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QUÍMICA LICENCIATURA DE
INGENIERÍA EN ENERGÍAS
RENOVABLES
2013-1
Teoría:
Dra. Karina
Cuentas Gallegos
Martes y jueves
10-12 hrs.
Laboratorio:
M.C. Mirna
Guevara García
Jueves
12-14 hrs.
Curso de
Química L I E R
Semestre 2013-1
6 de Agosto-23 de Noviembre
2012
Programa
6 de Agosto al 23 de Noviembre 2012. 8 Clases en Agosto
8 Clases en Septiembre
9 Clases en Octubre
6 Clases en Noviembre
Total 31 Clases de 2 horas
3 Clases para exámenes con revisión fuera de horario
Clases útiles 28
QUÍMICA Calificación
3 exámenes parciales de 20% c/u= 60%
Laboratorio 20%
Tareas 15%
Participación 5%
Examen final : se aplicará solo sí en los exámenes parciales se cuenta con 35% o menos.
Exámenes parciales: (1) 4 de septiembre
(2) 16 de octubre
(3) 22 de noviembre
Unidad 1
1.1. PROPIEDADES PERIÓDICAS
1.1.1. Configuración electrónica
1.1.1.1. Ecuación de onda (Schrödinger), Nos. Cuánticos,
orbitales atómicos, llenado de orbitales
1.1.1.2. Tabla periódica, ley periódica, propiedades
periódicas
1.1.1.3. Electronegatividad, electroafinidad, potencial de
ionización
1.1.2. Interacciones químicas débiles
1.1.2.1. Fuerzas de Van der Waals y puente de hidrógeno,
interacción dipolo-dipolo
1.1.3. Interacciones químicas fuertes
1.1.3.1. Hibridación de orbitales, Orbitales moleculares,
Enlace σ y π
Ecuación de onda de Schrödinger
1913 Teoría de Bohr (n)
1923 de Broglie (los e son
partículas con
propiedades de ondas
Sommerfeld propone órbitas elípticas (l)
1925 Erwin Schrödinger
desarrolló la ecuación de
onda
introduce conceptos:
La existencia de un núcleo atómico, donde se concentra la gran cantidad del volumen del átomo.
Los niveles energéticos donde se distribuyen los electrones según su energía.
La dualidad onda-partícula
La probabilidad de encontrar al electrón
Ψ 2 es proporcional a la
probabilidad de encontrar un electrón en cierta región del espacio
Ese espacio se conoce como orbital.
La solución de la ecuación proporciona un grupo de números conocidos como números cuánticos que describen la energía del electrón-
Estos números dan información sobre formas y orientación de las distribuciones más probables de los electrones alrededor del núcleo.
Ecuación de onda de Schrödinger
Incluyendo el carácter
ondulatorio
Ecuación que describe el
comportamiento y la
energía de las partículas
subatómicas
Propiedades periódicas
Configuración electrónica
Números cuánticos
Identificar por
completo un electrón
en cualquier orbital de
cualquier átomo
n número cuántico
principal
l número cuántico
del momento angular
ml número cuántico
magnético
ms número cuántico
de espin del electrón
Configuración electrónica
n
Valores enteros
Define la energía de un orbital
Probabilidad de encontrar un electrón a cierta distancia del núcleo
¿Un orbital con n=3
es más grande que uno
con n=4?
Configuración electrónica
Los orbitales con el mismo número n difieren en forma y orientación en el espacio
l número cuántico de momento angular; define la forma del orbital
Define las regiones con probabilidad cero de encontrar al electrón
l = 0
l = 2
l =1
s
p
d
l adopta valores
Hasta n-1
Ejem. Para n = 1
l = 0
Y la forma del orbital
es…………
N = nivel o capa
l = subnivel o subcapa
Ejercicio.
N =1 l = 0 orbital s 1s
N =2 l =
Configuración electrónica
l 0 1 2 3 4 5
Nombre del orbital s p d f g h
Número cuántico magnético
ml
Describe la orientación del
orbital en el espacio
Depende del valor del momento angular l
Existen 2 l +1 valores de ml
-l,(-l+1), …0,…(+l-1),+l
Existen para l = 2
[(2 x2) + 1] = 5
El número de valores de ml
equivale al número de
orbitales presentes en un
subnivel
Configuración electrónica
Número cuántico de espín del
electrón ms
Describe dos posibles giros
del electrón
+½ -½
El giro es aleatorio
Configuración electrónica
Sustancias paramagnéticas: espines no
apareados
Sustancias diamagnéticas: espines
apareados
Configuración electrónica
Para determinar el
número de orbitales
𝑛2
Por ejem: para n=3
El número de orbitales
es 9
Cuáles son los
números cuánticos de
un orbital 4d
Escribir los números
cuánticos de estos 9
orbitales
n = 4 l = 2
ml = - l a + l o sea -2, -1, 0, 1, 2
Configuración electrónica
Configuración electrónica
Notación para configuración electrónica
1𝑠1
Denota el número
cuántico principal
n
Denota el número de
electrones en el orbital
o subnivel
Denota el número
cuántico del momento
angular l
H
Principio de exclusión de Pauli
Dos electrones de un átomo no pueden tener los 4 números cuánticos iguales.
