Estructura de la Matèria: Teories Atòmiques i Configuració Electrònica

I 66 flashcards i 44 preguntes més al document.

Text del document

UNITAT 1. ESTRUCTURA DE LA MATÈRIA 1. Teories atòmiques Ja des de l'antiguitat, l 'home s'ha interessat per saber de que està feta la matèria Segons el platonisme i l'aristotelisme la matèria està formada per combinacions de quatre elements fonamentals: foc, aire, aigua i terra. A. Teoria atòmica de Demòcrit (segle V aC, Antiga Grècia) Demòcrit formava part d'una escola filosòfica anomenada pluralista o atomista. La matèria no és infinitament divisible, sinó que s'arriba a un punt que ja no es pot dividir més.

L'interior de la matèria conté unes partícules anomenades àtoms, terme grec que significa 'indivisibles' El concepte d' àtom era un concepte filosòfic, no es basava en l'experimentació Aquesta teoria no va ser acceptada durant segles B. Teoria atòmica de Dalton (segle XIX dC, Gran Bretanya) Segons la teoria atòmica de Dalton, l'àtom era una partícula esfèrica indivisible i neutra. El model de Dalton només preveia l'existència de substàncies elementals formades per àtoms iguals (del mateix element) i de compostos formats per àtoms diferents (d'elements diferents) units entre si, formant molècules.

Els postulats de la teoria atòmica de Dalton són: Els elements que constitueixen la matèria estan formats per partícules indivisibles i indestructibles, anomenades àtoms. Els àtoms d'un element determinat són iguals en massa i propietats. Els àtoms de diferents elements són diferents en massa i propietats. Els compostos es formen per la unió d'àtoms d' elements diferents en una relació constant i senzilla de nombres enters. La relació fixa d'àtoms que constitueixen un compost fa que aquest compost presenti unes propietats característiques i que la massa de la combinació atòmica en el compost sigui constant.

LIMITACIONS : - l'àtom és divisible (electrons, protons, neutrons...) - l'existència d' isòtops d'un element 2. Els primers models atòmics Al final del segle XIX i principi del segle XX, una sèrie de descobriments van posar en dubte la hipòtesi bàsica de la teoria atòmica de Dalton sobre la indivisibilitat dels àtoms i van motivar l'elaboració de nous models atòmics en què s'atribuïa una estructura interna a l'àtom . El descobriment de l'electró, el 1897, va marcar l'inici dels primers models atòmics moderns. 1897 el físic anglès Joseph J.

Thomson va estudiar els raigs catòdics (el pas del corrent elèctric a través dels gasos a baixa pressió) Va evidenciar l'existència dels electrons J.J Thomson Premi Nobel de física pel descobriment de l'electró (1897) DESCOBRIMENT DELS ELECTRONS Gas a baixa pressió Elèctrodes connectats a una font d'electricitat d'alt voltatge Una radiació invisible activa una substància fluorescent situada a la paret del tub oposada al càtode pantalla fluorescent RAIG CATÒDICS Raigs catòdics – es propaguen en línia recta des del càtode a l'ànode Thomson va estudiar els raigs catòdics i va demostrar que: - Procedeixen del càtode (elèctrode negatiu) - Es propaguen en línia recta - Són iguals sigui quin sigui el metall que es fa servir com a càtode o el gas que conté el tub - Es desvien per l'acció d'un camp elèctric i magnètic en el sentit que correspon a les càrregues negatives Estudi de les propietats d'aquesta radiació invisible Els raigs catòdics són partícules fonamentals de matèria, carregades negativament i que es troben en tots els àtoms Thomson va determinar la relació entre la càrrega i la massa de l'electró qe / me q/m = 1,76.1011 C/Kg 1886.

Eugene Goldstein. Observa una lluminositat rogenca darrere el càtode Va perforar el càtode per tal que el poguessin travessar i així poder-los observar. Per això els va anomenar raigs canals. RAIGS CANALS Eugen Goldstein Es propaguen en línia recta i en sentit contrari als raigs catòdics Són desviats pels camps elèctrics i magnètics en sentit contrari als raigs catòdics. Per desviar-los calen forces elèctriques o magnètiques més grans que les que necessiten els rajos catòdics La massa de les partícules que constitueixen els rajos canals depèn de la naturalesa del gas que conté el tub i la seva massa és gairebé idèntica a la dels àtoms del gas.

