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quimica organica orbitales atomicos
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UNIVERSIDAD PRIVADA ANTONIO GUILLERMO URRELO
FACULTAD DE CIENCIAS DE LA SALUD
FARMACIA Y BIOQUMICA
Mg. Q.F. PATRICIA I. MINCHN HERRERA
ORBITALES ATMICOS
PROPIEDADES DE LOS COMPUESTOS
QUMICA ORGNICA I
Q.F/OBST. PATRICIA MINCHN HERRERA
ESTABILIDAD ATMICA : Regla del Octeto de Lewis
Naturaleza Gran variedad de sustancias simples y compuestas
COMBINACIN DE TOMOS
Salvo los GASES NOBLES
NO HAY TOMOS INDIVIDUALES
Qu caracterstica especial poseen los gases nobles?
Por qu el resto de tomos tienen tendencia a
combinarse con otros tomos?
PROPIEDADES DE LOS COMPUESTOS
QUMICA ORGNICA I
Q.F/OBST. PATRICIA MINCHN HERRERA
RESPUESTA:
ESTABILIDAD
Cualquier sistema tiende a la mxima estabilidad
Normalmente se consigue con la mnima energa
Dos o ms tomos se unen porque en conjunto
tienen menos energa.
En la unin han desprendido energa.
Si los gases nobles no tienden a unirse es porque ya poseen la mxima
estabilidad posible; es decir
CONFIGURACIN ELECTRNICA
Todos poseen 8 electrones en su ltima capa
(subcapas s y p completas: s2 p6)
PROPIEDADES DE LOS COMPUESTOS
QUMICA ORGNICA I
Q.F/OBST. PATRICIA MINCHN HERRERA
Regla del Octeto de Lewis
ENLACES
Los dems elementos intentaran alcanzar dicha configuracin, tomando o
cediendo o compartiendo electrones con otro tomo.
Resulta, como consecuencia, que la configuracin s2 p6 en la ltima capa
del tomo aporta gran estabilidad.
Los tomos alcanzan su mxima estabilidad cuando poseen 8 electrones en su
ltima capa, con las sub capas s y p completas
ORBITALES ATMICOS = CONFIGURACIN ELECTRNICA
QUMICA ORGNICA I
Q.F/OBST. PATRICIA MINCHN HERRERA
Principio de Incertidumbre
de Heisenberg
PROBABILIDAD
FSICA
DE
ONDAS
Dualidad Onda Partcula
Propiedades de:
- Partcula
- Onda
e- SE DESCRIBE MECNICA
CUNTICA
Es imposible definir la exactitud
de posicin y velocidad del
electrn, simultneamente
ORBITAL
ATMICO
Orbital atmico Es una regin tridimensional alrededor del ncleo
atmico, donde existe mayor probabilidad de encontrar un electrn.
El principio de incertidumbre de Heisenberg: La posicin y el momento de un electrn no pueden
conocerse simultneamente, es decir, que nunca podemos saber donde se encuentra el electrn pero s
podemos describir su posible localizacin.
QUMICA ORGNICA I
Q.F/OBST. PATRICIA MINCHN HERRERA
El contorno orbitlico indica la existencia de ms de un 90% de probabilidad de encontrar al electrn en el espacio definido por dicho contorno.
Es una descripcin matemtica de las propiedades de
onda del electrn de un tomo. Se le llama funcin de onda y se abrevia como psi ().
El en una posicin particular (x,y,z), que expresa la
probabilidad de encontrar un electrn en ese punto del espacio.
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Mecnica cuntica:
Los electrones se colocan en regiones concntricas
al ncleo. Cada regin o nivel, contiene subregiones que son
los orbitales atmicos. Cada orbital atmico tiene una energa
caracterstica que viene dada por la ecuacin de Schrdinger.
QUMICA ORGNICA I
Q.F/OBST. PATRICIA MINCHN HERRERA
La energa de un electrn en un orbital dado tiene valor preciso.
El orbital puede ocupar diversos niveles de energa,
que se representan por n. Cada orbital se describe con cuatro nmeros
cunticos: el principal (n), el secundario (l), el magntico (m) y el espn (s).
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Est asociado con r de la rbita. A menor n, menor radio. Tambin con la energa, cuando n aumenta, tambin aumenta la energa y la distancia del electrn del ncleo.
n = 1 es el estado basal o fundamental
n > 1 es un estado excitado
El valor n no es una medida de distancia ni de la energa del electrn, sino es un nmero entero sencillo a partir del cual se obtiene estos valores.
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Aum
ent
o de e
nerg
a
n =5 n = 4 n = 3 n = 2 n = 1
Ncleo
Nmero cuntico principal (n) :
se relaciona directamente con la magnitud y la energa de un orbital atmico. Este nmero puede tener cualquier valor entero y positivo
n = 1,2,3,4,....
Nmero cuntico secundario o azimutal (l):
Se postul que las rbitas podran ser no solo circulares sino
tambin elpticas. Para medir la excentricidad de la rbita se define un segundo nmero cuntico denominado secundario o azimutal.
Los valores que toma el nmero cuntico secundario dependen del valor de n, segn l = 0,1,2... (n-1). Si n = 3 entonces l toma los valores 0, 1 y 2
Los valores de l tienen su equivalentes en letras:
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l 0 1 2 3 4 5
Nombre s p d f g h
del orbital
Nmero cuntico secundario o azimutal (l): Se refiere al subnivel energtico donde se encuentra un
electrn y describe la geometra del orbital.