Regla de Hund
La distribución electrónica más estable es la que tiene los espines paralelos.
Notación para configuración electrónica
1s 1
Diagrama de orbital
Llenado de orbitales
n l =1 l =2 l =3 l =5 l =6
Configuración electrónica
Llenado de orbitales
Escritura de configuraciones
1𝑠22𝑠22𝑝63𝑠23𝑝64𝑠2
[Ar] 𝟒𝒔𝟐
Tomar como base la
configuración del gas
noble anterior
Por ejem: Ca (z = 20)
Primeras clasificaciones
periódicas
A principios del siglo XIX se midieron las masas atómicas de una gran cantidad de elementos, se observó que ciertas propiedades variaban periódicamente
en relación a su masa.
Ejemplos:
o Anillo de
Chancourtois
o Triadas de Dobernier
o Octavas de
Newlands
o Dimitri Mendeleev y
Lothar Meyer
Tabla periódica 1869 Mendeleev predijo las
propiedades de algunos
elementos, tales como el
germanio (Ge).
En vida de Mendeleev se
descubrió el Ge que tenía las
propiedades previstas
algunos elementos tenía que
colocarlos en desorden de
masa atómica para que
coincidieran las propiedades.
Él lo atribuyó a que las masas
atómicas estaban mal
medidas.
En 1913 Moseley ordenó los elementos de la tabla periódica usando como criterio de clasificación el número atómico.
Enunció la “ley periódica”: "Si los elementos se colocan según aumenta su número atómico, se observa una variación periódica de sus propiedades físicas y químicas".
Tabla periódica actual
• La tabla periódica de Mendeleev y Meyer (1869) incluyó
66 elementos usando número atómico
• Actualmente se sabe que la configuración electrónica determina las propiedades de los elementos.
• La tabla periódica moderna clasifica a los elementos de
acuerdo con su número atómico.
• Las variaciones periódicas de las propiedades físicas
reflejan diferencias en la estructura atómica
• Con base en las propiedades dentro de un grupo o
periodo se predicen las propiedades de cualquier
elemento.
Tabla periódica actual Hay una relación directa entre el último orbital ocupado por un e– de un átomo y su posición en la tabla periódica y, por tanto, en su reactividad química, fórmula estequiométrica de compuestos que forma...
Se clasifica en cuatro bloques:
Bloque “s”: (A la izquierda de la tabla)
Bloque “p”: (A la derecha de la tabla)
Bloque “d”: (En el centro de la tabla)
Bloque “f”: (En la parte inferior de la tabla) http://www.youtube.com/watch?v=dr0ldXCgUlw
http://www.youtube.com/watch?v=wPgnaHCMv_0
Propiedades periódicas
La energía de ionización es la energía mínima necesaria para que un átomo gaseoso en su estado fundamental o de menor energía, separe un electrón de este átomo gaseoso y así obtenga un ión positivo gaseoso en su estado fundamental.
Las energías de ionización
de los elementos de un
periodo aumentan al
incrementarse el número
atómico.
Las energías de ionización
de los gases nobles (grupo
8A) son mayores que todas
las demás, debido a que la
mayoría de los gases nobles
son químicamente inertes
Propiedades periódicas
La afinidad
electrónica es el
cambio de energía
cuando un átomo
acepta un electrón
en el estado
gaseoso:
Propiedades periódicas Radio atómico: es la
mitad de la distancia
entre dos núcleos de dos
átomos adyacentes.
Numerosas propiedades
físicas, incluyendo la
densidad, el punto de
fusión, el punto de
ebullición, están
relacionadas con el
tamaño de los átomos.
Los radios atómicos están determinados en gran medida por cuán fuertemente atrae el núcleo a los electrones. A mayor carga nuclear efectiva los electrones estarán más fuertemente enlazados al núcleo y menor será el radio atómico. Dentro de un periodo, el radio atómico disminuye constantemente debido a que aumenta la carga nuclear efectiva.
Propiedades periódicas
Radio iónico: es el radio
de un catión o de un
anión. El radio iónico
afecta las propiedades
físicas y químicas de un
compuesto iónico.
La estructura
tridimensional de un
compuesto depende del
tamaño relativo de sus
cationes y aniones.
Cuando un átomo neutro
se convierte en un ión, se
espera un cambio en el
tamaño.
1) ¿Qué es el efecto tunel o “quantum tunneling” y ejemplo de su
aplicación?
2) ¿Cuales son los números cuánticos para un orbital 5f?
3) Representa la configuración electrónica completa (con espín)
del Sr
4) Desarrolla la configuración electrónica del Zr usando la
notación que incluye el núcleo del gas noble que corresponda
TAREA
Bibliografía
1. Química (2010) R- Chang. McGraw Hill. 1085 p.
2. Química Universitaria (2005) A. Garritz, L. Gasque y A. Martínez
Prentice Hall. 696 p.
TAREA
Un átomo tiene 15 electrones, sin consultar la tabla periódica : a) escribe su configuración electrónica en estado basal; b) ¿como debe clasificarse el elemento?; c) ¿los átomos de este elemento son diamagnéticos o paramagnéticos?