Quimica 1 y Laboratorio Etapa 3 Actividad de Adquisición Del Conocimiento

Universidad Autónoma de Nuevo León Preparatoria No. 11 Química 1 y Laboratorio Etapa 3 “Actividad de adquisición del conocimiento: Documento digital: La configuración electrónica y su relación con la tabla periódica moderna” IME. Gibrán Villareal Martínez Grupo 101

Mayra Benavides Martínez - 1796330

Cerralvo, Nuevo León

16 de Octubre del 2015

La configuración electrónica y su relación con la tabla periódica moderna En esta actividad, se tratarán diferentes temas los cuales fueron de gran importancia para lograr la realización de la tabla periódica. Los modelos atómicos de distintos científicos dieron lugar a una visualización del átomo, la cual aporto conocimientos para los elementos existentes, ya sean sus neutrones, electrones y protones, además de características físicas, etc. De igual manera el modelo cuántico, que aportó los modelos atómicos y moleculares de los elementos en la tabla periódica, estos modelos hicieron que se comprendiera como se comportaba la energía de la materia. Evolución de las teorías y modelos atómicos La teoría atómica se basa en la suposición de que la materia no es continua, sino que está formada por partículas distintas. Estas teorías describen una parte de nuestro mundo material a la que no es posible acceder por observación directa, y permite explicar las propiedades de las diversas sustancias. En 1808 se dio el modelo atómico de John Dalton, Dalton desarrolló un modelo científico y formulo una serie de postulados concernientes a la naturaleza de los átomos, los cuales destacaban la masa como una propiedad atómica fundamental. Después en 1897, el modelo atómico de John Thomson consideraba al átomo como una esfera de masa cargada positivamente y sobre la cual flotan los electrones, exactamente como se encuentran las uvas, pasas o ciruelas sobre un pastel. En el año 1911, el modelo atómico de Ernest Rutherford supuso que toda la carga positiva del átomo estaba concentrada en una región, a la que se dio el nombre de núcleo, cuyo diámetro era una diezmilésima del diámetro del átomo. Los electrones, orbitando en torno al núcleo, equilibrarían la carga positiva de éste, que estaría representada por partículas denominadas protones, de carga igual y de signo contrario a la de los electrones. Por último en el año 1913, el modelo de atómico Niels Bohr declaraba que los electrones están dispuestos en capas definidas, o niveles cuánticos, a una distancia considerable del núcleo. La disposición de los electrones se denomina configuración electrónica. El número de electrones es igual al número atómico del átomo. Línea del tiempo – Modelos atómicos

1808

1897

1911

John Dalton

J.J Thomson

E. Rutherford

1913 Niels Bohr

Modelo cuántico El modelo cuántico es una teoría, desarrollada dentro de las Ciencias Físicas, y que originó una rama dentro de ellas, que versa sobre la estructura atómica y molecular, formulada casi al unísono, en 1926, pero en forma independiente y con lenguaje matemático por el físico austriaco Edwin Schrödinger, el británico, Paul Dirac y el alemán Werner Heisenberg siendo el último de ellos el que la llamó modelo cuántico (Schrödinger la denominó mecánica ondulatoria). La mecánica cuántica explica cómo se comportan tanto la energía como la materia, a escala pequeña o reducida, o sea a nivel atómico o de partículas, lo que no era posible en la mecánica clásica, aplicada a lo macroscópico. Esquema del modelo cuántico

Fueron el físico alemán Max Planck, que estudió la energía que irradian aquellos cuerpos calientes, no reflejantes, conocidos como “cuerpos negros”, Joseph J. Thomson descubrió el electrón, y después expuso su modelo de estructura atómica, Ernest Rutherford clasificó las partículas radioactivas y comprobó la existencia e importancia del núcleo atómico, Albert Einstein con sus aportes sobre la cuantización de la luz, y de su consideración como onda pero también como partícula y Niels Bohr con su nuevo modelo de átomo, los que revolucionaron los campos de la materia y la energía en cuanto a su naturaleza y contribuyeron al desarrollo de la mecánica cuántica. Fue así como Shurodinger después de sopesar las ideas de Bohr dedujo una ecuación matemática en donde el electrón era tratado en función de su comportamiento ondulatorio y entonces salieron los números cuánticos son parámetros que describen el estado energético de un electrón y las características de un orbital. A continuación se encuentra la información más detallada incorporada en un mapa conceptual.

por

es

Modelo Cuántico

Una teoría desarrollada dentro de las Ciencias Físicas contribuyeron y

Originó una rama que trata de estructura atómica y molecular

El físico austriaco Erwin Schrödinger, el británico, Paul Dirac y el alemán Werner Heisenberg

John Dalton, Max Planck, J.J. Thomson, Ernest Rutherford, Albert Einstein y Niels Bohr.

describe

Como se comporta la materia

Como se comporta la energía

Erwin, después de investigar las ideas de Bohr, dedujo una ecuación matemática en donde el electrón era tratado en función de su comportamiento ondulatorio y de aquí..