Ionització de l'hidrogen en un tub de raigs canals. J.J. Thomson va dur a terme un estudi sistemàtic dels raigs canals Els ions H+ van ser les partícules més lleugeres amb càrrega positiva que es van trobar en els experiments amb tubs de rajos canals, produïts quan el gas que contenia el tub era hidrogen. I la seva càrrega era la de l'electró però positiva Es va associar la unitat de càrrega positiva als ions H+ Més tard aquesta unitat de càrrega positiva es va associar al protó Els rajos canals estan formats per partícules amb càrrega positiva, amb una massa molt més gran que la dels electrons Les partícules són característiques de cada gas: són ions positius de gas A. Model atòmic de J.J.

Thomson (1903) L'àtom és una massa esfèrica carregada positivament de manera uniforme amb els electrons (càrrega negativa) incrustats, com si fossin panses d'un pastís, o cireres d'un gelat de nata. El conjunt és neutre. La radioactivitat és un fenomen que fa que els nuclis atòmics inestables de determinats elements emetin radiació de forma espontània. Els isòtops són àtoms d' un mateix element que tenen diferent nombre de neutrons. La relació numèrica de protons i neutrons fa que aquest nucli sigui estable o inestable. Els inestables es transformen emeten radiació. Alguns nuclis d' elements amb nombre màssic elevat son inestables i es desintegren emetent radiació.

RADIOACTIVITAT El científic francès Antoine Henri Becquerel va descobrir la radioactivitat l'any 1896, de manera fortuïta quan investigava substàncies fosforescents (substàncies que emeten radiació quan són exposades a la llum solar). Becquerel creia que l' urani absorbia l'energia solar i emetia raigs X L'urani emet radiació sense necessitat d'una font externa d'energia L'any 1896, Marie i Pierre Curie estudiant la radioactivitat van descobrir dos elements desconeguts que presentaven una activitat superior a la de l'urani, i els van anomenar poloni i radi. Tots van resultar elements amb masses atòmiques elevades. TIPUS DE RADIACIÓ La radiació Beta està formada per electrons molt ràpids a.

Radiació beta β Els materials radioactius produeixen tres tipus de radiació: els raigs beta, els raigs alfa i els raigs gamma. La radiació alfa està formada per partícules amb una massa 4 vegades la massa de l'àtom d'hidrogen. Tenen una càrrega positiva que és el doble de la de l'electró i tenen molta velocitat. Aquestes partícules són nuclis d'àtoms d'heli. b. Radiació alfa α La radiació gamma és una radiació sense càrrega elèctrica ni massa detectables. De fet es tracta d'ones electromagnètiques de molt alta energia c.

Radiació gamma ϒ Poder de penetració de les partícules, relacionat amb les seves dimensions Partícula alfa α no penetra una làmina de paper Un fotó γ pot penetrar fins i tot grans gruixos de metall o formigó Partícula beta β no penetra una làmina de metall B. Model atòmic de Rutherford L'experiència de la làmina d'or Rutherford, Geiger i Marsden formaven un equip d'investigació a Manchester que experimentava la dispersió de partícules alfa en bombardejar làmines d'or molt primes. El nucli ha de tenir unes dimensions molt petites respecte a la mida de l' àtom.

L'àtom és pràcticament buit Les partícules α passen molt a prop o topen amb alguna cosa massiva i amb càrrega positiva (el nucli de l'àtom) Si el model de Thomson hagués estat correcte, les partícules α haurien d' haver travessat la lamina d'or sense que en rebotés cap. Segons el model nuclear de Rutherford l' àtom estaria format per un nucli molt petit, on es concentrava tota la seva massa i càrrega positiva, i al voltant del qual hi havia els electrons (amb càrrega negativa i una massa gairebé insignificant). A més, els electrons es movien descrivint òrbites al voltant del nucli com a conseqüència de la força d'atracció electrostàtica entre el nucli positiu i els electrons negatius.

