U-I: Estructura atómica- Pco G Nº 2

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Ing. María Rosa Belbruno ESTRUCTURA ATÓMICA

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Ing. María Rosa Belbruno Como se disponen los electrones en torno al núcleo El primer intento para explicarlo MODELO ATÓMICO DE BOHR Niels Bohr Espectro de emisión (Hidrógeno) Teoría cuántica de Planck Se basó en

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Ing. María Rosa Belbruno Radiación electromagnética Radiación electromagnética: es la emisión y transmisión de energía a través del espacio en forma de ondas que se mueven a la velocidad de la luz (c). Velocidad de la luz = c = 3,00*108 m/s

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Ing. María Rosa Belbruno Ondas y sus propiedades Onda: Perturbación vibracional por medio de la cual se trasmite energía sin desplazamiento de materia gif Tienen carácter periódico, porque la forma de la onda se repite a intervalos regulares. - Su frecuencia ν (nu), es el número de crestas que pasan por un punto determinado en un se-gundo. Unidades: La unidad SI de frecuencia se llama hertz (Hz). un Hz = 1 ciclo por segundo. Ej.:14 ciclos/s= 14 Hz (Hertz), - Su longitud de onda λ (lambda) que es la distancia entre crestas(o valles) sucesivas de la onda, Unidades: de longitud. Ej.: 3 cm Amplitud (A): es la distancia entre la línea media de la onda a la cresta o al valle. Unidades: Longitud. Ej.: 2,5 cm

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Ing. María Rosa Belbruno Parámetros de una onda Amplitud: A Frecuencia: ν λ * ν = c La longitud de onda y la frecuencia son inversamente proporcionales : Longitud de onda: λ Las ondas luminosas se mueven a una velocidad constante (c) por tanto.. constante aumenta disminuye La amplitud permanece constante

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Ing. María Rosa Belbruno La luz visible La luz visible es la radiación electromagnética cuya longitud de onda está comprendida en un pequeño rango rango 4*10-5 cm<  < 7*10-5 cm. Consta de ondas electromagnéticas mutuamente perpendiculares: componente del campo eléctrico y componente del campo magnético. Las dos componentes tienen la misma  y . La luz visible se propaga a una velocidad (c) en el vacío c λ=400nm λ=700nm Espectro visible ultravioleta Ondas de radio

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Ing. María Rosa Belbruno Ejemplo 1: Los rayos X emitidos por el cobre tienen una longitud de onda de 1,54 x 10-8 cm. ¿Cuál es la frecuencia de esta radiación? Escala SOLUCIÓN: 1 Hz =1 ciclo/ s. Esto se representa como 1 Hz= l/s ó 1 Hz =1 s-1. Observe que esto equivale a expresar 1/s como s-1. Para resolver este problema primero puede resolverse la ecuación. Al sustituirse se tiene

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Ing. María Rosa Belbruno Ejemplo 2: La longitud de onda de la luz verde de un semáforo se centra en 522 nm. ¿Cuál es la frecuencia de dicha radiación? Escala SOLUCIÓN: 1 Hz =1 ciclo/ s. Esto se representa como 1 Hz= l/s ó 1 Hz =1 s-1. Observe que esto equivale a expresar 1/s como s-1. Para resolver este problema primero puede resolverse la ecuación.

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Ing. María Rosa Belbruno Teoría cuántica de Planck (1900) Premio Nóbel 1918 Los átomos del elemento emisor podían intercambiar energía en pequeños paquetes llamados cuantos. Es la mínima cantidad de energía que puede ser emitida (o absorbida) en forma de radiación electromagnética. Cuanto: La energía de un cuanto: E = n*h*ν. h = 6,62*10-27 erg *seg = 6,62 * 10-34 Julios*seg (constante de Planck) ν : frecuencia de la radiación electromagnética (seg-1) Ej.: h*, 2* h*; 3* h*; 4* h*; etc., la energía se emite en múltiplos enteros de h* pero no 1,65* h*, ni ninguna otra cantidad fraccionaria.

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Ing. María Rosa Belbruno Ejercicio Nº1: Cuál de las siguientes aseveraciones es FALSA? a) La energía fluye entre los objetos en cantidades discretas indivisibles más bien que en forma continua.     b) La energía de un átomo está restringida a cantidades específicas c) Una vez que se conoce la energía del electrón, entonces se conoce su posición. d) La Luz puede exhibir comportamiento ya sea de onda o partícula dependiendo del sistema con el cual interactúe. Ejercicio Nº2: ¿Cuál de las siguientes ecuaciones especifica la energía luminosa? a) E = 1n       b) E = hν       c) E = 1/2mv 2       d) E = mc 2

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Ing. María Rosa Belbruno Ejemplo 3: Calcule la energía en Joule (J) de a) un fotón cuya longitud de onda es 5,00*104 nm (infrarrojo) y b) un fotón cuya longitud de onda es 5,00*102 nm (rayos X) b) De la misma manera se puede calcular que la energía que posee un fotón cuya longitud de onda es 5,00*102 nm es 3,98*10-15 J. En con-secuencia el fotón de rayos X es mucho más energético que el fotón de infrarrojo. Es la energía que posee un electrón individual de longitud de onda 5,00*10-4 nm Escala

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Ing. María Rosa Belbruno Espectro de emisión Cuando se hace pasar la radiación electromagnética a través de un prisma, esta se separa en sus longitudes de onda constituyentes, (colores).