Números cuánticos

que son

Son parámetros que describen el estado energético de un electrón y las características de un orbital.

Los números cuánticos Los números cuánticos nos permiten identificar el nivel energético en el que nos encontramos, el numero cuántico principal expresa la posibilidad de hallar al electrón en el núcleo, mientras que el secundario muestra el ángulo orbital del electrón alrededor del núcleo, su subnivel ya de más a cada valor de este número cuántico se le nombra con un letra, el número cuántico magnético representa la colocación de la forma espacial de cada orbital según su coordinada o eje, el spin indica la cantidad de electrones presentes en un orbital y el tipo de giro de los electrones. Entre los cuatro anteriores forman el orbital desde su tamaño, su forma y su orientación. Por si solos los números cuánticos primarios y secundarios decretan grupalmente la energía orbital de un átomo. Ejemplos: Helio: N

S

S

Hidrógeno: N

N

Orbital: 1s Numeros cuánticos de los electrones n= 1

n=1

l=0

l=0

m=0

m=0

s= +1/2 s= -1/2

S Orbital: 1s Números cuánticos del electrón: n=1 l=0 m=0 s= +1/2

Relación entre la configuración electrónica de los elementos de la tabla periódica y su posición en la misma El modelo cuántico es el modelo atómico más actualizado y el que se considera más exacto. Es un modelo matemático muy complejo que se basa en la ecuación de Schrödinger. En este modelo se sigue considerando que en el átomo hay un núcleo central formado por protones (+) y neutrones; y alrededor de este núcleo se mueven los electrones (-). Pero los electrones no se mueven en órbitas como postulaba el modelo de Bohr, sino en un esquema más complicado que se resume a continuación:

En un átomo hay niveles que se designan con números: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7. En cada nivel hay subniveles que se designan con letras: s, p, d, f.  El nivel 1 tiene subnivel s.  El nivel 2 tiene subniveles s, p.  El nivel 3 tiene subniveles s, p, d.  El nivel 4 tiene subniveles s, p, d, f.  El nivel 5 tiene subniveles s, p, d, f.  El nivel 6 tiene subniveles s, p, d.  El nivel 7 tiene subniveles s, p. En cada subnivel hay orbitales (no es lo mismo que órbitas).  Un subnivel s tiene 1 orbital.  Un subnivel p tiene 3 orbitales.  Un subnivel d tiene 5 orbitales.

 Un subnivel f tiene 7 orbitales. En cada orbital van los electrones. Sólo puede haber un máximo de 2 electrones por cada orbital. Por lo tanto:  Un subnivel s puede tener hasta 2 electrones.  Un subnivel p puede tener hasta 6 electrones.  Un subnivel d puede tener hasta 10 electrones.  Un subnivel f puede tener hasta 14 electrones. El orden en que los electrones van ocupando los niveles y subniveles en un átomo está dado por el siguiente esquema denominado “Principio de construcción progresiva” o "Regla de las diagonales".

En conclusión, todas las investigaciones relacionadas con el átomo ayudaron a poder crear las diferentes divisiones tratadas, pero tiene un mayor impacto en la tabla periódica ya que al poder contar con todas las características, como la masa atómica, el número atómico, los protones, neutrones y electrones de todos los elementos, se pudieron conformar en una sola herramienta que ayudaría tanto a los científicos como al ser humano en general. El comienzo fue con los modelos atómicos, los cuales dieron la idea de cómo serían los átomos de los elementos y como era su estructura molecular, es así con el paso del tiempo se fueron descubriendo nuevas características de este y como es que se comportaban varios componentes dentro de él. Los modelos cuánticos colaboraron con la energía del átomo mucho más profundizada, ya que se estudiaban sus protones y electrones, encontrando que contenían un núcleo, y como estos influían en la energía de los elementos. La configuración electrónica ayudó a poder conseguir los electrones en cada nivel, ya que está organizada por letras que son mucho más fáciles de comprender que tan solo ver la tabla periódica. Es por esto que todas las investigaciones son importantes tomarlas en cuenta, ya que un ejemplo podría ser el modelo atómico de John Dalton, en sus tiempos los otros científicos no aprobaban su idea pero mucho tiempo después fue comprobado que era verdadera. Se deben de aprovechar los conocimientos previos y los actuales para poder realizar una investigación.

Bibliografía:    

Zumdahl. (2015). Fundamentos de química 1. México: CENGAGE Learning. educarchile. (2013). Tabla periódica: configuración electrónica y propiedades químicas. Octubre 15, 2015, de Educarchile Sitio web: http://www.educarchile.cl/ech/pro/app/detalle?ID=136396 Anónimo. (2010). Modelos atómicos. Octubre 11, 2015, Sitio web: http://concurso.cnice.mec.es/cnice2005/93_iniciacion_interactiva_materia/curso /materiales/atomo/modelos.htm Anónimo. (2012). Modelo cuántico. Octubre 14, 2015, Sitio web: http://espuraquimica.weebly.com/mecano-cuantico.html