4. GAIA: ATOMO POLIELEKTRONIKOEN EGITURA INGENIARITZAREN ARLOAN ERABILITAKO OINARRI KIMIKOAK 4. GAIA: ATOMO POLIELEKTRONIKOEN EGITURA IRAKASLEA: Natalia Villota Salazar

4. ATOMO POLIELEKTRONIKOEN EGITURA 4.1. BANAKETA ELEKTRONIKOA 4.1.1. PAULIREN ESKLUSIO-PRINTZIPIOA 4.1.2. ENERGIA MINIMO-PRINTZIPIOA 4.1.3. HUND-EN ANIZKOIZTASUN MAXIMOAREN ARAUA 4.1.4. ORBITALEN BIDEZKO IRUDIKAPENA 4.2. EGITURA ELEKTRONIKOA 4.2.1. PARAMAGNETISMOA/ DIAMAGNETISMOA 4.2.2. KARGA NUKLEAR ERAGINKORRA

4.1. BANAKETA ELEKTRONIKOA ELEMENTU BATEN ATOMOAK DAUZKAN ELEKTROIAK MAILETAN ETA AZPIMAILETAN IRUDIKATZEKO MODUA DA ATOMO BAKOITZEAN BEHARREZKO ELEKTROIEN KOPURUA ORBITALEETAN IPINTZEN DA, HONAKO PRINTZIPIO HAUEN ARABERA: ● PAULIREN ESKLUSIO-PRINTZIPIOA ● ENERGIA MINIMO-PRINTZIPIOA ● HUND-EN ANIZKOIZTASUN MAXIMOAREN ARAUA

ELEKTROIEN KOPURU MAXIMOA n = ZENBAKI KUANTIKO NAGUSIA 4.1.1. PAULIREN ESKLUSIO-PRINTZIPIOA ATOMO BATEAN EZIN DIRA EGON ZENBAKI KUANTIKO BERDINA DAUZKATEN 2 ELEKTROI 1H: 1s1 4Be: 1s22s2 5 B : 1s22s22p1 2He: 1s2 3Li: 1s22s1 MAILA BAKOITZEAN ELEKTROIEN KOPURU MAXIMOA e- = 2 n2 n = ZENBAKI KUANTIKO NAGUSIA ELEKTROIEN KOPURUAREN ARABERAKOA DA BANAKETA n e– (MAXIMOA) e– (ERREALA) 1 2 3 4 5 6 7 8 18 32 50 72 98

4.1.1. PAULIREN ESKLUSIO-PRINTZIPIOA AZPIMAILA BAKOITZEAN ELEKTROIEN KOPURUA: l: ZENBAKI KUANTIKO AZIMUTALA n MAILA l AZPIMAILA e– (MAXIMOA) 1 2 3 4 LYMAN BALMER PASCHEN BRACKET K L M N s p d f 6 10 14 -1 +1 -2 -1 +1 +2 -3 -2 -1 +1 +2 +3 ORBITAL BATEAN: 2 e- SARTZEN DIRA MAILA BATEAN: e- = 2 n2 SARTZEN DIRA AZPIMAILA BAKOITZEAN: e- = 2 (2 l + 1) SARTZEN DIRA

AZPIMAILA BATEN ENERGIA 4.1.2. ENERGIA MINIMOA-PRINTZIPIOA ● OINARRIZKO ESTATUAN, ELEKTROIAK ENERGIA MINIMOAREN ESTATUETAN DAUDE ● ELEKTROIAK ENERGIA MINIMOAREN ORBITALETAN EDO AZPIMAILEETAN DAUDE ● ORBITAL BAKOITZAREN ENERGIA LEHENENGO BI ZENBAKI KUANTIKOEN FUNTSIOA DA AZPIMAILA BATEN ENERGIA (n + l) BALIOA BERDINA DENEAN: GUTXIKO ENERGIAREN ORBITALA DA n TXIKIAGOA DAUKANA n + l = BALIO BERDINA < n = E MINIMOA ET = n + l

4.1.2. ENERGIA MINIMOA-PRINTZIPIOA ORBITAL DEGENERATUAK ● ENERGIA BERDINA DAUKATEN ORBITALAK ● AZPIMAILA BATEN ORBITAL GUZTIAK DEGENERATUAK DIRA ● ELEKTROIAK BANAN-BANAN SARTZEN DIRA LEHEN SPIN NEGATIBOAREKIN   ● ORBITAL DEGENERATU GUZTIEK SPIN NEGATIBOKO ELEKTROI BAT HARTZEN DUTENEAN, KONTRAKO SPIN BIKOTEAK SORTZEN DITUZTE (n + l) = GUTXIKOAK LEHEN BETETZEN DIRA (n + l) = BALIO BERDINA n = GUTXIKOAK

