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Química General 1

Jesús Valdés Martínez Instituto de Química

Universidad Nacional Autónoma de México

¿Podemos ver a los átomos?

Átomos de Níquel Imágenes obtenidas con Microscopio de Barrido de Efecto Túnel

Átomos de Xenon sobre Níquel Energía Potencial Coulombica

Energía de Ionización Energía de Ionización Energía de Ionización

2372.3 2 He

1312.0 1 H

EI(kJ/mol) Z Elemento

H(g) + hv à H+(g) + e-

P+

e-

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Energía de Ionización

2372.3 2 He

1312.0 1 H

EI(kJ/mol) Z Elemento

H(g) + hv à H+(g) + e- P+

e-

2P+

e-

e-

EI del litio

520.2 3 Li

2372.3 2 He

1312.0 1 H

EI(kJ/mol) Z Símbolo

e-

3p+

2e-

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Energías de Ionización (kJ/mol)

1 2 6 2 6 2 2 #e-

0.77 ? 0.63 3.24 5.44 39.2 48.5 433 Sc

0.59 2.90 4.65 34.0 42.7 390 Ca

0.42 2.38 3.93 29.1 37.1 347 K

1.52 2.82 24.1 31.5 309 Ar

4p 4s 3p 3s 2p 2s 1s

EI (kJ/mol)

0.63 0.77 3.24 5.44 39.2 48.5 433 Sc

0.59 2.90 4.65 34.0 42.7 390 Ca

0.42 2.38 3.93 29.1 37.1 347 K

1.52 2.82 24.1 31.5 309 Ar

4s ? 3p 3s 2p 2s 1s

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0.63 0.77 3.24 5.44 39.2 48.5 433 Sc

0.59 2.90 4.65 34.0 42.7 390 Ca

0.42 2.38 3.93 29.1 37.1 347 K

1.52 2.82 24.1 31.5 309 Ar

4s 3d 3p 3s 2p 2s 1s

Configuración electrónica y Tabla Periódica • Orbital Energies

Números cuánticos • Orbitales s

• Orbitales p • Orbitales p • Orbitales d

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9-9 Electron Espin del electrón: Cuarto Número Cuántico

Experimento de Stern-Gerlach

«Experimento Stern-Gerlach». Publicado bajo la licencia CC BY-SA 3.0 vía Wikimedia Commons - https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Experimento_Stern-Gerlach.png#/media/File:Experimento_Stern-Gerlach.png.

Átomos Multi-electrónicos

¬ La ecuación de Schrödinger era para un e-. ¬ En los átomos multi-electrónicos existe repulsión electrón-electrón. ¬ Se utilizan orbitales hidrogenoides como una aproximación.

Penetración y Apantallamiento

Zeff es la carga nuclear efectiva

Configuraciones Electrónicas

¬ Proceso de Aufbau. Construir hacia arriba y minimizar energía. ¬ Principio de exclusión de Pauli. ¬ Dos electrones no pueden tener los cuantro números cuánticos iguales. ¬ Regla de Hund.

– Los orbitales degenerados se ocupan primero con un electrón.

Energía de los orbitales

• Llenado de Orbitales Proceso de Aufbau y Regla de Hund

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• Llenado de Orbitales p • Llenado de Orbitales d

Configuración electrónica y Tabla Periódica

Ejercicios Predice la configuración electrónica del calcio (Z= 20) y del zinc (Z = 30), a partir de su posición en la tabla periódica

• Ca (Z = 20) [Ar] 4s2

•  Zn(Z = 30) [Ar] 4s2 3d10

Predice el número de electrones desapareados que hay en cada uno de los siguientes átomos. ¿Cuáles de ellos tendrán propiedades magnéticas? a) carbono; b) nitrógeno c) neón; d) fluor

a)  C : 2 e- desapareados b)  N : 3 e- desapareados c)  Ne: 0 d)  F : 1 e- desapareados

Diferentes Radios Tamaño de los átomos

El tamaño de los átomos:Radio metálico Radio atómico •  Los átomos se hacen más grandes al bajar por una

columna en la Tabla periódica. •  Los átomos se hacen más pequeños al ir de izquierda

a derecha a través de una fila en la Tabla Periódica.

Radio Covalente

Radios covalentes en nm

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Radios Covalentes y Radios Metálicos Radio covalente vs. Radio iónico Aniones

Átomos y sus cationes

Radio covalente vs. Radio iónico Cationes

Átomos y sus aniones Energías Promedio de los electrones de

valencia. EPCV

Radios de átomos isoelectrónicos del segundo y tercer periodo

¿qué esperas que suceda con el tamaño de los iones?

Radios de átomos isoelectrónicos del segundo y tercer periodo Energías de Ionización EI (Kj/mol)

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EI1, EI2 y EI3 para el Sodio ¿A un elemento de qué grupo corresponden las siguientes EI?

D) Grupo 13 (IIIA) I)  Grupo 14 (IVA) D-I) Grupo 15 (VA)

Energías de Ionización y los iones positivos

Na EI1 = 495 KJ/mol Cl EI1 = 1251.1 KJ/mol

¿Cuál es la carga máxima, en condiciones normales, para un átomo del grupo 13 (IIIA)?

D) 1 I) 2 DI) 3

Energías Promedio de la Capa de Valencia EPCV

EPCVC

C = [He] 2s2, 2p2

EIs = 1.72 MJ/mol, 2 electrones EIp = 1.09 MJ/mol, 2 electrones

¿Cuál es el valor de EPCV para el F si: EIs = 3.88 y EIp = 1.68 MJ/mol?

EPCVF

EPCV para los Elementos Representativos (MJ/mol)

L.C. Allen, Journal of the American Chemical Society, 111, 9003 (1989).

Variación de las EPCV

1.  ¿Por qué los valores de las EPCV se incrementan de izquierda a derecha a lo largo de un periodo, y de abajo hacia arriba al subir en un grupo?

2.  ¿Qué otras propiedades periódicas siguen estas tendencias?

a.  Energías de Ionización b.  Radios atómicos

EPCV y caracter metálico EPCV y carácter metálico

•  Los átomos con EPCV menores a 1.07 MJ/mol son metales.

•  Los átomos con EPCV mayores a 1.26 MJ/mol son nometales.

•  B, Si, Ge, As, Sb y Te, tienen valores de EPCV entre 1.07 y 1.26 MJ/mol, son semimetales.

¿A qué elemento pertenece este espectro fotoelectrónico?

Problema 39

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Problema 40 Problema 110 Interpreting and Representing the Orbitals of the Hydrogen Atom.