Radi àtom 10-10 m Radi nucli 10-14 m Radi àtom = 104 radi nucli L'ÀTOM ESTÀ PRÀCTICAMENT BUIT!!! Pàgina 230 3. Partícules subatòmiques A. El protó i el nombre atòmic El 1914 Rutherford va suggerir que la càrrega del nucli era deguda a l'existència de partícules amb càrrega positiva igual a la càrrega elemental, els protons. El 1920 es va aïllar la partícula. La seva massa és de 1,673 x 10-27 kg i la seva càrrega elèctrica és igual a la càrrega de l'electró, però amb signe positiu ( +1 càrrega elemental). Tots els àtoms d'un mateix element tenen el mateix nombre de protons. El nombre atòmic (Z) d'un element és el nombre de protons que té qualsevol àtom de l'element.

Quan un element es bombardeja amb rajos catòdics emet rajos X. Moseley va demostrar que la freqüència dels rajos X emesos per un element depèn del seu nombre atòmic. James Chadwick, un col·laborador de Rutherford, va intentar determinar la causa de l'excés de massa de l'àtom d'heli. L'any 1932 va descobrir el neutró, una nova partícula del nucli atòmic amb una massa gairebé igual a la del protó (1,675x10-27 kg) però sense càrrega elèctrica. Les partícules que formen el nucli (protons i neutrons) s'anomenen nucleons. James Chadwick (1891 – 1974) àtom H 1 protó àtom He 2 protons ¿ massa He = 2 massa H ?

No Ar(He) = 4 x Ar(H) Les masses atòmiques presentaven valors més alts dels que correspondrien a un àtom format només per protons i electrons. B. Els neutrons 4. Els isòtops Els isòtops són àtoms amb el mateix nombre de protons però amb diferent nombre de neutrons, amb masses diferents. Dalton, tots els àtoms d'un element tenen la mateixa massa Thomson, 1912 amb els raigs canals o positius observa els isòtops 20 Ne i 22 Ne Francis W Aston, 1919 construeix el primer l'espectròmetre de masses 5. Detecció: els ions es detecten amb una instrumentació electrònica. 1. Vaporització: la mostra es vaporitza. 2. Ionització: un feix d'electrons bombardegen els àtoms del gas i els ionitzen. 3.

Acceleració: els ions positius formats són accelerats per un camp elèctric. 4. Desviació: els ions passen per una zona on hi ha un camp magnètic fort que desvia els ions segons la seva massa i la seva càrrega. L'espectròmetre de masses és un aparell que permet separar àtoms i molècules segons la seva massa, i determinar-ne la massa i la proporció de partícules diferents. ESPECTRÒMETRE DE MASSES El procés que té lloc en un espectròmetre de masses té cinc etapes: Nuclis dels isòtops del clor Els nuclis dels isòtops tenen el mateix nombre de protons i diferent nombre de neutrons.

El nombre màssic (A) és igual al nombre de partícules que hi ha al nucli, és a dir, al nombre de protons més el nombre de neutrons. A = Z + n Nombre màssic Nombre atòmic Símbol de l'element Pàgina 246 Activitat 1 Pàgina 246 Activitat 2 Pàgina 246 Activitat 3 Pàgina 246 Activitat 4 Una ona és una pertorbació que es propaga de manera que no implica transport de matèria, però sí d'energia. Segons el medi pel qual es transmeten les ones, les podem classificar en ones mecàniques i ones electromagnètiques. - Ones mecàniques: només es poden transmetre a partir d'un medi material. ONES - Ones electromagnètiques: no necessiten matèria per transmetre's, ja que es poden propagar a traves del buit.

Tot el conjunt d'ones electromagnètiques s'anomena espectre electromagnètic. ESPECTRE ELECTROMAGNÈTIC 5. Caràcter ondulatori i corpuscular de la llum L'estudi de la llum que prové de les substàncies en estat gasós quan s'escalfen o se sotmeten a alts voltatges ha ajudat a explicar l'estructura electrònica dels àtoms. A. Teoria ondulatòria de la llum La teoria ondulatòria considera que la llum és una ona o radiació electromagnètica (ones de caràcter elèctric i magnètic que no necessiten un medi per propagar-se, es propaguen pel buit). Les ones lluminoses es caracteritzen per una longitud d'ona i per una freqüència.

