Estructura Electronica

L’estructura electrònica
Tema 1b

CONSTRUCCIÓ ELECTRÒNICA DE L’ÀTOM

• • • • • • • • •

Àtom d’hidrogen Ordre Energia orbitals atòmics Àtoms multielectrònics Càrrega nuclear efectiva i penetració Principi d’Exclusió de Pauli Regla de Hund Estabilitat subcapes semiplenes i plenes Repulsions Interelectròniques Diagrama Mnemotècnic

models atòmics

L’àtom d’hidrogen
Un augment de ncorrespon a un augment de la grandària dels núvols que representen els orbitals i per tant la distància mitjana de l’electró respecte del nucli també augmenta. Per a n = 1, un electró està el més a prop del nucli possible i en un orbital s Quan un electró de l’àtom d’H ha estat excitat al 2n nivell, n = 2, es pot trobar tant en un orbital s com a p En el 3er nivell, n = 3, pot trobar-se en orbitalss, p o d

models atòmics

L’àtom d’hidrogen

Exercici: Quants orbitals hi han en el nivell n= 4? n=4 l = 0, 1, 2, 3 per a l = 3 ⇒ ml = 3, 2, 1, 0, -1, -2, -3
n = 1, 2, . . . l = 0, 1, . . , n-1 ml = l, l -1, l -2, . . , -l

Hi han 16 orbitals en el nivell 4

models atòmics

El spi de l’electró ms

• Les línies espectrals experimentals de l’àtom d’hidrogen no coincidien exactamentamb les freqüències calculades teòricament per Schrödinger • Goudsmit i Uhlenbeck proposaren que l’electró es comportava com una esfera giratòria L’experiment de Stern-Gerlach permeté comprovar que el spi de l’electró presenta només dues orientacions possibles. Feren circular un feix d’àtoms de plata a través d’un camp magnètic. Un àtom de Ag té 47 electrons aparellats i 1 electró desaparellat. Elcorrent d’àtoms es divideix en dos. Els àtoms d’un dels corrents té un electró desaparellat ↑ , i els de l’altre corrent un altre electró desaparellat ↓

models atòmics

El spi de l’electró ms

Els dos estats del spi d’un electró es poden representar en la direcció de les agulles del rellotge o al contrari, i al voltant d’un eix que passa per l’electró

models atòmics

L’estructuraelectrònica de l’hidrogen

Quan l’electró del ’àtom d’H va adquirint energia es trasllada a nivells superiors on pot ocupar qualsevol dels orbitals: en el nivell n = 1 ocuparà l’orbital 1s en el nivell n = 2 pot ocupar el 2s, el 2px, el 2py o el 2pz en el nivell n = 3 pot ocupar el 3s, el 3px, el 3py, el 3pz, o qualsevol dels 5 orbitals 3d L’electró es separa de l’àtom quan absorbeix una quantitatd’energia suficient com per a superar l’atracció del nucli → l’àtom està ionitzat

models atòmics

L’àtom d’hidrogen

Exercici: Quanta energia s’ha de subministrar a 1 mol d’àtoms d’hidrogen per ionitzar-los? Des de l’estat elemental n=1 es requereix -hR E (estat ionitzat ) - E (estat elemental) = 0 – ( - hR ) = hR = = 2,18.10-18 J/àtom = 1,31.103 kJ/mol n= 1, 2,.... E = - h R /n2 h cte. dePlanck = 6,63.10-34 J.s R cte. de Rydberg = 3,29.1015Hz
(Energia comparable a la necessària per pujar ≈ 50 kg a 2500 m)

Estructura dels àtoms multielectrònics

L’estructura dels àtoms multielectrònics
• Els orbitals permeten descriure les estructures electròniques dels àtoms multielectrònics (amb més d’1 electró) • Les estructures electròniques són la clau de: • l’organització de la taulaperiòdica, • les propietats periòdiques dels elements i • la capacitat dels àtoms per formar enllaços

Estructura dels àtoms multielectrònics

Les energies dels orbitals dels àtoms multielectrònics
• El electrons dels àtoms multielectrònics ocupen orbitals com els de l’H, però les seves energies no són les mateixes que les de l’H • Un nucli d’un àtom multielectrònic està més carregat que eld’un àtom d’hidrogen: • atrau amb més força als electrons ⇒ e- tenen menor energia. • els electrons es repel·leixen els uns als altres ⇒ eaugmenten la seva d’energia. La combinació dels dos factors afecta l’estructura electrònica i les propietats dels elements.

Estructura dels àtoms multielectrònics

Les energies dels orbitals dels àtoms multielectrònics
• Els orbitals de diferents...