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44Distribuciones electrnicas especiales (anomalas)En los elementos de transicin, que en la Tabla Peridica corresponden al grupo B, que se reconocen porque su distribucin electrnica termina en el subnivel d, se observa que el llenado de electrones de este ltimo subnivel presenta anomalas en 2 casos muy importantes:En el grupo VIB, el cromo (Z = 24) y el molibdeno (Z = 42), cuya distribucin electrnica termina en d4 (inestable), debe pasar a d5 (estable). En el grupo IB, el cobre (Z = 29), la plata ( Z = 47), y el oro (Z = 79), cuya distribucin electrnica termina en d9 (inestable), debe pasar a d10 (estable). E paladio (Z = 46), cuya distribucin termina en d8 (inestable), debe pasar a d10 (estable). Nmero cunticoDetermina para el electrnDefine para el orbitalPrincipal (n)En nivel principal de energaEl tamao o volumen efectivoSecundario o azimutal ()El subnivel donde se encuentra, dentro de un determinado nivel de energaLa forma geomtrica espacialMagntico mEl orbital, donde se encuentra dentro de un subnivel determinadoLa orientacin espacial que adopta bajo la influencia de un campo magnticoSpin magntico ms (s)El sentido de rotacin o giroAlrededor de su eje imaginario-----------Los nmeros cunticos2Segn la mecnica ondulatoria, los niveles de energa en el tomo se componen de uno o ms orbitales, y en tomos que contienen ms de un electrn.La distribucin de los electrones alrededor del ncleo est determinada por el nmero y el gnero de niveles de energa que estn ocupados.Por lo tanto, para investigar la forma en la que estn acomodados los electrones en el espacio, se deben examinar los niveles de energa en el tomo usando los nmero cunticos.31. El nmero cuntico principal, nSe refiere al nivel principal de energa como en la teora de Bohor, n puede tener valores de 1, 2, 3, etc., hasta el infinito. Con frecuencia tambin se asignan letras a estos niveles: Nmero cuntico principal1234Designacin por letraLKMNpara referirse al nivel n = 1 como el nivel KEjemplo,452.Nmero cuntico azimutal, lLa mecnica cuntica predice que cada nivel principal est formado por uno o ms subniveles, cada uno de los cuales est especificado por un nmero cuntico secundario, l, que se llama nmero cuntico azimutal. Para algn nivel determinado, este nmero cuntico puede tener valores de 0, 1, 2, etc., hasta un mximo de n 1. Cuando n = 1, el mayor (y nico) valor de l permitido es l = 0; por lo tanto el nivel electrnico K no tiene sino un subnivel. Cuan n = 2.Cuando n = 2, se producen dos valores de l, l = 0 y l = 1; en consecuencia, el nivel L est formado por dos subniveles.6Resumen de los valores de l que se obtienen de cada valor de nnl1020,130,1,240,1,2,3......n0,1,2, , n - 1Se ve que el nmero de subniveles en cualquier nivel en particular sencillamente es igual a su valor de n7Relacin de las letras con los diversos valores de ll1234560...Designacin de subnivelesspdfghi...Las cuatro primeras letras tienen su origen en los espectros atmicos de los metales alcalinos (del litio al cesio). En estos espectros se observaron cuatro series de lneas y se les design serie sharp, principal, difusa y fundamental, de donde provienen las letras s, p, d, y f. Para l = 4, 5, 6, etc., simplemente se contina con el alfabeto, sin embargo, para este propsito se tendrn en cuenta solamente los subniveles s, p, d, y f, puesto que son los nicos que estn poblados por electrones en los tomos en su estado basal (fase de energa mnima)Ejemplo: El subnivel s del segundo nivel (n = 2, l = 0) se llamara subnivel 2 s. En forma semejante, el subnivel p del segundo nivel (n = 2, l = 1) sera el subnivel 2 p.83. El nmero cuntico magntico , mCada subnivel est compuesto de uno o ms orbitales, donde un orbital dentro de un subnivel definido se distingue por su valor de m.El nmero cuntico magntico, deriva su nombre del hecho de que puede usarse para explicar la aparicin de lneas adicionales en los espectros atmicos que se producen cuando los tomos emiten luz al estar en un campo magntico.

