ESTRUCTURA ATOMICA

ESTRUCTURA ATOMICA
1. PARTICULA FUNDAMENTAL:
Son los bloques constituyentes básicos de cualquier átomo. El átomo está formado
principalmente por 3 partículas fundamentales: electrones, protones y neutrones.
2. ÁTOMO:
Los átomos constan de núcleos muy pequeños y sumamente densos, rodeados por
nubes de electrones a distancias relativamente grandes del núcleo. Todos los núcleos
contienen protones; los núcleos de todos los átomos con excepción de la forma común
del hidrogeno, también contienen neutrones. Los diámetros nucleares son de
aproximadamente 10-4 Angstroms (10-5 nanómetros); los diámetros atómicos son de
aproximadamente 1 Angstroms (1 Angstroms = 10-10 m).
3. NÚMERO ATOMICO:
Según del físico británico Moseley, el número atómico de un átomo es igual al número
de protones del núcleo; este, a su vez, es igual al número de electrones que giran a su
alrededor. Es representado por la letra Z.
En la tabla periódica los elementos están ordenados de acuerdo a su número
atómico.
Por ejemplo, el calcio tiene el número atómico 20.
Z=20; por lo tanto tiene:
20 protones en el núcleo
20 electrones en la envoltura
Ocupa el lugar 20 en la tabla periódica.
4. NÚMERO DE MASA E ISOTOPOS:
La mayoría de los elementos están formados de átomos con masa distinta que se
llaman isotopos. Los isotopos de un elemento dado contienen el mismo número de
protones (o electrones) porque son átomos del mismo elemento. Su masa varía por
que contienen distintos números de neutrones en el núcleo.
Por ejemplo, existen 3 tipos distintos de átomos de hidrogeno que suelen llamarse
hidrogeno, deuterio y tritio. Cada uno de ellos tiene un protón en el núcleo atómico. La
1
forma predominante de hidrogeno no tiene neutrones, pero el átomo de deuterio tiene
un neutrón y el de tritio dos neutrones en el núcleo. Las 3 formas del hidrogeno tienen
propiedades químicas muy similares.
Nombre
°N de
abundancia
electrones(en
Símbolo atomica en
°N de
°N de
atomos
Símbolo núclido la naturaleza protones neutrones neutros)
hidrogeno H
99,985%
1
0
1
deuterio
D
0,015%
1
1
1
tritio
T
0,00%
1
2
1
El número de masa (siempre un número entero) de un átomo es la suma del número
de protones y neutrones del núcleo.
𝑛𝑢𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑚𝑎𝑠𝑎 = 𝑛𝑢𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑝𝑟𝑜𝑡𝑜𝑛𝑒𝑠 + 𝑛𝑢𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑛𝑒𝑢𝑡𝑟𝑜𝑛𝑒𝑠
𝑛𝑢𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑚𝑎𝑠𝑎 = 𝑛𝑢𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑎𝑡𝑜𝑚𝑖𝑐𝑜 + 𝑛𝑢𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑛𝑒𝑢𝑡𝑟𝑜𝑛𝑒𝑠
𝐴 = 𝑍 + °𝑁
La composición del núcleo se indica por el símbolo nuclido.
𝐴
𝑍𝐸
Dónde:
E= Símbolo del elemento
A= número de masa
Z = número atómico
1 𝑚𝑜𝑙 = 6,022 ∗ 1023 𝑝𝑎𝑟𝑡𝑖𝑐𝑢𝑙𝑎𝑠
Átomos
Moléculas
El peso atómico de un elemento es el promedio en peso de las masas de los isotopos
que lo constituyen (Números fraccionarios).
2
5. ESTRUCTURA ELECTRONICA.
La envoltura atómica es el espacio que rodea al núcleo en donde se encuentran los
electrones; estos giran a grandes velocidades alrededor del núcleo, observándose
como una nube electrónica tridimensional.
Según Niels Bohr, este espacio está formado por espacios diferenciados a los que
denomino capas o niveles de energía. En estas los electrones se encuentran
ordenados según la cantidad de energía que poseen; aquellas que están girando cerca
al núcleo, son de menor energía; cuanto más se alejan del núcleo tienen más energía.
