Practica n 10 Orbitales atómicos

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Introducción:

En 1926, Erwin Schrödinger postuló una ecuación, conocida como ecuación de onda, que le permitió calcular los niveles de energía en un átomo, fundando así, una nueva mecánica, la de las partículas subatómicas, que se llamó mecánica cuántica. Las soluciones de la ecuación de onda describen los diferentes estados disponibles para los electrones en el interior de los átomos, estos estados quedaban descritos por tres números cuánticos; sin embargo, en 1928, Paul A. M. Dirac reformuló la mecánica cuántica del electrón para tener en cuenta los efectos de la relatividad, dando lugar a un cuarto número cuántico.

Cuando en una sustancia todos los orbitales contienen dos electrones (electrones apareados), se observa que, al colocar dicha sustancia bajo la influencia de un campo magnético externo, es débilmente repelida y se dice entonces que es una sustancia diamagnética; en contraste, una sustancia que contiene uno o más orbitales con un solo electrón (electrones desapareados), es atraída por un campo magnético externo, y se dice que es una sustancia paramagnética.

El orbital es la descripción (representación) del tamaño, forma y orientación de una región del espacio en donde un electrón puede encontrarse girando alrededor del núcleo atómico. Cada orbital con diferentes valores de n, l, ml y ms representan una solución particular de la ecuación de Schrödinger.

Desarrollo:

El valor de n (número cuántico principal) describe el nivel energético en donde se encuentra un electrón. puede tomar los valores de 1, 2, 3, 4 etc.

El valor de l (número cuántico de momento angular) da el nombre que se asigna al as distintas clases de orbitales, se debe a su relación con las líneas del espectro de un elemento (del inglés s sharp, p principal, d diffuse y f fundamental y el resto de los nombres, a partir de aquí, siguen el orden alfabético g, h, etc.). puede tomar los valores de 0, 1, 2, 3... hasta n-1, dependiendo del valor de n estudiado.

El valor de ml (número cuántico magnético) define la orientación espacial del orbital, es decir, cuantas orientaciones espaciales tiene un subnivel de energía. puede tomar los valores de -l,...0,...+l, dependiendo del valor de l estudiado.

El valor de ms (número cuántico de espin) tiene dos valores por cada valor del número cuántico m; los valores son +½ y -½, y denotan los dos posibles giros del electrón alrededor de su propio eje.

Orbitales s:

• Por cada nivel de energía (n) existe 1 orbital s
• La forma del orbital s es esférica
• Por cada orbital s solo pueden existir un máximo de 2 electrones
• El orbital s aumenta de tamaño en cada capa a medida que aumente n
• En los orbitales s los números cuánticos l y ml toman el valor de 0
• El orbital 1s Tiene 0 nodos radiales
• El orbital 2s consta de 2 esfera concéntricas el azul representa la fase positiva y el naranja la fase negativa.
• El orbital 2s tiene 1 nodo radiales
• El orbital 3s consta de 4 esfera concéntricas el azul representa la fase positiva y el naranja la fase negativa.
• El orbital 3s tiene 2 nodos radiales

Orbitales p:

• Por cada nivel de energía (n) existen 3 orbitales p
• La forma del orbital p es una pareja de lóbulos en cada uno de los 3 ejes cardinales (x, y, z)
• Por cada orbital p pueden existir un máximo de 6 electrones
• En los orbitales p los numero cuánticos l y ml toman l=1 y ml= (-1, 0, 1)
• Existen 2 electrones por cada pareja de lóbulos
• El orbital 2p está formado por 2 lóbulos y los azules representan la fase positiva y el naranja la fase negativa.
• El orbital 2p tiene 0 nodo radiales
• El orbital 3p consta de 4 lóbulos los azules representan la fase positiva y el naranja la fase negativa.
• El orbital 3p tiene 1 nodo radial

Orbitales d:

• Por cada nivel de energía (n) existe 5 orbitales d
• La forma del orbital d es un cuarteto de lóbulos y una pareja de lóbulos rodeada por un anillo
• Por cada orbital d pueden existir un máximo de 10 electrones
• En los orbitales d los numero cuánticos l y ml toman l=2 y ml= (-2, -1, 0, 1, 2)
• Tiene 5 suborbitales d y cada uno puede contener 2 electrones
• El orbital 3d los lóbulos azules representan la fase positiva y el naranja la fase negativa.
• El orbital 3d tiene 0 nodo radiales

Orbitales f:

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