Unidad 1 Quimica Del Carbono

7/29/2019 Unidad 1 Quimica Del Carbono

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Qumica del carbono 6 ao ANcleo temtico 1: El enlace covalenteGua de teora y actividades

Profesor: Martn Crispino


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Qumica del carbono - 6to ao ANcleo temtico 1: El enlace covalente"Objetivos de aprendizaje:

Como resultado del trabajo de las guas pertenecientes al tema El enlace covalente, los estudiantes podrn:

escribir la configuracin electrnica de un tomo; describir lo que se entiende por orbital atmico; distinguir entre niveles de energa, subniveles y orbitales atmicos; enunciar y utilizar las reglas bsicas de la mecnica cuntica para elaborar configuraciones electrnicas

completas de tomos polielectrnicos representativos;

explicar la periodicidad de las propiedades de los elementos de la tabla peridica; predecir el tipo de orbital molecular y orbitales atmicos involucrados en cada enlace

presente en un determinado compuesto;

reconocer el tipo de hibridacin presente en los tomos de carbono de los compuestostrabajados;

IMPORTANTE RECORDAR!

Los modelos atmicos que vamos a observar en la siguiente gua son, valga la redundancia, MODELOS

EXPLICATIVOS, es decir, representaciones que permiten estudiar y comprender los fenmenos que ocurren en la

vida real. Sin embargo, no representan una foto de lo que existe en la realidad sino que son herramientas que

permiten estudiar a la naturaleza.


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Introduccin: La historia del tomoPara poder conocer las caractersticas del enlace covalente, necesitamos inspeccionar como fue desarrollndose

la teora actual del tomo y por lo tanto, de las uniones qumicas. Para ello, vamos a investigar un poco de la

historia del conocimiento de la estructura de la materia a lo largo de los aos, remontndonos a la poca de los

griegos.

Las primeras nociones del tomo. Los griegos.

Para poder explicar la estructura interna de la materia, a travs de la historia se planearon diferentes

concepciones filosficas y teoras cientficas para poder explicar las propiedades del mundo material que nos

rodea.

El concepto atmico de la materia surgi aproximadamente en el ao 450 A.C., cuando el filsofo griego

Demcrito afirmaba que la materia es discontinua porque estara formada por partculas discretas indivisibles

llamadas tomos (en griego tomo significa indivisible), que seria el lmite de divisin de la materia, tal comose ilustra en la siguiente figura:

Muchos filsofos clsicos griegos consideraban absurda esta teora atmica y la rechazaban; entre ellos

tenemos a Aristoteles (300 aos A.C.), quien sostena que todos los materiales estn compuestos por cuatro

elementos: tierra, aire, fuego y agua; Aristteles, describi los 4 elementos como la combinacin de

propiedades fundamentales de la materia: sequedad, humedad, calor y frio; relacionndolos de la siguiente

manera:

Las ideas de Demcrito, sin estar olvidadas completamente, cayeron en desuso durante ms de dos mil aos ya

que la humanidad se volc totalmente hacia la teora de los 4 elementos.
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Hacia la qumica como disciplina. Los alquimistas.

En la Edad Media, que termin segn algunos historiadores en 1492, cuando ocurri el descubrimiento de

Amrica, personas conocidas como alquimistas buscaron tambin explicaciones respecto a la conformacin de

la materia, trabajaron para convertir en oro diferentes metales y para encontrar el elxir de la vida, realizaron

diversos experimentos, sin xito, pero dejaron para los qumicos algunas tcnicas como la destilacin y la

cristalizacin, y se elaboraron varios instrumentos de laboratorio utilizados hoy en da.

En la bsqueda constante para encontrar cules eran los elementos que formaban a la materia y qu compona

a esos elementos, algunos cientficos regresaron a la teora de Demcrito y perfeccionaron el concepto de

tomo. El invento del microscopio, con el cual podan verse cosas que a simple vista no se conocan, ayud a

creer con ms certeza que las cosas estaban compuestas de algo ms pequeo.

El qumico ingls Robert Boyle critic a los alquimistas ya que el orodeca- no poda hacerlo el hombre porque

era un elemento de la naturaleza, una sustancia bsica que no estaba compuesta de otras sustancias, lo mismo

que el cobre, la plata y el mercurio lquido.

La teora atmica moderna.

En 1808, John Dalton, cientfico ingls, relacionando la vieja hiptesis de

Demcrito y los descubrimientos de otros cientficos, formul la primera

teora prctica de los tomos y de las molculas, que fue la base de la

qumica moderna. Segn esta teora, los elementos estaban formados por

tomos, indivisibles e indestructibles, todos iguales entre s, pero distintos

de los tomos de los otros elementos. La unin de los tomos daba lugar a

la variedad de sustancias conocidas y la ruptura de las uniones entre los

tomos para formar nuevas uniones era el origen de las transformacionesqumicas. Figura: Los tomos segn Dalton.

