organizaci n electr nica y tp

Organización de los electrones en los átomos

Objetivos

•Aprender cómo se organizan los electrones en los átomos.•Representar la organización de los electrones en una configuración electrónica.

Principio de exclusión de Pauli dos electrones del mismo átomo no pueden tener iguales sus cuatro números cuánticos.


El principio de Aufbau dice que cada electrón ocupa el orbital de menor energía disponible. Por lo que el primer paso para crear la configuración electrónica de un átomo es aprender la secuencia de orbitales de menor a mayor energía.

El diagrama de Aufbau muestra la energía relativa de cada subnivel en relación a los demás. Cada cuadrito en el diagrama representa un orbital atómico.

• Los electrones se organizan empezando por el menor número cuántico.

• El primer electrón se ubicaría en {1, 0, 0, +1/2}

• El segundo sería {1, 0, 0, −1/2}

• Tercero sería {2, 1, 0, +1/2}


• La Regla de Hund establece que los electrones con el mismo giro o spin ocupan los orbitales de igual energía antes que los de giro opuesto puedan ocupar los mismos orbitales.

• La secuencia que siguen los seis electrones que llenan el orbital p es como sigue:

1. 2. 3.

4. 5. 6.



Ejemplo1. Cómo se distribuirían los seis electrones del C?


Ejemplo

1. Cómo se distribuirían los seis electrones del C?

Solución:Los primero dos electrones irían al 1s nivel y subnivel.

Dos electrones adicionales irían al 2snivel y subnivel s pero para el n = 2 existe también el subnivel p, entonces los dos electrones que nos quedan irían al subnivel 2p. El subnivel 2p no está completo ya que puede tener un máximo de 6 electrones.


Ejemplo

2. Cómo se distribuirán los 11 electrones del Na?


Ejemplo

2. Cómo se distribuirán los 11 electrones del Na?

Solución:Dos electrones en el 1s, dos electrones en el 2s, seis

electrones en el 2p y un electrón en el 3s

Organización de los electrones en los átomos• Configuración

Electrónica es la representación de la organización de los electrones en los niveles y subniveles.

• H: 1s1

• He: 1s2

• Li: 1s22s1

• Be: 1s22s2

Ejemplo

1. Cuál es la configuración electrónica del Na, que tiene11 electrones?


Ejemplo

1. Cuál es la configuración electrónica del Na, que tiene11 electrones?

Solución:1s22s22p63s1


Ejemplo

2. Cuál es la configuración electrónica del Mg, que tiene 12 electrones?


Ejemplo

2. Cuál es la configuración electrónica del Mg, que tiene 12 electrones?

Solución:1s22s22p63s2


Ejemplo

3. Cuál es la configuración del Ba, que tiene 56 electrones?


Ejemplo

3. Cuál es la configuración del Ba, que tiene 56 electrones?

Solución:1s22s22p63s23p64s23d104p65s24d105p66s2


• Configuraciones electrónicas abreviadas es una que usa un gas noble para representar el arreglo base y la configuración normal para representar los electrones restantes.

• Li: [He]2s1

• W: [Xe]6s24f145d4


Ejemplo

1. Cuál es a configuración abreviada para el P, que tiene15 electrones?


Ejemplo

1. Cuál es a configuración abreviada para el P, que tiene15 electrones?

Solución:P: [Ne]3s23p3


Ejemplo

2. Cuál es a configuración abreviada para el Rb, quetiene 37 electrones?


Ejemplo

2. Cuál es a configuración abreviada para el Rb, quetiene 37 electrones?

Solución:Rb: [Kr]5s1



Autoevaluación

1. Cuántos electrones puede tener un orbital?a. 1b. 2c. 3d. 4


Autoevaluación

2. Cuál es la configuración electrónica del estaño (Sn)?a. [Kr]5s23d103f145p4

b. [Kr]5s23d104d145p4

c. [Kr]5s23d103f145p2

d. [Kr]5s24d105p2


Autoevaluación

3. Qué es una configuración electrónica abreviada?a. El símbolo del elemento rodeado de puntos que

representan la valencia del átomo.b. El símbolo del elemento rodeado de puntos que

representan sus electrones internos.c. El símbolo de un elemento con puntos

representando su carga positiva.d. Un gas noble en corchetes más la remanente

configuración electrónica.


Autoevaluación

4. Por qué el orbital 4s se comienza a llenar antes que el orbital 3d?a. El orbital 4s tiene menor energía que el orbital 3d.b. Los orbitales s siempre se llenan antes que los d.c. El orbital 4s tiene mayor energía que el orbital 3d.d. El bloque s está a la izquierda del bloque d en la

Tabla Periódica.


Autoevaluación

5. Cuál de los siguientes enunciados expresa la Regla de Hund?a. Electrones en un orbital deben poseer giros opuestos.b. Electrones con el mismo giro deben ocupar orbitales de

igual energía antes de que electrones adicionales con giro opuesto se añadan.

c. Electrones con el mismo giro llenan todos los orbitales.d. El orbital p contiene un máximo de seis electrones.


