INFORME TRABAJO PRÁCTICO N° 2 ESTRUCTURA DE ÁTOMOS Y MOLÉCULAS

TRABAJO PRÁCTICO N°2

ESTRUCTURA DE ÁTOMOS Y MOLÉCULAS

PARTE COMPUTACIONAL

Química General e Inorgánica I – 2do Cuatrimestre 2016 – Unidad 2

Clara de Galarreta y Antú Zvik

Comisión 184

INFORME TRABAJO PRÁCTICO N° 2

ESTRUCTURA DE ÁTOMOS Y MOLÉCULAS

I. Parte Computacional

Objetivos

Los dos objetivos principales de este trabajo práctico son en primer lugar, analizar las tendencias y relaciones entre diferentes átomos y moléculas y relacionarlos con los datos teóricos aprendidos. En segundo lugar, observar diferentes tipos de interacciones, atómicas y moleculares, y poder visualizar las geometrías moleculares y los orbitales moleculares.

Dos de los objetivos secundarios son el familiarizarse con la herramienta de trabajo Hyperchem y varias de sus diferentes funciones; y el de calcular por cuenta propia los diferentes aspectos atómico/moleculares para poder comprender de dónde provienen.

Átomos. Energías de ionización

Método utilizado: ab initio

Base: small (3-21G)

Tabla 1: energía de ionización de los átomos del segundo período (exceptuando el neón)

* Indicar fuente bibliográfica:

Análisis de la tendencia observada

La energía de ionización (E.I.) proviene del cambio de energía asociado al proceso de quitar un electrón a un átomo que se encuentra en fase gaseosa, tal como se ve representado a continuación:

A(g)  A+(g) + e-

En los elementos del segundo período (exceptuando el neón), la tendencia observada de sus energías de ionización es de aumento de izquierda a derecha. Por lo tanto, el litio es el de menor energía y el flúor, el de mayor. A medida que se analizan los elementos en esa dirección, puede verse que su número atómico también aumenta. Esto se debe a que cada uno tiene un protón más que el anterior, lo que genera que tengan una carga nuclear efectiva mayor y entonces sea más “difícil” arrancarle un electrón, es decir, requieren más energía.

Sin embargo, en los casos del berilio y el boro, puede verse que el primero tiene más energía de ionización (186,28 kcal/mol) que el segundo (184,10). Esto sucede ya que el berilio tiene su última capa cerrada y por lo tanto requiere de más energía para quitarle un electrón ya que es muy estable. En cambio, el boro tiene su última capa abierta, por lo cual no hay que agregar energía de más para arrancar el electrón ya que no es tan estable como el berilio.

Entre el nitrógeno y el oxígeno también sucede que el primero tiene una energía de ionización mayor (322,62) que el segundo (272,78) y la causa es parecida al caso antes descripto. El nitrógeno tiene su última capa abierta pero con un electrón por orbital p mientras que el oxígeno tiene la suya también abierta pero con uno de sus orbitales p completos, es decir, que tiene dos electrones. Esto genera que entre ellos haya una repulsión interelectrónica que hace que sea más fácil quitarle un electrón ya que relaja el sistema. En cambio, para el nitrógeno, quitarle un electrón no relaja el sistema y por lo tanto requiere más energía.

Moléculas

Energías de unión

Método de optimización utilizado: geometry optimization

Tabla 2: energía de unión de las moléculas N2, O2 triplete, O2 sigulete y F2

* Indicar fuente bibliográfica: 

Tabla 3: energía de interacción intermolecular entre dos moléculas de agua

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