Les magnituds que caracteritzen una ona són: Longitud d'ona (λ): és la distància mínima entre dos punts en concordança de fase, és a dir, amb el mateix estat de vibració. Les unitats més utilitzades són: 1 μm(micro) = 10-6 m 1 nm (nano) = 10-9 m 1 Å (àngstrom)= 10-10 m 1 pm (pico) = 10-12 m Període (T): és el temps que triga una ona a recórrer una distància igual a la de la longitud d'ona. Es mesura en segons (s). Freqüència (ν): és el nombre de longituds d'ona que passen per un punt determinat en un segon. S'expressa en s-1 o en hertzs (Hz). El període i la freqüència són magnituds inverses.

Velocitat v de propagació d'una ona La velocitat v de propagació d'una ona és constant per a cada medi Velocitat de propagació de l'ona electromagnètica en el buit c = 3.108 m/s En determinades condicions, la llum no es comporta com una ona, sinó que ho fa com una partícula. L'any 1905 Albert Einstein va proposar la teoria corpuscular, segons la qual la llum o qualsevol altra radiació electromagnètica estaria formada per un corrent de partícules anomenades fotons. Cada fotó és un minúscul 'paquet d'energia radiant. L'energia d'un fotó és proporcional a la freqüència de la llum o radiació electromagnètica: E = h.

ν on h és la constant de Planck h = 6,63.10-34 J.s en honor de Max Planck, que va ser el primer a proposar que l'energia radiant s'emetia i s'absorbia en forma de 'paquets' o quanta. B. Teoria corpuscular de la llum ACTIVITAT:Quins fotons tenen més energia els blaus o els vermells? Fotó blau Fotó groc Fotó vermell longitud d'ona freqüència L'espectre d'una radiació és el conjunt de radiacions simples que la formen. Espectre de les radiacions electromagnètiques 6. Espectres atòmics Els espectres es poden classificar segons les radiacions que continguin en: Espectres continus. Són els que abasten totes les radiacions compreses entre dos extrems, passant de les unes a les altres gradualment.

Espectres discontinus. Són els que només contenen certes radiacions de determinades longituds d'ona. Els espectres també es poden classificar segons el tipus de causa que els origina. - Espectres d'emissió. S'excita la mostra (es posa sobre la flama o se la sotmet a una descàrrega). Quan la mostra torna a l'estat de repòs, emet les radiacions corresponents al seu espectre d'emissió. - Espectres d'absorció. Il·luminem la mostra amb llum blanca i recollim la llum que surt de la mostra. Comprendrà totes les radiacions de llum blanca menys les que ha absorbit la mostra.

ESPECTRES D'EMISSIÓ I D'ABSORCIÓ Espectres d'emissió del sodi Espectres d'absorció del sodi El model de Rutherford no podia explicar alguns dels fets que s'havien descobert: Segons la teoria electromagnètica, quan una partícula carregada elèctricament es mou, emet una quantitat determinada d'energia. Així, doncs, si un electró girés al voltant del nucli, l'electró perdria energia i s'acabaria precipitant cap al nucli de l'àtom. Els diferents espectres d'emissió i d'absorció dels àtoms són discontinus. I segons la mecànica clàssica l'energia de l'electró en el seu moviment podria tenir qualsevol valor, de manera que hi hauria una emissió contínua d'energia, que donaria un espectre continu.

El model de Rutherford no explicava totes les observacions experimentals. 7. Model de Bohr El 1913, Bohr va establir una nou model per a l'àtom d'hidrogen, un àtom amb un sol electró. - L'electró de l'àtom d'hidrogen es pot moure solament en unes determinades òrbites al voltant del nucli. - L'electró, pel fet d'estar en una òrbita, té una determinada energia. L'electró està en un nivell d'energia. - Només estan permesos determinats nivells d'energia. El nivell d'energia més baix correspon a l'òrbita més propera al nucli. A mesura que ens allunyem del nucli, les energies de les òrbites van creixent. - Un electró només absorbeix o emet energia quan passa d'un nivell energètic a un altre.