Las hiptesis sobre la naturaleza de la materia, en las que se basa la teora atmica de Dalton, pueden resumirse

como sigue:

1. Los elementos estn formados por partculas extremadamente pequeas llamadas tomos. Todos los

tomos de un mismo elemento son idnticos, tienen igual tamao, masa y propiedades qumicas. Los tomos de

un elemento son diferentes a los tomos de todos los dems elementos.

2. Los compuestos estn formados por tomos de ms de un elemento. En cualquier compuesto, la relacin del

nmero de tomos entre dos de los elementos presentes siempre es un nmero entero o una fraccin sencilla.

3. Una reaccin qumica implica slo la separacin, combinacin o reordenamiento de

los tomos: nunca supone la creacin o destruccin de los mismos.


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La experiencia de Crookes.

En el ao 1900 se descubri la primera particula subatmica, al investigar el paso de la electricidad mediante un

dispositivo creado por William Crookes. Este dispositivo consista en un tubo cerrado de vidrio a muy baja

presin (casi al vaco) que tena dos placas metalicas (o electrodos) ubicados en sus extremos que al ser

conectados a una fuente de alto voltaje elctrico, generaban un haz luminoso que recorra el tubo. Este rayo,

poda ser desviado si a las paredes del tubo se acercaban imanes o cuerpos cargados elctricamente. En lasiguiente figura se observa el diagrama de la experiencia:

El modelo atmico de Thompson. El descubridor de los electrones

El fenmeno de Crookes sugira que los rayos estaban compuestos por partculas con carga elctrica negativa.

Aos ms tarde, en 1904, Thompson demuestra la idea de Crookes estableciendo la carga y la masa de las

partculas negativas, llamndolas ELECTRONES.

Estaba claro que estas partculas slo podan proceder de los tomos del metal, por lo que supuso que el tomo

no era indivisible, sino que estaba formado por partculas. Incluso supusieron que la materia, al ser neutra,

deba tener por lo tanto tomos neutros que tuviesen la misma cantidad de cargas positivas que de negativas;

los PROTONES.

En el modelo atmico de Thompson, el tomo est compuesto por electrones de carga negativa incrustados en

un tomo positivo, como un budin de pasas. En la siguiente figura se puede observar el dibujo:


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El modelo atmico de Rutherford

El modelo atmico de Rutherford es un modelo atmico o teora sobre la estructura interna del tomo

propuesto por el qumico y fsico britnico-neozelands Ernest Rutherford para explicar los resultados de su

"experimento de la lmina de oro", realizado en 1911. En esta experiencia, Rutherford demuestra que el tomo

de Thompson era incorrecto y propone una nueva estructura.

Fue el primer modelo atmico que consider al tomo formado por dos partes: la "corteza", constituida portodos sus electrones, girando a gran velocidad alrededor de un "ncleo", muy pequeo, que concentra toda la

carga elctrica positiva y casi toda la masa del tomo. Esta estructura fue muy atractiva ya que asemejaba el

tomo con la estructura del sistema solar.

Rutherford es el primero que habla de la presencia de neutrones en el ncleo, explicando que ellos posibilitan

que el ncleo no se desintegre por la repulsin de cargas positivas

Figura: El tomo segn Rutherford. Se observan los electrones girando alrededor de un ncleo con cargas positivas.

La mecnica cuntica

A pesar de que el modelo atmico de Rutherford fue clave para describir el ncleo atmico, no era suficiente ya

que no explicaba el comportamiento de los electrones. En esa poca, este enigma, junto con otros, produjo unarevolucin cientfica que cambi la manera de entender el universo. Una de las teoras fue llamada la Mecnica

cuntica (En contraste con la mecnica clsica de Newton que estudia las leyes de los cuerpos a escala

macroscpica).

La idea fundamental de la mecnica cuntica es que la energa esta cuantificada, es decir que viene en

paquetes. Es decir que en ciertos sistemas, la energa solo puede cambiar de a saltos, de un valor

determinado a otro. Metafricamente se puede decir que la energa no viene suelta sino en paquetes. El

padre de esta teora fue el alemn Max Planck y se desarrollo a partir de 1900 en adelante.

Esta idea de la energa en paquetes, logro explicar dos fenmenos:

El fenmeno de absorcin atmica: Cuando se emita luz hacia un tomo, este absorba cierta parte dela energa por lo que el espectro de la luz que pasaba sobre el tomo, tena ciertas lneas oscuras (que

pertenecan a una parte de la luz absorbida por el tomo). Cabe aclarar que el espectro

electromagntico es el conjunto de ondas electromagnticas ordenadas en funcin de su energa. Por

ejemplo, cuando hacemos pasar luz por un prisma, esta se divide en varios colores que determinan el

espectro (es decir las distintas ondas ordenadas segn su energa) que posee dicha luz.Cada color indica

la energa que posee.


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El fenmeno de emisin atmica: Cuando se entregaba energa a gases incandescentes (gases a unagran temperatura que provoca la emisin de luz) se comprobaba que la luz emitida por sus tomos se

perciba en un espectro dividido por partes (en lneas), y no en un espectro continuo.