Fig. 4.1. Moeller-en diagrama 4.1.2. ENERGIA MINIMOA-PRINTZIPIOA ORBITALEN BETETZEA ● GUTXIKO ENERGIAREN ORBITALAK HASIERAN BETETZEN DIRA ● SEGIDAN, GAINERAKO ORBITALAK BETETZEN DIRA HANDITUZ DOAN ORDENAZ 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d, 5p, 6s, 4f, 5d, 6p, 7s... AZPIMAILEN BETETZEKO ORDENA MÖELLER-EN DIAGRAMA Fig. 4.1. Moeller-en diagrama (Domeinu publiko bezala argitaratutako Wikimedia Commons-en argazkia, http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Electron_orbitals.svg)

Idatzi honako espezie hauen konfigurazio elektronikoak: 3e–: 1s2, 2s1 7e–: 1s2, 2s2, 2p3 17e–: 1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p5 27e–: 1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p6, 4s2, 3d7

Idatzi honako espezie hauen konfigurazio elektronikoak: Ne (Z=10), Al (Z=13), O-2(Z=8), Cl-(Z=17), K+(Z=19), Ti (Z=22), Ar (Z=18) Zeintzu dira isoelektrikoak (elektroien kupuru berdina dauzkatenak)?

ELEKTROIAK ATOMOETAN SARTZEN DIRA HONAKO ORDENAN 4.1.3. HUND-EN ANIZKOIZTASUN MAXIMOAREN ARAUA AZPIMAILA BATEK ORBITAL BAT BAINO GEHIAGO DAUKANEAN ELEKTROIAK ORBITAL GUZTIETAN BANATZEN DIRA  HAIEN SPINEKIN NORABIDE BERDINETAN  ELEKTROIAK ATOMOETAN SARTZEN DIRA HONAKO ORDENAN LEHENENGO ENERGIA-MAILA GUTXIKO MAILAK ETA AZPIMAILAK BETETZEN DIRA  TAULA PERIODIKOAN EZKERRALDEKO GOIKO ZATITIK HASTEN DA ETA MUGITU BEHAR DA ERDITIK BEHERA PERIODOEN ARTETIK 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 5d 6p 7s 6d

4.1.4. ORBITALEN BIDEZ IRUDIKAPENA GELAXKA ELEKTRONIKOA  ORBITAL BATEAN ELEKTROIEN IRUDIKAPENA DA  m, ZENBAKI KUANTIKO MAGNETIKOAREN FUNTSIOA DA ELEKTROIAREN SPINA KONTUAN HARTU BEHAR DA: –1/2 () eta +1/2 ()    LEHEN ORBITALAK SPIN NEGATIBOKO () ELEKTROIEZ BETETZEN DIRA  GERO SPIN POSITIBOKO ELEKTROIEZ () ELEKTROIEN KOPURUA MAILAREN ZENBAKIA AZPIMAILAREN MOTA AZPIMAILA MAILA ELEKTROIAK ORBITALA

4.2. ELEMENTUEN EGITURA ELEKTRONIKOA KANPOKO EGITURA ELEKTRONIKOA  KANPOKO MAILA > n ETA GUTXIENEZ 1 e-  BALENTZIAKO MAILA 16X : 1s22s22p63s23p4 : KL 3s23p4 26X : 1s22s22p6 3s23p6 4s2 3d6 : KL 3s23p6 4s2 3d6 ELEKTROI BEREIZGARRIA SARTU DEN AZKEN ELEKTROIA. ELEMENTUA DESBERDINTZEN DU KANPOKO ELEKTROIA  KANPOKO MAILAREN AZKEN ELEKTROIA ELEMENTU ERREPRESENTAGARRIAK BERE ELEKTROI BEREIZGARRI ORBITALA ns / np TRANSIZIOAREN ELEMENTUAK  BERE ELEKTROI BEREIZGARRI ORBITALA (n-1)d / (n-2)f

