trabajo de aplicación clase 6

Trabajo de aplicacin clase 6: Configuracin Electrnica.

Procesos Industriales I Prof. Rodrigo Domnguez

Cynthia Santis Rodriguez Ingeniera de Ejecucin en Gestin Industrial paralelo A Direccin de Campus San Joaquin, Santiago, Chile

+56 9 58736927/ [email protected] Rolando Lazon Ingeniera de Ejecucin en Gestin Industrial Paralelo A Direccin de Campus San Joaquin, Santiago, Chile +56 9 79857165/ [email protected]

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27 de Abril de 2015

ABSTRACT

El trabajo se ha realizado con el fin de reforzar mediante ejercicios dados en clases, las formas de determinar la cantidad de electrones permitidos en las orbitas y como estos pueden ceder al mezclarse con otros elementos. Para ello se estudio el diagrama de Moeller, la regla de Hunt, el principio de Aufbau, estructura de Lewis y tipos de enlaces. Key words: Nmeros Cuantico, Diagrama de Mouller, Regla de Hund, Principio de Aufbau, Configuracin Abreviada, Estructura de Lewis, Regla del octeto, Regla del dueto, Electrones de Valencia, Enlace. INTRODUCCIN

La configuracin electrnica del tomo de un elemento corresponde a la ubicacin de los electrones en los orbitales de los diferentes niveles de energa.

La manera de mostrar cmo se distribuyen los electrones en un tomo, es a

travs de la configuracin electrnica. El orden en el que se van llenando los niveles de energa es: 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p. El esquema de llenado de los orbitales atmicos, lo podemos tener utilizando la regla de la diagonal, para ello debes seguir atentamente la flecha del esquema comenzando en 1s; siguiendo la flecha podrs ir completando los orbitales con los electrones en forma correcta.

Para escribir la configuracin electrnica de un tomo es necesario: Saber el nmero de electrones que el tomo tiene; basta conocer el nmero

atmico (Z) del tomo en la tabla peridica. Recuerda que el nmero de electrones en un tomo neutro es igual al nmero atmico (Z = p+).

Ubicar los electrones en cada uno de los niveles de energa, comenzando desde el nivel ms cercano al ncleo (n = 1).

Respetar la capacidad mxima de cada subnivel (s = 2e-, p = 6e-, d = 10e- y f = 14e-). DESARROLLO

La primera parte [1] del desarrollo consiste resolver algunos ejercicios dados en clase con el fin de introducir a la configuracin electrnica de los elementos, usando el diagrama de Moeller, la regla de HUND y el principio de Aufbau. Luego representaremos un elemento usando la estructura de Lewis. Continuaremos con la regla del octeto y dueto. Y finalizaremos con el enlace covalente e inico.

La parte [2] presenta el desarrollo de los ejercicios de aplicacin asignados por

el profesor. [1.1] Determine la configuracin electrnica de los siguientes elementos:

a) B b) S c) I


Desarrollo del ejercicio 1.1 De acuerdo al nmero atmico del elemento escribiremos la configuracin electrnica.

a) La configuracin electrnica del Boro (Z=5) es 1S2S2P b) La configuracin electrnica del Azufre (Z=16) es 1S2S2P3S3P c) La configuracin electrnica del Yodo (I=53) es [Kr] 5S4d5p.

Para el caso c usamos la configuracin abreviada de los gases nobles. [1.2] Dibuje de acuerdo a la estructura de Lewis

a) N b) Cl c) P d) Ne e) O

Desarrollo del ejercicio 1.2 La estructura de Lewis permite representar un elemento a travs de puntos o cruces lo cual facilita la identificacin de los electrones de valencia.

a) Debido a que la valencia del Nitrgeno es 5 lo podemos representar mediante puntos en la parte superior, inferior y laterales del elemento las cuales son las zonas disponibles para trazar los electrones de valencia.

Diagrama de Moeller dibujado en clases

1s 2s2p 3s3p 4s3d4p 5s4d5p 6s4f5d6p He Ne Ar Kr Xe Rn Z=2 Z=10 Z=18 Z=36 Z=54 Z=86

Configuracin Abreviada usando la configuracin de los gases nobles.


.

.. N .

.

b) La valencia del Cloro es 7 y la representaremos de dos formas:

c) La Valencia del Fosforo es 5 y la representaremos de dos formas:

d) La Valencia del Sodio es 1 y la representaremos de dos formas:

e) La Valencia del Oxigeno es -2 y la representaremos de dos formas:

..

