quimica carlos

En física y química, la configuración electrónica indica la manera en la cual los electrones se estructuran o se modifican en un átomo de acuerdo con el modelo de capas electrónicas, en el cuál las funciones de ondas del sistema se expresa como un producto de orbitales antisimetrizadas.¹ ² La configuración electrónica es importante porque determina las propiedades de combinación química de los átomos y por tanto su posición en La disposición de los electrones en los átomos está sujeta a las reglas de la mecánica cuántica. En particular la configuración electrónica viene dada por una combinación de estados cuánticos que son solución de la ecuación de Schrödinger para dicho átomo.

Una de las restricciones de la mecánica cuántica no explícitamente contenida en la ecuación de Schrödinger es que cualquier conjunto de electrones en un mismo estado cuántico deben cumplir el principio de exclusión de Pauli por ser fermiones (partículas de espín sementero). Dicho principio implica que la función de onda total que describe dicho conjunto de electrones debe ser antisimétrica.³ Por lo tanto, en el momento en que un estado cuántico es ocupado por un electrón, el siguiente electrón debe ocupar un estado cuántico diferente.

En los estados estacionarios de un átomo, la función de onda de un electrón en una aproximación no-relativista (los estados que son función propia de la ecuación de Schrödinger $\mathcal{\hat H}|\psi_k\rangle = E_k|\psi_k\rangle$ en donde $\mathcal{\hat H}$ es el hamiltoniano mono electrónico correspondiente. Para el caso relativista hay que recurrir a la ecuación de Dirac. Las funciones propias obtenidas como solución de cualquiera de estas dos estaciones se denominan orbitales atómicos, por analogía con la imagen clásica de electrones orbitando alrededor del núcleo. Estos orbitales, Se utiliza en una notación estándar para describir las configuraciones electrónicas de átomos y moléculas. Para los átomos, la notación contiene la definición de los orbitales atómicos (en la forma n l, por ejemplo 1s, 2p, 3d, 4f) indicando el número de electrones asignado a cada orbital (o al conjunto de orbitales de la misma subcapa) como un superíndice. Por ejemplo, el hidrógeno tiene un electrón en el orbital s de la primera capa, de ahí que su configuración electrónica se escriba 1s¹. El litio tiene dos electrones en la subcapa 1s y uno en la subcapa 2s (de mayor energía), de ahí que su configuración electrónica se escriba 1s² 2s¹ (pronunciándose "uno-ese-dos, dos-ese-uno"). Para el fósforo(número atómico 15), tenemos: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p³.

Para átomos con muchos electrones, esta notación puede ser muy larga por lo que se utiliza una notación abreviada, que tiene en cuenta que las primeras subcapas son iguales a las de algún gas noble. Por ejemplo, el fósforo, difiere del argón y neón (1s² 2s² 2p⁶) únicamente por la presencia de la tercera capa. Así, la configuración electrónica del fósforo se puede escribir respecto de la del neón como: [Ne] 3s² 3p³. Esta notación es útil si tenemos en cuenta que la mayor parte de las propiedades químicas de los elementos vienen determinadas por las capas más externas.

El orden en el que se escriben los orbitales viene dado por la estabilidad relativa de los orbitales, escribiéndose primero aquellos que tienen menor energía orbital. Esto significa que, aunque sigue unas pautas generales, se pueden producir excepciones. La mayor parte de los átomos siguen el orden dado por la regla de Madelung. Así, de acuerdo con esta regla, la configuración electrónica del hierro se escribe como: [Ar] 4s² 3d⁶. Otra posible notación agrupa primero los orbitales con el mismo número cuántico n, de tal manera que la configuración del hierro se expresa como [Ar] 3d⁶ 4s² (agrupando el orbital 3d con los 3s y 3p que están implícitos en la configuración del argón).