Resumiendo

•El principio de exclusión de Pauli limita la cantidad de electrones en los niveles y subniveles del átomo.• Los electrones en los átomos ocupan los niveles y subniveles en un patrón regular que podemos seguir.•Las configuraciones electrónicas es una forma sencilla de expresar la ocupación electrónica de los átomos.•La configuración electrónica abreviada es una forma simple de representar la configuración electrónica de los átomos con grandes números de electrones.•Existen excepciones para ocupación electrónica de los subniveles.

Estructura Electrónica y Tabla Periódica

Objetivos

•Relacionar la configuración electrónicas de los elementos con su ubicación en la Tabla Periódica.•Determinar una configuración electrónica esperada para un elemento por su ubicación en la Tabla Periódica.

Contribución a la clasificación de los elementos

John Newlands (1837-1898)• Arregló los elementos en orden ascendente por su masa atómica.•Notó la repetición de las propiedades cada ocho elementos.• Creó la ley de las octavas.

Lothar Meyer (1830-1895)• Demostró la conexión entre las propiedades de los elementos y sus masas atómicas.• Arregló los elementos en orden ascendentes por sus masas atómicas.

Dimitri Mendeleev (1834-1907)• Demostró la conexión entre las masas atómicas de los elementos y sus propiedades.• Arregló los elementos en orden ascendentes por sus masas atómicas.• Predijo la existencia y propiedades de elementos que no habían sido descubiertos.

Henry Moseley (1887-1915)• Descubrió que los átomos tenían un único numero de protones llamado número atómico.• Arregló los elementos en orden ascendente de su número atómico, lo que resultó en el patrón periódico de sus propiedades.


• Tabla Periódica es un arreglo donde se listan los elemento en orden ascendente de su número atómico (número de protones en el núcleo). Los elementos con propiedades quimicas similares quedan agrupados en columnas.


• La Tabla Periódica Moderna consiste en cuadrículas que contienen el nombre del elemento, número atómico y masa atómica.

• Las cuadrículas se ordenan en orden ascendente del número atómico en una serie de columnas llamadas grupos o familias y filas llamadas períodos.


• Iniciando con el hidrógeno en el período 1, hay un total de siete periodos y 18 grupos.

• Los elementos del los grupos 1, 2 y 13 al 18 tienen una serie de propiedades físicas y químicas importantes y se les llama representativos o grupos principales.

• Los elementos en los grupos del 3 al 12 se les llama elementos de transición.


• El contorno de la Tabla Periódica imita el llenado de los subniveles de electrónes.

• La primera fila de la tabla representa e n=1 y sus configuraciones H: 1s1 y He:1s2


• La primera sección de la segunda fila representa el llenado del subnivel 2S. Li y Be


• La segunda sección de la segunda fila es para el llenado de los seis electrones del subnivel 2p


• En vez de llenar el 3d los electrónes van al 4s


• Después de llenar el 4s, se llenan los 10 electrones del 3d.



La tabla periódica puede separarse en bloques atendiendo a los subniveles que están siendo llenados en los átomos de ésa sección.

• Electrones de Valencia son los electrones que se encuentra en el último nivel más los electrones que se encuentran en un sub-nivel incompleto.

• El Nivel más alto (número mayor) es llamado Nivel de valencia.

• Los electrones de valencia controlan grandemente las propiedades químicas del átomo.


• Analicemos la primera columna de la Tabla Periódica.


H: 1s1

Li: 1s22s1

Na: [Ne]3s1

K: [Ar]4s1

Rb: [Kr]5s1

•Como todos los elementos tienen los mismos electrones de valencia, todos los elementos de este grupo poseen también similares características químicas.•El mismo concepto puede ser aplicado a las demás columnas de la Tabla Periódica.

• Las similitudes en la configuración de los niveles de valencia del átomo, indica que podemos estimar la configuración de un elemento a partir de su ubicación en la TP.


Consideremos al Selenio en la tabla. Como se encuentra en la cuarta posición del bloque P, esperamos que su configuración termina en p4.

Efectivamente la configuración del Se es:[Ar]4s23d104p4

Ejemplo

Usando la tabla provista estime la configuración de los siguientes elementos.

a. Ca

b. Ti

c. Sn

d. Cl


• Metales son elementos brillosos, sólidos a temperatura ambiente, buenos conductores del calor y la electricidad. Dúctiles y Maleables.

• Metales Alcalinos son los elementos del grupo 1 (excepto por el hidrógeno) son muy reactivos por lo que generalmente existen como compuestos.

• Metales Alcalinos-Térreos son los elementos del grupo 2 son también muy el calcio y magnesio son esenciales para la salud.


• Los Metales de Transición están divididos en metales de transición y metales internos de Transición; éstos últimos compuestos por la dos series conocidas como Lantánidos y Actínidoscolocados en el inferior de la TP.

– Los elementos en la serie actínidos se usan extensivamente como sustancias fluorescentes, emiten luz cuando son bombardeados por electrones.

