Quimica Inorganica

Atomos Polielectrónicos. Objetivos: •Introducción del concepto de carga nuclear efectiva del orbital atómico. Contribución de las repulsiones interelectrónicas. •Justificación cualitativa del valor de la constante de pantalla del orbital atómico en razón de su función radial. Penetración y apantallamiento orbital •Energía de los orbitales atómicos •Estructura electrónica de los átomospolielectrónicos •Principio de “building up” •Principio de exclusión de Pauli •Regla de máxima multiplicidad de Hund •Justificación de la Tabla Periódica de los elementos •Núcleo electrónico y electrones de valencia. •Propiedades periódicas de los elementos.

Modelo de la aproximación orbital
La función de onda, Ψ, de un átomo de N electrones puede expresarse como el producto de las N funciones de onda decada uno de esos electrones (orbitales) Ψ(q1, q2,... qN)=ψ1(q1),ψ2(q2),.....ψN(qN); ),.....ψ Electrones que prácticamente no (electrones independientes) contribuyen al apantallamiento qi coordenadas espaciales del electrón i electrón ψi(qi) Orbital hidrogenoide Cuantificación de las repulsiones interelectrónicas: interelectrónicas: Zef= carga sobre un particular electrón a una distancia r delnúcleo, carga distancia nuclear efectiva = Z-σ Z = Carga nuclear real Electrones que contribuyen σ = Constante de Pantalla fuertemente al apantallamiento

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n Z 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 H He Li Be B C N O F Ne Na Mg Al Si P S Cl Ar

1 1s 1 1,69 2,69 3,68 4,68 5,67 6,66 7,66 8,65 9,64 10,63 11,61 12,59 13,57 14,56 15,54 16,52 17,51

2 2s

2 2p

3 3s

3 3pPenetración y apantallamiento Cargas nucleares efectivas sobre los electrones de los 18 primeros átomos

1,28 1,91 2,58 3,22 3,85 4,49 5,13 5,76 6,57 7,39 8,21 9,02 9,82 10,63 11,43 12,23 2,42 3,14 3,83 4,45 5,10 5,76 6,80 7,83 8,96 9,94 10,96 11,98 12,99 14,01 2,51 3,31 4,12 4,90 5,64 6,37 7,07 7,76 4,07 4,29 4,89 5,48 6,12 6,76

•El orbital 2s es penetrante respecto al 1s →Para un orbital 2s, elapantallamiento de un 1s no será –1, sino un valor menor en valor absoluto •El orbital 3s es penetrante respecto al 2s y 2p •En la capa de valencia la carga efectiva sobre los orbitales s es mayor que sobre los p como consecuencia de la mayor penetración de los primeros. •Los electrones 1s son muy internos y están muy poco apantallados. •Para un orbital cualquiera Zef aumenta con el número n •En lacapa de valencia, Zef(s)>Zef(p)>Zef(d)>Zef(f) (s)>Z (p)>Z (d)>Z (f)

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Orbitales hidrogenoides modificados ψi(qi) Orbital hidrogenoide; Rn,l(ri)Yl,m(θi,φi) Zi = Zef,i La diferente distribución radial de los diferentes orbitales hace que las constantes de pantalla dependan de cada tipo de orbital y por tanto los orbitales con igual valor de n y distinto valor de l dejan de ser orbitalesdegenerados.

Energía del orbital i :

Ei = −R

2 Z ef ,i

n2

¿Cómo son las distribuciones electrónicas en los átomos polielectrónicos? polielectrónicos? Principio de “building-up”: En los átomos polielectrónicos en su configuración electrónica fundamental, las funciones de onda de sus diferentes electrones son aquellas que corresponden a los orbitales de menor energía. ¿Cuántos electronespueden estar descritos por la misma función orbitalespín? Principio de Exclusión de Pauli: En un átomo polielectrónico no pueden existir dos electrones con la misma función orbital-espín, es decir con los cuatro números cuánticos iguales (n, l, m, ms) Dos electrones pueden tener la misma función orbital si tienen diferente función de espín (apareados). Configuración electrónica fundamental del He: 1s2Configuración electrónica fundamental del Li: 1s2 2s1 Regla de máxima multiplicidad de Hund: Cuando varios electrones están descritos por orbitales degenerados, la mayor estabilidad energética es aquella en donde los espines electrónicos están desapareados. 3 electrones 2p; px1 py1 pz1 < px2 py1 pz0 (px2 py1 pz0 = px0 py1 pz2 = px1 py0 pz2= px2 py0 pz1=....)

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Configuraciones...