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Ing. María Rosa Belbruno Luz blanca Se descompone al pasar por el prisma En los colores que la componen A cada color le corresponde una λ característica Espectro de emisión luz blanca Continuo

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Ing. María Rosa Belbruno Radiación emitida por un tubo de descarga con H Se descompone al pasar por el prisma Aparecen líneas de colores característico Todo elemento químico excitado emite radiación. Produce siempre las mismas rayas, cuyas frecuencias y longitudes de ondas son características y que sirve para identificarlo. Espectro de emisión de hidrógeno Discontinuo

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Ing. María Rosa Belbruno Sus postulados: El único electrón del H podía estar en órbitas circulares porque cada órbita tiene una energía definida. No pierde ni gana energía. MODELO DE BOHR 2.Estas órbitas son recorridos con movimiento circular uniforme y la fuerza de atracción coulómbica: carga positiva del núcleo con la carga negativa del electrón es compensada por la fuerza centrífuga del electrón girando alrededor del núcleo.

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Ing. María Rosa Belbruno (recorre ángulos iguales en tiempos iguales) + - - - - - - - - - - - - - - - - n = 1, 2, 3 , 4, etc n = 1 n = 2 Fuerza centrífuga Fuerza coulómbica n = número cuántico principal ( nivel energético de cada órbita).

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Ing. María Rosa Belbruno RH = constante de Rydberg = 2,18*10-18 J 3. Cuando se aplica cierta energía a un átomo se excita y promociona su electrón a órbitas supe-riores. Cuando el electrón cae de una a otra órbita emite un cuanto de ener-gía. Las líneas del espec-tro de emisión se obtienen por la devolución de la energía como energía luminosa (radiación electromagnética) 15 16

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Ing. María Rosa Belbruno 4. Cuales órbitas son posibles?. Si los electrones poseen propiedades ondulatorias. Principio de dualidad onda – partícula de De Broglie Un electrón se comporta como una onda estacionaria producida en una cuerda sujeta por dos extremos fijos (nodos) 17 m= masa, u = velocidad Planck

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Ing. María Rosa Belbruno

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Ing. María Rosa Belbruno Ejercicio Nº3:¿Qué transición ocurrirá con mayor liberación de energía en el átomo de hidrógeno?    a) n = 2 → n = 3 b) n = 3 → n = 9 c) n = 9 → n = 3     d) n = 3 → n = 2 Ejercicio Nº4:¿Cuánta energía es emitida al pasar un electrón de la órbita 3 a la órbita 2 de Bohr, de la serie de Balmer. ni = 3 nf = 2 RH Δ E = -3,0277*10-19 J Δ E = 3,028*10-19 J Rta: ‒ Escala

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Ing. María Rosa Belbruno Ejercicio Nº5: Calcule la longitud de onda (cm) de la línea de la serie de Lyman que resulta de la transición de n=4 a n=1. ni = 4 nf = 1 RH λ = 9,717*10-8 m Rta: c = 3,00*108 m/s h = 6,62*10-27 erg *s = 6,62 * 10-34 J*s

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Ing. María Rosa Belbruno Sistema de unidades Velocidad (v) (L masa,tiempo) (L masa,tiempo) M K S c g s m kg s cm g s Aceleración (a) Fuerza (F) = m* a |Energía| = |trabajo| = F* d 6 15 18 19

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Ing. María Rosa Belbruno Ejercicio Nº6: Aplicando De Broglie, calcule la longitud de onda de un cuerpo de masa 100,00 gr. que se mueve a una velocidad de 1*102 cm/s. ¿Qué conclusión extrae de la respuesta? De Broglie h = 6,62*10-27 erg *s = 6,62 * 10-34 J*s Ojo!!!!! Congruencia de unidades λ = 6,62*10-31 cm Rta: s0 = 1

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Ing. María Rosa Belbruno Ejercicio Nº 7: Calcule la longitud de onda de un electrón que se mueve con una velocidad de 2,2 *108 cm/s, siendo su masa igual a 9,1*10-28 g. h = 6,62*10-27 erg *s = 6,62 * 10-34 J*s Ojo!!!!! Congruencia de unidades λ = 3,307*10-8 cm Rta:

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Ing. María Rosa Belbruno Aportes e inconvenientes del modelo de Bohr Aportes: Aporte a la comprensión de los átomos, en particular la energía del electrón de un átomo está cuantizada y el aspecto dual onda partícula del electrón. Inconvenientes: Este modelo da precisiones con mucha certeza acerca del átomo, cuya estructura se estudia por experiencias indirectas. Si los electrones pueden tener propiedades ondulatorias no se puede precisar su posición de una onda. Al considerar las órbitas circulares, supone que el átomo es plano El modelo de Bohr explico el átomo de hidrógeno, pero no explica los espectros de emisión de átomos más grandes con más de un electrón No pudo explicar la aparición de líneas adicionales en el espectro de emisión que se observan cuando se aplica un campo magnético.

