Orbitales 2010

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1. Teora cuntica y la estructuraelectrnica de los tomos Captulo 7 Copyright The McGraw-Hill Companies, Inc. Permission required for reproduction or display. 2. PROPIEDADES DE LAS ONDASLongitud de onda Longitud de Onda AmplitudAmplitud Direccin deLongitud de onda propagacin de onda Amplitud Longitud de onda () es la distancia entre puntos idnticos de ondas sucesivas. Amplitud es la distancia vertical de la lnea media a la cresta o al vallle de la onda.7.1 3. Propiedades de las ondas Longitud de ondaFrecuencia () es el nmero de ondas que atraviesan unpunto particular en 1 segundo (Hz = 1 ciclo/s). La velocidad (u) de la onda = x 7.1 4. Maxwell (1873), propus que la luz visible consiste enondas electromagnticas. Componente del campo elctricoRadiacinelectromagntica es laemisin y transmisin deenerga en la forma deondas electromagnticas.Componente del campo magnticoLa velocidad de luz en el vaco c = 3,00x108 m/s Toda radiacin electromagnticax = c 7.1 5. Espectro electromagnticoLongitud de onda(nm)Frecuencia (Hz)RayosUltragamma Rayos X violetaInfrarrojo Microondas Ondas de radioTipo de radiacinLmparas solares Radio LmparasTV UHF,AM telfono Radio FM.Rayos Xinfrarrojas TV VHFcelular Hornos de microondas, radarpolicaco, estaciones de satlite7.1 6. Un fotn tiene una frecuencia de 6,0x104 Hz. Al convertir esta frecuencia en longitud de onda en nanmetros. Es esta frecuencia de la regin visible? (1 Hz = 1/s)x=c = c/= 3,00x108 mOndas de radio6,0x104 Hz.s = 5,0x103 m = 5,0x1012 nmNo, corresponde a una onda de radio.Radio FM.TV VHF RadioAM 7.1 7. Planck en 1900 La energa es emitida o absorbida en cantidades discretas (cuanto). E=hx En donde: E: energa en joule h: constante de Planck h = 6,63x10-34 J.s : frecuencia en hertz 7.1 8. El efecto fotoelctricoRadiacinincidenteEinstein en 1905h xLas radiaciones tienen ambas:Ecintica e-1. naturaleza de onda2. naturaleza de partculaEl FOTN es la partcula de las radiaciones Fuente Detectorde voltaje7.2 9. Cuando el cobre se bombardea con electrones de alta- energa, se emiten rayos X. Calcule la energa (en joules) asociada con los fotones, si la longitud de onda de los rayos X es 0,154 nm.E=hxE=hxc/E = 6,63x10-34 J.s x 3,00x10 8 m0,154x10-9 m.sE = 1,29x10 -15 J7.2 10. Placa fotogrficaHidrgeno Colimador Altovoltaje Espectro PrismadelneasTubo dedescarga Luz separada envarioscomponentesLneas del espectro de emisin de tomos de hidrgeno7.3 11. LUZ EMITIDA POREL CALCIO 12. Prueba de lallama para Li ( rojo carmes) 13. Prueba de lallama para el Na(amarrillo) 14. MercurioExcitado 15. Espectro de lneas brillantesLitio(Li)Sodio (Na)Metalesalcalinos (monovalentes)Potasio(K)Calcio(Ca)Estroncio (Sr)Elementos alcalino-trreosBario(Ba)(divalentes)Cadmio(Cd) Metales (divalentes)Mercurio(Hg)Hidrgeno(H)Helio(He) 7.3 16. Modelo de tomo de Bohr (1913)1. Electrn slo puede tener nivel de mayor energa valores de energaFotn especficos (energa cuantizada)nivel de menor energa2. La luz se emite por los movimientos del e- de un nivel de mayor energa a un nivel de menor energa. 1En = -RH () n2 n (nmero cuntico principal) = 1,2,3,RH (constante de Rydberg) = 2,18x10-18 J 7.3 17. E=hxE=hx7.3 18. Series de Brackett Efotn = E = Ef - Ei ni = 3 ni = 3Series de 1 Ef = -RH ( 2)PaschenEnerganfni = 2 1 Ei = -RH ( 2)Series denf =Balmer 2ni 1 1E = RH( 2 ) nin2fSeries denf = f1= 1 n Lyman7.3 19. Calcule la longitud de onda (en nm) de un fotnemitido por un electrn del tomo de hidrgenodurante la transicin del estado n = 5 al n = 3 .1 1 Efotn = E = RH( 2 )nin2 fEfotn = 2,18x10-18 J x ( 1 - 1) 25 9Efotn = E = -1,55x10-19 J Efotn = h x c / = h x c / Efotn = 6,63x10-34 J.s x 3,00x108 m1,55x10-19J.s = 1280 nm 7.3 20. Comportamiento ondulatorio de la materiaDe Broglie (1924) propuso queel electrn es una partcula conuna onda asociada. = h/(m x u) En donde:u = velocidad del e-m = masa del e- 7.4 21. Cul es la longitud de onda de DeBroglie (en nm) asociada con una pelotade ping-pong de 2,5 g viajando a 15,6m/s? = h/(m x u) h en Js m en kg u en m/s=6,63x10-34 J.s.s x kg.m2 2,5x10-3 kg x 15,6 m s2.J = 1,7x10-32 m = 1,7x10-23 nm 7.4 22. Principio de incertidumbre de HeinsenbergEs imposible conocer simultneamente tanto elmomento del electrn y su posicin exacta. 