Aquesta energia s'absorbeix o s'emet en forma de fotó, E = h.ν Transició electrònica Pas d'un electró d'un nivell a un altre Estat fonamental Nivell d'energia més baix Estat excitat Quan l'electró passa a un nivell superior d'energia. L'electró és inestable i retorna a l'inferior directament o passant a través de nivells intermedis Les ratlles de color provenen de les energies despreses quan els electrons passen de nivells d'energia superiors a nivells d'energia inferiors. El model de Bohr explica l'espectre d'emissió i d'absorció Les ratlles negres són degudes a transicions electròniques des d'un nivell d'energia inferior a un nivell d'energia superior.

L' energia absorbida quan l' electró passa a un nivell superior d' energia es la mateixa energia que emet quan l' electró retorna al seu estat fonamental , per aquest motiu les ratlles de color que apareixen en l' espectre d' emissió coincideixen amb les ratlles negres que surten a l' espectre d' absorció. Cada ratlla d'un espectre discontinu correspon a una radiació d'una determinada longitud d'ona i freqüència, característica de l' element que emet. Perquè els elements cada un té diferent espectre? Cada element es distingeix per un nombre atòmic i nombre de protons diferent.

Això fa que les capes d'electrons estiguin més atretes o menys pel nucli i per tant la distància (diferència d'energia) entre les capes també és diferent. L'electró en saltar d'una capa a l'altra absorbirà o desprendrà diferent energia. I com l'energia és directament proporcional a la freqüència també tindrà diferents freqüències. L'energia de l'electró augmenta i salta del nivell 1 a 4.

1 2 3 4 S'emet un fotó d'energia ε=E4 -E1 i l'àtom es "desexcita" 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 L'àtom absorbeix energia Espectre de l'àtom d'hidrogen Si l'electró retorna al nivell 2 el fotó emès té una energia ε=E4 -E2 i la ratlla espectral és de diferent color zona no visible de l'espectre zona no visible de l'espectre Zona visible de l'espectre Distribució electrònica per nivells quantitzats Identificats mitjançant el nombre quàntic principal, n Sèries espectrals de l'àtom d'hidrogen : Lyman, Balmer,...

BOHR EXPLICA L' ESPECTRE DE L' HIDROGEN L' electró`és inestable en aquest nivell (estat excitat) i retorna a l' inferior directament o passant a través de nivells intermedis i desprèn energia en forma de fotó de llum. EXEMPLE 3, Determina l'energia que desprèn un electró que passa del nivell 4 al nivell 2 de l'àtom d'hidrogen. EXEMPLE 4. Explica per què les distàncies entre les ratlles de l'espectre de l'hidrogen no són iguals, sinó que es van fent cada vegada més petites. Longitud d'ona en nm - Quin nivell té més energia: el n = 5 o el n = 2? -Les ratlles de l'espectre visible de l'hidrogen corresponen a les energies despreses per electrons excitats que retornen al nivell n = 2.

Si els electrons retornessin al nivell n = 1, com serien les freqüències de les ratlles de l'espectre: més grans o més petites? En quina zona de l'espectre electromagnètic apareixerien? I si els electrons excitats retornessin al nivell n = 3? PÀGINA 246 ACTIVITAT 5 PÀGINA 246 ACTIVITAT 6 PÀGINA 246 ACTIVITAT 7 Quina és la freqüència d'un fotó que té una energia de 4,00 × 10–21 J? 8. Model atòmic de nivells i subnivells d'energia L'energia que cal aportar per extreure un electró s'anomena energia d' ionització. Les successives energies d' ionització d'un àtom polielectrònic ens proporcionen una evidència experimental de com estan distribuïts els electrons en diferents nivells d'energia. A.

Energia d' ionització i nivells d'energia La gràfica mostra les energies d' ionització dels onze electrons del sodi - 1 electró és fàcil d'extreure - 8 electrons requereixen més energia, d'un ordre semblant - 2 electrons són molt difícils d'extreure Els electrons estan distribuïts en tres nivells d'energia o capes B. Model de capes Els electrons estan disposats en capes esfèriques successives. Els electrons d'una mateixa capa tenen la mateixa energia. Cada capa porta associada un nombre quàntic principal, n, que ens informa sobre l'energia dels electrons que l'ocupen i sobre la mida de la capa. Com més gran és n més lluny del nucli es troben els electrons i més energia tenen.

