numeros cuanticos y configuracion electronica
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Configuración Electrónica
QuímicaQuímica
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Configuración electrónica
Es la descripción de la ubicación de los electrones en los distintos subniveles de un átomo.
Son conjuntos de: n l x n = número cuántico principal
l = número cuántico secundario
x = número de electrones
Ejemplo: 8 O = 1 s2 2 s2 2 p4
Por la configuración electrónica se deducen las propiedades de los átomos, y en base a las propiedades de los átomos se explican los
enlaces que originan las distintas sustancias químicas.
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Tipos de ElectronesElectrones de valencia:
Son los electrones más externos de un átomo y son los implicados en el enlace químico. Están ubicados en el nivel de valencia y el número del grupo en el sistema periódico los indica.
En elementos representativos el nivel de valencia corresponde a los valores más altos de n.
Ejemplo: 8 O = 1s2 2s2 2p4 6 electrones de valencia
En elementos de transición el nivel de valencia corresponde a los valores más altos de n y además el subnivel (n-1)d.
Ejemplo: 26 Fe [Ar] 4s2 3d6 8 electrones de valencia
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Tipos de ElectronesElectrón diferencial:
Es el último electrón que ingresa a la construcción de un elemento. Es elelectrón de mayor energía y va a tener importancia en la construcción delSistema Periódico.
Ejemplos: 66CC : 1: 1ss22 22ss22 22pp22
electrón diferencial; 2 electrón diferencial; 2 ēē desap.; 4 desap.; 4 ēē valencia valencia
77NN : 1: 1ss22 22ss22 22pp33
electrón diferencial; electrón diferencial; 3 3 ēē desap; 5 desap; 5ēē valenciavalencia
1010NeNe : 1: 1ss22 22ss22 22pp6 6
electrelectrón diferencial; ón diferencial; 8 ē8 ē valencia valencia
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Tipos de ElectronesElectrones desapareados:
Son los electrones que se encuentran solitarios en los orbitales de los átomos. Los elementos que tienen esta característica se dice que son paramagnéticos, a diferencia de los otros que son diamagnéticos. Una sustancia paramagnética, siempre es atraída hacia un campo magnético (imán).
Ejemplo
3 electrones desapareados 3 electrones desapareados sustancia paramagnéticasustancia paramagnética
77NN : 1: 1ss22 22ss22 22pp3 3
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Número cuántico principal ( n )Significado Físico:Energía total del electrón (nivel energético en que se encuentra el electrón).Distancia del electrón al núcleo.
Valores permitidos:n = 1 , 2 , 3 , 4 , 5 , . . .n = 1 , 2 , 3 , 4 , 5 , . . .
Número cuántico secundario ( l )Significado Físico:Subnivel energético en donde está el electrón, dentro del nivel determinado por n.
Indica la forma del orbital electrónico
Valores Permitidos:ll = 0 , 1 , 2 , . . . , n – 1 = 0 , 1 , 2 , . . . , n – 1
Número cuántico
subnivel
l =0 s
l =1 p
l =2 d
l =3 f
l =4 g
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Orbitales s (l = 0) tienen forma esférica. La extensión de este orbital depende del valor del número cuántico principal, así un orbital 3s tiene la misma forma pero es mayor que un orbital 2s.
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Los orbitales p (l = 1) están formados por dos lóbulos idénticos que se proyectan a lo largo de un eje. La zona de unión de ambos lóbulos coincide con el núcleo atómico. Hay tres orbitales p (m = -1, m = 0 y m = +1) de idéntica forma, que difieren sólo en su orientación a lo largo de los ejes x, y o z.
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Los orbitales d (l = 2) también están formados por lóbulos. Hay cinco tipos de orbitales d (que corresponden a m = -2, -1, 0, 1, 2)
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Número cuántico magnético ( m ) ( ml )
Significado Físico:Orientación del orbital cuando se aplica un campo magnético externo.
Valores Permitidos:
-l, ……0,…….+l
Especifica en que lugar del orbital está ubicado el electrón
Ejemplos:1 ) l = 0 m = 02 ) l = 1 m = – 1 , 0 , 13 ) l = 2 m = – 2 , – 1 , 0 , 1 , 2
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Spin del electrón ( s ) ( ms )
Significado Físico:Sentido de giro del electrón en torno a su propio eje.
