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7/21/2019 TEORA_DE_ORBITAL_MOLECULAR.ppt

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TEORA DE ORBITAL MOLECULAR(TOM)

UNI-FIQT AACB

QUMICA I

Profesor: Jaime Flores 2014-1


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Orbitales Moleculares

Si hay orbitales en los tomos, por qu

no ha de haber orbitales en las

molculas. Para que haya orbitales en las

molculas es necesario construir

funciones de onda monoelectrnicaspara las molculas.


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ORBIT LES MOLECUL RES

Teora de orbitales moleculareslos enlaces se forman a partirde la interaccin de orbitales tomcos para formar orbitales

moleculares.

OO

Debera ser diamagntico

Experimentalmente se observa que el O2es paramagntico.El comportamiento paramagntico se atribuye a la presencia

de electrones desapareados en el diagrama de energa.

No se observan electrones

desapareados


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Es un modelo para explicar el enlace qumico en la que los

electrones no estn asignados a enlaces individuales entre

tomos, sino que distribuyen en una secuencia de orbitales

moleculares obtenidas por combinacin lineal de las

funciones de onda los norbitales atmicos constituyentes.

El nmero de orbitales moleculares es igual al nmero

de orbitales atmicos combinados. El orbital molecular de menor energa (mas estable) se

forma cuando se solapan dos orbitales atmicos que estn

en fase (orbital molecular enlazante).

Si los orbitales moleculares no se encuentran en fase, elsolapamiento es destructivo (orbital molecular

antienlazante); es decir, si los electrones se encontraran en

este orbital, los dos tomos se repeleran y presenta mayor

energa y menor estabilidad.


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1. El nmero de orbitales moleculares (OMs) siempre es

igual al nmero de orbitales atmicos combinados.

2. Entre ms estable es el enlace OM, menos estable es el

antienlace correspondiente.3. Los OMs se llenan de acuerdo con su nivel de energa.

4. Cada OM puede tener hasta dos electrones.

5. Se utiliza la regla de Hund cuando se aaden electrones alos OMs del mismo nivel de energa.

6. El nmero de electrones en los OMs es igual a la suma de

todos los electrones en los tomos unidos.

Configuracionesde orbitalesmoleculares (OM)


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H2


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orden de enlace=1

2

Nmero de

electrones en

enlaces OM

Nmero de

electrones en

antienlaces OM( - )

1 0


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SUPERPOSICIN DE ORBITALES p


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1s1s2s2s2p2px= 2py 2px= 2py2p

Excepto para B, C y N:

1s1s2s2s2px= 2py2p2px= 2py2p

Energa

creciente


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Diagrama de Orbitales Molecu lares para especies con

con 14 electro nes o menos (izqu ierda) y ms de 14

electr ones (derecha).


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Especie diamagntica


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Especie diamagntica

sin electrones desapareados

repulsin dbil con un campo magntico

Especie paramagntica

con electrones desapareados

atrada por un campo magntico


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Molculas diatmicas heteronucleares: el monxido decarbono, CO

LUMO

HOMO

Diagrama de orbitales moleculares de NO


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Diagrama de orbitales moleculares de NO


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ENLACE METLICO

Las propiedades de los metales: altaconductividad trmica yelctrica, brillo, maleabilidad, ductilidad, son consecuencia del

enlace metlico que se da entre sus tomos.Teoria del Mar de Electrones

En este modelo, el slido metlico serepresenta como un conjunto de

cationes metlicos en un mar deelectrones de valencia.

Los cationes (formados por el ncleo del

tomo y los electrones que no participan

del enlace) se encuentran en posiciones

fijas, los electrones de valencia se

mueven entre ellos deslocalizadamentees decir por todo el cristal metlico, sin

pertenecer a ningn tomo en particular

(estn distribuidos de manera uniforme en

toda la estructura).


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Teora del Mar de Electrones

El conjunto de electrones deslocalizados se comporta como una

verdadera nube de electronesy tambin se los denomina como gasde electrones.La presencia de estos electrones de valencia que no pertenecen a

ningn tomo en particular sino a todos los cationes del cristal, anula

prcticamente las fuerzas repulsivas de los cationes e incrementa la

estabilidad del sistema.

El enlace metlico puede cons iderarse como la accin

estabil izante de los electro nes de valencia desloc alizados entre

los c at iones.

Para describir el enlace metlico hace falta un cristal metlico,

constituido por un conjunto ordenado de tomos de elementos

metlicos ordenados en el espacio y no dos tomos como en el casode los enlaces inicos y covalentes.