_

. Cl ..

. Cl l

..

_

i)Forma 1 ii)Forma 2

.

x

. P ..

x P xx

.

x


.

x

Na

Na


.

x

O

O

.

x

i)Forma 1 ii)Forma 2 You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (http://www.novapdf.com)

[2] Ejercicios para desarrollar 2.1 Complete los siguientes datos para cada uno de los elementos que se indican ms abajo. 2.1.1 Configuracin electrnica completa. 2.1.2 Configuracin electrnica abreviada. 2.1.3 Paramagntico o diamagntico? 2.1.4 Formar iones (si o no)?......... de ser as es un Catin o un Anin?..... Cul?..... 2.1.5 Nmeros cunticos del electrn diferencia (n, l, m, ms)

a) Litio, Li (Z=3) 1) 1s2s 2) [He] 2s 3) Paramagntico. 4) Li, Catin. 5) 2, 0, 0, +1/2

b) Carbono, C (Z=6)

1) 1s2s2p 2) [He] 2s2p 3) Paramagntico. 4) Ca, Catin. 5) 2, 1, 0, +1/2

c) Fluor, F (Z=9) 1) 1s2s2p 2) [He] 2s2p 3) Paramagntico. 4) F, Anion. 5) 2, 1, 0, -1/2

d) Magnesio, Mg (Z=12) 1) 1s2s2p3s 2) [Ne] 3s 3) Diamagntico. 4) Mg, Catin. 5) 3, 0, 0, -1/2

e) Azufre, S (Z=16) 1) 1s2s2p3s3p 2) [Ne] 3s3p 3) Paramagntico. 4) S, Sulfuro. 5) 3, 1, -1, -1/2

f) Potasio, K (Z=19) 1) 1s2s2p3s3p4s 2) [Ar] 4s 3) Paramagntico. 4) K, Can.


5) 4, 0, 0, +1/2.

g) Titanio, Ti (Z=22) 1) 1s2s2p3s3p4s3d 2) [Ar] 4s3d 3) Paramagntico. 4) Ti, Catin. 5) 3, 2, -1, +1/2.

h) Cobalto, Co (Z=27) 1) 1s2s2p3s3p4s3d 2) [Ar] 4s3d 3) Paramagntico. 4) Co, Catin. 5) 3, 2, -1, -1/2.

i) Zinc, Zn (Z=30) 1) 1s2s2p3s3p4s3d 2) [Ar] 4s3d 3) Diamagntico. 4) Zn, Catin. 5) 3, 2, +2, -1/2.

j) Selenio, Se (Z=34) 1) 1s2s2p3s3p4s3d4p 2) [Ar] 4s3d4p 3) Paramagntico. 4) Se, Anin. 5) 4, 1, -1, -1/2.

k) Itrio, Y (Z=39) 1) 1s2s2p3s3p4s3d4p5s4d 2) [Kr] 5s4d 3) Paramagntico. 4) Y, Can. 5) 4, 2, -2, +1/2.

l) Circonio, Zr (Z=40) 1) 1s2s2p3s3p4s3d4p5s4d 2) [Kr] 5s4d 3) Paramagntico. 4) Zr, Can. 5) 4, 2, -1, +1/2.

m) Molibdeno, Mo (Z=42) 1) 1s2s2p3s3p4s3d4p5s4d 2) [Kr] 5s4d 3) Paramagntico. 4) Mo Mo, Can. 5) 4, 2, +1, +1/2.


n) Yodo, I (Z=53)

1) 1s2s2p3s3p4s3d4p5s4d5p 2) [Kr] 5s4d5p 3) Paramagntico. 4) I, Anin. 5) 5, 1, 0, -1/2.

o) Neodimio, Nd (Z=60) 1) 1s2s2p3s3p4s3d4p5s4d5p6s4f 2) [Xe] 6s4f 3) Paramagntico. 4) Nd, Anin. 5) 4, 2, +1, +1/2.

p) Europio, Eu (Z=63) 1) 1s2s2p3s3p4s3d4p5s4d5p6s4f 2) [Xe] 6s4f 3) Paramagntico. 4) Eu, Catin. 5) 4, 2, -1, -1/2.

q) Tungsteno, W (Z=74) 1) 1s2s2p3s3p4s3d4p5s4d5p6s4f5d 2) [Xe] 6s4f5d 3) Paramagntico. 4) -- 5) 5, 2, 1, +1/2.