Espectro continuo: proveniente de la de la luz solar o luz blanca9

Espectro Atmico:10En nmero cuntico magntico m, tiene valores enteros entre l y + lCuando l = 0, solo permite un valor de m, m= 0; por lo tanto, un subnivel s se compone solamente de un orbital (llamado orbital s).Un subnivel p (l = 1) contiene tres orbitales m: -1, 0 y +1Un subnivel d (l = 2) se compone de cinco orbitales m: -2, -1, 0, +1, +2Un subnivel f (l =3) tiene siete orbitales m. -3, -2, -1, 0, +1, +2, +3Se puede identificar un orbital especfico en el tomo por su grupo de tres nmeros cunticos. Un orbital para el cual n = 3, l = 1 y m = 0 Corresponde a uno de los orbitalesque pertenecen al subnivel p del tercer nivel.11Resumen de los nmeros cunticos12El nmero cuntico de spin, sIndica el sentido de rotacin del electrn alrededor de su propio eje.

Cuando un electrn rota o gira genera un pequeo campo magntico, es decir, acta como un pequeo microimn. En base a esta cualidad del electrn en el sistema atmico y molecular, se logra explicar las propiedades de una sustancia qumica13Orbitales s :l = 0

, forma esfrica14Orbitales p:l = 1, forma dilobular

15Orbitales d:l = 2 m =-2- 10+ 1+ 2

16Orbitales f:l = 3,-2- 10+ 1+ 2+ 3- 3m =

17Distribucin electrnica o Configuracin electrnica (C.C.)Es la distribucin de los electrones en torno al ncleo en diferentes estados energticos (niveles, subniveles y orbitales,). 1. Distribucin por subnivelesSe efecta segn el principio de aufbau (trmino alemn aufbau significa construir o hacer la distribucin electrnica.La energa relativa de un subnivel u orbital se avala sumando n y l:Los subniveles u orbitales que poseen la misma energa relativa, se denominan degenerados, luego la distribucin electrnica seguir el orden creciente de los niveles energticos (n)18Ejemplo 1Qu subnivel posee mayor estabilidad, 3d o 4s?La energa y la estabilidad son inversamente proporcionales.El subnivel 4s tiene menor energa relativa, por lo tanto tiene mayor estabilidad, y el subnivel 3d tiene mayor energa relativa, por lo tanto tiene menor estabilidad.19Ejemplo 2Cul de los siguientes subniveles posee mayor energa? Qu subnivel es el ms estable?: 5d, 7s, 4f, 6p?En el ejemplo todos poseen la misma energa relativa, entonces se trata de subniveles degenerados; en este caso, el orden de energa (energa absoluta) se efecta con el valor de nEnerga:4f < 5d < 6p < 7sEstabilidad:4f > 5d > 6p > 7sLuego, el de mayor energa es 7s y el de mayor estabilidad es 4f20Regla de MllierEs la forma prctica de realizar la distribucin electrnica por subniveles segn el principio de Aufbau. Tambin se le llama la regla del serruchoEnerga21Ejemplo 1Realizar la distribucin electrnica del fsforo (Z = 15)Ejemplo 2Realizar la distribucin electrnica del germanio (Z = 32) y determinar:a)El mayor nivelb)El nmero de electrones en el mayor nivelc)La cantidad de subniveles22SolucinEl Mayor nivel: Nmero de electrones en mayor nivel: Cantidad de subniveles: 1s2 2 s2 2p6 3 s2 3p6 4s2 3d10 4p244823Ejemplo 3Realizar la distribucin electrnica del manganeso (Z = 25) e indicar el nmero de electrones en subniveles principales, electrones en el ltimo nivel y electrones en el penltimo nivelSolucinElectrones en subnivel p: 12eElectrones en el ltimo nivel :2eElectrones en el penltimo nivel :13e1s2 2 s2 2p6 3 s2 3p6 4s2 3d524Configuracin electrnica Kernel o simplificadaPara realizar la distribucin electrnica simplificada o Kernel (trmino alemn que significa corazn) se hace uso de la configuracin electrnica de un gas noble. Sirve para visualizar rpidamente el nmero de electrones de valencia; ubicar un elemento en la tabla peridica moderna; deducir rpidamente el nmero de elementos que hay en cada perodo de la tabla peridica; etc.1s22s2 2p63s2 3p6 4s2 3d10 4p65s2 4d10 5p66s2 4f14 5d10 6p67s2 5f14 6d10 7p6Se observa que los gases nobles son elementos que presentan sus distribuciones electrnicas completas en los subniveles s y p del penltimo nivel (mayor nivel energtico); por lo tanto; sus orbitales estn apareados, siendo por ello qumicamente estables25Ejemplos Realizar la distribucin electrnica del Kernel de nitrgeno (Z= 7), magnesio (Z = 12), hierro (Z = 26) e Ytrio (Z = 39)Primero se desarrolla la distribucin electrnica completa y luego la notacin Kernel a)1s22 s2 2p32 s2 2p3El ltimo nivel es 2 (n = 2), por lo tanto, posee 2 niveles y 5 e de valencia.b)1s22 s2 2p63 s2 3 s2 c)1s22 s2 2p63 s2 3p64s23d64s23d6El ltimo nivel es 4 y tiene 8 electrones de valencia 26d)1s22 s2 2p63 s2 3p64s23d104p65 s2 4d15 s2 4d1El ltimo nivel es 5 y posee 3 electrones de valencia (electrones del ltimo nivel y penltimo nivel, d).Para los elementos representativos (grupo A de la tabla peridica), los electrones de valencia son los del ltimo nivel o nivel de valencia.Para los elementos de transicin (grupos B de la tabla peridica), los electrones de valencia son los del ltimo nivel y penltimo nivel (subnivel d)27TABLA PERIDICA

