LA ENVOLTURA DE LOS ATOMOS La determinacion de la disposicion de los electrones alrededor del nucleo atomico ha sido un inmenso logro de cientificos. Los resultados de las investigaciones muestran aspectos sorprendentes de la naturaleza de la materia y la energia. LAS ONDAS ELECTROMAGNETICAS Y LA ENERGIA Las ondas electromagneticas son campos electricos (E) y magneticos (H) variables, oscilantes y mutuamente perpendiculares que se desplazan por el espacio y se relacionan intimamente con el concepto de energia. MAGNITUDES Y CUALIDADES DE LAS ONDAS A = Amplitud de la onda (La mayor oscilacion respecto de la posicion de equilibrio) c = velocidad de propagacion de la onda ( cm/ seg) l = longitud de onda ( lambda) desplazamiento del frente de onda en un ciclo (cm) T = Periodo ( tiempo de un ciclo ) (seg) n = frecuencia ( nu ) = 1/T seg –1 = ciclos/seg = Hertz Ecuacion fundamental l = c T, a partir de esta ecuacion se infiere otras ecuaciones. Fenomenos inherentes a la naturaleza de las ondas son la interferencia (ondas en fase se suman y ondas desfasadas se anulas) y la difraccion (separacion de la luz). La mecanica cuantica ondulatoria -Los numeros cuanticos, su significado, sus valores y reglas de combinacion. N= Numero cuantico principal Determina el nivel energetico de la region que ocupa el electron. Cuanto mayor sea n, mayor es la energia de la nube electronica. Cabe mencionar hacer notar que el movimiento de los electrones en estos niveles no es uniforme y la forma circular es solo ilustrativa de estas divisiones. Este numero cuantico toma valores infinitos. L= Numero cuantico secuandario o azimutal Corresponde a la zona mas probable donde encontrar un electron. El numero cuantico azimutal es propio de cada orbital y independiente del nivel energetico en el que probablemente se encuentre el electron. Por convencion los valores permitidos son: orbital= s, p, d, f L 0, 1,2,3 M= Numero cuantico magnetico Determina la orientacion de la nube electronica y la regula frente a un campo magnetico externo. Este numero magnetico depende del azimutal y toma valores desde -l hasta l pasando por cero. S= Numero cuantico de spin El numero de spin describe el sentido de la rotacion del electron en torno a su propio eje ( imaginario). Se distiguen dos tipos de spin: positivo y negativo, segun giren en el sentido que lo hacen los punteros de un reloj o en sentido contrario, respectivamente. 1/2, -1/2 Atomos polielectronicos Debido a la imposabilidad de resolver la ecuacion de shorodinger para sistemas de varios elcetrones, se ha supuesto y con exito, que sucesivos electrones adoptaran los diversos modos de vibracion que se encontraron para el electron de atomo de hidrogeno, en otras palabras sucesivos electrones se ubican en los orbitales ya determinados para el atomo de hidrogeno y de acuerdo a las siguentes regla. Principio de estabilidad o menor energia Todos los electrones que forman parte de un atomo adoptan 4 numeros cuanticos que les permiten tener la menor energia posible. Puede afirmarse que, por regla general, los numeros cuanticos mas bajos describen electrones de menor energia que los nuemeros cuanticos altos. Asi el electron con menor energia sera aquel que tenga los siguientes numeros cuanticos. n= 1 l=0 m=0 s= 1/2 Principio de Hund Cuando los elcetrones penetran en un nivel de valores dados "n" y "l", los valores de "s" mantienen el mismo signo, o sea, igual spin ( llamado paralelo) hasta que se haya semicompletado la capacidad, solo entonces se inicia el apareamiento. Dicho de otro modo, solo cuando se haya semicompletado un nivel de energia con los electrones, la regla de hund permite el apareamiento y por tanto la completacion del nivel. Propiedades Magneticas de las sustancias El principio de hund promueve la situacion que existan orbitales con un solo electron o electron desaparedao, esta circunstancia tiene una importante consecuencia en las propiedades magneticas de los elementos. Aquellas sustancias que poseen orbitales con electrones desaparedaos ( spin -1/2) tienen propiedades paramagneticas, esto es, los campos magneticos se