r) Oro, Au (Z=79) 1) 1s2s2p3s3p4s3d4p5s4d5p6s4f5d 2) [Xe] 6s4f5d 3) Paramagntico. 4) Au, Au 5) 5, 2, 1, -1/2.

s) Plomo, Pb (Z=82) 1) 1s2s2p3s3p4s3d4p5s4d5p6s4f5d6p 2) [Xe] 6s4f5d6p 3) Paramagntico. 4) Pb, Catin. 5) 6, 1, 0, +1/2.

t) Actinio, Ac (Z=89) 1) 1s2s2p3s3p4s3d4p5s4d5p6s4f5d6p7s5f 2) [Rn] 7s5f 3) Paramagntico. 4) Ac, Can. 5) 5, 3, -3, +1/2.


2.2 Se tienen cuatro tomos de diferentes elementos. Si el electrn diferencial de cada uno de ellos tiene los siguientes nmeros cunticos (2, 1, -1, +1/2), (4, 0, 0, +1/2), (3, 1, 0, -1/2), (4, 1,-1,-1/2). Para cada uno de los tomos indica:

a) Numero atmico. b) Nmero de electrones desapareados. c) Ion que tiende a formar. d) Cantidad de electrones de valencia.

Desarrollo ejercicio 2.2 Numero cuantico (2, 1, -1, +1/2) n = 2 l =1 m =-1 m s =+1/2

a) Z=5, Boro b) 1 e, desapareado c) B, B d) 3

Numero cuantico (3, 1, 0, -1/2) n = 3 l =1 m =0 m s =-1/2

a) Z=19, Potasio b) 1 e, desapareado c) K d) +1

Numero cuantico (4, 0, 0, +1/2) n = 4 l =0 m =0 m s =+1/2

a) Z=17, Cloro b) 1 e, desapareado c) Cl d) -1, +1, 3, 5, 7

Numero Cauntico (4, 1,-1,-1/2) n =4 l = 1 m =-1 m s =-1/2

a) Z=34 b) 2e despareados c) Se d) -2, +2, +4, +6


2.3 Con ayuda de una tabla peridica responde que tipo de enlace mantiene unidos a los siguientes tomos, justificando tu respuesta:

a) Cloro (Cl) con Cesio (Cs) b) Fluor (F) con Litio (Li) c) Azufre (S) con Oxigeno (O) d) Cobre (Cu) con Estao (Sn) e) Silicio (Si) con Oxigeno (O) f) Bromo (Br) con Bromo (Br) g) Calcio (Ca) con Calcio (Ca) h) Yodo (I) con Magnesio (Mg) i) Azufre (S) con Azufre (S) j) Mercurio (Hg) con Mercurio (Hg)

Desarrollo ejercicio 2.3

Elemento Clasificacin Grupo Enlace Compuesto

Cloro (Cl) No Metal VIIA

ionico Cloruro de Cesio a) Cesio (Cs) Metal IA

Fluor (F) No Metal VIIA

ionico Fluoruro de Litio b) Litio (Li) Metal IA

Azufre (S) No Metal VIA

covalente Oxido de Azufre c) Oxigeno (O) No Metal VIA

Cobre Metal IB

metalico

d) Estao Metal IVA

Silicio (Si) Metal IVA

covalente SiO e) Oxigeno (O) No Metal VIA

Bromo (Br) No Metal VIIA

covalente no polar Br f) Bromo (Br) No Metal VIIA

Bromo (Br) No Metal VIIA

No se forma enlace porque est como cation

g) Calcio No Metal IIA

Yodo (I) No Metal VIIA ionico Yoduro de Magnesio

h) Magnesio

(Mg) Metal IIA

Azufre (S) No Metal VIA covalente S

i) Azufre (S) No Metal VIA

Mercurio (Hg) Metal IIB metalico Hg

j) Mercurio (Hg) Metal IIB metalico


2.4 Utilizando la tabla peridica con valores de electronegatividad, predice el tipo de enlace covalente en cuanto a polaridad - que se forma de los siguientes compuestos:

a) Agua (HO) b) Nitrgeno Molecular (N) c) Fluoruro de Hidrogeno (HF) d) Tetracloruro de carbono (CCl) e) Fosfina (PH) f) Dixido de Carbono (CO)

Desarrollo Ejercicio 2.4 Datos De acuerdo a la escala de Pauling se puede determinar el tipo de enlace: EN > 1,7 Ionico EN < 0,4 Covalente no polar (apolar) 0,4 =< EN =< 1,7 Covalente polar (polar)

a) Agua (HO) H=2,1 O=3,5 EN = 3,5 2,1 = 1,4 Polar

b) Nitrgeno Molecular (N)