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Todos los orbitales con l = 0 son orbitales s y tienen forma esfrica en cuyo centro se encuentra el ncleo
Orbitales s
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QUMICA ORGNICA I
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Todos los orbitales con l = 1 son orbitales p
Comienzan en el segundo nivel de energa (n = 2)
3 orbitales (ml = -1, 0, +1), 3 orientaciones distintas
Orbitales p
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Orbitales d
Todos los orbitales con l = 2 son orbitales d
Comienzan en el tercer nivel de energa (n = 3)
5 orbitales (ml = -2,-1, 0, +1,+2), 5 orientaciones distintas
Orbitales f
7 orbitales
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El conjunto de orbitales que tienen el mismo valor de n forman un nivel o capa.
Los orbitales que tienen igual n y l se conocen como subnivel o subcapa.
Los orbitales que tienen la misma energa se denominan degenerados Determinemos los subniveles para los tres primeros niveles,
Nivel n 1 2 2 3 3 3
l 0 0 1 0 1 2
Subnivel 1s 2s 2p 3s 3p 3d
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Nmero cuntico magntico (m ) Est relacionado con la orientacin espacial del
orbital en un campo magntico. Sus valores dependen de l y puede tomar 2l + 1 valores enteros, es decir
+l,.....,0,.......-l
Si l = 0 entonces m = 0 Si l = 1 entonces m = +1, 0, -1 , de manera que el
subnivel p (l =1) contiene tres orbitales que se designan como px, py, pz
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QUMICA ORGNICA I
Q.F/OBST. PATRICIA MINCHN HERRERA
n l subnivel ml # de orbitalesen el subnivel
1 0 1s 0 1
2 0 2s 0 1
1 2p 1,0,-1 3
3 0 3s 0 1
1 3p 1,0,-1 3
2 3d 2,1,0,-1,-2 5
4 0 4s 0 1
1 4p 1,0,-1 3
2 4d 2,1,0,-1,-2 5
3 4f 3,2,1,0,-1,-2,-3 7
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Nmero cuntico de espn (s) o Giro del electrn: Define la orientacin del electrn en presencia de un campo
magntico; es decir, corresponde al giro del electrn sobre su propio eje, el cual puede tener dos sentidos, en la direccin del puntero del reloj o en el sentido contrario.
El espn slo asume valores de +1/2 y -1/2 que se
simbolizan como y respectivamente
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Los niveles de energa para el tomo de hidrgeno dependen exclusivamente del nmero cuntico n, de manera que todos los subniveles tienen la misma energa.
Para los tomo polielectrnicos, depende de los nmeros cuntico principal (n) y secundario (l).
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n=1
n=2
n=3
n=4
1s
2s
2p
3s
3p
3d 4s
4p
5s
4d
Nivel principal
de energa
Subnivel
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Se entiende por configuracin electrnica del tomo como la distribucin de los electrones en los diferentes orbitales atmicos.
Para encontrar tal configuracin se deben seguir ciertas reglas: El Principio de Aufbau El Principio de exclusin de Pauli Regla de Hund
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1. El Principio de Aufbau
Cada tomo se construye aadiendo el nmero
apropiado de protones y neutrones especificados por el nmero atmico, el nmero de masa y aadiendo la cantidad de electrones necesarios en los orbitales de forma que den energa total ms baja para el tomo.
Es decir, se llenan en tal forma que primero se completa el de menor energa.
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7p
1s
2s 2p
3p 3s 3d
4d
5d
6d 6s 6p
5p
4p
5s
4s
7s
5f
4f
REGLA DE LAS DIAGONALES
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2. El Principio de exclusin de Pauli:
Dos electrones en un tomo no pueden tener el mismo conjunto de nmeros cunticos.
Al menos uno de los cuatro nmeros cunticos debe ser diferente.
Esta condicin limita la capacidad de cada orbital , puesto que dos electrones en un orbital pueden tener igual n, l y m pero deben tener diferente espn +1/2 y -1/2
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2. El Principio de exclusin de Pauli:
En cada orbital puede colocarse un mximo de dos
electrones, pero nicamente, cuando los espines de dichos electrones sean opuestos.
As un orbital tiene un mximo de dos electrones con espn opuesto, lo que se traduce que el subnivel s tiene como capacidad mxima 2 electrones. El subnivel p con tres orbitales, 6 electrones. El subnivel d con cinco orbitales, 10 electrones y el subnivel f con 7 orbitales, 14 electrones.
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3. Regla de Hund o regla de mxima multiplicidad de espn.
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Al llegar a los orbitales de
igual energa (Orbitales degenerados) se adiciona un electrn en cada orbital hasta que todos los orbitales degenerados contienen un electrn.
Se empieza adicionando electrones a los orbitales degenerados de manera que los espines se opongan.
Regla de Hund. La figura recrea la forma de cmo los electrones
van ocupando los diferentes orbitales del subnivel p
Configuraciones Electrnicas de algunos tomos: Hidrgeno, H (Z=1). El nico electrn del H se ubica en el
orbital de ms baja energa, sus nmeros cuntico sern n=1, l = 0 y ml=0 . Existen dos posibilidades para el espn del e-, +1/2 y -1/2 . Por convencin tomaremos el valor de +1/2
La configuracin para el H es 1s1
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H: 1s1 N cuntico principal
N cuntico del momento angular
N electrones En el orbital tambin
Diagrama Orbital
H: 1s
Una forma de sencilla de representar las configuraciones es a travs de diagrama de orbitales donde cada cuadrado representa a un orbital.
1H 1s1
2He 1s2
3Li 1s22s1
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Para obtener estos valores se supone que los nmero cunticos que son vlidos para el tomo de hidrgeno son vlidos para los dems tomos.
As se tiene una idea de la variacin de los niveles de energa.
1s
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El deseo de conocimiento, como la sed de riqueza, aumenta con
cada adquisicin.
L. Sterne
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