spin se suman, refuerzan o atraen los campos magneticos externos, las sustancias son imantables. De no ser esto, es decir, si todos los orbitales tienen electrones apareados ( spin 1/2 y -1/2) es una circuantancia que determina el diamagnetismo, la sustancia repele campos magneticos externos y las sutancias no son imantables. Resumen Unidad 4 Propiedades periodicas de los elementos Existen familias o grupos que van desde el 1 al 18. Tambien estan los periodos que van del primero al septimo. - El radio atomico: Distancia entre el nucleo del atomo y el electron periferico. El radio atomico disminuye "suavemente" al aumentar Z en un Periodo y aumenta "bruscamente" al aumentar Z en un Grupo o familia y hay mayor atraccion sobre los electrones. Los iones son atomos cargados eletricamente, algunos iones negativos (ganan electrones, mayor radio) los iones positivos (pierden electrones, menor radio). Las estructuras isoelectronicas, son iones positivos o negativos o bien atomos neutros que poseen igual configuracion electronica (igual numero de electrones). - Potencial de ionizacion: Energia que se necesita para arrancar el electron periferico a un atomo neutro libre, donde la magnitud de la Energia de Ionizacion se comporta en forma inversa a la del Radio Atomico. - La electroafinidad: Energia que se libera cuando un atomo libre y neutro capta un electron, donde la magnitud de la Electroafinidad se comporta en forma inversa a la del Radio Atomico. No cuenta para los gases nobles. - La electronegatividad: Magnitud que engloba al Potencial de ionizacion y a la electroafinidad; es proporcional a ambas. Se comporta en forma inversa al Radio Atomico. Mide la capacidad de atraer electrones. No cuenta para los gases nobles. - La electropositividad: Magnitud de sentido inverso de la Electronegatividad. Mide la tendencia a formar iones positivos o bien la capacidad de perder, ceder o repeler electrones. Tampoco cuenta para los gases nobles. Cuando se captan electrones se libera muchas energia, por lo que se estabiliza, y si se estabiliza poco, no hay harta energia, es decir poca electroafinidad. Formacion de los iones La configuracion electronica de los gases nobles apuntan a la estabilidad, sinonimo de baja energia. Estos sistemas tienen sus orbitales completos de electrones. Los atomos de los gases nobles no realizan intercambios electronicos ni para formar iones ni para unirse con otros atomos pues sus configuraciones electronicas son estables. Por el contrario, hay otros elementos que forman iones o forman moleculas para alcanzar la configuracion electronica del gas noble mas cercano. Es asi que los atomos ganan o pierden determinadas cantidades de electrones para completar niveles o subniveles alcanzando ciertas cargas electricas o estados de oxidacion. Formacion de las moleculas Alcanzar ciertos estados de oxidacion esta asociado entre distintos atomos y conduce a la formacion de las moleculas de las diferentes Sustancias Puras. Para deducir las formulas de estas moleculas la estructura molecular resultante tiene que ser electricamente neutra. La atomicidad de un elemento se obtiene tomando en primer termino el valor absoluto del estado de oxidacion del atomo del otro elemento y viciversa, luego aquellas atomicidades se simplifican, de ser posible, llegandose a las definitivas. Tipos de compuestos fundamentales En estos encontramos a los oxidos metalicos (metales mas oxigeno); los oxidos no metalicos (No metales mas oxigeno); los hidroxidos (oxido metalico mas agua); los oxacidos (oxido no metalico mas agua); los hidracidos (hidrogeno mas no metales). Tambien encontramos los acidos que son sustancias de formula general HA que se disocian en agua liberando el ion hidrogeno, y las bases que son sustancias de formula general BOH que se disocian en agua liberando el ion hidroxilo. Del resultado de la reaccion de acidos mas bases estan las sales y por ultimo, los hidrocarburos (iones metalicos con iones hidruros) *Segun la fisica clasicaza energia era de naturaleza continua y la energia de una onda electromagnetica era proporcional a la amplitud de onda