Estructura de la materia

Estructura de la Materia: Luis Vicente Hinestroza

ESTRUCTURA DE LA MATERIA
ANTECEDENTES I. ONDAS Y ESPECTRO DE LOS ELEMENTOS. Descubrimiento del electrón. Ondas y espectro electromagnético. Espectro del hidrógeno: series espectrales. II. CUANTIZACION, FUNCION DE ONDA Y ECUACIÓN DE SCHRŐDINGER Cuantización de la energía: fórmula de Planck. Cuantización de la radiación : fórmula de Einsteinpara la energía del fotón. Ondas Materiales y función de onda. Ecuación de Schrödinger. Principio de Incertidumbre de Heisenberg. Interpretación de Born en términos de probabilidad. Aplicaciones : i) partícula en un pozo de potencial en 1 y 3 dimensiones, ii) Potencial armónico. ATOMOS III. EL ATOMO DE HIDROGENO. El átomo de hidrógeno. Funciones radiales y angulares. Números cuánticos n,l,m. Tamaño yforma de los orbitales. Número cuántico de espín. Densidad de probabilidad radial. IV. ATOMOS POLIELECTRONICOS Y PROPIEDADES PERIODICAS. Principio de exclusión. Aproximación orbital. Regla de construcción progresiva. Regla de Hund. Naturaleza de la Tabla Periódica. Apantallamiento. Carga efectiva. Radio de orbitales. Energía del átomo. Propiedades periódicas : potencial de ionización, afinidadelectrónica., electronegatividad (Mulliken y Pauling), radio atómico. MOLECULAS V. ESTRUCTURA MOLECULAR. Enlace covalente según Lewis. Regla del octeto. Regla de los 18 electrones. Acido-base de Lewis. Cargas formales. Resonancia y mesómeros. Geometría de las moléculas : método VSEPR. Momento dipolar. VI. TEORIA DE ORBITALES MOLECULARES Orbitales moleculares (OM). Moléculas diatómicas homonucleares.Energía de los OM. Construcción de los OM. Moléculas diatómicas heteronucleares. VII. FUERZAS INTERMOLECULARES. Puente de hidrógeno. Interacción dipolo-dipolo. Interacción dipolo-dipolo inducido. Interacción tipo Lennard-Jones.

1

Estructura de la Materia: Luis Vicente Hinestroza

BIBLIOGRAFIA. 1. P.W. Atkins, “Physical Chemistry”, Oxford Univrsity press (1978). 2. I. Casabó, J.Gispert,“Estructura Atómica y Enlace Químico” Editorial Reverté, S.A.(1996). 3. Ira N., Levine, Fisicoquímica, 4ta. Edición, McGraw-Hill, Madrid, (1996). 4.P.A.Cox,”Introduction to Quantum Theory and Atomic Structure”, Oxford University Press, Oxford, (1996). Libros de Consulta: 1. D.F. Shriver, P.W. Atkins y C.H. Langford, Inorganic Chemistry, second edition, OUP,1994. 2. D.A. McQuarrie, “QuantumChemistry”, University Science Books, CA, 1983.

Propósito. Estas notas del curso de Estructura de la materia constituyen un resumen del material impartido en la Facultad de Química de la UNAM. Tiene el propósito de servir como un recordatorio de la materia, en el sentido que están resumidos los aspectos más importantes del temario de la asignatura. Cuenta con ejercicios resueltos y con problemas que debenayudar a profundizar los temas expuestos. Para un desarrollo completo de cada tema se debe consultar la bibliografía recomendada. Facultad de Química, UNAM, enero de 2009.

2

Estructura de la Materia: Luis Vicente Hinestroza

UNIDAD I
ANTECEDENTES 1.1 Descubrimiento del electrón El descubrimiento del electrón se le atribuye a J. J. Thomson quien en 1897 realizó una serie de experimentosque permitieron determinar el valor e/m carga entre masa, del electrón. Los antecedentes remontan a 1875 cuando Sir Williams Crookes experimentó con el paso de corriente en tubos al vacío. Las principales conclusiones de los experimentos de Crookes sobre los llamados rayos catódicos fueron: - en ausencia de un campo magnético, los rayos viajan en línea recta. - un campo magnético desvía latrayectoria de los rayos. - los rayos pueden producir reacciones químicas similares a las reacciones producidas por la luz (fotoquímica). En el experimento realizado por Thomson, se usaron campos, magnético B y eléctrico E, para desviar a los rayos catódicos y al medir la desviación producida en esos rayos y relacionarla con las constantes físicas ( E, B, velocidad,..) es posible obtener información...