4.2. ELEMENTUEN EGITURA ELEKTRONIKOA IOIEN EGITURA ELEKTRONIKOA KATIOIAK ATOMOAK KANPOKO ELEKTROIA GALTZEN DU ANIOIAK: ATOMOAK ELEKTROIA HARTZEN DU, ETA KANPOKO MAILAN JARTZEN DA EGITURA ELEKTRONIKO IRREGULARRA ENERGIA-MAILA PARETSUEN ARTEKO ELEKTROIAREN SALTOA ns eta (n-1)d EGITURA EGONKORRAGOA LORTZEN DA 24X: KL 3s2 3p6 4s1 3d5 29Y: KL 3s2 3p6 4s1 3d10

EGITURA ELEKTRONIKO EGONKORRAK 4.2. ELEMENTUEN EGITURA ELEKTRONIKOA EGITURA ELEKTRONIKO EGONKORRAK GUZTIZ BETETA EDOTA ERDIBETETA DAUDEN ORBITAL DEGENERATUAK 6 C : 1s22s22px12py1 7N : 1s22s22px12py12pz1 8O : 1s22s22px22py12pz1 10Ne : 1s22s22px22py22pz2 16S : 1s22s22p63s23p4 23V : 1s22s22p63s23p64s2 3d3

d AZPIMAILEN EGONKORTASUN-PRINTZIPIOAK EGONKORTASUNA ERDIA GELAXKA (ORBITAL) BAKOITZEAN ELEKTROI BAT HARTZEN DUTENEAN

d AZPIMAILEN EGONKORTASUN-PRINTZIPIOAK EGONKORTASUN OSOA GELAXKAK ELEKTROIEN KUPURU MAXIMOAZ (gelaxka bakoitzean 2 elektroi) BETETA DAUDENEAN

Berilioa: 1s2 2s2 = 4 elektroi ORBITALA BALIOA s p 1 d 2 f 3 TAULA HONEKIN KALKULATZEN DA ZENBAKI KUANTIKO SEKUNDARIOA l = 2

Potasioa: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 = 19 elektroi px py pz 3 ORBITALA BALIOA s p 1 d 2 f 3 s 3 px py pz 4 s

Burdina: 1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p6, 4s2, 3d6 = 26 elektroi px py pz 3 s ORBITALA BALIOA s p 1 d 2 f 3 3 px py pz 4 s 3 d

4.2.2. KARGA NUKLEAR ERAGINKORRA ATOMO BATEAN ● NUKLEOAREN KARGAREKIN (Zp+) ERAKARRITAKO INDARRAK ● GAINERAKO ELEKTROIEKIN ALDARATUTAKO INDARRAK ● ELEKTROIEZ BETE DAUDEN BARNEKO MAILEK KANPOKO MAILEETAN DAUDEN ELEKTROIAK ALDARATZEN DITUZTE ● INDAR NUKLEARRA MOTELTZEN DUTE ● BARNEKO ELEKTROIEN ARTEKO ALDARAPENEK INDAR NUKLEARRA INDARTZEN DUTE KARGA NUKLEAR ERAGINKORRA ● ATOMO BATEAN ELEKTROI BATEK NABARITZEN DUEN KARGA POSITIBO NETOA ● KANPOKO ELEKTROIEK EZ DUTE JASOTZEN NUKLEOAREN KARGA GUZTIA (Zp+) ● ELEKTROIEZ BETETAKO BARNE-MAILEEK INDAR ELEKTROSTATIKOA KANPOKO MAILEAN MOTELTZEN DUTE ● BARNEKO GERUZEK KARGA NUKLEARRA APANTALLATZEN DUTE

s = apantatutako konstantea (0 < s < Z) 4.2.2. KARGA NUKLEAR ERAGINKORRA KARGA NUKLEAR ERAGINKORRA ELEKTROIARI MODU ERAGINKORREAN HELTZEN DION NUKLEOAREN KARGA DA Zeraginkorra = Z - s s = apantatutako konstantea (0 < s < Z) PANTAILA-EFEKTUA / APANTAILAMENDUA ELEKTROIAK KONTSIDERATUTAKO ELEKTROIA BAINO NUKLEOTIK HURBILEN DAUDENEK BULTZATZEN DUTE: > n ( ELEKTROIARENA )  > s ( > BARNEKO ELEKTROIEN KOPURUA ) = n ( ELEKTROIARENA )  > l  > s (PIXKA BAT) s (s ORBITALA) < s (p ORBITALA ) ELEKTROIAREN ESTATUA ATOMOAN ELEKTROIAREN GORDETZEKO INDARRA: > Z ERAGINKORRA ELEKTROIAN  > INDARRA > n (ELEKTROIARENA)  > DISTANTZIA ELEKTROIATIK NUKLEORA:  < INDARRA