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Ing. María Rosa Belbruno MODELO ATÓMICO ACTUAL

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Ing. María Rosa Belbruno Principio de dualidad onda partícula: (1924) Principio de incertidumbre de Heisemberg: De Broglie 1892-1987 Heisemberg (1901-1976) Los electrones y los fotones tienen naturaleza dual: onda-partícula, de acuerdo con las circunstancias es conveniente tratarlos de una u otra forma. Nunca se manifiestan ambos comportamientos simultáneamente. “No se puede conocer simultáneamente y con exactitud la posición y velocidad (energía asociada) de una partícula en movimiento”. Significa que si medimos con exactitud la posición de una partícula cometeremos un gran error en la medición de su velocidad y viceversa.

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Ing. María Rosa Belbruno Volumen del espacio en donde es más probable encontrar un electrón. densidad electrónica, nube de carga electrónica o nube de carga. Porque el electrón no tiene una posición definida definen: Schrödinger: basándose en el comportamiento dual del electrón y en la incerteza asociada a la posición y veloci-dad de un e- formuló la llamada ecuación de onda (). Schrödinger El cuadrado (2)→ probabilidad de encontrar un electrón en cierta región del espacio por unidad de volumen. Solución de 2 para el hidrógeno: tres números cuánticos. “ORBITAL” definen Cada orbital contiene como máximo dos electrones. - -

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Ing. María Rosa Belbruno Números cuánticos Solución de la ecuación de onda Definen el orbital Cuarto número cuántico Diferencia a cada e- dentro de un orbital n ℓ m Número cuántico principal s Número cuántico secundario Número cuántico magnético Número cuántico “spin”

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Ing. María Rosa Belbruno Número cuántico principal valores n = 1, 2, 3, 4.... Indica nivel energético del e- en el átomo Este número se relaciona con la dis-tancia promedio del electrón al núcleo. n

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Ing. María Rosa Belbruno ℓ Número cuántico secundario de momento angular azimutal Valores Todos los valores comprendidos desde 0, 1, 2, hasta (n-1) Los valores de ℓ dependen de n → nivel energético a) Los valores de “ℓ”: 0(s), 1 (p), 2(d) indican forma del orbital Indica b) Número de valores de ℓ = cantidad de subniveles

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Ing. María Rosa Belbruno ℓ Número cuántico secundario “sharp” “diffuse” a) Forma del orbital Para evitar confusiones a cada valor de ℓ se le asigna una letra Todos los orbitales “s” son esféricos y concéntricos con el núcleo “principal” Todos los orbitales “p” son lobu-lares y tienen un punto nodal (mínima densidad electrónica)

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Ing. María Rosa Belbruno 1 valor de ℓ 1 subnivel 2 valores de ℓ 2 subniveles 3 valores de ℓ 3 subniveles 4 valores de ℓ 4 subniveles b) Número de valores de ℓ = cantidad de subniveles

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Ing. María Rosa Belbruno m Número cuántico magnético valores Todos los valores entre (-ℓ ...0....+ ℓ ). Incluye el cero. Los valores de m dependen de ℓ → subnivel Indica orientaciones posibles del orbital en un subnivel Nº valores de m = Nº de orbitales en un subnivel.

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Ing. María Rosa Belbruno Cada orbital tiene 2 electrones

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Ing. María Rosa Belbruno

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Ing. María Rosa Belbruno s Número cuántico “spin” Se define para diferenciar cada electrón de un mismo orbital Sentido de giro de e- sobre sí mismo produciendo un campo magnético. Hay dos sentidos de giro posibles del electrón, s = + (indicado por flecha ↑) s = - (indicado por flecha ↓); Cada sentido de giro genera campo magnético de polaridad contraria. Se considera que los electrones actúan como pequeños imanes. Indica valores

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Ing. María Rosa Belbruno Representación condensada de los cuatro números cuánticos m Nº de orbitales Define * 2 = n ℓ

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Ing. María Rosa Belbruno Estructura electrónica de átomos multielectrónicos 1s n=1, ℓ= 0, m= 0 1 2 2s n=2, ℓ= 0, m= 0 1 2 2p n=2, ℓ= 1, m= -1,0,1 1 a 6 3d n=3, ℓ= 2, m= -2,-1,0,1,2 1 a 10 Ej 26

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Ing. María Rosa Belbruno Los orbitales s tienen una alta densi-dad de probabilidad en el núcleo, Los orbitales s tienen elevada penetración penetración: s > p > d > f penetración: 1s > 2s > 3s > 4s Penetración

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Ing. María Rosa Belbruno Para el Li, cargo nuclear = 3, porque tiene 3 protones en el núcleo Carga nuclear = Z=3, Zef < 3, porque Carga nuclear = Z La carga nuclear que cada electrón experimentaría si no intervinieran los otros electrones es Z, el número atómico. La carga nuclear que cada electrón experimenta realmente considerando que intervienen el resto de los electrones Cuanto menor es la Z más pequeña es la atracción del electrón exterior por el núcleo y, por tanto, más alta es la energía del orbital en el que se encuentra el electrón. Carga neta = carga nuclear efectiva = Zef Carga nuclear es mayor que carga nuclear efectiva

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Ing. María Rosa Belbruno Apantallamiento El apantallamiento depende de: 1. El tipo de orbitales en los que se encuentran los electrones más internos 2. El tipo de orbital donde se encuentra el electrón apantallado. Efecto producido por los electrones internos que reduce la eficacia de la atracción del núcleo hacia el electrón más distante. Produce una reducción de la carga nuclear Z= carga nuclear Zef = carga nuclear efectiva Capacidad de apantallamiento: s > p > d > f Capacidad de apantallamiento: 1s > 2s > 3s > 4s