Valores Permitidos: ± 1/2
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Númerocuántico
Simbolo
Descripción valores
Principal nRepresenta el nivel de E y el volumen de átomo
1,2, 3…..n
Secundario lDescribe la forma del orbital atómico
0,1,2,..n-1
Magnético m o mlDescribe la orientación espacial del orbital
-l, 0, +l
Espin del electrón
s o msEl giro del electrón sobre su propio eje
+½ y - ½
TABLA RESUMEN DE NÚMEROS CUÁNTICOS
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Algunas relaciones útiles
N° de orbitales en N° de orbitales en subnivelsubnivel = 2 = 2ll + 1 + 1
N° máximo de electrones en N° máximo de electrones en subnivel subnivel = 2 (2= 2 (2ll + 1) + 1)
N° de orbitales en N° de orbitales en nivelnivel = n = n22
N° máximo de electrones en N° máximo de electrones en nivelnivel = 2n = 2n22
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nº orbitales nº electrones nivel subnivel orbital sub nivel sub nivel n l ml nl (2l+1) n2 2(2l+1) 2 n2
1 0 0 1s 1 11 2 22
2 0 0 2s 1 21 -1, 0, +1 2p 3 44 6 88
3 0 0 3s 1 21 -1, 0, +1 3p 3 62 -2, -1, 0, +1, +2 3d 5 99 10 1818
4 0 0 4s 1 21 -1, 0, +1 4p 3 62 -2, -1, 0, +1, +2 4d 5 103 -3, -2, -1, 0, +1, +2, +3 4f 7 1616 14 3232
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PRINCIPIOS QUE RIGEN LA CONFIGURACION ELECTRONICA
La distribución en orbitales de los electrones de un
átomo, está regida por los siguientes principios:
1- Principio de la Mínima energía (AufBau)
2- Principio de exclusión (Pauli)
3- Principio de máxima multiplicidad (Regla de Hund)
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Sólo teóricosSólo teóricos(no existen)(no existen)
1s
2s 2p
3s 3p3d
4s 4p4d
4f
5s 5p5d
5f 5g
6s 6p6d
6f 6g6h
7s 7p7d
7f 7g7h
7i
Energias crecientes
1- Principio de la Mínima energia (AufBau)
En un mismo nivel: s < p < d < f
E
Ej: 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d….
Regla: E (n + l)
Si (n + l) iguales, escoger menor n
5s 5 + 0 = 53d 3 + 2 = 5 (menor E)
(n + l)
regla (n+l) el subnivel de menor energía es el que tiene el menor valor de la suma n+ l. Si hay 2 o más con el mismo valor de n+ l, el de menor energía es el que tiene el menor valor de n
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2- Principio de exclusión (Pauli)
En un átomo no puede haber 2 e con los 4 nº cuánticos idénticos.
Deben diferenciarse a lo menos en el número cuántico de spín.
Ningún orbital puede tener más de 2 e
Ejemplo:
n =1, l = 0, ml = 0, ms= +½ (1, 0, 0,+½)
n =1, l = 0, ml = 0, ms= - ½ (1, 0, 0, -½)
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Cuando hay orbitales de energía idéntica, los e tienden a ocuparlos de a uno. Primero se llenan los orbitales vacíos, luego se aparejan los electrones pero con distinto espín.
Mayor nº posible de e desapareados
Z=7N: 1s22s22p3
Capa de valenciaMayor energia
3- Principio de la máxima multiplicidad (Hund)
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Ejemplo :
Configuración electrónica de elemento carbono, Z= 6
• Configuración global: 1s2 2s22p2 o bien: [He] 2s22p2
• Configuración detallada por orbital 1s22s22px1 2py1 2pz0
• Configuración de diagrama de orbitales
1s 2s 2p
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Configuraciones Electrónicas
Configuraciones abreviadas (Kernel):Las configuraciones electrónicas se representan por un núcleo de gás noble que muestra entre paréntesis el símbolo del gás noble que antecede al elemento a considerar, seguido por los símbolos de los subniveles superiores llenos que ocupan los niveles externos.
Ejemplos:
16S : 10[Ne] 3s2 4p4
24Cr : 18[Ar] 4s2 3 d4
38Sr : 36[Kr] 5s2
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Configuraciones ElectrónicasConfiguraciones electrónicas de iones
Para aniones: se van agregando electrones en la misma forma que se construye una configuración electrónica de un elemento.
Ejemplo :
17 Cl : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5
Cl : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6
+ 1 e-
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Configuraciones ElectrónicasConfiguraciones electrónicas de iones
Para cationes:a) De elementos representativos: Se pierde uno o más electrones del nivel ocupado más alto de n.
Ejemplo:
19 K : 1s2 2s2 2p2 3s2 3p6 4s1
K+: 1s2 2s2 2p2 3s2 3p6 ….. 4s0
b) De elementos de transición: Se pierde uno o más electrones del subnivel más alto de n s y después los electrones de (n-1)d.
Ejemplo:
26 Fe : 1s2 2s2 2p2 3s2 3p6 4s2 3d6
Fe2+ : 1s2 2s2 2p2 3s2 3p6 …. 3d6
Fe3+ : 1s2 2s2 2p2 3s2 3p6 3d5
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Diagramas de orbitales Las configuraciones electrónicas también se pueden representar por los diagramas de orbitales que muestran el espín del electrón (una flecha) dentro de cajas o círculos.
Ejemplos:11HH : 1: 1ss11
22HeHe : 1: 1ss22
33LiLi : 1: 1ss22 22ss11
66CC : 1: 1ss22 22ss22 22pp22
**
77NN : 1: 1ss22 22ss22 22pp33
Diagramas deDiagramas de
orbitalesorbitales
*Regla de Hund: “los electrones se disponen en los orbitales de forma que el desapareamiento *Regla de Hund: “los electrones se disponen en los orbitales de forma que el desapareamiento sea máximo”.sea máximo”.
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Diagramas de orbitales
17 17 Cl : 1Cl : 1ss22 22ss2 2 22pp6 6 33ss22 33pp55
ss22 ss22 66 ss22 66 ss22 1121 21 Sc : 1Sc : 1 22 22pp 33 33pp 44 33dd
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Calculo del ZefectivoZef= Z-S ; donde S es el efecto pantalla y Z número atómico(cantidad de electrones)
S= 0,35x(electrones del último nivel)+ 085x( electrones del penúltimo nivel)+ electrones restante.
Calcular para el ejercicio anterior el Zef de cada elemento.