describa el significado físico de los tres números cuánticos que definen un orbital y razone si son o no posibles los valores (n,l,m) de los siguientes orbitales (2,2,1); (3,-1,1); (4,2,2); (2,0,-1)

d) Configuraciones electrónicas

· Realización:
Pauli y Hund
Configuración electrónica ( 4s y 3d, d semillenos o llenos en
Cu-Ag-Au-Cr-Mo-W, excitado e ión)

Ejercicio: Enuncie los principios de Paulí y Hund. Aplíquelos para deducir razonadamente la configuración electrónica fundamental del elemento Z=33

Ejercicio: Razone si las configuraciones electrónicas siguientes representan la fundamental, excitada o imposible para el átomo o ion propuesto

Ejercicio: Comente la secuencia de energía creciente de los orbitales atómicos en átomos polielectrónicos, dada por la suma n+l aplicándolo a los orbitales de menor energía (desde 1s a 5s)

· E. diferenciador y configuración electrónica:
Valor de n indica periodo, en elemento de transición el
periodo es n-1
Valor de l indica posibles grupos

Ejercicio: Indique números cuánticos correspondientes al electrón cuya notación es 3d7

e) Tabla periódica

· Origen:
Mendeleiev ordenación por m
Moseley ordenación por Z (Ar-K; Co-Ni; Te-I)

· Grupos (e. diferenciador) y periodos
Grupos:
Alcalinos y alcalino-térreosà ( ,0,0) n = periodo l = 0 m= 0
Transición à ( ,2, -2...+2) n = periodo l =2 (tipo d) m= -2...+2
Grupos p à ( ,1, -1...+1) n = periodo l =1 (tipo p) m= -1...+1
Periodos:
Indica n, en transición n-1

Ejercicio: Para el elemento alcalino del tercer periodo y para el segundo elemento del grupo de los halógenos: Escriba los cuatro números cuánticos del último electrón de cada elemento

· Tamaño de átomos e iones

Variación à si distinto periodo, aumenta con el periodo, por
alcanzar orbitales de mayores niveles, en el mismo
periodo, disminuye con aumento de Z, al final se
estabiliza
Cationes < Neutro < aniones

Ejercicio: Justifique qué especie de cada pareja tiene mayor volumen: a) Fe y Kr b) Fe y Fe3+.

· Energía de ionización
Concepto
Diferenciar entre E1, E2, .... (cada vez mayores y que si no
permiten un estado estable se disparan)
Variación à si distinto periodo, por el tamaño (a mayor
tamaño, menor), Si mismo periodo, por Z (a mayor Z, mayor )

Ejercicio: Ordene de mayor a menor a los elementos Be, F, N y Li en función de su Potencial de ionización. Justifique.

· Electroafinidad, Electronegatividad
Concepto
Diferenciar entre E1, E2, .... (cada vez mayores y que si no
permiten un estado estable se disparan)
Variación à como P.I.
Escala Pauling

Ejercicio: Dados los elementos A, B y C de números atómicos 6,11 y 17 respectivamente, indique el orden creciente de sus electronegatividades

· Carácter metálico
Grupos no metales
Características

Ejercicio: Considere a los elementos con número atómico 4, 11, 17 y 33. Indique a qué grupo de la tabla periódica pertenecen y son metales o no metales

· Números de oxidación

Variables los de los de transición por la poca diferencia de
energía en los orbitales d
Relación en los elementos con la existencia de
configuraciones electrónicas estables

Ejercicio: Considere los elementos con números atómicos 4, 11, 17 y 33: ¿qué estados de oxidación serán los más frecuentes para cada elemento?


Ejercicio: Explique por qué se produce el siguiente hecho: El elemento de Z=25 posee más estados de oxidación que el elemento con z=19.



Errores típicos

à Confundir carga del átomo con número de electrones

S2- tiene dos electrones

à Cambiar posición de Z y A

el grande siempre arriba

à Relación masa del átomo e índice de masa

A=7, pero sólo en el caso de ese isótopo la masa es 7 u, sino media ponderada

à Representación de unidades

Como se dice “kilojulios por mol” escribir “kJ mol” y no “kJ/mol” o “kJmol-1”

à Ecuaciones no homogéneas

Ejercicio: Un electrón de un átomo de hidrógeno salta desde el estado excitado n=3 a n=1 emitiendo una onda de 1,93 10-18 J. Si la energía de la transición indicada incide sobre un átomo de Rb y se arranca un electrón que sale con una velocidad de 1670 km/s ¿Cuál será la energía de ionización del rubidio? (me= 9,11 10-31 Kg)

Et = Ei + Ec = h f0 + ½ m v2
1,93 10-18 J = E0 + ½ 9,11 10-31 Kg (1670 km/s )2

à Unidades de l, f y n

L-1 es número de onda, L es longitud de onda, Hz o s-1 es frecuencia.
Frecuencia con f o n

à Expresión de Balmer/Bohr y la constante de Rydberg

Si R viene en unidades de longitud-1 estamos en la expresión de Balmer

u=1/l= R (1/n22-1/n21)
Si R viene en unidades de energía estamos en la expresión de Bohr o una transformación de la de Balmer
E=hc/l= R (1/n22-1/n21)

à Errores con los valores de n

Salvo que se especifique lo contrario, en emisión n2 es el de llegada o pequeño

à La energía de un línea espectral y niveles/átomo/moles

La energía de una línea es de un átomo, ni molécula, ni mol

à Cambio de unidades/no poner todas las unidades

Buscar la homogeneidad de éstas kJ/mol x 103J/kJ x 1 mol/6,02 1023 átomos

à Origen de los números cuánticos

“...Sommerfeld crea el número cuántico l ....”

à Confundir valores posibles de l

“ l puede tomar los valores 0, 1,2 en un electrón cuya notación es 3d7”

à No contextualizar en las comparaciones

El A y B pertenecen al mismo periodo....o distinto periodo...

à Parafrasear en las comparaciones

¿Qué elemento de los dos indicados tendrá la 1º E. de ionización menor? El segundo, ya que este elemento tiene mayor energía de ionización.

à Justificar tamaño diciendo que tiene nivel energético más alto

El elemento A tiene más radio por tener más niveles.....

à No considerar que los problemas estructurales se hacen sobre átomos, no sobre moléculas, ni moles.

En el espectro del hidrógeno hay una línea a 434,05 10-9 m. a) ¿Cuánto vale DE, en kJ/mol, para la transición asociada a esa línea?

DE=h c/l=4,57 10-9 kJ/mol ..... es kJ/átomo




(P.A.F)