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Átomos, moléculas e iones, Apuntes de Bioquímica

Asignatura: bioquimica, Profesor: ... sabe dios, Carrera: Biología, Universidad: USC

Tipo: Apuntes

2012/2013

Subido el 22/10/2013

lurarasela
lurarasela 🇪🇸

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TEMA 2: ATOMOS, MOLÉCULAS
E IONES
- Estructura atómica. Configuración electrónica
- La tabla periódica. Propiedades periódicas
- El enlace covalente. Estructuras de Lewis
- Geometría y polaridad molecular.
- Teoría del enlace-valencia. Hibridación
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¡Descarga Átomos, moléculas e iones y más Apuntes en PDF de Bioquímica solo en Docsity!

TEMA 2: ATOMOS, MOLÉCULAS

E IONES

- Estructura atómica. Configuración electrónica

- La tabla periódica. Propiedades periódicas

**- El enlace covalente. Estructuras de Lewis

  • Geometría y polaridad molecular.
  • Teoría del enlace-valencia. Hibridación**

EL ÁTOMO NUCLEAR

Protones de Rutherford, 1919 Neutrones de James Chadwick, 1932

Electrones de Thomson, 1897 El átomo es el constituyente más pequeño de la materia ordinaria, con propiedades químicas bien definidas, que mantiene su identidad

Elementos diferentes tienen diferentes tipos de átomos

Los átomos están formados por protones, neutrones y electrones

  • Un átomo está constituido por protones y neutrones localizados en un núcleo central.
  • El núcleo está rodeado por electrones
  • Cada átomo se mantiene unido por las atracciones entre los protones cargados positivamente y los electrones con carga eléctrica negativa.
  • Los neutrones son eléctricamente neutros.

Niels Bohr propuso un modelo atómico basado en tres postulados:

 En un átomo el electrón sólo puede tener ciertos estados de movimiento definidos y estacionarios, en cada uno de ellos tiene una energía fija y determinada.

MODELO ATÓMICO DE BOHR

 Un electrón puede saltar de una órbita a otra absorbiendo (si va hacia una órbita más exterior) o emitiendo (en caso contrario) un cuanto de radiación electromagnética de energía igual a la diferencia existente entre los estados de partida y de llegada.

 En cualquiera de esos estados, el electrón se mueve describiendo órbitas circulares alrededor del núcleo.

El modelo atómico actual se basa en la MECÁNICA CUÁNTICA ONDULATORIA. Que se basa en una serie de principios fundamentales:

1. PRINCIPIO DE LA DUALIDAD DE DE-BROGLIE.

Louis de Broglie propuso que los electrones , al igual que los fotones (la luz), se comportan como partículas (masa) y ondas (energía).

2. PRINCIPIO DE INCERTIDUMBRE DE HEISENBERG

Este principio dice que no es posible conocer a un mismo tiempo la posición y velocidad de un electrón en un átomo.

Se habla entonces de regiones en donde es más probable encontrar al electrón.

TEORÍA ATÓMICA MODERNA

Por lo tanto el modelo de la mecánica cuántica emplea tres números

cuánticos, n, l y m l, para describir un orbital.

  • El número cuántico principal , n , puede tener valores enteros de 1, 2, 3 , etc. Determina el

tamaño del orbital. Al aumentar n, el orbital se

hace más grande y el electrón pasa más tiempo

lejos del núcleo. Un aumento de n también implica

que el electrón tiene mayor energía y por tanto está unido con menor firmeza al núcleo.

  • El segundo número cuántico, l , número cuántico azimutal , puede

tener valores enteros de 0 a n -1 para cada valor de n. Está

relacionado con la forma del orbital. l = 0 , 1 , 2 …(n- 1 ) l = 0, orbital tipo s l = 1, orbital tipo p l = 2, orbital tipo d l = 3, orbital tipo f

La energía de los orbitales es

diferente según el tipo: s<p<d<f

LOS NÚMEROS CUÁNTICOS

  • El número cuántico magnético , m l, puede tener valores enteros

entre - l y +l , lo que incluye al cero. Este número cuántico

describe la orientación del orbital en el espacio

4.- PRINCIPIO DE DIRAC-JORDAN

En su ecuación aparece el cuarto parámetro cuántico, el número cuántico de spin , “ms” ó “s”, que establece con mayor exactitud la distribución de los electrones.