PARA TENER EN CUENTA!: LA MECNICA CUANTICA CONTRA LA MECNICA CLASICA

La mecnica es una rama de la fsica que trata sobre el comportamiento de los cuerpos fsicos, su fuerza o

desplazamiento. Suele dividirse para su estudio en mecnica clsica y mecnica cuntica.La mecnica clsica se ocupa de las leyes fsicas y la descripcin matemtica del movimiento de los cuerpos y

conjunto de cuerpos geomtricamente distribuidos de un limitado campo de accin de un sistema de fuerzas.

Se usa para describir movimientos macroscpicos. La mecnica clsica es usada para describir el movimiento

de objetos macroscpicos, de proyectiles a partes de maquinaria, as como objetos astronmicos, como naves

espaciales, planetas, estrellas, y galaxias. Esto produce resultados muy exactos dentro de estas esferas, y es

uno de los temas ms viejos y ms grandes en ciencia, ingeniera y tecnologa.

La mecnica cuntica es una serie de principios cientficos que describen el comportamiento de la materia y

energa que predominan en las escalas atmicas y subatmicas.

El modelo atmico de Bohr. El anteltimo paso hacia el tomo actual.

En 1913, el cientfico dans Niels Bohr modific el modelo atmico de Rutherford, para poder explicar los

fenmenos de espectros de lneas de emisin tomando como base la mecnica cuntica.

En su teora, Bohr postul que:

Cuando los electrones giran alrededor del ncleo atmico no emiten energa. Los electrones no pueden girar alrededor del ncleo a cualquier distancia, slo lo pueden hacer

en aquellas rbitas donde su energa tiene unos valores determinados. Es decir, los electronesse distribuyen alrededor del ncleo en distintos niveles de energa(n=1, n=2, n=3, n=4,...). A

medida que el electrn se encuentra en niveles de energa mas grandes (ms alejados del

ncleo), poseen mayor energa.

Para que un electrn salte de una rbita ms cercana al ncleo, donde su energa vale E1, a otrams alejada, donde su energa vale E2, debe absorber una cantidad de energa igual a E2-E1. Es

decir un paquete determinado de energa, tal cual lo postula la mecnica cuntica. Esto

explica la formacin de las lneas oscuras del espectro de absorcin; las lneas oscuras en el

espectro se corresponden con las radiaciones absorbidas por los electrones para poder saltar a

rbitas ms alejadas.


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En el siguiente esquema se observan los espectros cuando el tomo absorbe una determinada cantidad de

energa y cuando emite la energa. Observen que en el espectro de la izquierda se observan lneas oscuras (que

corresponde a la energa absorbida que genera que el electrn pase a un nivel de energa mayor) y en el caso

del espectro de la derecha se observan lneas de color (correspondiente a la energa emitida que se genera

cuando el electrn vuelve a su nivel de energa inicial). ESTA EXPLICACIN DEL TOMO DE BOHR COINCIDE CON

LA MECNICA CUANTICA EN SU EXPLICACIN SOBRE LOS ESPECTROS DE ABSORCIN Y EMISION.

ActividadesTeniendo en cuenta lo ledo hasta el momento, realiza las siguientes actividades:

1. Realiza una lnea del tiempo donde ubiques los distintos modelos atmicos a lo largo de la historia. Realiza

los esquemas de cada modelo en la misma lnea y una breve explicacin de cada uno de ellos.

2. Cmo fueron descubiertos los electrones? Explica brevemente en qu consisti el experimento que fue

esencial para lograr descubrirlos.

3. a. Cul es la idea fundamental de la mecnica cuntica? Cul es la diferencia con la mecnica clsica?

b. Qu relacin tiene el tomo de Bohr con la mecnica cuntica?

4.. Qu sucede cuando un electrn aumenta su nivel de energa en el tomo de Bohr? Qu sucede cuando el

electrn disminuye su nivel de energa?

5. A qu se denomina espectro electromagntico? Cmo son los espectros atmicos cuando el electrn

aumenta su nivel de energa y cuando disminuye su nivel?


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6. a. Dibuja las estructuras de Bohr para los siguientes tomos e indica los niveles de energa en el mismo

esquema:

a. Carbono b. Sodio c Oxgeno d. Hidrgeno e. Berilio

7. Teniendo en cuenta el tomo de Bohr. Contesta verdadero o falso. En caso de ser falso, reescribe la oracin

para que sea verdadera:

a.Segn la mecnica cuntica, la cantidad de energa que una partcula puede absorber es continua.

b.Para que un electrn pase de un nivel de energa a otro, puedo entregar cualquier cantidad de energa al

tomo.

c.Para que un electrn pase de un nivel de energa a otro, debo entregar una cantidad de energa especfica, no

cualquier cantidad.

d. Cuando se entrega energa lumnica al tomo, este absorbe solo una parte por lo que en el espectro se

observan lneas oscuras.

e.Si un electrn absorbe una cierta cantidad de energa, este pasa a un nivel de energa superior y no vuelve

hacia el nivel donde se encontraba.

f.Si un electrn absorbe una cierta cantidad de energa, este pasa a un nivel de energa superior y luego vuelve

emitiendo energa.

g.A medida que aumenta el nivel de energa de los electrones, estos se encuentran ms cercanos al tomo.

h.Los electrones que participan en las uniones qumicas son los del primer nivel de energa.