L' aparició d'espectrògrafs de poder resolutiu més gran van posar de manifest que les línies espectrals eren realment formades per diverses línies molt fines corresponents a longituds d'ona el valor de les quals diferia molt poc. A més, Zeeman va observar que si se sotmetia els àtoms a un camp magnètic, apareixien noves línies en l'espectre. És l'anomenat efecte Zeeman. C. Subnivells d'energia i subcapes Evidència de l'existència de subnivells d'energia o subcapes Blind men and the elephant 9. Model actual de l'àtom. Model quàntic o d'orbitals A.

Hipòtesi de De Broglie Qualsevol partícula en moviment té una ona associada, la longitud d'ona de la qual està relacionada amb la massa i la velocitat de la partícula. Naturalesa dual de la llum Si la llum es pot comportar com una ona i com una partícula segons el fenomen que s'estudia, per què no pot passar el mateix amb altres partícules qualssevol? Hipòtesi de De Broglie B. Principi d'incertesa de Heisenberg És impossible conèixer simultàniament i amb exactitud la quantitat de moviment i la posició d'una partícula.

En determinar la posició de l'electró, en modifiquem la velocitat en una quantitat desconeguda No és possible conèixer la trajectòria de l'electró Model atòmic de Bohr no té validesa donat que suposava que els electrons es movien seguint òrbites ben definides. C. Equació de Schrödinger Va aplicar la hipòtesi de De Broglie a l'electró si l'electró té una ona associada, se n'ha de poder descriure el comportament mitjançant les equacions matemàtiques de les ones E. Schrödinger va formular una equació que permetia determinar la probabilitat de trobar els electrons d'una energia determinada a una distància determinada del nucli.

L'orbital és la zona de l'espai a l'entorn del nucli en la qual hi ha una gran probabilitat de trobar l'electró. Principal n Secundari l Magnètic m Spin s Tamany Energia Forma Orientació Sentit en què gira l'electró n = 1,2,3,4,5,6,7 0 a (n-1) -l,.....0.......,l +1/2 -1/2 0 s 1 p 2 d 3 f DOS ELECTRONS DEL MATEIX ÀTOM NO PODEN TENIR ELS 4 NOMBRES QUÀNTICS IGUALS 10. Els nombres quàntics A. Nombre quàntic principal (n) -Un orbital és determinat per tres nombres quàntics: n, l i ml (n, l, ml ) -Un electró és determinat per quatre nombres quàntics: n, l i ml que determinen l'orbital on es troba, i ms , propi de l'electró. El seu valor determina la grandària de l'orbital.

Més gran és n més voluminós és l'orbital n= 1, 2, 3, 4, 5 ... B. Nombre quàntic secundari (l) El seu valor determina la forma de l'orbital. El seu valor depèn del nombre quàntic principal n Per a cada valor de n, l pren valors enters des de 0 fins a n - 1 ORBITALS s: són esfèrics ORBITAL p: tenen la forma de dos lòbuls C. Nombre quàntic magnètic (ml ) El seu valor determina l'orientació de l'orbital en l'espai.

El seu valor depèn del nombre quàntic secundari l Per a cada valor de l, pren valors enters des de -l fins a +l Per a cada valor de l hi corresponen sempre 2l + 1 orbitals n=1, l=0, ml = 0 (1, 0, 0) _________________________________ n=2, l=0, ml = 0 (2, 0, 0) n=2, l=1, ml = -1 (2, 1, -1) n=2, l=1, ml = 0 (2, 1, 0) n=2, l=1, ml = 1 (2, 1, 1) _________________________________ n=3, l=0, ml = 0 (3, 0, 0) n=3, l=1, ml = -1 (3, 1, -1) n=3, l=1, ml = 0 (3, 1, 0) n=3, l=1, ml = -1 (3, 1, 1) n=3, l=2, ml = -2 (3, 2, -2) n=3, l=2, ml = -1 (3, 2, -1) n=3, l=2, ml = 0 (3, 2, 0) n=3, l=2, ml = 1 (3, 2, 1) n=3, l=2, ml = 2 (3, 2, 1) orbital 1s orbital 2s tres orbitals 2p orbital 3s tres orbitals 3p cinc orbitals 3d n=4, l=0, ml = 0 (4, 0, 0) n=4, l=1, ml = -1 (4, 1, -1) n=4, l=1, ml = 0 (4, 1, 0) n=4, l=1, ml = 1 (4, 1, 1) n=4, l=2, ml = -2 (4, 2, -2) n=4, l=2, ml = -1 (4, 2, -1) n=4, l=2, ml = 0 (4, 2, 0) n=4, l=2, ml = 1 (4, 2, 1) n=4, l=2, ml = 2 (4, 2, 2) n=4, l=3, ml = -3 (4, 3, -3) n=4, l=3, ml = -2 (4, 3, -2) n=4, l=3, ml = -1 (4, 3, -1) n=4, l=3, ml = 0 (4, 3, 0) n=4, l=3, ml = 1 (4, 3, 1) n=4, l=3, ml = 2 (4, 3, 2) n=4, l=3, ml = 3 (4, 3, 3) orbital 4s tres orbitals 4p cinc orbitals 4d set orbitals 4f D.