– El titanio por ser ligero y fuerte se usa para hacer bicicletas y gafas.


• No-metales ocupan la parte superior derecha de la TP, son generalmente gases o sólidos quebradizos y opacos.

• El único no-metal líquido es bromo.

• El elemento más abundante en el cuerpo humano es un no-metal; el oxígeno que constituye el 65% de la masa corporal.


• Grupo 17 está compuesto por elementos altamente reactivos conocidos como halógenos.

– El flúor (F) es usado en pasta dentales para prevenir la caída de los dientes.

• Los extremadamente inertes elementos del grupo 18 llamados los gases nobles.

– Se usan en láseres, iluminación y luces de neón.


• Los Metaloides tienen propiedades físicas y químicas de los metales y no-metales.

– Silicio y Germanio se usan extensamente en la fabricación de chips de computadoras y celdas solares.



Autoevaluación

1. Cuál de los siguientes es pobre conductor del calor y la electricidad?a. Metalesb. Metaloidesc. No-metalesd. Los alcalinos térreos


Autoevaluación

2. Cuál grupo de la Tabla Periódica se conoce como los Alcalinos Térreos?a. Grupo 1b. Grupo 2c. Grupo 16d. Grupo 17


Autoevaluación

3. Los halógenos son buenos desinfectantes. Cuál de los siguientes es un halógeno?a. Nb. Oc. Cld. Fe

Estructura Electrónica y Tabla PeriódicaAutoevaluación

4. Por qué los números atómicos saltan 15 números de izquierda a derecha en la sección mostrada?

a. Los elementos que faltan aún no han sido descubiertos.b. Los elementos que faltan son todos radiactivos.c. Los elementos que faltan son los Lantánidos y Actínidos,

usualmente encontrados debajo en la TP.d. Los elementos faltantes no existen.

Estructura Electrónica y Tabla PeriódicaAutoevaluación

5. Qué puedes predecir acerca del elemento inmediatamente a la derecha del oxígeno en la TP?a. El elemento es un gas noble.b. El elemento se encuentra en el mismo grupo que

el nitrógeno.c. La masa atómica del elemento es 18.d. El número atómico del elemento es 9.

Aplicaciones Culinarias: Colorantes ArtificialesEl color de los objetos viene por un mecanismo diferente que los colores del neón y

otras luces eléctricas. A pesar de que las luces de colores producen sus propios

colores, los objetos son coloreados porque ellos preferencialmente reflejan cierto

color de la luz blanca que brilla en ellos. Un tomate rojo, por ejemplo, es rojo

brillante porque el refleja la luz roja y absorbe todos los demás colores del arcoíris.

Muchos alimentos, como los tomates, son altamente coloreados; de hecho, el dicho

popular “se come primero con los ojos” es un reconocimiento implícito del efecto

visual que tienen los alimentos en su atractivo como comida casi tan importante

como el gusto. Pero qué pasa con los alimentos procesados?

Muchas comidas procesadas tienen colorantes añadidos, para hacerlas más

atractivas. Hay dos tipos de colorantes: Naturales y artificiales. Los colorantes

naturales incluyen la azúcar caramelizada para color marrón; bija, turmeric, y

azafrán para variados tonos naranja - amarillo; betanin de la remolacha para

púrpura; y carmín, un tinte rojo extraído de un pequeño insecto parásito de un

cactus de América Central y Sur. (ASÍ MISMO: tu puedes que estés comiendo

zumo de un insecto!

Aplicaciones Culinarias: Colorantes ArtificialesAlgunos colores son artificiales. En los Estados Unidos, La Administración de Alimentos y Drogas

actualmente aprueba solo siete colorantes artificiales para alimentos, bebidas y cosméticos:

• FD&C Blue #1: Brilliant Blue FCF

• FD&C Blue #2: Indigotine

• FD&C Green #3: Fast Green FCF

• RD&C Red #3: Erythrosine

• FD&C Red #40: Allura Red AC

• FD&C Yellow #5: Tartrazine

• FD&C Yellow #6: Sunset Yellow FCF

Generalmente estos colorantes artificiales son moléculas grandes que absorben fuertemente ciertos

colores de luz, haciéndolos útiles aún en pequeñas concentraciones en alimentos y cosméticos. Aún

en pequeñas cantidades, algunos críticos claman que una pequeña porción de la población,

particularmente niños, son sensible a los colorantes artificiales y recomienda que su uso sea

restringido o descontinuado. Sin embargo, estudios formales sobre colorantes artificiales y sus efectos

en el comportamiento han sido inconcluyentes y contradictorios. A pesar de esto, la mayoría de las

personas continúan disfrutando de las comidas procesadas con colorantes artificiales (como las

mostradas en la foto).

Aplicaciones Culinarias: Colorantes Artificiales

Source: Photo courtesy of Matthew Bland,http://www.flickr.com/photos/matthewbland/3111904731.

http://images.flatworldknowledge.com/ball/ball-fig08_021.jpg

http://www.flickr.com/photos/matthewbland/3111904731






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