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Ficha para la modalidad 1 a 1: Niveles de energía de los electrones

Fecha: 16/06/2010

Ficha de trabajo

Título: Niveles de energía de los electrones

Área: Química

Nivel: Ciclo superior. Escuelas técnicas

Una de las ideas de Bohr que contribuyeron al concepto moderno del átomo, fue que la energía del electrón está cuantizada. Esto quiere decir que el electrón está limitado sólo a ciertas energías permitidas.
El modelo mecánico-ondulatorio del átomo también predice niveles principales de energía, estos niveles se designan con la letra n, dónde
n es un número entero positivo.
Así
n = 1 corresponde al nivel energético principal más bajo.
A medida que n aumenta también se incrementa la energía del electrón y en promedio el electrón se encuentra más alejado del núcleo.
En los elementos de la tabla periódica se pueden encontrar para los elementos en su estado fundamental hasta 7 niveles de energía o capas donde pueden situarse los electrones.
Ahora bien, a su vez cada nivel de energía se divide en subniveles, que pueden ser de cuatro tipos: s, p, d, f.
En cada subnivel hay un número determinado de orbitales que pueden contener, como máximo, dos electrones cada uno.

La distribución de orbitales y número de electrones posibles en los 4 primeros niveles se resume en la siguiente tabla:

Niveles de energía, n 1 2 3 4
Subniveles s s   p s    p    d s    p    d    f
Número de orbitales de cada tipo 1 1   3 1    3    5 1    3    5    7
Denominación de los orbitales 1s 2s  2p 3s  3p  3d 4s   4p   4d   4f
Número máximo de electrones en los orbitales 2 2 – 6 2 – 6 – 10 2 –  6  – 10 – 14
Número máximo de electrones por nivel 2 8 18 32

Actividad Nº 1

Números cuánticos.
A partir de este enlace que trata el tema de los números cuánticos, reúnanse en grupos de tres alumnos y completen el siguiente cuestionario. La idea del trabajo es fomentar un debate entre los integrantes del equipo y luego compartirlo con el resto de los grupos para entender mejor el tema.

Cuestionario:

  1. Explicar por qué el átomo de hidrógeno no se encuentra siempre en el nivel más bajo de energía.
  2. Según el modelo de Bohr existe un número n que describe el nivel energético del electrón, ¿con qué otro aspecto fundamental se relaciona?
  3. ¿Qué pasa para n=2?
  4. Todos los electrones que estén en el nivel 2 tienen la misma energía, pero existe otro número entero que define su forma espacial, ¿cómo se denomina a ese número y que valores puede tomar?
  5. La nube realmente no es un orbital, por lo tanto ¿cuál sería su nombre exacto y por qué?
  6. En mecánica cuántica los orbitales tienen distintos momentos cinéticos determinados, ¿qué ocurre con los orbitales?
  7. Explicar qué pasa cuando el momento cinético en vez de ser vertical es horizontal.
  8. Explicar qué pasa cuando el momento cinético es oblicuo hacia abajo.
  9. ¿Qué nuevo número describe los diferentes estados cuánticos  para un mismo nivel de energía (n) y el mismo momento cinético, qué valores puede tomar este numero?
  10. Describir qué ocurre cuando n=3.

Responder organizando las preguntas a modo de informe. Cada grupo podrá cotejar lo trabajado por los otros grupos, lo que compartirán su trabajo mediante los pendrives.

Actividad Nº 2

SPIN
Cada electrón se representa como si girara sobre un eje, como el globo terrestre. Sólo puede girar en dos direcciones. Gráficamente se representan con una flecha hacia arriba o hacia abajo. Es importante recalcar que  para ocupar el mismo orbital los electrones deben tener espines opuestos.

Investigar:

  • ¿Qué famoso principio expresa las reglas referentes al tema de SPINES?
  • Escribir una breve biografía de este científico.
  • ¿Qué importancia tiene este principio?
  • Escribir la estructura electrónica de los elementos Ar, Cu, Li, Na, Br y O.

Como ayuda puede utilizar el siguiente enlace. Transcribir y completar las 5 actividades que allí se presentan para resolver con el modelo interactivo de configuraciones electrónicas.

Realizar en grupos un informe en un procesador de texto con todo lo hallado.

Actividad Nº 3

En base a lo entendido del tema completar el siguiente ejercicio.

Verdadero o Falso:

La configuración electrónica en la corteza de un átomo es la distribución de sus electrones en los distintos niveles y orbitales

V/F

Los electrones se van situando en los diferentes niveles y subniveles por orden de energía decreciente hasta completarlos.

V/F

El orbital que tiene forma esférica es el s

V/F

En un orbital existe una probabilidad del 100% de encontrar un electrón

V/F

Orbita y orbital son sinónimos, es decir definen el mismo concepto

V/F

Un orbital atómico puede tener un máximo de 2 electrones y sus espines deben estar alineados

V/F

El subnivel 2p consta de tres orbitales: 2px, 2py y 2pz

V/F

Cada orbital p tiene 2 lóbulos orientados en los ejes x,y y z

V/F

Organizar una carpeta en cada equipo portátil y juntar allí todo lo trabajado a lo largo de estas actividades.

Autor: Hernán Ferrari

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