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Estructura de la Materia

Plinio Sosa

I El interior de los átomos

- La parte negativa de los átomos: los electrones.

- La parte positiva de los átomos: el núcleo.

II Naturaleza dual de la materia: ?p = h

- Entidades físicas donde predomina el comportamiento corpuscular (partículas clásicas o newtonianas).

- Entidades físicas donde predomina el comportamiento ondulatorio (ondas clásicas).

- Entidades físicas donde no predomina ni el comportamiento ondulatorio ni el corpuscular (partículas cuánticas o deslocalizadas).

- Correspondencia entre la masa y la energía.

III El átomo de hidrógeno.

- Resultados de la mecánica cuántica:

§ Los niveles energéticos. Interacción de la luz con la materia.

§ Los estados del átomo para cada nivel energético.

§ Dominios electrónicos. Deslocalización de la parte negativa en una nube de carga.

· Perfil de la densidad electrónica respecto a la distancia para el estado 1s.

· Perfil de la densidad electrónica respecto a los ángulos ? y F para estados 2p.

§ La forma de los dominios electrónicos en los diferentes estados (1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 3d, etc.), considerando simultáneamente ambos perfiles.

§ El momento angular total (J) del dominio electrónico como la suma vectorial del momento angular clásico (L) y el momento angular intrínseco (S). Relación con el momento magnético.

IV Extensión del modelo a los átomos polielectrónicos.

- Acomodo de varios dominios electrónicos alrededor de un núcleo.

§ Los principios físicos involucrados:

· La interacción coulómbica: Cargas opuestas se atraen y cargas iguales se repelen.

· El principio de exclusión: Los electrones con el mismo valor de espín tienden a estar lo más lejos posible en el espacio. No hay restricciones para electrones con espines opuestos.

§ Estructura en capas y dominios de pares electrónicos

· Comparación de las configuraciones 1s??, 1s?? y 1s?2s? para el helio.

· Comparación de las configuraciones 1s??2s? y 1s??? para el litio.

· Comparación entre dominio de un solo electrón y dominio de un par electrónico.

 

Dominio

Masa

carga

Momento magnético

Un electrón

me

e

µm ? 0

Un par electrónico

2me

2e

µm = 0

§ Las capas electrónicas, según la tabla periódica:

Número

Configuración

Número de electrones

Número de pares electrónicos

Séptima

7s25f146d107p6

32

16

Sexta

6s24f145d106p6

32

16

Quinta

5s24d105p6

18

9

Cuarta

4s23d104p6

18

9

Tercera

3s23p6

8

4

Segunda

2s22p6

8

4

Primera

1s2

2

1

§ Las capas internas y el kernel (o core).

· Perfil de la densidad del dominio electrónico respecto a la distancia para las especies hidrogenoides: He+, Li+2, Be+3, etcétera.

· El kernel. La carga del kernel para los elementos del segundo periodo de la tabla periódica.

§ La capa más externa.

· Acomodo de los dominios electrónicos de la última capa bajo la acción simultánea de la interacción electrostática y el principio de exclusión.

· Tamaño de los dominios electrónicos de la última capa bajo la acción de la carga del kernel.

§ Energía de ionización y afinidad electrónica.

· El promedio, una buena medida de la atracción del kernel sobre los dominios electrónicos de la última capa. Electronegatividad.

§ Estabilidad de las capas llenas, es decir, de las Configuraciones Tipo Gas Noble (CTGN)

· Tendencia de los elementos aislados a adquirir una CTGN. Ganancia o pérdida de electrones-nube.

V Extensión del modelo a los sistemas polinucleares.

- Acomodo de los dominios electrónicos entre dos kérneles.

§ Sistema homonuclear. La acción simultánea de Coulomb y Pauli provoca que uno o más pares-electrón-nube se acomoden entre los dos kérneles.

· Dominios electrónicos de enlace:

¨ Dominio simple (un par-electrón-nube entre dos kérneles). H2.

¨ Dominio doble (dos pares-electrón-nube entre dos kérneles). O2.

¨ Dominio triple (tres pares-electrón-nube entre tres kérneles). N2.

- Acomodo de varios dominios de pares electrónicos alrededor de un kérnel central.

§ Geometría molecular

- Sistema heteronuclear. Distorsión de los dominios electrónicos de enlace. Formación de un dipolo eléctrico.

§ Sustancias moleculares.

§ Sustancias iónicas

§ Sustancias metálicas

§ Sustancias covalentes no moleculares

§ Estados de agregación

§ Solubilidad

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