N=3 EN 3-3 = 0 apolar

c) Fluoruro de Hidrogeno (HF) H=2,1 F=4,0 EN = 4,0 2,1 = 1,9 polar

d) Tetracloruro de carbono (CCl) Cl=3,16 C=2,5 EN = 3,16 2,5 = 0,66 De acuerdo a este calculo es polar, pero en realidad es apolar.

e) Fosfina (PH) P=2,19 H=2,1 EN = 2,19 2,1 = 0,09 covalente polar.

f) Dixido de Carbono (CO) C=2,5 O=3,5 EN = 3,5 2,5 = 1 Es polar pero geomtricamente es apolar.


2.5 A partir de la configuracin electrnica abreviada, escribe en los espacios, los cuatro nmeros cunticos del electrn diferencial para los siguientes elementos:

a) 5 B (boro) b) 53 I (Yodo) c) 27 Co (Cobalto)

Desarrollo ejercicio 2.5

CONCLUSIONES

La distribucin electrnica ms estable en un subnivel es la que tiene el mayor nmero de espines paralelos (regla de Hund). Los tomos que tienen uno o ms espines no apareados son paramagnticos. Los tomos que tienen todos los electrones apareados son diamagnticos.

El principio de Aufbau es la gua para la construccin de los elementos. La tabla peridica los clasifica segn sus nmeros atmicos y, por lo tanto, por las configuraciones electrnicas de sus tomos.

REFLEXIN DE LA CLASE

Respecto a la clase podemos decir que cada punto mencionado tiene relacin con la informacin estudiada de otras fuentes.

En cuanto al trabajo presentado les permitir a mis compaeros reforzar los clculos de la configuracin electrnica.

El desarrollo del trabajo nos ayud a entender de manera ms clara las reglas y principios que ayudan a determinar la forma de configuracin de los elementos y como estos se pueden enlazar con otros elementos.

REFERENCIAS

Raymond Chang, Mc Graw Hill. QUIMICA. Decima Edicin, paginas 293 - 309 ANEXOS

Ejercicios desarrollados en clases. [1.3] Dibuje el compuesto que se forma entre el oxgeno y el aluminio. Desarrollo del ejercicio 1.3

i) Determinamos la configuracin electrnica La Configuracin electrnica del Al (Z=13) es [Ne] 3s3p.

Elemento Configuracin electrnica abreviada Nro cuantico / electron diferencial

5 B (boro) [He] 2s2p (2,1,-1,+1/2) 53 I (Yodo) [Kr] 5s4d5p (5,1,0,-1/2)

27 Co (Cobalto) [Ar] 4s3d (3,2,-1,-1/2)


La Configuracin electrnica del O (Z=8) es [He] 2s2p. ii) Representamos mediante Lewis recordando la regla del octeto.

iii) Dado que el Aluminio tiende a formar cationes Al y el Oxigeno tiende a formar el anin O se deduce que dos cationes de Al tiene una carga total de +6. Por el lado del Oxgeno, la carga tiene que ser 3 para que el resultado sea -6 y de esta forma tengamos el resultado neutro.

iv) Usamos el modelo de Lewis

[1.4] Determine el nmero de electrones de valencia requerida en el Nitrito. Y dibuje estructura de Lewis. Desarrollo del ejercicio 1.4

i) El nitrito est compuesto por Nitrogeno y Oxigeno NO. Nitrgeno (Z=7), configuracin electrnica [Ne]2s2p. Oxigeno (Z=8), configuracin electrnica [He]2s2p.

ii) Si sumamos la cantidad de electrones disponibles en la ltima capa del Nitrgeno tenemos que el nmero de electrones de valencia es 5. Para el caso del Oxigeno el nmero de electrones en la ltima capa es de 6.

.

x

Al .

O x

.

2 Al

3 O

+6

-6

x

x

Al x. O x. Al

x.

x.

. O

O

. .


iii) Sumamos los nmeros de tomos que componen la molcula. 5 + (6 x 2) + 1, donde 5 corresponde a un nitrgeno que aporta 5 electrones. Dos Oxgenos que aportan 12 electrones y un electrn ms porque tenemos un ion. Total de electrones 18. .:. El Nitrito contiene 18 electrones de valencia.

iv) Nitrito en la estructura de Lewis.

..

..

..

.. O - N = O ..

..


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