28DISTRIBUCIN ELECTRNICA DE TOMOS IONIZADOSI.Para el aninSe determina la cantidad de electrones del anin y luego se aplica la regla de Sarrus. Ejemplo:Solucin:a)1s22 s2 2p410 e=b)1s22 s2 3 s2 2p63p618 e=29II.Para el catin-Aplicar la regla de Sarrus para su respectivo tomo neutro.-Se debe tener en cuenta que los electrones que pierde el tomo son del ltimo nivel o capa, luego de la penltima capa, en ese orden. En un mismo nivel el orden de salida es:nf,nd,np,nsDe mayor a menor energa relativa30Ejemplo:Solucin:a) =1s22s2 2p63p1mayor nivelsaleb)1s2 2 s2 2p6 =[Ne]=[Ne]3 s2 3p4Los electrones que salenSon 3p por ser de mayor Energa que 3s[Ne]=3 s2 3p2=c)[Ar]=4s23d62e salen del ltimo nivel(4s) y 1e sale del penltimo nivel(3d)=[Ar]4s03d5=[Ar]3d5312. DISTRIBUCIN POR ORBITALESSe efecta mediante el principio de mxima multiplicidad de o de Hund, que establece lo siguiente:Ningn orbital de un mismo subnivel (de igual energa relativa) puede contener dos electrones antes que los dems contengan por lo menos uno.Por lo tanto primero se debe dejar todos los orbitales a medio llenar y luego empezar el llenado con spines opuestos.Ejemplo 1:Aplicar correctamente la regla de Hund en p4Primer paso:p4=Segundo paso:p4=Distribucin incorrectap4=32Ejemplo 2:Para el subnivel 4d7 , determinar la cantidad de orbitales apareados y orbitales desapareados.SolucinAplicando la regla Hund en 4d7 (el subnivel d tiene 5 orbitales)4d7 =Orbitales apareados:2Orbitales desapareados:333Ejemplo 3:Hacer la distribucin electrnica por orbitales par el tomo de flor (Z = 9)SolucinEn primer lugar realizamos la distribucin electrnica por subniveles aplicando la regla de Sarrus, luego para cada subnivel se aplica la regla de Hund.=1s22s2 2p5=1s2sDistribucin electrnica orbital - spin34Ejemplo 4:Determinar los valores de los nmeros cunticos para el ltimo electrn en el tomo de oxgeno.SolucinCada electrn tienen , ,m ,sySe determina porSarrusHund=1s22s2 2p4nCuatro ltimos electrones==12p4-10+1Los valores de los nmeros cunticos para el ltimo electrn son:n ==1,-1m=ys=-35Ejemplo 5:El ltimo electrn en distribuirse tiene los siguientes nmeros cunticos: n= 3, = 2,

