Quimica

interpretacion probabilistica de los orbitales atomicos

Bermúdez vivas andres. (1532730)

bermudez.andres@correounivalle.edu.co

Universidad del Valle, Departamento de química

Laboratorio de Química General

Mayo 04 de 2015

1. intrODUCCIÓN

El objetivo de esta práctica gira alrededor aspectos complejos del átomo, como lo es en este caso los orbitales atómicos. Es importante identificar las partes básicas de un átomo, las cuales son el protón, el neutrón y el electrón, teniendo estos últimos algunas propiedades entre las que se destaca su propiedad cuántica, que se encarga de determinar la interacción que tienen estos electrones, nombrándose esto como la dualidad onda-partícula. Para determinar ello se identifican características que tiene una onda como el reflejo, la refracción y difracción, pero también características de partícula como un rayo de luz (fotones). En este caso  la teoría cuántica solo trata los electrones como ondas, utilizando la función de probabilidad y distribución electrónica. Tal proceso permite determinar aspectos como las forma de los principales orbitales, siendo el orbital s una esfera, donde so volumen y probabilidad más alta de encontrar el electrón se sitúa cerca al centro, el orbital p dos esferas unidad por el centro formando finalmente un ocho, pero teniendo en cuenta su orientación en un eje de coordenadas (x, y, z), en este caso por la presencia de los nodos, cuando estos incrementan la probabilidad tiende a ser más lejana del núcleo y el orbital d que tiene formas variables siendo 4 lóbulos unidos o un doble lóbulo. Para poder determinar estas formas y probabilidades.

2. METODOLOGÍA

Los pasos para llevar a cabo esta práctica se puede dividir principalmente en dos partes, teniendo en cuenta primero que en este caso no se lleva a cabo en el laboratorio, sino en una sala de sistemas o por defecto en cualquier lugar donde se tenga posibilidad de usar un ordenador, que cumpla con ciertos requisitos, como tener instalado Windows, java e internet Explorer. Se abre en el motor de búsqueda la página indicada en la guía, donde rápidamente se puede identificar la zona de aplicación donde existen diferentes posibilidades que se nombran a continuación.

En la primera parte nos dirigimos a la zona llamada using the applet, donde encontraras la posibilidad de escoger diferentes orbitales desde S hasta D, donde se puede hacer un manejo de forma automática para cada uno de ellos donde rápidamente se identifican las zonas de densidad electrónica además de la comparación con el histograma que indica de una manera más clara las zonas específicas, o realizarlo de una forma manual donde el resultado será el mimo que el anteriormente mencionado, pero realizándose de una forma más lenta, para poder observar así cada uno de los puntos que van apareciendo.

En la segunda parte del experimento se observa de una forma mucho más detallada lo que se ve en la parte uno, además de aparecer más datos relevantes como el número de nodos distancias en el sistema de coordenadas y medidas angulares. En esta parte se hace hincapié en la Aparición del eje z que nos es visible en la parte uno, y donde en este caso se toman diferentes orbitales observando las variaciones que hay en la gráfica al cambiar los valores en el eje z, incrementándolos de forma paulatina.

 3. DATOS Y RESULTADOS

Al tener en cuenta que la práctica se divide en dos partes, fue necesario tomar diferentes medidas teniendo en cuenta lo que presenta cada parte

La tabla 1 sintetiza los datos tomados en la parte 1:

En la parte dos fue necesario verificar diferentes datos

La tabla dos indica las variaciones de z en el orbital 3s:

La tabla tres muestra las variaciones de z respecto al orbital dz2

En el orbital dz2 realizando las variaciones de z, se ve claramente un cambio en la tonalidad e intensidad del rojo del orbital siendo 0 y 500 tenues y 100 un rojo más intenso.

4. Discusion de resultados

Como se pudo ver en la parte uno del experimento y teniendo en cuenta la imposibilidad de realmente encontrar un electrón en un punto , la practica nos brinda una forma de llegar a una aproximación, que es observable mediante los gráficos, y presentan características que facilitan, se nota que es posible determinar los lugares de mayor probabilidad, identificando que a medida que se utilizan los orbitales en niveles mayores estas zonas de aproximación van aumentando así que el número de nodos que van apareciendo por la conjugación de los niveles.

Al aumentar los valores de z, en la segunda parte de la práctica, el anillo que se divisa al principio va desapareciendo debido al corte del eje, lo que quiere decir que al alejarnos del centro con respecto al eje z, se pierde la probabilidad de encontrar electrones en tal valor que tome z, independiente cual sea.

Por otra parte el hecho de que al seleccionar dz2 muestra un anillo que ocupa gran espacio alrededor del núcleo, indica que es donde existe una mayor probabilidad de encontrar un electrón.

lo que en realidad ocurrió tomando el punto de vista de tres dimensiones fue que el corte respecto al orbital tratado disminuía por la distancia que separaba de la nube electrónica cerrando la brecha por la cual era apreciable el nodo entre orbitales, como conclusión del asunto tratado el radio de éste no disminuyó, solo se ocultó en la nube del orbital siguiente a medida que se alejó del orbital con base a z, al observar el orbital dz2 se observó nuevamente la base del anillo, pero una vez se alejó de éste se presentó una región creciente de color diferente, la misma representa una nube electrónica que concuerda con la figura de uno de los lóbulos predichos al orbital dz2.

Finalmente y acumulando todos los datos, se nota que la capacidad de visualizar y que se observa depende en gran parte de los ángulos y coordenadas con que se observe, existiendo en la primera parte una bidimensionalidad que impedía mirar el eje z, y en la segunda parte donde al poder manipular este dato los observaciones se tornan mu variables una de otras.

5. conclusiones

• Es posible conseguís una aproximación de la zona donde podemos encontrar un electrón en el tiempo espacio de un orbital.

• La forma en cómo se observe el orbital, siendo x, y o z, varia y determina lo que se puede observar y las características de cada uno de los orbitales.

• A medida que utilizamos un número cuántico principal mayor, el orbital aumenta en tamaño y en nivel de energía.

6. preguntas

1. ¿Los orbitales 2pz, 3dxz o 3dyz no fueron seleccionados en el gráfico, por qué?

R/ la razón por la que no fueron seleccionados, es porque en esta parte el plano es bidimensional (x, y) por lo que es imposible observar esta parte del plano, lo que indica que en esta parte siempre z=0.

1. ¿Qué le pasa al nodo y por qué sucede esto? (parte 2.2)

R/ Al aumentar el valor de z lo que hicimos fue irnos alejando de este eje, lo que traía como resultado que a cierta distancia se dejara de apreciar cada uno de los nodos, en pocas palabra el nodo se hace menos visible como consecuencia de este aumento de distancia.

1. ¿Cómo se relaciona este valor con la figura del orbital en tres dimensiones? (parte 2.3)

R/ El valor de z se relaciona con el orbital en tres dimensiones ya que θ (theta) es el ángulo que se forma desde el eje z positivo (el polo norte), que puede imaginarse como la “latitud” y, Φ (phi) es el ángulo alrededor del eje z, la longitud. [1].

7. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

• PETER WILLIAM ATKINS LORETTA JONES. Principios de química: los caminos del descubrimiento .Tercera Edición. Editorial Médica Panamericana. Pág. 20. [1]

• CHANG, R. Química. Séptima edición. McGarw-Hill, 2003

http://www.fullquimica.com/2012/08/numero-cuantico-spin-magnetico-ms.html visitada el 28 de abril de 2015.

http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1945/pauli-bio.html visitada el 04 de mayo de  2015.

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