8. El electrn del ltimo nivel de energa del siguiente tomo pasa del nivel de energa 3 al nivel de energa 4 en

el PASO 1, y luego vuelve al nivel 3 en el PASO 2. Indica en cada paso, si el proceso absorbe o emite energa:


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Trabajo prctico de laboratorio:Emisin en llamaObjetivo:

Observar la emisin de energa que se produce cuando luego de aumentar el nivel de energa de los electrones

de un tomo (calentndolo), el mismo regresa a su nivel de energa inicial.

Fundamento:

ACTIVIDAD: Para realizar el fundamento, describe la parte terica de lo que observamos en la experiencia.

Debes indicar las reacciones que ocurren, y realizar diagramas que expliquen lo que vamos a observar. Tom

nota de lo que te va a explicar el profesor antes de la experiencia!

Materiales:

Mechero de Bunsen Acido clorhdrico concentrado Erlenmeyer Esptula Pipeta Propipeta Reactivos: (Completar con los reactivos que el profesor utilice)

Procedimiento:

1. Pongan en un erlenmeyer 10 ml de acido clorhdrico.

2. Enciendan el mechero de Bunsen y ajstenlo para obtener una llama azulada.

3. Limpien la esptula sumergindola en el fuego y luego sumrjanlo en cido clorhdrico.

4. Luego, sumerjan la esptula en cada uno de los reactivos y llvenlo al fuego.

5. Repitan el paso 3 y 4 para cada uno de los distintos reactivos.

Resultados:

ACTIVIDAD: Para realizar la parte de los resultados anoten el color de la llama de cada reactivo en una tabla.

Conclusin:

a. A qu se debe la observacin de un color determinado en la llama?

b. En cada reactivo especifico, cul es el tomo que genera el cambio de color en la llama?

c. Qu utilidad tiene la tcnica de emisin en llama?

d. Cmo se podra detectar la presencia de algunos de los elementos anteriores en una muestra que

contuviera ms de un elemento?


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e. Por qu es importante limpiar la esptula antes de cada nuevo ensayo?

El modelo atmico actualLa teora de Bohr explicaba muy bien lo que suceda con el tomo de hidrgeno, pero se present inadecuada

para esclarecer los espectros atmicos de otros tomos con dos o ms electrones. Hasta 1900 se tena la idea deque la luz posea carcter de onda pero a partir de los trabajos realizados por Planck y Einstein, se dedujo que la

luz puede actuar como si estuviera compuesta por partculas o como si estuviera compuesta por ondas (es decir

de ambas maneras). La naturaleza dualstica onda-partcula pas a ser aceptada universalmente.

En 1924, Louis de Broglie sugiri que los electrones hasta entonces considerados partculas tpicas, poseeran

propiedades semejantes a las ondas. A todo electrn en movimiento (tomado como partcula), est asociado

una onda caracterstica (principio de dualidad).

Entonces, si un electrn se comporta como onda, como es posible especificar la posicin de una onda en un

instante dado?

Podemos determinar su energa pero no hay posibilidad de decir exactamente donde est el electrn. Adems

de esto, considerndose al electrn una partcula, sta es tan pequea que, si intentsemos determinar su

posicin y velocidad en un determinado instante, los propios instrumentos de medicin iran a alterar esas

determinaciones.

As es que Heisenberg enunci el llamado Principio de Incertidumbre que dice que No es posible determinar

la velocidad y la posicin de un electrn, simultneamente, en un mismo instante. Es decir que si conocemos su

velocidad, no podemos conocer su posicin y vice-versa.

La ecuacin de Schrdinger: Los orbitales.

En 1926, Erwin Schrdinger, debido a la imposibilidad de calcular la posicin exacta de un electrn en el

espacio, desarroll una ecuacin de ondas (ecuacin matemtica muy compleja), que permita determinar la

probabilidad de encontrar el electrn en una regin dada del espacio. Esta regin del espacio donde es mxima

la probabilidad de encontrar el electrn es llamada Orbital . Este orbital seria como una nube alrededor del

ncleo donde podra encontrarse el electrn.


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Figura: Ejemplo de un orbital en el espacio. El ncleo estara en el centro y la zona ms probable de encontrar un determinado electrn

estara dada por las zonas oscuras (nube electrnica).

ActividadesTeniendo en cuenta la lectura realizada hasta el momento, realiza las siguientes actividades:

1. Qu quiere decir que el electrn posea una naturaleza dualstica?2. Por qu no podemos predecir el lugar exacto donde se encuentra un electrn?

3. Qu podemos determinar a partir de la resolucin de la ecuacin de Schrodinger?

4. a. A qu se denomina orbital?

b. Cul es la diferencia entre el orbital del tomo de Bohr y el orbital que propone Schrodinger?