El superíndice 1 de los orbitales ocupados por un único electrón no es obligatorio

en su expresión más básica, se pueden enumerar mediante cuatro números cuánticos: n, l, m y m_s. Obviamente, el principio de exclusión de Pauli implica que no puede haber dos electrones en un mismo átomo con los cuatro valores de los números cuánticos iguales (porque entonces ocuparían en mismo orbital y eso está excluido por el principio).

De acuerdo la mecánica cuántica, los electrones pueden pasar de un orbital atómico a otro ya sea emitiendo o absorbiendo un cuanto de energía, en forma de fotón. Esta transición de un orbital a otro con diferentes energía explican diversos fenómenos de emisión y absorción de radiación electromagnética por parte de los átomos.

Niels Bohr fue el primero en proponer (1923) que la periodicidad en las propiedades de los elementos se podía explicar mediante la estructura electrónica del átomo.⁵ Su propuesta se basó en el modelo atómico de Bohr para el átomo, en el cual las capas electrónicas eran órbitas electrónicas a distancias fijas al núcleo. Las configuraciones originales de Bohr hoy parecen extrañas para el químico: al azufre se le asignaba una configuración 2.4.4.6 en vez de 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁴.

Un año después, E. C. Stoner incorpora el tercer número cuántico de la teoría de Sommerfeld Anomalías de configuración electrónica

Al desarrollar la configuración electrónica, encontramos una serie de excepciones. Por ejemplo, es más estable llenar dos medios orbitales que completar uno y dejar el otro a uno o dos electrones de estar completado a la mitad. Así, los metales del grupo 6 en vez de tener los orbitales externos s completos y el orbital d a un electrón de estar semi-completo, donarán un electrón del orbital s al orbital d, quedando ambos completos a la mitad: s¹d⁵ en vez de s²d⁴. Igualmente, es más estable rellenar los orbitales d completamente, por lo que los elementos del grupo 11 tenderán a adoptar la configuración s¹d¹⁰ en vez de s²d⁹. Ejemplos de estas anomalías son:

Grupo VIB:

^{24Cr: 1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p6, 4s2, 3d4 : es incorrecto.}

^{24Cr: 1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p6, 4s1, 3d5 : es correcto.}

Grupo IB:

^{29Cu: 1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p6, 4s1, 3d10 : es correcto.}

en la descripción de las capas electrónicas, y predice correctamente la estructura de capas del azufre como 2.8.6.⁶ Sin embargo, ni el sistema de Bohr ni el de Stoner podían describir correctamente los cambios del espectro atómico en un campo magnético (efecto Zeeman).

El principio de Aufbau

Aufbau significa construir, éste establece que cuando los protones se incorporan al núcleo de uno en uno para construir los elementos, los electrones se suman de la misma forma a los orbitales atómicos. Este procedimiento da un conocimiento preciso de las configuraciones electrónicas de los elementos en el estado fundamental. De este modo teniendo en cuenta el número atómico Z del elemento, se van colocando los electrones que tiene en los orbitales siguiendo todas las reglas que se han establecido con anterioridad.

Si comenzamos por el hidrógeno, Z=1, su configuración electrónica sería: 1 s¹, el número 1 que precede a la letra representativa del orbital indica el nivel de energía donde se encuentra el electrón que viene dado por elnúmero cuántico principal n, la letra s, indica el tipo de orbital donde se encuentra el electrón, que viene dado por el número cuántico l, y el exponente 1 indica el número de electrones que se sitúan en dicho orbital.

A medida que aumenta el número Z de cada elemento, los electrones irán ocupando los orbitales situados en los niveles de menor energía progresivamente.

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jueves, 16 de octubre de 2014

inicio del segundo parcial

martes, 14 de octubre de 2014

linea del tiempo sobre las aportaciones de los atomos

niveles de energia de los elementos

Un año después, E. C. Stoner incorpora el tercer número cuántico de la teoría de Sommerfeld Anomalías de configuración electrónica

lunes, 6 de octubre de 2014

ejemplos electronicos

El principio de Aufbau

orbitales energeticos

orbitales energeticos