s = apantailatutako konstantea (0 < s < Z) Z ERAGINKORRA KANPOKO ELEKTROIETAN Z ERAGINKORRA = Z - s s = apantailatutako konstantea (0 < s < Z) DEMAGUN KANPOKO ELEKTROI BATEN APAINTALAMENDUA KALKULATZEKO (S) Z = ELEKTROIEN KOPURUA ATOMOAN S  BARNEKO ELEKTROIEN KOPURUA ATOMOAK KANPOKO MAILAN ELEKTROI ASKOREKIN: ZERAGINKORRA ALTUA ATOMOAK KANPOKO MAILAN ELEKTROI GUTXIREKIN: ZERAGINKORRA TXIKIA   Z BARNEKO ELEKTROIAK Z ERAGINKORRA Na 11 KL 3s1 10 1 Mg 12 KL 3s2 2 Al 13 KL 3s23p1 3 S 16 KL 3s23p4 6

Sodioa: 1s2 2s2 2p6 3s1 = 11 elektroi ZENBAKI ATOMIKOA Z BARNEKO ELEKTROIAK S Z ERAGINKORRA 11 KL 3s1 10 1 Z ERAGINKORRA = Z - s 1 s ORBITALA BALIOA s p 1 d 2 f 3 2 s 2 px py pz 3 s

Magnesioa: 1s2 2s2 2p6 3s2 = 12 elektroi ZENBAKI ATOMIKOA Z BARNEKO ELEKTROIAK S Z ERAGINKORRA 12 KL 3s2 10 2 Z ERAGINKORRA = Z - s 1 s ORBITALA BALIOA s p 1 d 2 f 3 2 s 2 px py pz 3 s

Aluminioa: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p1 = 13 elektroi ZENBAKI ATOMIKOA Z BARNEKO ELEKTROIAK S Z ERAGINKORRA 13 KL 3s23p1 10 3 1 s 2 s ORBITALA BALIOA s p 1 d 2 f 3 2 px py pz 3 s 3 px py pz

Sufrea: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4 = 16 elektroi ZENBAKI ATOMIKOA Z BARNEKO ELEKTROIAK S Z ERAGINKORRA 16 KL 3s23p4 10 6 1 s 2 s ORBITALA BALIOA s p 1 d 2 f 3 2 px py pz 3 s 3 px py pz

4.2.1. PARAMAGNETISMOA/ DIAMAGNETISMOA DIAMAGNETIKOA ● OSAGAIAK,ORO HAR, DIAMAGNETIKOAK DIRA ● ELEKTROIEN PAREEK KONTRAKO SPINAREKIN KANPO MAGNETIKOZ ALDARAPEN ARINA JASATEN DUTE PARAMAGNETIKOA ● PAREKATUGABEKO ELEKTROIAK KANPO MAGNETIKOZ ERAKARTZEN DIRA PARAMAGNETIKOA DIAMAGNETIKOA

Paramagnetikoa: parekatu gabeko spinak 3 ↓ ↑ Esan honako atomo hauek paramagnetikoak diren haien oinarrizko egoeran Li (Z=3) Mg (Z=12) S (Z=16) 2 ↓ s Paramagnetikoa: parekatu gabeko spinak 3 ↓ ↑ s Dimagnetikoa: parekatutako spinak 3 ↓ ↑ ↓ -1 +1 p Paramagnetikoa: parekatu gabeko spinak

Paramagnetikoa: parekatu gabeko spinak 3 ↓ ↑ d) Fe (Z=26) e) Zn (Z=12) 3 ↓ ↑ ↓ -2 -1 +1 +2 d Paramagnetikoa: parekatu gabeko spinak 3 ↓ ↑ s Diamagnetikoa: parekatutako spinak

BIBLIOGRAFIA Brown, T. D.; Lemay, H. E.; Bruce, J. R.; Bursten, E.; Burdge, J. (2003). Química. La Ciencia Central. Ed. Pearson Prentice Hall. Casabó, J. (2009). Egitura atomikoa eta lotura kimikoa. Ed. UPV/EHU. Chang, R. (2010). Química. Ed. McGraw-Hill, 10º edición. Reboiras, M.D. (2008). Química: la ciencia básica. Ed. Thomsom, 2º edición.