5. Observa el video* titulado Vivimos en una nube de electrones que se adjunta en el blog de la materia y

completa el siguiente prrafo:

En realidad los _______________se mueven en una ______________ que es la ____________________ en

donde hay ms _______________ de encontrarlos. Uno de los motivos por los cuales no podemos atravesar una

pared es porque no nos lo permiten las _____________ que ejercen entre s las _______________ . Cuando se

unen los ________________, lo nico que realmente se tocan son las _____________ . Estas

_______________ son lo que Schrodinger llama _________________.

*Link del video: http://www.youtube.com/watch?v=3FFX8xlVngw


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Los nmeros cunticosCada electrn de un tomo se caracteriza por tener cuatro nmeros cunticos que surgen de la resolucin de las

ecuaciones de Schrdinger. A estos nmeros se los denomina nmeros cunticos. Se podra pensar este

conjunto de nmeros como el nmero de documento de identidad de cada electrn. No existen dos electrones

en un tomo que tengan los cuatro nmeros cunticos iguales, as como todas las personas tienen nmeros dedocumento diferentes.

Los nmeros cunticos son los siguientes:

1. NMERO CUNTICO PRINCIPAL: n

Determina la energa del electrn. Toma valores enteros: 1,2,3,4 A mayor n ms lejos se encuentra del ncleo del orbital. A mayor n el electrn tiene mayor energa y se encuentra menos atado al ncleo.

2.NMERO CUNTICO AZIMUTAL : l

Designa la forma del orbital (tambin llamado subnivel). Depende de n y toma valores enteros desde 0 hasta (n -1).

Por ejemplo, para n=1 slo hay un valor posible, el l=0. Para n=2 hay dos valores posibles; l=0 y l=1. Para

n=3 hay tres valores posibles: l=0, l=1 y l=2.

Generalmente el valor de l se representa por una letra en vez de por su valor numrico:

L 0 1 2 3

Nombre del orbital o

subnivel S p d f

Forma del orbital o

subnivel

3. EL NMERO CUNTICO MAGNTICO m

Describe la orientacin del orbital en el espacio. El valor del nmero cuntico magntico depende de l. Toma valores enteros entre -l y l, incluyendo el 0.

4. NUMERO CUANTICO DE SPIN: s


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En cada orbital es posible ubicar solo dos electrones que giran en sentidos opuestos (horario y antihorario). El

sentido de giro de los electrones est caracterizado por el cuarto nmero cuntico: el nmero cuntico de spin,

al que se le asigna la letra s y valores de y.

La siguiente tabla debes usarla para facilitarte la forma de trabajar con los nmeros cunticos y los orbitales:

Tabla de nmeros cunticos y orbitalesn

(Nivel deenerga)

l(Forma del orbital)

M(Forma de disposicin

en el espacio delorbital)

CANTIDAD DEORBITALES(Indicado

tambin por elnmero m)

NMERO DE ELECTRONES(2 por cada orbital con nmero s

distinto:+1/2 -1/2)

Toma

valores

enteros

(1,2,3,4)

Toma valoresenteros desde 0

hasta (1 - n)Toma valores enteros

desdel hasta l

incluyendo el 0

1 0 s 0 1 2

2 0

1

s

p

0

-1 , 0, 1

1

3

2

6

30

1

2

s

p

d

0

-1, 0, 1

-2, -1, 0, 1, 2

1

3

5

2

6

10

40

1

2

3

s

p

d

f

0

-1, 0, 1

-2, -1, 0, 1, 2

-3, -2, -1, 0, 1, 2, 3

1

3

5

7

2

6

10

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Vamos a realizar una actividad de ejemplo, para entender mejor los 4 nmeros cunticos hasta ahora vistos:

Ejemplo para entender mejor!ACTIVIDAD:Indica la cantidad de orbitales que puede tener el nivel de energa 2.

RESOLUCIN:

El nivel de energa es dos, por lo tanto el numero cuntico principal (n) es igual a 2.

El nmero cuntico l, toma valores enteros desde 0 hasta n-1. Por lo tanto, tenemos que l puede ser: l = 0 y l = 1

Sabemos que el nombre de los orbitales es s (que corresponde a l=0) y p (que corresponde a l=1)

Por lo tanto, tambin sabemos la forma del orbital (ver las formas que corresponden a los orbitales s y p en el

texto)

Finalmente, podemos saber las disposiciones en el espacio de los orbitales con el nmero cuntico m. Como m

puede tomar valores desde -l hasta +l entonces m puede ser:

PARA l=0 m=0

PARA l=1 m= -1, m= 0 y m=1

ES DECIR QUE EN TOTAL, PARA EL NIVEL DE ENERGIA 2, PODEMOS TENER 4 ORBITALES.


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Actividades1. A partir de la resolucin de la ecuacin de Schrodinger, podemos determinar 4 nmeros cunticos. Indicacules son esos nmeros y qu determina cada uno de ellos.