Este número cuántico no está relacionado con el orbital sinó con el

electrón. Representa el sentido de giro del electrón cuando rota

sobre sí mismo. Esta propiedad puede tener dos valores. Matemáticamente se representan por 1/2 y -1/2.

l = 0 (orbital s), m l, =0 hay 1 orbital s

l = 1 (orbital p), m l, = -1, 0, 1 hay 3 orbitales p

l = 2 (orbital d), m l, = -2, -1, 0, 1, 2 hay 5 orbitales d

LOS NÚMEROS CUÁNTICOS

2s

Los orbitales s

Si n = 1 entonces el número cuántico l sólo puede tomar el valor 0, es decir, sólo es posible encontrar un orbital en el primer nivel energético. Este orbital puede albergar hasta dos electrones (uno con spin +1/2 y otro con spin -1/2). El orbital de más baja energía es el 1s.

Los orbitales s son esféricos (m = 0, una orientación espacial). La probabilidad de encontrar un electrón alrededor de un núcleo disminuye conforme nos alejamos del núcleo en cualquier dirección.

LOS ORBITALES

Los orbitales p

En los orbitales p. La densidad electrónica no se distribuye de forma esférica como en un orbital s. La densidad electrónica se concentra en dos lados del núcleo, separada por un nodo. Estos orbitales tiene dos lóbulos.

Cada capa a partir de n = 2 tiene tres orbitales p ( px, py, pz ) Los orbitales de una subcapa tienen el mismo tamaño y la misma forma pero difieren en su orientación espacial.

LOS ORBITALES

Cuando l = 1 hablamos de un orbitalp. En este caso m l. puede tener valores de -1, 0 y +1, hablamos de tres orientaciones

Cuando n es 4 o mayor, hay siete orbitales f equivalentes (para los cuales l = 3 y m puede ser -3, -2, -1, 0, +1, +2, +3).

Las formas de los orbitales f son más complicadas que las de los orbitales d.

Los orbitales f

LOS ORBITALES

  • Principio Aufbau :
    • Los electrones ocupan los orbitales de menor energía; el orden de llenado se estableció experimentalmente.
  • Principio de exclusión de Pauli :
    • Dos electrones de un átomo no pueden tener los cuatro números cuánticos iguales. Esto supone que un orbital sólo pueda estar ocupado por dos electrones.
  • Regla de Hund :
    • Los electrones ocupan inicialmente los orbitales de idéntica energía de forma desapareada.

La configuración electrónica es la distribución de los electrones

entre los diferentes orbitales del átomo. Para obtenerla se siguen

las siguientes reglas:

LA CONFIGURACIÓN ELECTRÓNICA

LLENADO DE ORBITALES

LA CONFIGURACIÓN ELECTRÓNICA

EJERCICIO 2.4 Indicar las configuraciones electrónicas

del Si, Cl y Pd

EJERCICICIO 2.5 Clasificar cada una de las siguientes

configuraciones electrónicas atómicas como (i) un estado

fundamental, (ii) un estado excitado o (iii) un estado

prohibido:

a) 1s^2 2s^2 2p^5 3s^1 ;b) [Kr]4d^10 5s^3 ; c) 1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 3d^8 4s^2 ;

d) 1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 3d^1 ; e) 1s^2 2s^2 2p^10 3s^2 3p^5

Históricamente hubo diversos intentos de clasificar los elementos en una tabla periódica pero fue Dmitri Mendeleev (1834-1907) quien nos proporcionó un esquema más cercano al actual para clasificar los elementos.

 Enunció la “ ley periódica ”: "Si los elementos se colocan en orden creciente de su número atómico, se observa una variación periódica de sus propiedades físicas y químicas".

LA TABLA PERIÓDICA

 Clasificó los 63 elementos conocidos hasta entonces utilizando el criterio de masa atómica no usado hasta entonces.  La periodicidad de los elementos fue demostrada por Mendeleev al usar la tabla para predecir la aparición y las propiedades químicas de nuevos elementos.