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Ing. María Rosa Belbruno

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Ing. María Rosa Belbruno Z debería ser Zef > 11 Por el apantallamiento de los e- de niveles interiores Para un mismo átomo: Cuanto ma-yor sea el nivel energético donde está el e- menor es el Zef Menor separación entre subniveles SOLAPAMIENTO Mayor Nº de electrones internos Para átomos distintos: un mismo subnivel interno Zef mayor (más atraído, menor radio) en el átomo de Z mayor

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Ing. María Rosa Belbruno Principios de construcción 1. Construcción progresiva (AUFBAU): El orden en que los electrones ocupan los orbitales es de menor a mayor energía: 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d, 5p, 6s, 4f, 5d, 6p, 7s, 5f, 6d, 7p, orden exacto de llenado de orbitales se estableció experimentalmente. 2. Principio de exclusión de Pauli: Dos electrones de un átomo no pueden tener los cuatro números cuánticos iguales. Los e- de un orbital tienen los tres primeros números cuánticos, n, l, y m, iguales. Pero el s es distinto.

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Ing. María Rosa Belbruno 3. Regla de las diagonales 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6d 7p ……… Solapamiento Ej: 17 1 2 3 4 5 6 7

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Ing. María Rosa Belbruno 4. Regla de Hund (Ppio de máxima multiplicidad): La distribución más estable de los electrones en los subniveles es aquella que tenga el mayor número de espines paralelos (desapareados) Mas inestable 1 2 3 4 1s 2s

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Ing. María Rosa Belbruno Electrones apareados Electrones desapareados Spines opuestos Spines paralelos

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Ing. María Rosa Belbruno En particular estas configuraciones son muy estables a pesar de no estar completo el subnivel 54

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Ing. María Rosa Belbruno Representación de las configuraciones electrónicas (Z= 6) se muestra de tres formas diferentes: notación (condensada): C 1s2 2s2 2p2 notación (expandida): C 1s2 2s2 2px1 2py1 diagrama de orbitales: C Electrones de valencia Electrones del último nivel energético EV= 4

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Ing. María Rosa Belbruno Ejemplo 3 (a) Identifique el elemento con la siguiente configuración electrónica ls2 2s2 2p6 3s2 3p5 (b) Escriba la configuración electrónica para el arsénico. (b) El arsénico (Z = 33) Se encuentra en el período 4 y el grupo 15. Su configuración electrónica de la capa de valencia es 4s24p3. El gas noble que cierra el tercer período es Ar (Z= 18), y los subniveles que se llenan en el cuarto período son 4s, 3d, y 4p, en este orden. Observe que hay 33 electrones en la configuración. As: [Ar] 4s23d104p3 Solución (a) Se deben tener en cuenta todos los electrones. Sume los superíndices (2 + 2 + 6 + 2 + 5) para obtener el número atómico, Z= 17. El elemento con este Z es el cloro.

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Ing. María Rosa Belbruno Ejercicio Nº 8 : Identifique el elemento que tiene la siguiente configuración electrónica 1 s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d2. Solución Los supraíndices indican los electrones totales, sumo: 2 + 2 + 6 +2 +6 +2 +2= 22 Voy a la tabla y busco el elemento que tiene Z= 22 Ti Ti Rta:

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Ing. María Rosa Belbruno Ejercicio Nº9 : Indicar la configuración electrónica del I. ¿Cuántos electrones tiene el átomo de I en el subnivel 3d? ¿Cuántos electrones desapareados hay en un átomo de I? Solución I de la tabla Los e desapareados están entre los EV Distribuyo los 53 e- : ls2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p5 La suma debe dar Z= 53 En 3d tiene 10 e Rta: Apliquemos la Regla de Hund para escribir el diagrama de orbitales a los EV EV 5s2 4d10 5p5 Un e desapareado

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Ing. María Rosa Belbruno Configuraciones electrónicas en función del gas noble anterior 1s2 Los elementos que le siguen en Z 1s2 2s1 = [He] [He] 2s1 1s2 2s2 = [He] 2s2 1s22s2 2p6 3s1 Configuración electrónica Busco el gas noble anterior: 10Ne 1s22s2 2p6 [Ne] 3s1 Configuración electrónica abreviada Configuraciones electrónicas abreviada

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Ing. María Rosa Belbruno 1 2 3 4 5 6

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Ing. María Rosa Belbruno Ejemplo 4: Escriba (a) la configuración electrónica del Hg, y (b) un diagrama de orbitales para la configuración electrónica del Sn. Solución: (a) El Hg del período 6 y el grupo 12 es el último elemen-to de transición de la 3º serie, llena el subnivel 5d (5d10). El gas no-ble que cierra el período 5 es el Xe y la serie de los lantánidos (llena la subniveles 4f14) está entre el Xe y el Hg Al considerar estos hechos juntos, la configuración electrónica del Hg es [Xe] 6s24f145d10 (b) El Sn período 5 y grupo 14. Configuración electrónica de la capa de valencia: 5s2 5p2. Gas noble anterior:Kr (Z=36), y los subniveles que se llenan en el 5º período: 5s, 4d, y 5p. Se llenan todos los subni-veles excepto el 5p. Dos de los tres orbitales 5p están ocupados por un electrón desapareado con los espines paralelos y un orbital 5p está vacío.