2. Teniendo en cuenta el nivel de energa n=1:

a. Cuntas formas de orbitales puedo tener en el nivel de energa n=1? Cmo se llaman dichos orbitales?

b. Cuntos orbitales en total puedo tener?

3. Teniendo en cuenta el nivel de energa n=3:

a. Cuntas formas de orbitales puedo tener en el nivel de energa n=3? Cmo se llaman dichos orbitales?

b. Cuntos orbitales en total puedo tener?

4. Teniendo en cuenta el nmero cuntico de Spin, cuntos electrones podemos ubicar por cada orbital? De

acuerdo a tu respuesta, indica cuantos electrones puedo ubicar en el nivel de energa 1 y en el nivel de energa 3

(estudiados en el punto 2 y 3).

5. Indica si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas. En caso de ser falsa, reescrbela para que sea

verdadera.

a. Un electrn que tiene n=2 tiene mayor energa que un electrn que tiene n=4

b. Un electrn que tiene n=1 est ms cerca al ncleo que uno que posee n=2.

c. Un electrn que tiene n=2, puede poseer solo un nmero m que es igual a 0.

d. Un electrn que tiene n=2, puede estar en dos subniveles, el s el p.

e. El nivel 3 de energa, tiene 2 nmeros cunticos l; el 0 y el 1.

f. Como el nivel de energa 3, tiene 3 nmeros cunticos l (el 0, 1 y 2), entonces posee los subniveles s, p y d.

g. En un tomo pueden existir hasta 18 electrones con n=3

h. En un orbital solo pueden haber un electrn.

6. Elijan la opcin correcta para el nmero cuntico m de un electrn en el orbital 4p:

a. puede ser +1/2 -1/2b. toma cualquier valor entre +2 y -2

c. puede ser 4

d. puede ser 3

e. todas las opciones anteriores son incorrectas

7. Para un electrn que tiene nmeros cunticos n=3 y m= 2 Cul de las siguientes opciones es correcta?

a. debe tener l=1

b. debe tener l=2

c. puede tener l=0, l=1 l=2


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d. Puede tener l=2 l=4

8. Teniendo en cuenta solo el nmero cuntico l, cuantos electrones puede haber en total, en cada orbital s, p, d

y f?

Configuracin electrnicay propiedades peridicasLuego de aprender la teora atmica actual y la utilizacin de los nmeros cunticos, es tiempo de realizar las

configuraciones electrnicas de los tomos y relacionarlas con los nmeros cunticos. Para ello, lee la siguiente

gua y realiza las actividades correspondientes.

La configuracin electrnica

Al referirnos a la configuracin electrnica, estamos hablando de la descripcin de la ubicacin de loselectrones en los distintos niveles, subniveles y orbitales de un determinado tomo.

La configuracin electrnica es la representacin del modelo atmico de Schrdinger o modelo de la mecnicacuntica de manera ms simplificada y automatizada donde se encuentran los nmeros cunticos pero de unamanera ms simplificada.

En el siguiente caso, observaremos como ejemplo, la configuracin electrnica del tomo de oxigeno que tal vezconozcan de aos anteriores:

8O: 1s22s

22p

4

Dicha configuracin, lleva de manera escondida, los nmeros cunticos que hemos aprendido. Para observar

donde estn los nmeros cunticos escondidos, observen la siguiente figura:


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Qu debo tener en cuenta para escribir la configuracin electrnica de los tomos?

Cada nmero representa el nivel de energa en que se encuentra el electrn. Cada lnea por encima del subnivel indica un orbital. Por eso, la cantidad de orbitales est dada por el

nmero m.

Cada flecha representa un electrn.Una flecha va hacia arriba y la otra hacia abajo debido a que paraestar en un mismo orbital deben tener distintos nmeros s.

Al escribir las configuraciones debo llenar los orbitales siguiendo 2 regla; La regla de Hund y la Regla delas diagonales

La regla de las diagonales

Para llenar los niveles de energa debo utilizar el siguiente orden de llenado debido a que en niveles ms altos

de energa, algunos orbitales poseen menor energa que otros y se superponen. La regla est dada por el

siguiente grafico donde el llenado se realiza en forma de diagonales:

La regla de Hund

La regla de Hund dice que la configuracin electrnica ms estable en los subniveles es la que tiene mayor

numero de espines paralelos. Por lo tanto, al llenar los subniveles con los electrones, primero debo colocarlos

en los orbitales en forma paralela y luego volver a completar los orbitales que hagan falta.

Para poder entenderlo mejor, volvamos a la configuracin del oxgeno:


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Observemos que en el caso anterior, hay dos electrones en el subnivel 2p, que se encuentran solos y paralelos

uno con otro (mirando hacia arriba los dos) en lugar de estar unidos en un mismo orbital como en el caso

siguiente donde hay un error por no cumplir la regla de Hund:

Actividades


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Teniendo en cuenta lo ledo hasta el momento realiza las siguientes actividades:

1. Realiza las configuraciones electrnicas (con electrones en forma de flecha y con nmeros) de los siguientes

tomos:

6C ; 15P ; 17Cl ; 29Cu ; 35Br

2. Indica los errores de las siguientes configuraciones electrnicas:

3. a. Completa los 4 nmeros cunticos pertenecientes a los electrones sealados en las siguientes

configuraciones electrnicas:

Electrn 1: Electrn 2:

n= n=

l= l=

m= m=

s= s=

b. Qu forma tiene el orbital donde se mueve el electrn 1? Y la forma del orbital donde se mueve el electrn

2? Realiza el esquema de cada forma.

