Informe nº 2: estructura de átomos y moléculas

Trabajo Práctico N°2: Estructura de átomos y moléculas.

Integrantes: María Belén Giorello, Daniela Rubial Informe № 2
I. Parte computacional: Objetivos:  Calcular las energías de ionización de los átomos del segundo período y las energías de unión de distintas moléculas.  Observar la disposición de los átomos en las moléculas para determinar geometrías, ángulos y distancias de enlace. A.Átomos. Energías de ionización: ÀTOMO ELEMENTO ION E.I. ENERGÍA CALC. Kcal/mol Kcal/ mol -4509,97 -8904,34 -15120,70 -23269,50 -33553,64 -46294,44 -61670,85 122,00 186,27 184,10 250,23 306,86 388,30 452,6 E.I. TAB* Kcal/m ol 124,28 214,87 191,27 259,55 335,01 313.89 401,59

MULTIPLICIDAD

CARGA

ENERGÍA Kcal/mol

MULTIPLICARGA CIDAD

Li Be B C N O F

2 1 2 3 4 3 2

0 0 0 0 0 0 0-4631,97 -9090,62 -15304,81 -23519,73 -33860,51 -46682,73 -60811,46

1 2 1 2 3 4 3

+1 +1 +1 +1 +1 +1 +1

* http://physics.nist.gov/PhysRefData/IonEnergy/tblNew.html Análisis de tendencia observada: A medida que nos dirigimos hacia la derecha en la tabla periódica dentro de un mismo período, observamos que la energía de ionización (Ei) aumenta, es decir, que es necesario entregar más energíapara excitar a un electrón del átomo y así separarlo del mismo. Este aumento se debe al aumento del número atómico, ya que los electrones están más atraídos hacia el núcleo en un átomo con mayor número atómico que en uno con menor número atómico (considerando que nos movemos en un mismo período por lo que el número de niveles energéticos es constante). Al aumentar la atracción el radio atómicodisminuye. Esto contribuye a que la carga nuclear efectiva se mantenga constante y el apantallamiento que sufren los electrones sea casi nulo. Quiere decir que tanto el electrón más cercano al núcleo como el más alejado estarán atraídos por la misma fuerza. 1

Trabajo Práctico N°2: Estructura de átomos y moléculas. Se pueden observar dos excepciones a esta regla: una de ellas aparece en la energía deionización del boro. Su disminución con respecto al elemento anterior (hacia la izquierda) se debe a que en su configuración externa tiene un electrón en el subnivel 2p a diferencia del berilio que en el subnivel 2s tiene dos electrones. Esto hace que el berilio sea más estable que el boro ya que tiene un subnivel completo, por lo que hay que suministrarle más energía para excitar a un electrón ysepararlo del átomo. La otra excepción le corresponde al oxígeno, y su disminución de energía de ionización con respecto al nitrógeno se explica nuevamente por las CEE correspondientes a cada elemento: la CEE del nitrógeno es 2s2 2p3 mientras que la del oxígeno es 2s2 2p4; el nitrógeno tiene el nivel 2p semilleno lo que lo hace más estable que el oxígeno, que en el mismo nivel posee doselectrones apareados en un orbital y dos desapareados en los dos orbitales restantes. B. Moléculas: B.1 Energías de unión:

Sistema

2EM Eunión(M2) EM2(kcal/mol Eunión(M2)calc.(Kcal/mo (kcal/mol tab*(kcal/mol ) l) ) ) -9335,46 14579,16 14579,16 22244,23 -9550,31 -214,85 -225,83

N2 O2 triplete O2 singlete

-14726,02

-146,86

------

-14697,57

-118,41

-119,05

F2

-22304,48-60,25

-37,93

* Lide, David R.; “Handbook of Chemistry And Physics”, 78th Edition.

Análisis de la tendencia observada: Se puede observar que el módulo de la energía de unión es mayor en el N2, luego le sigue el O2 y finalmente el F2. Esto está directamente relacionado con la cantidad de enlaces covalentes por molécula. Mientras que las moléculas de N2 están unidas por enlaces covalentestriples, las de O2 están unidas por enlaces dobles y las de F2 por un enlace simple. A medida que aumentan en cantidad los enlaces, mayor es la energía que une a esos átomos. Por otro lado se observa que el oxígeno triplete tiene un valor mayor de energía de unión que el singlete. Esto se debe a que el singlete por ser una especie excitada del O2 es energéticamente superior y, a diferencia del...