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Modelo del Mar de Electrones


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Teora de BandasDe acuerdo con TOM, por interaccin de N orbitales atmicos se

formarn N orbitales moleculares.

De la interaccin de un mol de tomos de sodio, la interaccin de6,022x1023orbitales atmicos 3sproducir 6,022x1023orbitales

moleculares muy poco espaciados.

En lugar de los pocos orbitales moleculares con energas

ampliamente espaciadas tpicas de molculas pequeas, la inmensa

cantidad de orbitales en un metal hace que estn tan cerca entre sen energa que forman una bandacasi continua. Estas bandascontinuas de orbitales pertenecen al cristal como un todo.


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Eg = Energa de desdoblamiento Es la energa necesaria para llevar un


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Eg = 1,1 eV (Si)

Eg = 0,67 eV (Ge)

Eg = 1,41 eV (ArGa)

Eg

Eg = Energa de desdoblamiento. Es la energa necesaria para llevar un

electrn de la banda de valencia a la banda de conduccin.

Eg 10 eV Eg = 0

A la banda de menor energa se la denomina banda de valenc ia


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A la banda de menor energa, se la denomina banda de valenc ia

y esuna banda de orbitales moleculares llenos.

La otra banda, la de niveles ms altos de energa, se denomina

banda de conduccin que es una banda vaca o llena

incompletamente de orbitales moleculares.La teora de bandas, explica que segn el tipo de sustancia, las

bandas de valencia y de conduccin pueden o no estar separadas

por bandas de energa de valores prohibidos. Para los cristales no

metlicos, la representacin grfica incluye una banda proh ib ida.

Esta banda prohibida implica una diferencia energtica muy grandepara que los electrones la puedan superar y as poder llegar a la

banda de conduccin.


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Conducto r metlico : es un

conductor electrnico en el cual

la conductividad elctricadisminuye a medida que

aumenta la temperatura.

Ejemplo: metales y otros slidos

como el grafito.

Semiconductor : es unconductor electrnico en el cual

la conductividad elctrica se

incrementa a medida que

aumenta la temperatura.Ejemplo: un cristal puro de silicio

que contenga una pequesima

cantidad de arsnico o de indio.

L d ti id d l t i d t l di i did l


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La conductividad elctrica de un metal disminuye a medida que la

temperatura aumenta porque el aumento de temperatura provoca la

agitacin trmica de los iones metlicos (vibran ms vigorosamente) y

colisionan con los electrones impidiendo el flujo de electrones cuando se

aplica un campo elctrico.Los semiconductorestienen bandas de valencia llenas que estnligeramente por debajo (muy prximas en energa), pero que no se

solapan, con bandas de conduccin vacas. No conducen la electricidad

a temperaturas bajas, pero un pequeo aumento de la temperatura

alcanza para excitar a algunos de los electrones de energa ms elevadahacia la banda de conduccin vaca, donde pueden moverse a travs de

todo el slido.


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La capacidad de un semiconductor para transportar una corriente

elctrica puede tambin ser amplificada por adicin de electrones a la

banda de conduccin o por remocin de algunos de la capa de valencia.

Esta modificacin es llevada a cabo qumicamente mediante dopadodelslido, o diseminando cantidades pequeas de impurezas a travs de l

Por agregado de una diminuta cantidad de arsnico (grupo 15) al silicio

muy puro, el arsnico incrementa la cantidad de electrones en el slido

Los electrones adicionales entran a la banda de conduccin superior

normalmente vaca del silicio y le permiten al slido conducir. Este tipode material se denomina semiconductor tipo n,debido a que contieneexceso de electrones cargado negativamente.


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Cuando el silicio es mezclado con indio (grupo 13) en lugar de

arsnico, el slido tiene menos electrones de valencia que el silicio

puro, por lo tanto el enlace de valencia no est completamente lleno,

se dice que contiene huecos.Debido a que la banda de valencia no est completamente llena, ha

sido convertida en una banda conductora y la corriente elctrica puede

fluir.

Este tipo de semiconductor se llama semiconductor tipo pporque la

ausencia de electrones cargados negativamente es equivalente a lapresencia de huecos cargados positivamente.

Los dispositivos electrnicos en estado slido, como diodos,

transistores y circuitos integrados, contienen uniones p-n en las cualesun semiconductor tipo p est en contacto con un semiconductor tipo n


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Semiconductores dopados


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Aunque los cationes se

desplacen, los e- de la redamortiguan la fuerza de

repulsin entre ellos

Por el contrario, en los

Compuestos inicos este

desplazamiento produce

la fractura del cristal alquedar enfrentados

iones del mismo signo

Red de un metal

Red de un cristal inico


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