Trabajo prctico: Orbitales atmicos


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1. Observa la siguiente configuracin electrnica. Teniendo en cuenta los electrones marcados en laconfiguracin electrnica completa la tabla:

Electrn n= l= m= s= Forma del orbital

a 1 0 s 0 +1/2

b

c

d

e

f

g

2. Observa los orbitales de cada electrn marcado en la simulacin de PC:


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a. Compara los orbitales en los que se encuentran los electrones a y b, Cul es la caracterstica distintiva quetienen dichos electrones para que puedan encontrarse en el mismo orbital? Podra agregar un tercer electrn adicho orbital?b. Qu diferencia estructural hay en los orbitales en los que se encuentran los electrones a y c? A qu se debeesto?c. Qu diferencia estructural hay en el orbital en el que se encuentran los electrones c y d? A qu se debeesto?

d. Cambia la forma entre los orbitales de los electrones d y e? A qu se debe esto? Qu es lo que cambia endichos orbitales? A qu se debe esto?e. Cambia la forma entre los orbitales de los electrones f y g? A qu se debe esto? Qu es lo que cambia endichos orbitales? A qu se debe esto?

Conclusiones

3. Responde verdadero y falso. En caso de ser falsa, reescribe la oracin para que sea verdadera:

I. Si dos electrones se encuentran en un mismo orbital, deben tener el mismo nmero de spin.

II. El subnivel de energa S tiene la misma forma tanto para el nivel de energa 1 como para el 2; la nicadiferencia es el tamao.

III. Los orbitales del subnivel S pueden tener la misma forma que los del subnivel P.

IV. La forma de los orbitales que se encuentran dentro del subnivel P es distinta.

V. La disposicin en el espacio de los orbitales que se encuentran dentro del subnivel P es distinta.

Hibridacin de orbitales atmicos


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Hasta el momento, logramos dar un vistazo a los nmeros cunticos en tomos solitarios. Pero ahora debemos

estudiar algunas propiedades que se generan al unirse los tomos entre s. Para ello, tomemos el ejemplo de la

molcula de metano.

En la etapa diagnstica, recordamos como realizar la estructura covalente de la molcula de Metano (CH 4) en la

que podamos observar que el carbono formaba 4 enlaces similares con las 4 molculas de hidrogeno de la

siguiente manera:

Como observamos, las 4 uniones son similares y tienen la misma energa de enlace y la misma distancia entre

los tomos.

Pero hagamos ahora la configuracin electrnica del carbono:

6C:

Como vemos, el tomo de carbono tiene solo 2 tomos desapareados en distintos orbitales por lo que solo

podra formar dos enlaces con el hidrgeno. Pero cmo es entonces que forma 4 enlaces y los 4 exactamente

iguales?

Para explicar este tipo de uniones, los qumicos idearon la teora de la hibridacin de orbitales atmicos. Se

denomina hibridacin a la mezcla de orbitales (por lo general del tomo central de la molcula) para generar

orbitales similares (con la misma energa).

En el caso del carbono en la molcula de metano, la hibridacin ocurrira de la siguiente manera:

1)

2)

4 ORBITALES HIBRIDOS sp3

Esta hibridacin ocurre con el objetivo de dar 4 electrones desapareados que puedan unirse a los 4 electrones

de los hidrgenos. Para que los 4 enlaces sean exactamente iguales, ocurre una mezcla de los orbitales 2s y 2p

para dar los orbitales hbridos denominados sp3(El 3 indica la cantidad de orbitales p mezclados con el s).

Actividades


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El objetivo de las siguientes actividades consiste en tratar de estudiar las hibridaciones que se dan en distintas

molculas a partir de varios pasos que irn realizando en cada inciso. Para ello tomaremos las molculas de

metano, cloruro de berilio y trifluoruro de boro.

MOLECULA DE METANO

1. Recuerdas cules son los electrones que participan en las uniones qumicas? Marca con una cruz la

respuesta correcta:

a. Todos los electrones de un tomo participan en la unin qumica

b. Solo los electrones del ltimo nivel de energa participan de la unin qumica.

c. Solo los electrones del ltimo orbital participan de la unin qumica.

2. Teniendo en cuenta la molcula de Metano (CH4), realiza la configuracin electrnica (con flechas) del tomo

de carbono central. Encierra con un crculo, los electrones que participan en las uniones qumicas con los 4

hidrgenos.

3. Observando solo la estructura de Lewis del metano en la primera pgina. Indica cuntas uniones con el

hidrgeno posee el tomo de carbono central. Son todas iguales dichas uniones?