Nombre quàntic d'espín (mS ) Està associat a les propietats magnètiques de l'electró Ens indica el sentit de gir de l'electró Pot prendre dos valors +1/2 i -1/2 Espins paral·lels: electrons amb el mateix valor de ms Espins antiparal·lels: electrons amb diferents valors de ms PÀGINA 238 EXEMPLE 1 PÀGINA 239 EXEMPLE 2 PÀGINA 239 EXEMPLE 3 11. Energia dels orbitals En l'àtom d'hidrogen, l'energia dels orbitals depèn només del nombre quàntic principal n Tots els orbitals que corresponen a un mateix valor del nombre quàntic principal tenen la mateixa energia L'energia relativa d'aquests orbitals segueix aquestes dues regles: En augmentar el valor de n + l, també augmenta l'energia dels orbitals.

Quan dos orbitals diferents tenen el mateix valor de n + l, és menys energètic el que té un valor de n més petit (regla de Madelung). Els orbitals d'un mateix subnivell (valors iguals de n i l) tenen la mateixa energia. PÀGINA 240 EXEMPLE 4 12. Configuracions electròniques La configuració electrònica d'un element ens indica com estan distribuïts els electrons dels seus àtoms en els orbitals corresponents. Regles per establir la configuració electrònica dels àtoms dels diferents elements en estat fonamental, és a dir, quan els seus electrons ocupen els orbitals de mínima energia possible: Conèixer el nombre d'electrons que té cadascun d'aquests àtoms.

Tenir en compte el diagrama d'energies relatives dels diferents orbitals: diagrama de Moeller. Respectar les regles següents: En un àtom no hi pot haver dos electrons amb els quatre nombres quàntics iguals (principi d'exclusió de Pauli). En un mateix orbital hi caben com a màxim 2 electrons amb espins oposats. Els electrons sempre ocupen els orbitals de menys energia a més (principi d'Aufbau). En ocupar orbitals de la mateixa energia, els electrons han d'estar desaparellats sempre que sigui possible; és a dir, només un electró en cada orbital (regla de Hund). Configuració electrònica del nitrogen (Z=7) Caixes orbitàliques Configuració electrònica del sofre (Z=16) PÀGINA 243 EXEMPLE 6 A.

Configuracions electròniques especialment estables L'escassa reactivitat dels gasos nobles s'associa a la gran estabilitat dels seus àtoms. en què n representa l'últim nivell d'energia ocupat Configuració electrònica abreujada S'agafa com a referència el gas noble immediatament anterior B. Configuracions electròniques d'ions PÀGINA 245 ACTIVITAT 13 x PÀGINA 245 ACTIVITAT 14 x PÀGINA 245 ACTIVITAT 15 PÀGINA 245 ACTIVITAT 16 PÀGINA 246 ACTIVITAT 12 PÀGINA 246 ACTIVITAT 14 PÀGINA 247 ACTIVITAT 15 PÀGINA 247 ACTIVITAT 16 PÀGINA 247 ACTIVITAT 18 PÀGINA 247 ACTIVITAT 19 PÀGINA 247 ACTIVITAT 21 PÀGINA 247 ACTIVITAT 26 PÀGINA 248 ACTIVITAT 31 PÀGINA 248 ACTIVITAT 33 PÀGINA 248 ACTIVITAT 35