Estructura de átomos y moléculas

INFORME TRABAJO PRÁCTICO N° 2

ESTRUCTURA DE ÁTOMOS Y MOLÉCULAS

I. Parte Computacional
Objetivos:
* Determinar los órdenes de energía de uniones químicas y las curvas de energía potencial de distintas moléculas.
* Visualizar los orbitales y la geometría molecular.
* Calcular la energía de ionización de átomos del segundo periodo.

A. Átomos. Energías de ionización.Elemento | Átomo | Ion | E.I. Calc. | E.I. Tab.* |
| Multi-plicidad | Carga | Energía | Multi-plicidad | Carga | Energía | | |
Li | 2 | 0 | -4631,97 | 1 | +1 | -4509,97 | 122,00 | 124,33 |
Be | 1 | 0 | -9090,62 | 2 | +1 | -8904,34 | 186,27 | 214,96 |
B | 2 | 0 | -15304,81 | 1 | +1 | -15120,70 | 184,10 | 191,34 |
C | 3 | 0 | -23519,73 | 2 | +1 | -23269,50 | 250,23 | 259,66 |
N | 4 |0 | -33951,65 | 3 | +1 | -33629,03 | 322,61 | 335,16 |
O | 3 | 0 | -46682,73 | 2 | +1 | -46409,95 | 272,78 | 314,03 |
F | 2 | 0 | -62026,18 | 1 | +1 | -61670,85 | 355,33 | 401,77 |
Las energías se encuentran expresadas en Kcal/mol
* Moeller, T. “Inorganic Chemistry”. Wiley, New York, 1982.

Análisis de la tendencia observada
La energía de ionización es la mínima cantidad de energíarequerida para remover el electrón más débilmente unido a un átomo gaseoso.
A medida que aumenta el número atómico, el radio atómico se reduce y su electronegatividad aumenta, provocando que la energía requerida para separar el electrón más externo del átomo aumente a medida que nos desplazamos por elementos del mismo periodo.
A pesar del aumento de la electronegatividad de los átomos (la tendencia deatraer a los electrones que lo rodean) al aumentar el número atómico, se puede ver que la energía de ionización se reduce con el Boro y el Oxígeno. En ambos casos se puede explicar esta tendencia mirando la configuración electrónica y los electrones apareados y desapareados de cada uno, ya que el primero tiene un solo electrón en el orbital p, a diferencia del Berilio que cuenta con un orbital slleno. En este caso, el último electrón del Bromo será más fácil de arrancar que el del Berilio.
En el caso del Oxígeno, este cuenta con cuatro electrones en un orbital p, los cuales se distribuyen en dos capas semillenas y una capa llena. Los electrones de esta capa llena ejercen una fuerza de repulsión entre ellos, facilitando la ionización del átomo.

B. Moléculas
B.1. Energías deunión.
Sistema | 2EM | EM2 | Eunión (M2) calc. | Eunión (M2) tab.* |
N₂ | -9335,46 | -9550,31 | -214,84 | -225,79 |
O₂ Triplete | -14579,16 | -14716,09 | -136,92 | |
O₂ Singlete | -14579,16 | -14697,57 | -118,41 | -119,03 |
F₂ | -22244,23 | -22304,48 | -60,25 | -37,92 |
Las energías se encuentran expresadas en Kcal/mol
* Lide, David R. “Handbook of Chemistry and Physics”, 84° Ed. 2004.p.1384 - 1386

Análisis de la tendencia observada
Como puede observarse en la tabla, la energía de unión (M2) de la molécula de Nitrógeno es mayor que en el caso del Oxígeno triplete y singlete, y el Flúor, debido al tipo de unión entre los átomos que componen cada una de estas moléculas. En el Nitrógeno, sus átomos están unidos por medio de un triple enlace, mientras que los de Oxígeno se unenmediante un enlace doble y finalmente los de Flúor se encuentran unidos por medio de un enlace simple. También puede observarse una diferencia entre la energía del Oxígeno triplete con el singlete. La energía de unión del Oxígeno triplete es mayor que la del singlete debido a que posee dos electrones desapareados en dos orbitales desapareados. En el caso del Oxígeno singlete, este posee doselectrones apareados en un mismo orbital, lo cual lo hace más energético y menos estable.

Sistema | EMonómero | EDímero | Eunión calc. | Eunión tab.* |
H₂O | -222,63 | -446,61 | -223,03 | -242,83 |
Citosina | -1331,65 | ----------- | ----------- | ----------- |
Guanina | -1670,79 | ----------- | ----------- | ----------- |
Cit – Gua | ---------- | -3014,02 | -11,58 | ----------- |
Las...