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Ing. María Rosa Belbruno Ejercicio Nº 10: Represente la configuración electrónica del Fe mediante un diagrama de orbitales Solución Fe de la tabla Los e desapareados están entre los EV Distribuyo los 26 e- : ls2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d6 La suma debe dar Z= 26 Apliquemos la Regla de Hund para escribir el diagrama de orbitales a los EV EV 4s2 3d6 4 e- desapareados

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Ing. María Rosa Belbruno Ejercicio Nº 11: Represente la configuración electrónica del Bi mediante un diagrama de orbitales. Solución Bi de la tabla Los e desapareados están entre los EV Distribuyo 83 e- : ls2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d10 6p3 La suma debe dar Z= 83 Apliquemos la Regla de Hund para escribir el diagrama de orbitales a los EV EV 6s2 4 f14 5d10 6p3 3 e desapareados

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Ing. María Rosa Belbruno Ejemplo 5: Indique el número de (a) electrones de valencia en un átomo de Br; (b) electrones 5p en un átomo de Te; (c) electrones desapareados en un átomo de In; (d) electrones 3d y 4d en un átomo Ag. Solución (a) Br de la tabla Distribuyo 35 e- : ls2 2s2 2p6 3s2 3p6 4p5 EV= 7 (b) Te de la tabla Distribuyo 52 e- : ls2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 4d10 5s2 5p4 En 5p tiene 4 e Rta: 3d10 4s2

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Ing. María Rosa Belbruno Solución (d) Ag de la tabla Distribuyo 47 e- : ls2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 4d9 5s2 En 3d tiene 10 e 4d tiene 10 e Rta: (c) In de la tabla Distribuyo 49 e- : ls2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p1 5s2 4d10 5p1 1 e desap Rta:

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Ing. María Rosa Belbruno Ejercicio Nº 12: Para un átomo de Sn, indique el número de (a) capas electrónicas que están llenas o parcialmente llenas; (b) electrones 3p; (c) electrones 5d; (d) electrones desapareados Solución (a) Sn de la tabla Distribuyo 50 e- : ls2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p2 Parcialmente llena n=4 y5 (b) En 3p = 6 5s2 4d10 5p2 2 e desap en 5p Rta: Llena hasta n=3 (c) En 5d = 0 (d)

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Ing. María Rosa Belbruno Ejercicio Nº 13: Indique el número de (a) electrones 3d en los átomos de Y; (b) electrones 4p en los átomos de Ge; y (c) electrones desapareados en los átomos de Au. Solución (a) Y de la tabla : ls2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d1 (b) Ge de la tabla 1 e- desap en 5d Rta: (c) Au de la tabla 10 e- Rta: : ls2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p2 2 e- Rta: : ls2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 4f14 5d10 6s1 6s2 4f14 5d9

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Ing. María Rosa Belbruno Ejemplo: Determinar los números cuánticos posibles para un electrón que se encuentra en el nivel 3 de energía - n=3 Ejercicio: De los siguientes grupos de valores de números cuánticos, indique cuáles son posibles: a) n=3, ℓ=2, m=-2, s=-½b) n=2, ℓ=2, m=-1, s=-½  c) n=2, ℓ=0, m=0, s=0d) n=5, ℓ=4, m=-3, s=½ e) n=2, ℓ=-1, m=0, s=-½ - ℓ (deber ser mayor a 0 y menor que 2), tendrá los siguientes valores posibles: 0, 1, 2. Por lo tanto, el orbital se puede encontrar en un orbital s, p ó d. - m tendrá cinco valores posibles: -2, -1, 0, 1 y 2. - s puede tomar siempre dos valores: ½ o –½.

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Ing. María Rosa Belbruno 1.¿Cuántos números cuánticos son necesarios para identificar un orbital? ¿Y cuántos identifican cada electrón? 4. El máximo valor permitido de m es: a) 0                b) 3        c) 2                    d) + ℓ (ele) 3. Los valores permitidos de (ℓ) son: a) n+1        b) n-1        c) 0, 1, 2, .., n-1        d) 0, 1, 2,..., n+1 2. Los valores permitidos del número cuántico principal son:a) 0,1, 2, ó 3     b) 1, 2,3,..........      c) 0, 1, 2,........         d) 1, 2, ó 3 Ejercitación

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Ing. María Rosa Belbruno 8.La distancia promedio del electrón desde el núcleo depende de: a) n              b) ℓ                c) m                     d) s 9. La orientación del orbital en el espacio depende de: a) n              b) ℓ                 c) m                    d) s 7. La forma del orbital depende del número cuántico a) n                 b) ℓ              c) m                      d) s 6.La energía del átomo de hidrógeno está solamente determinada por el valor orbital de: a) n               b) ℓ               c) m                     d) s 5.El número cuántico que siempre solo tiene dos valores es : a) n               b) ℓ                   c) m                   d) s

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Ing. María Rosa Belbruno 11.Indique cuales de los siguientes pares de números cuánticos son posibles: a) n=3, ℓ=3; b)n=4, ℓ =2; c)n=5, ℓ =0; d) ℓ =0, m=1; e) ℓ=1, m=0 12.¿Cuáles de las siguientes conjuntos de números cuánticos son posibles: a) 3 1 1 ½; b) 1 2 0 -½; c) 1 1 1 ½; d) 1 0 0 ½; e) 3 2 1 -½. 10. Indique lo correcto: a) el N° de neutrones siempre corresponde al N° atómico b) Todos los electrones de un átomo poseen la misma energía. c) Cada orbital se completa con dos electrones de igual spind) El N° de protones y de neutrones de un átomo determina prácticamente su peso atómico. e) En todos los átomos hay igual cantidad de niveles ocupados , aunque sean de distinto elemento.