Hay 7 capas de energía y en todo nivel de energía se hallan subniveles de energía u
orbitales atómicos, estos son 4: Sharp (s), principal (p), difuso (d) y fundamental
(f).
Un orbital atómico es la región espacial en la que hay mayor probabilidad de
encontrar un electrón.
El ordenamiento electrónico que se va a describir para cada átomo se conoce como
configuración electrónica, existe una regla de selección que nos permite ordenar los
electrones de un átomo. Para encontrar el orden de ocupación de los electrones, debe
seguirse la “regla se selección” hasta completar el número total de electrones del
elemento.
Figura 1 : regla de seleccion
3
Como ya se mencionó estos los electrones se encuentran ordenados según la cantidad
de energía que poseen, donde se llenan primero los niveles de energía más bajos:
𝑒𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖𝑎 = 𝑛 + 𝐿
n
1
2
2
3
3
3
4
+
+
+
+
+
+
+
+
L=
0 (s) =
0 (s) =
1 (p) =
0 (s) =
1 (p) =
2 (d) =
0 (s) =
energia
1
2
3
3
4
5
4
6. NÚMEROS CUANTICOS.
Estos números nos permiten describir el ordenamiento electrónico de cualquier átomo,
lo que llamamos configuración electrónica.
Estos números nos describen los niveles de energía de los electrones y la forma de los
orbitales, que indica la distribución espacial del electrón.
1) Numero cuántico principal (n): describe el nivel de energía principal que el
electrón ocupa. Puede ser cualquier número entero positivo.
K L M N O P Q
n= 1 2 3 4 5 6 7
Número de electrones por nivel = 2* n2 (sólo
hasta el nivel 4)
número de orbitales =
n
1
2
3
4
5
6
7
n2
Número de
electrones
2
8
18
32 (maximo)
32
18
8
4
2) Número cuántico secundario o azimutal (L): indica la forma de la región del
espacio que ocupa el electrón dentro de cada nivel de energía definido por “n”,
“L” puede tomar valores de 0 hasta (n-1).
𝑙 = 0,1,2 … (𝑛 − 1)𝑚𝑎𝑥
Nos indica el subnivel o un tipo específico de orbital atómico que el electrón
puede ocupar.
s p d f
L= 0 1 2 3
𝑛𝑢𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑜𝑟𝑏𝑖𝑡𝑎𝑙𝑒𝑠 = 2𝐿 + 1
L
s
p
d
f
numero
orbitales
1
3
5
7
de °N
electrones
2
6
10
14
3) Numero cuántico magnético (m): Determina la oscilación magnética de la
nube electrónica en relación al núcleo, cuando el átomo es sometido a un campo
magnético. Dicha orientación esta referida a los tres ejes cartesianos: x, y, z.
En cada subnivel, “m” puede tomar valores integrales desde –L hasta cero e
incluyendo +L
𝑚 = −𝐿, 0, +𝐿
Por ejemplo, cuando “L=1”
permisibles de “m”
indica que en el subnivel “p” hay 3 valores
𝑚 = −1 , 0 , +1
Por lo tanto hay tres regiones distintas en el espacio llamados orbitales atómicos
con un subnivel “p”:
𝑝𝑥 ,
𝑝𝑦 ,
𝑝𝑧
5
4) Numero cuántico de giro o spin (s): se refiere al giro del electrón y a la
orientación del campo magnético que este produce para cada conjunto de “n”.
𝑠= +
1
1
Ó −
2
2
Los valores de “n, L, m “describen un orbital atómico determinado: cada orbital
1
atómico solo puede acomodar a 2 electrones, uno con un spin de + 2 y otro con
1
− 2.
7. PRINCIPIO DE EXCLUSION DE PAULI: indica que ningún par de electrones de
cualquier átomo puede tener los 4 números cuánticos iguales.
8. REGLA DE HUND: los electrones deben ocupar todos los orbitales de un
subnivel dado en forma individual antes de que se inicie el apareamiento. Estos
electrones desapareados suelen tener giros paralelos.
6