4. Ahora observa solo la configuracin electrnica del tomo de carbono que realizaron en el punto 2. Cuntas

uniones qumicas podra tener el carbono teniendo en cuenta los electrones desapareados?

5. Cmo explicas que el carbono realice 4 uniones exactamente iguales con los hidrgenos?

6. Qu tipo de hibridacin de orbitales atmicos se da en el carbono del metano?

MOLECULA DE CLORURO DE BERILIO (BeCl2)


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1. Teniendo en cuenta la molcula de cloruro de berilio, realiza la configuracin electrnica (con flechas) del

tomo de berilio central. Encierra con un crculo, los electrones que participan en las uniones qumicas con los 2

cloros.

2. Observando solo la estructura de Lewis del cloruro de berilio. Indica cuntas uniones con el cloro posee eltomo de berilio central. Son todas iguales dichas uniones?

3. Ahora observa solo la configuracin electrnica del tomo de berilio que realizaron en el punto 1. Cuntas

uniones qumicas podra tener el berilio teniendo en cuenta los electrones desapareados?

4. Cmo explicas que el berilio realice 2 uniones exactamente iguales (misma energa y longitud) con los

cloros?

5. Qu tipo de hibridacin de orbitales atmicos se da en el berilio en este caso?

MOLECULA DE TRIFLUORURO DE BORO (BF3)

1. Teniendo en cuenta la molcula de trifluoruro de boro, realiza la configuracin electrnica (con flechas) del

tomo de boro central. Encierra con un crculo, los electrones que participan en las uniones qumicas con los 3

flores.

2. Observando solo la estructura de Lewis del trifluoruro de boro. Indica cuntas uniones posee el tomo de

boro central con el flor. Son todas iguales dichas uniones?

3. Ahora observa solo la configuracin electrnica del tomo de boro que realizaron en el punto 1. Cuntasuniones qumicas podra tener el boro teniendo en cuenta los electrones desapareados?

4. Cmo explicas que el boro realice 3 uniones exactamente iguales (misma energa y longitud) con el flor?

5. Qu tipo de hibridacin de orbitales atmicos se da en el boro en este caso?


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Propiedades peridicasLas propiedades peridicas son las propiedades que varan de forma gradual al movernos en un determinado

sentido en la tabla peridica.

Entre ellas vamos a ver la energa de ionizacin, la electronegatividad y el radio atmico.

1. Electronegatividad

Capacidad que presenta un tomo para atraer los electrones hacia su ncleo. Si un tomo atrae fuertementeelectrones, se dice que es altamente electronegativo, por el contrario, si no atrae fuertemente electrones eltomo es poco electronegativo.En la tabla peridica la electronegatividad aumenta de izquierda a derecha en un perodo y de abajo haciaarriba en un grupo.

Figura: Aumento de la electronegatividad segn periodo y grupo

2. Radio atmico

Es la mitad de la distancia entre dos ncleos de dos tomos adyacentes. Los radios atmicos estndeterminados en gran medida por cun fuertemente atrae el ncleo a los electrones. Por lo tanto depende de laelectronegatividad.

Dentro de un periodo, el radio atmico disminuye mientras que en el periodo aumenta. Esto se debe a que elradio atmico al depender de la electronegatividad, aumenta en el sentido contrario en la tabla peridica.

Figura: Aumento del radio atmico segn periodo y grupo


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Potencial de ionizacin

Es la energa mnima necesaria para quitar un electrn de un tomo gaseoso en su estado fundamental:

Dentro de un grupo, la energa o potencial de ionizacin disminuye a medida que aumenta el nmero

atmico, es decir de arriba abajo. En los periodos, disminuye de izquierda a derecha. Esto se debe a que enelementos con menor radio, la fuerza con la que estn unidos los electrones es mayor (ya que poseen mayorelectronegatividad), y para sacar un electrn se requiere ms energa.

.Figura: Aumento de potencial ionizacin segn periodo y grupo

Cabe destacar que las energas de ionizacin de los gases nobles (grupo 8A) son mayores que todas las dems,

debido a que la mayora de los gases nobles son qumicamente inertes en virtud de sus elevadas energas de

ionizacin.

Actividades1. Define:

a. Electronegatividad b. Potencial de ionizacin c. Radio atmico.

2. a. Completa los siguientes esquemas con flechas que indiquen en qu sentido aumentan dichas propiedades.

Electronegatividad Radio atmico Potencial de ionizacin

b. Qu explicacin hay en que el radio atmico y el potencial de ionizacin aumenten de dicha manera? Explica

cmo afecta la electronegatividad en ambos conceptos.

3. Indica entre los siguientes pares de tomos cul tiene mayor radio atmico, electronegatividad y potencial de

ionizacin:

Radio atmico

Cl.. Br

Ca.. S

Li.. Be

Electronegatividad

Cl.. Br

Ca.. S

Li.. Be

Potencial de ionizacin

Cl.. Br

Ca.. S

Li.. Be

Unidad 1 Quimica Del Carbono

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