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Ing. María Rosa Belbruno 14.Un orbital que tiene como configuración electrónica: (2, 2,-1) es un electrón: a) 2p ; b) 3d; c) 2s; d) ninguna respuesta es correcta. Justifique su respuesta 13.Uno de los electrones más externo del estroncio en estado basal puede ser descrito por el siguiente conjunto de números cuánticos: a) 5, 2, 0, 1/2 b) 5, 1, 1, 1/2   c) 5, 1, 0, 1/2 d) 5, 0, 1, 1/2 e) 5, 0, 0, 1/2 Tabla 38Sr: distribuyo 38 e- : ls2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 (n, ℓ, m, s) (n, ℓ, m, s) (n, ℓ, m, s) n= ℓ= m= 5 0 0 (n, ℓ, m, s) n= 2 ℓ= 2 m= -1 Estos valores,¿son posibles? si no

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Ing. María Rosa Belbruno 14. Los números encerrados entre paréntesis representan conjuntos de valores de los números cuánticos n, l, m y s. ¿Cuáles de dichos conjuntos corresponden a orbitales posibles? Razonar la respuesta. a) 2, 1, 2, +1/2; b) 2, 1, 0, -1/2; c) 2, 2, 0, +1/2; d) 3, 2, -2, -1/2, e) 1, 0, 1, +1/2. 15) a) Defina los siguientes términos: configuración electrónica, principio de exclusión de Pauli, regla de Hund y principio de incertidumbre de Heissemberg. b) Explique el significado de 4d6. 16) Un orbital que tiene como configuración electrónica: (2, 2,-1) es un electrón: a)2p ; b) 3d; c) 2s; d) ninguna respuesta es correcta. Justifique su respuesta

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Ing. María Rosa Belbruno 17.¿Qué elemento podría tener el último electrón con los números cuánticos n = 4, ℓ= 2?  a)Ca (Z = 20) b) Ti (Z = 22) c) Ge (Z = 32)      d) Rh (Z = 45) 20Ca: distribuyo 20 e- : ls2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 22Ti: distribuyo 22 e- : ls2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d2 32Ge: distribuyo 32 e- : ls2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p2 45Rh: distribuyo 45 e- : ls2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d7 n= ℓ= 4 0 no n= 3 n= 4 n= 4 ℓ= 1 ℓ= 2

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Ing. María Rosa Belbruno 18.¿Qué átomo en su estado basal contiene el mayor número de electrones desapareados? a)S (Z = 16)    b) P (Z = 15)    c) Si (Z = 14)    d) Al (Z = 13) 16Z: distribuyo 16 e- : ls2 2s2 2p6 3s2 3p4 15P: distribuyo 15 e- : ls2 2s2 2p6 3s2 3p3 14Si: distribuyo 14 e- : ls2 2s2 2p6 3s2 3p2 13Al: distribuyo 13 e- : ls2 2s2 2p6 3s2 3p1 EV

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Ing. María Rosa Belbruno 20.Un átomo que completa el nivel 2 y pone 3 electrones en nivel energético 3, pone electrones en: a) tres subniveles y dos niveles b) tres niveles y dos subniveles, c) tres niveles , cinco subniveles y nueve orbitales , d) ninguna es correcta 19.¿Cuál de los siguientes incremento de energía de los orbitales atómicos tiene un orden incorrecto? a) 3s < 4s < 5s b) 5s < 5p < 5d c) 5s < 4d < 5p     d) 5p < 6s < 4f e) Ninguna es incorrecta Consulto la pag 10 de la guía 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6d 7p … 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 2 2 6 2 1 3e- subniveles 1 2 3 4 5 orbitales 1 + 1+ 3+ 1+ 1 =7 niveles 1 2 3

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Ing. María Rosa Belbruno 22. Distribuya según la regla de las diagonales, los elementos cuyos Z, son: a)5; b)19; c)35; d)45; e)73. 21.El principio de exclusión de Pauli establece que en un átomo de muchos electrones a) No se puede conocer la posición exacta de los electron b) Dos electrones no pueden tener el mismo número cuántico de spin c) Cada electrón debe tener un conjunto único de cuatro números cuánticos. d) Todas las anteriores 5B: distribuyo 5 e- : ls2 2s2 2p1 19K: distribuyo 19 e- : ls2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 35Cl: distribuyo 35 e- : ls2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p5 45Rh: distribuyo 45 e- : ls2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d7 73Ta: distribuyo 73 e- : ls2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d3 Ej 27