23. Ecuacin de la onda de SchrodingerEn 1926 Schrodinger escribi una ecuacin quedescribi la partcula y naturaleza de la onda del e -La funcin de la onda () describe: 1. la energa cintica y potencial del e- con un dado 2. la probabilidad de encontrar el e- en un volumendel espacioLa ecuacin de Schrodinger slo se puede resolverexactamente para el tomo de hidrgeno. Debe aproximarse susolucin para los sistemas multielectrnicos.7.5 24. Ecuacin de la onda de Schrdinger = funcin(n, , m) nmero cuntico principal n n = 1, 2, 3, 4, .Distancia nivel de energa-ncleo n =1 n=2 n=37.6 25. El 90 % de la densidad electrnica en un orbital 1s est enOrbital 1s Densidad del electrn la densidad del e- de un orbital 1s Distancia al ncleo cae rpidamente al aumentar la distancia al ncleo7.6 26. Ecuacin de la onda de Schrodinger = funcin(n, , m)nmero cuntico del momento angular para un valor dado de n, = 0, 1, 2, 3, n-1 =0orbital s n = 1, = 0 =1orbital p n = 2, = 0 y = 1 =2orbital dn = 3, = 0, = 1 y = 2 = 3 orbital f La forma del orbital del e- 7.6 27. = 0 orbitales s = 1 orbitales p7.6 28. =2 orbitales d7.6 29. Ecuacin de la onda de Schrodinger = funcin(n, , m) nmero cuntico magntico m para un valor dado de m = -l, ., 0, . +l Si = 1 (orbital p)m = -1, m = 0, m = +1Si = 2 (orbital d), m = -2, m = -1, m = 0, m = +1, m = +2 Orientacin del orbital en el espacio 7.6 30. 7.6 31. Ecuacin de la onda de Schrodinger = funcin(n, , m), pero fue necesario incluirotro nmero cuntico para describir al electrnnmero cuntico del spin ms ms = +1/2 o ms= -1/2-1/2Hornoms =Rayo detomosms = +1/2 Pantalla detectoraImn Pantalla colimadora7.6 32. Ecuacin de la onda de Schrodinger = funcin(n, l, m) y msLa existencia (y energa) del electrn en el tomo sedescribe por su nica funcin de onda .Principio de exclusin de Pauli: dos electronesen un tomo no pueden tener los cuatro nmeros cunticos iguales.Cada lugar se identifica (E, R12, S8)Cada lugar puede admitir slo una personaen un momento7.6 33. Ecuacin de la onda de Schrodinger = funcin(n, , m) y msNivel: electrones con el mismo valor de nSubnivel: electrones con los mismos valores de n yOrbital: electrones con los mismos valores de n, , y mCuntos electrones puede admitir un orbital? Si n, y m son fijos, entonces ms= +1/2 o ms= 1/2 (n, , m, +1/2) o (n, , m, -1/2)Un orbital puede admitir dos electrones7.6 34. Cuntos orbitales 2p hay en un tomo? n=2Si = 1, entonces m = -1, m = 0 o m = +1 2pSon 3 orbitales=1Cuntos electrones pueden existir en el subnivel 3d?Si = 2, entonces: n=3m =-2, m =-1, m =0, m =+1 o m =+23d5 orbitales que pueden admitir un total de 10 e-=2 7.6 35. Energa de orbitales en tomos de un slo electrnLa energa slo depende del nmero cuntico principal nn=4n=3n=2Energa 1En = -RH () n2n=17.7 36. La energa de orbitales en un tomo polielectrnico La energa depende de n y n=4 =2 n=5 =0 n=4 =1 n=3 = 2 n=4 =0 n=3 =1n=3 = 0 Energa n=2 =1n=2 =0n=1 =07.7 37. Llenar electrones en orbitales de energa ms baja a ms alta (Principio de Construccin Progresiva) ? ? Energa C 6 22s22p1 B 5 electrones1s Be 1selectrones Li 34electrones1s2s1 2 222s H 12 1 2 He1s electroneselectrn1s 7.7 38. La distribucin de electrones ms estable en los subniveles esla que tiene el mayor nmero de espines paralelos (regla deHund).Energa O 91s222s222p52 6 C 61s 2s 2p3 Ne electrones F 8 electrones N 710 electrones 1s22s22p 4 7.7 39. El orden de (llenando) de orbitales en un tomo polielectrnico1s < 2s < 2p < 3s < 3p < 4s < 3d < 4p < 5s < 4d < 5p < 6s7.7 40. Cul es la configuracin electrnica del Mg?Mg tiene 12 electrones 1s < 2s < 2p < 3s < 3p < 4s 1s22s22p63s22 + 2 + 6 + 2 = 12 electronesCules podran ser los nmeros cunticos parael electrn diferenciante del Cl?Cl 17 electrones 1s < 2s < 2p < 3s < 3p < 4s1s22s22p63s23p5 2 + 2 + 6 + 2 + 5 = 17 electronesEs el ltimo electrn del orbital 3pPodra ser alguno de los siguientes:(3,1,0,-1/2) (3,1,0,+1/2) (3,1,-1,-1/2) (3,1,-1,+1/2) (3,1,+1,-1/2) (3,1,+1,+1/2) 7.7 41. Subnivel de los electrones diferenciantes7.8 42. ParamagnticaDiamagnticaelectrones paralelos todos los electrones apareados 2p2p7.8