m = 0, s = +Solucin:El ltimo electrn se encuentra en el tercer nivel (n= 3) , subnivel d( = 2), (m = 0)ycon spin antihorario entonces con esta Informacin podemos reconstruir la configuracin electrnica, de esta manera:=1s22s2 2p63 s2 3p64s23d()-2-10+1+23=4s2()-2-10+1+23d3#e= 23=23363. PRINCIPIO DE EXCLUSIN DE PAULIEn un tomo, no pueden existir 2 electrones cuyos 4 valores de sus nmeros cunticos sean iguales.Este principio de fundamenta en el hecho de que 2electrones que estn en el mismo Orbital y poseen el mismo sentido del spin presentan repulsiones muy fuertes entre sDebido a sus campos magnticos igualesNNSSSSNNElectrones que presentan spines paralelos en un mismo orbital no pueden coexistir, porque los polos iguales se repelen o rechazan37Ejemplo Hallar los nmeros cunticos de los electrones en el tomo de litio (Z = 3) y comprobar el principio de exclusin de Pauli.Solucin 1s2=2s11s2sabcabcElectrnnms10010020038PARAMAGNETISMO Y DIAMAGNETISMOSustancias qumicas (simples o compuestas) paramagnticas. Son aquellas que son atradas por un campo magntico generado por un imn o un electroimn.Este comportamiento se debe a la existencia de electrones desapareados en su distribucin atmica o molecular. Sustancias qumicas (simples o compuestas) diamagnticas. Aquellas que son dbilmente repelidas o no son atradas por un campo magntico.En este caso slo existen electrones apareados en su estructura atmica o molecular.Por lo tanto: Si el tomo posee uno o ms orbitales desapareados ser paramagntico, caso contrario , es decir si todos los orbitales son apareados, ser diamagntico39Balanza de Gouy

NSEl electroimn est desconectado; la balanza est en equilibrioEl electroimn est conectado y surge un campo magntico; la balanza pierde el equilibrio, la sustancia paramagntica aparentemente tiene mayor peso40

NSEl electroimn est conectado y surge un campo magntico; la balanza pierde el equilibrio, la sustancia diamagntica es repelida por el campo, con una prdida aparente de peso.41Susceptibilidad magntica o momento magntico()Es la medida de la fuerza relativa con la que es atrada una sustancia paramagntica por un campo magntico externo, el valor de esta fuerza relativa est relacionado en forma directamente proporcional al nmero de orbitales desapareados.Donde k = nmero de orbitales desapareadosPara sustancias qumicas diamagnticas, k es igual a cero (0), luego el momento magntico es cero (0):k = 0 =0Existen algunos elementos paramagnticos llamados ferromagnticos, como: el hierro (Fe), cobalto (Co), nquel (Ni), etc., los que, cuando se les somete a la accin de un campo magntico externo, sufren una atraccin fuerte y se imantan en forma permanente.42Ejercicios1.Si el momento magntico del tecnecio es 5,92 y su distribucin electrnica posee 5 niveles de energa, Cul es el nmero atmico del tecnecio?Solucin Si el momento magntico, = 5,92, entonces: Por tanteo el valor de k, resulta k = 5 5 orbitales desapareados que probablemente pertenezcan al subnivel dd5=Adems el tecnecio tiene 5 niveles de energa y la distribucin electrnica debe terminar en subnivel d. Por lo tanto la distribucin electrnica completa debe ser Tc=1s22 s2 2p63 s2 3p64s23d104p65 s2 4d5de dondeTc=43432.El momento magntico del paladio (Z = 46) es cero (es diamagntico). Cul es su distribucin electrnica correcta del paladio?SolucinPor dato: =0k =0(no posee orbitales desapareados)=5 s2 4d8)(se observa 2 orbitales desapareados (k = 2),entonces la distribucin electrnica anterior es incorrecta.Realizando un salto electrnico de 2e del 5s hacia el 4d, tenemos=5 s0 4d10)(comok =0 =0,la configuracin electrnica es la correcta.45EjemplosDistribuciones electrnicas del grupo IVBa)=4s3dinestable=4s3destable=4s1 3d5Configuracin E. correctaEl cromo presenta 6 orbitales desapareados, esto comprueba el valor experimental de su momento magntico=Es un elemento de alta susceptibilidad magntica porque su momento magntico es mayor que el de otros elementos46b)La distribucin electrnica del molibdeno es semejante al cromo :=5s14d5Distribuciones electrnicas del grupo IBa)=4s3dinestable4s3destable=4s1 3d10Configuracin E. correctaSe observa que el cobre presenta un orbital desapareado en el ltimo nivel energtico o cuarto nivel de energa47b)=5s24d9=5s14d10c)=6s2 5d94f14=6s1 5d104f1448Elementos de transicin interna (regla de bypass)La distribucin electrnica de los elementos cuyo ltimo subnivel es f logra una mayor estabilidad cuando un electrn realiza una transicin de ltimo nivel f al siguiente subnivel d, se aplica a un gran nmero de elementos lantnidos y actnidos Ejemplo=7s2 6d5f4C.E. incorrecta=7s2 5f3C.E. correcta6d149Ejercicio 1Hacer la distribucin electrnica ms estable del gadolinio (Z = 64)=6s2 5d4f8=6s2 5d14f7Ejercicio 2Realizar la distribucin electrnica ms estable del protactinio (Z = 91)=7s2 6d5f3=7s2 5f26d1