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Ing. María Rosa Belbruno 23.Dada las distribuciones electrónicas, calcular: el Z a) 1s2 2s2 2p6 ; b) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 ; c) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d7 a) Z= 10, 10Ne b) Z= 19, 19K c) Z= 27, 27Co 24.¿Cuál de las siguientes configuraciones electrónicas es VÁLIDA? a) 1s2 2s2 2p7 3s1 b) 1s2 2s2 2p6 2d2 c) 1s2 2s2 2p6 3s1 3p6 d) 1s1 2s1 2p8 e) ninguna es correcta 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6d … a) no subnivel “p” 6 e- máximo b) no subnivel “2d” no existe (3d es el primero) c) no subnivel “3s” debe completarse antes de colocar e- 6p d) no subnivel “1s”y”2s” debe completarse antes de colocar e- 2p (6 e- máximo)

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Ing. María Rosa Belbruno 25.¿Cuál de las siguientes configuraciones electrónica representa el estado fundamental del O? a) 1s2 2p6 b) 1s2 2s2 2p2 3s2 c) 1s2 2s2 2p2 2d2   d) 1s2 2s2 2p4 8O: distribuyo 8 e- : ls2 2s2 2p4 a) no falta subnivel “2s” luego del “1s” b) no subnivel “2p” (6 e- máximo) debe ocuparse antes de ocupar “3s” c) no subnivel “2p” (6 e- máximo) y “2d” no existe (3d es el primer d)

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Ing. María Rosa Belbruno 26.¿Cuál es la máxima cantidad de orbitales y electrones, respectivamente, que puede contener: a)4p; b)6d; c)7s; d)5f. a) b) c) d) 4p 6 3 orbitales y 6 e-, igual que cualquier orbital p: 2p, 3p, 5p, 6p, 6d 10 5 orbitales y 10 e-, igual que cualquier orbital d: 3d, 4d, 5d, 7s 2 1 orbital y 2 e-, igual que cualquier orbital s: 1s, 2s, 3s, 4s, 5s, 6s 5f 14 7 orbitales y 14 e-, igual que cualquier orbital f: 4f, 27.Considere el átomo de neón, ¿Para cuántos electrones de este átomo vale: a) m=1; b) s=½; c) m=1 y s=½. 10Ne: ls2 2s2 2p6 Analizo los valores de cada número cuántico para cada subnivel a) b) c) 1 5 1

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Ing. María Rosa Belbruno 28.Asigne una serie de cuatro números cuánticos al: a) El electrón 4s del potasio; b) todos los electrones 3d del Co; c) a cada uno de los electrones del C; d) los electrones 3s del Mg; a) b) n= ℓ= m= 0 4s1 (n, ℓ, m, s) (4, 0, 0, ½) ls2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d7 ℓ=2 m= -2,-1,0,1,2 n=3 (n, ℓ, m, s) (3, 2, -2, -½) (3, 2, -1, -½) (3, 2, 0, -½) (3, 2, 1, -½) (3, 2, 2, -½) (3, 2, -2, ½) (3, 2, -2, ½) ( ) ( ) 4 0

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Ing. María Rosa Belbruno c) d) ls2 2s2 2p2 (n, ℓ, m, s) (1, 0, 0, -½) (2, 0, 0, -½) (2, 1, -1, -½) (2, 1, 0, -½) ( ) (1, 0, 0, ½) (2, 0, 0, ½) ( ) ( ) ls2 2s2 2p6 3s2 (n, ℓ, m, s) (3, 0, 0, -½) (3, 0, 0, ½)

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Ing. María Rosa Belbruno 29.Hacer las distribuciones electrónicas, de los cuatro primeros gases nobles. ¿Qué tienen en común dichas distribuciones electrónicas? ¿Qué propiedad se atribuye a este tipo de distribuciones electrónicas? 2He: distribuyo 2 e- : ls2 10Ne: distribuyo 10 e- : ls2 2s2 2p6 18Ar: distribuyo 18 e- : ls2 2s2 2p6 3s2 3p6 36Kr: distribuyo 36 e- : ls2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 Todos tienen ocho electrones en el último nivel energético excepto el He Estables y poco reactivos por ello se los califica de “nobles”

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Ing. María Rosa Belbruno 30.Escribir la configuración electrónica de: a)P; b)Ti; c)As; d) Al, Representarla en función del gas noble anterior. a) b) c) d) 15P: distribuyo 15 e- : ls2 2s2 2p6 3s2 3p3 [Ne]3s2 3p3 22Ti: distribuyo 22 e- : ls2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d2 [Ar]4s2 3d2 33As: distribuyo 33 e- : ls2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p3 [Ar]4s2 3d10 4p3 13Al: distribuyo 13 e- : ls2 2s2 2p6 3s2 3p1 [Ne]3s2 3p1

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Ing. María Rosa Belbruno 31.Escribir la configuración electrónica de: a)Cl- , b)Ca2+ ¿La estructura de qué gas noble adquieren? p= n= e= 17 18 18 a) b) 17Cl- : distribuyo 18 e- : ls2 2s2 2p6 3s2 3p6 p= n= e= 20 20 18 20Ca2+ : distribuyo 18 e- : ls2 2s2 2p6 3s2 3p6

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Ing. María Rosa Belbruno 33.Escriba el símbolo del elemento de número atómico más bajo, que tiene: a) un subnivel p completo; b) dos electrones 3d; c)4 electrones 3p. 32.Escriba los símbolos de los átomos neutros que tienen los siguientes diagramas de orbitales: 1s 2s 2p 2 2 6 a) b) c) 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 2 2 6 2 6 2 2 1s 2s 2p 3s 3p 2 2 6 2 4

