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INFORME LABORATORIO INTERPRETACIÓN PROBABILÍSTICA DE LOS ORBITALES ATÓMICOS. BRIAN CAMILO SIERRA VIVIANA ORTEGA BURBANO
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INTRODUCCIÓN Con esta práctica, se pretende afianzar los conocimientos adquiridos sobre el concepto de orbital, densidad electrónica, movimiento de un electrón alrededor del núcleo, onda, átomo y como se relaciona la función de probabilidad y distribución electrónica.
PALABRAS CLAVES Orbital Onda Función de onda
OBSERVACIÓN DATOS Y RESULTADOS Para valores del número cuántico principal mayores que la función densidad electrónica presenta n-1 nodos en los que la probabilidad tiende a cero.
Orbital 1s •
Al seleccionar el orbital 1s se observan 2 cuadrantes; uno, en el que aparece la gráfica del orbital como una nube esférica y un histograma donde se ve la densidad electrónica; no se observan nodos.
1seg
2seg
3seg
15seg 1min
Orbital 2s •
Al seleccionar el orbital 2s se observa en la parte central el orbital 1s como una nube esférica de color rojo y a su alrededor se observa el orbital 2s como una nube esférica color azul, en esta parte se observa un nodo entre los orbitales 1s y 2s, en el histograma se observa una pequeña línea que es la densidad electrónica del orbital 1s y una línea más grande que es la densidad electrónica del orbital 2s.
1seg
2seg
3seg
15seg
1 min
Orbital 2px •
Al seleccionar el orbital 2px se observan dos nubes
electrónicas ovaladas sobre el eje x, una de color rojo y otra de color azul, en el histograma se ve la densidad electrónica de este orbital. No se observan nodos. 1seg.
2seg.
3seg.
15seg.
1minuto.
Orbital 2py •
1seg.
Al seleccionar el orbital 2py se observan dos nubes electrónicas ovaladas sobre el eje y, una de color rojo y otra de color azul, en el histograma se ve la densidad electrónica de este orbital. No se observan nodos. 2seg.
3seg.
15seg.
1minuto.
Orbital 3px •
Al seleccionar el orbital 3px se observan en el centro el orbital 2px y alrededor el orbital 3px sobre el eje x, con un nodo entre los orbitales 2px y 3px. En el histograma se aprecian dos líneas una más pequeña que otra que simboliza la densidad electrónica del orbital 2px y otra más grande que muestra la densidad electrónica del orbital 3px.
1seg.
2seg.
3seg.
15seg.
1minuto.
Orbital 3dxy •
Al seleccionar el orbital 3dxy se observan dos lóbulos que se intersecan en el origen del plano (x,y) uno es de color rojo y otro es de color azul. En el histograma se ve la densidad electrónica del orbital 3dxy.
1seg.
2seg.
3seg.
15seg.
1minuto.
Orbital 3dx2-y2 •
Al seleccionar el orbital 3dx2y2 se observan dos lóbulos que se intersecan en el origen del plano (x,y) uno es de color rojo y otro es de color azul; el de color azul está sobre el eje y y el rojo sobre el eje x. En el histograma se ve la densidad electrónica del orbital 3dx2y2.
1seg.
2seg.
3seg.
15seg.
1minutos.
Orbital 3dz2 •
1seg.
Al seleccionar el orbital 3dz2 se observa una nube esférica color azul, y se asume que a su alrededor se encuentra un anillo, color rojo pues se ven unos puntitos de este color en una de sus esquinas. No se distingue el nodo. 2seg.
3seg.
15seg.
1minutos.
Aquí los orbitales 1s, 2s, 3s, 2px, 2py, 3px, 3py, 3dxy, 3dx2y2 y 3dz2; tienen una forma más definida.
Al seleccionar el orbital 3s se observan diferentes valores de radio según varíe el valor de z. TABLA DE VARIACIÓN DE RADIOS SEGÚN EL EJE Z, EN LOS NODOS 1 Y 2. Tabla N° 1 Nodo 1 (pm) Nodo 2 (pm) Z=0
96.0
360.6
Z=50
98.5
367.9
Z=100
105.5
373.3
Z=200
-
376.4
Z=300
-
380.1
Z=400
-
416.8
Z=500
-
-
El primer nodo se alcanza a ver hasta que el eje z toma valor de 100, en los valores de 200,300,400 y 500 no se alcanza a ver, esto ocurre porque cada vez se aleja más del orbital. El segundo nodo se alcanza a ver bien hasta que el eje z toma el valor de 300 en 40 se ve difusamente y en 500 ya no se alcanza a ver. Tanto en los nodos uno y dos los valores de su radio van aumentando conforme se aumenta el valor del eje z.
Al seleccionar el orbital 3dz2 con el valor del eje z=0 se observa una esfera color azul solamente. Conforme se va aumentando el valor del eje z el lóbulo interno del orbital se va alejando y el valor de theta en el nodo se va volviendo más incierto cada vez, pues crece y decrece, incluso hay momentos en los que ya no se alcanza a distinguir. TABLA DE VALORES DE THETA SEGÚN LA VARIACIÓN DEL EJE Z. Tabla N° 2
Variación de Z
Valor de theta (deg)
Z=0
-
Z=100
54.1
Z=2000
55.1
Z=300
54.6
Z=400
54.1
Z=500
54.9
Z=600
54.6
Z=700
63.3
Z=800
-
Z=900
-
Z=1000
-
Al seleccionar el orbital 2pz y variar el valor del eje z se observa que cuando z=0 no se ve nada en el gráfico, cuando tiene valor de 100 se ve una esfera difusa en los bordes y cuando toma valor de 500 se ve una esfera completamente difusa.
ANÁLISIS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS. Cuando se compara el núcleo del átomo con los orbitales se nota que la diferencia es bastante grande, es decir si se ve el núcleo del átomo no se ven los orbitales, pero si se ve los orbitales el núcleo se logra ver como un diminuto punto, también vemos que los electrones no solo están en un sitio, sino que más bien se mueven por todo el átomo lo cual demuestra que los electrones siempre están en movimiento y que aparecen y desaparecen de una forma aleatoria, los nodos son muy difíciles de medir ya que dependiendo del punto en donde sea medido el resultado muestra alguna variación y a medida que los cantidad de orbitales va aumentando es más difícil de llegar a los nodos.
CONCLUSIONES Este experimento permitió verificar los conocimientos que se tenían de los orbitales atómicos y el movimiento de los electrones alrededor del núcleo, con esto se pudo ver de una forma más grafica e interactiva los orbitales y el movimiento de los electrones.
REFERENCIAS • •
http://mutuslab.cs.uwindsor.ca/schurrko/molspec/animations/birdconcordia/Ato micOrbitals2.html Guías 2011 Guía de Laboratorio de Química I (Universidad del Valle Facultad de Ciencias Naturales y Exactas Departamento de Química)