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Ing. María Rosa Belbruno 34.¿Cuál de las siguientes configuraciones representa el estado basal del ion óxido O-2? a) Ne        b)1s2 2s2 2p4  c)2s2 2p6                d) Ar. p= n= e= 8 8 10 8O2- : distribuyo 10 e- : ls2 2s2 2p6

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Ing. María Rosa Belbruno 35.¿ Cuál de las siguientes configuraciones representa el estado basal para el ion Mn3+ ? (Z = 25) a) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d4 b) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d5 4s2 c) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d2 d) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d8 4s2 e) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d3 4s1 p= n= e= 25 30 22 25Mn3+: distribuyo 22 e- : ls2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d2

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Ing. María Rosa Belbruno 36. ¿Cuál de las siguientes configuraciones representa el estado fundamental de la Ag?  a) [Kr]4d10 4f 1   b) [Kr]4d 94f2   c) [Kr]4d9 5s2 d) [Kr]4d10 5s1 : ls2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d9 : ls2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 4d10 5s1 37.Con una sola excepción, un gas noble tiene una configuración electrónica más externa: a) ns2 np4 b) ns2 np6 c) (n-1)d10 ns2 np6 d) (n+1)s2 np6 GN

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Ing. María Rosa Belbruno 38.Indique la opción donde todas las especies posean el mismo número de electrones: (Z: F=9; Ne=10; Na=11; Mg=12) a) F- , Ne, Na+, Mg b) F- , Ne, Na, Mg2+ c) F- , Ne+1 , Na+, Mg2+; d) F- , Ne, Na+, Mg2+ e) F, Ne, Na, Mg p= n= e= 9 10 10 a) b) p= n= e= 10 10 10 p= n= e= 11 12 10 p= n= e= 12 12 10 p= n= e= 12 12 12 p= n= e= 9 10 10 p= n= e= 10 10 10 p= n= e= 11 12 11

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Ing. María Rosa Belbruno c) p= n= e= 12 12 10 p= n= e= 9 10 10 p= n= e= 10 10 9 p= n= e= 11 12 10 d) p= n= e= 9 10 10 p= n= e= 10 10 10 p= n= e= 11 12 10 p= n= e= 12 12 10

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Ing. María Rosa Belbruno 39. Determinar las estructuras electrónicas de los iones: Ti4+(Z=22); P3-(Z=15); Cu2+(Z=29); Se2-(Z=34) . 22Ti4+ : ls2 2s2 2p6 3s2 3p6 Cuatro electrones menos, Nº e = 18 15P3- : ls2 2s2 2p6 3s2 3p6 Tres electrones mas, Nº e = 18 29Cu+ Dos electrones menos, Nº e = 28 : ls2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 34Se2- Dos electrones mas, Nº e = 36 : ls2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6

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Ing. María Rosa Belbruno 40. Se tienen cuatro elementos de números atómicos 9, 12, 24 y 30. Determinar: a) Las estructuras electrónicas; b) El carácter metálico o no metálico de estos elementos. 9F : ls2 2s2 2p5 12Mg : ls2 2s2 2p6 3s2 24Cr : ls2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d4 4s2 30Zn : ls2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 No metal Metal Metal Metal

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Ing. María Rosa Belbruno 41. ¿A qué se llaman iones isoelectrónicos? De estos : 8O2-, 19K+ , 12Mg2+ y 15P3- ¿quiénes son? Son iones que tienen la misma cantidad de electrones p= n= e= 8 8 10 a) p= n= e= 19 20 18 p= n= e= 15 16 18 p= n= e= 12 12 10

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Ing. María Rosa Belbruno 42.Escriba el símbolo del elemento de número atómico más bajo, que tiene: a) un subnivel p completo; b) dos electrones 3d; c) 4 electrones 3p. a) : ls2 2s2 2p6 Diez electrones Ne b): ls2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d2 4s2 22 electrones Ti c): ls2 2s2 2p6 3s2 3p4 16 electrones S

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Ing. María Rosa Belbruno 43. Dadas las siguientes distribuciones 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4 II) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 III) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d3 4s2 a) Cual distribución tiene mayor cantidad de orbitales penetrantes. Justique su repuesta. b) en cual distribución los electrones de valencia están más apantallados. Justique su repuesta. Rta II) y III) Rta III)

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Ing. María Rosa Belbruno 44. dadas las siguientes distribuciones electrónicas I) 1s2 2s2 2p6 3s2 II) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 III) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d3 4s2 IV) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 V) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p3 VI) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 5s2 a) identifique los elementos a los que corresponde cada distribución b) indique número de electrones de valencia de cada uno c) en que elemento los electrones de valencia le corresponde menor Zef d) en que elemento los electrones de valencia son más atraídos por el núcleo . Mg K V Zn As Sr 2 1 5 2 5 2 Rta VI) Rta I)

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Ing. María Rosa Belbruno La explicación se basa en que en realidad el electrón del orbital 2s penetra en la capa 1s, con lo que la carga nuclear efectiva es mayor ya que los dos electrones 1s no apantallan totalmente. 26.Un elemento neutro de masa es 1,76*10-22 g y tiene 50 neutrones, completa: a) 4 niveles , b) 4 subniveles, c) cinco niveles, d) 28 orbitales