Conceptos Fundamentales de la Química Cuántica

Efecto Fotoeléctrico

Efecto Fotoeléctrico: Emisión de electrones que se produce cuando radiaciones de frecuencia convenientes inciden en la superficie de ciertos metales. Einstein demostró que se podía resolver esta dificultad aplicando los postulados de la teoría cuántica de Planck al efecto fotoeléctrico. En base a esto, si aumentamos la intensidad (I) aumentará el número de electrones, pero no la energía de los mismos.

E = h * (Frec)
(Frec) = c / ʎ
Wo = h * (Frec)o
Ek = Ei - Wo
Pc = ʎ * (Frec)
Pc = Ek

Para que haya efecto fotoeléctrico, Ei > Wo.

A = 1.10^-8 cm
pm = 1.10^-12 m

Postulados de Bohr

1. Un electrón puede existir solo en ciertas órbitas particulares, llamadas estacionarias; al hallarse en las mismas, el electrón no irradia energía aunque posea un movimiento acelerado.

(Z * e²) / r² = (m * v²) / r

2. La energía emitida o absorbida por el átomo se explica por saltos que efectúa el electrón desde niveles superiores de energía a niveles inferiores y viceversa, respectivamente. La radiación implicada en estos cambios es siempre monocromática de frecuencia ∆E = E₂ - E₁.
3. El electrón describe órbitas circulares alrededor del núcleo, pero únicamente tiene posibilidades de existencia aquellas que cumplen con la condición de que el momento angular sea múltiplo entero de la cantidad: h / 2π.

m * v * r = (n * h) / 2π

Función de Onda

Ψn,l,m = N * Rn,l(n) * θl,m(θ) * Φm(Φ)

N = Constante de normalización
R = Parte radial. El producto θ * Φ es la parte angular.

Potencial de Ionización

Potencial de Ionización (I) depende de:

• Distancia de los electrones al núcleo: a mayor distancia, menor I.
• Carga nuclear efectiva: a mayor Zef, mayor I.
• Tipo de electrón a ser separado: Is > Ip > Id.

Cuanto más chico es el radio del átomo, se tienen potenciales más altos.

Electroafinidad

Electroafinidad depende de:

• Volumen atómico: a mayor volumen atómico, menor E.
• Radio atómico: a mayor radio, menor E; a menor efecto de pantalla (S), mayor E.
• Tipo de orbital en que se sitúa el electrón adicional: Es > Ep > Ed.

Radio Iónico

El radio iónico está dado por: r = Cn / (Z - S) * e

Cn = Constante isoeléctrica
D = Ranión + Rcatión

Ciclo de Born-Haber

Ciclo de Born-Haber:

• ∆Hf < 0: exotérmica (el compuesto es estable)
• ∆Hf > 0: endotérmica (el compuesto es inestable)
• ∆Hf >>> 0: el compuesto es hipotético, no existe.

Born-Lande

Born-Lande: U = ((-A * Zi * Zj * N * e²) / r_a+c) * (1 - 1 / n)

Cuando la energía de red (Ut) y la energía de unión (Ue) difieren es porque el compuesto iónico tiene algo de carácter covalente.

TOM y TEV

TOM (Teoría de Orbitales Moleculares): excepciones C₂, B₂, N₂, y CO.

TEV (Teoría del Enlace de Valencia): Predice geometrías y propiedades cualitativas.

Hibridación

Concepto de hibridación: Se conoce como hibridación a la interacción de orbitales atómicos dentro de un átomo para formar nuevos orbitales híbridos. Estos son los que se superponen en la formación de los enlaces, dentro de la teoría del enlace de valencia, y justifican la geometría molecular.

Tipos de hibridación:

• sp: lineal 180°
• sp²: triangular plano 120°
• sp³: tetraédrica 109°, piramidal 107°, angular 104,5°
• sp³d²: octaédrica

Ecuación de Balmer

Ec. de Balmer: ∆E = ((2 * Z² * e⁴ * m * π²) / h²) * (1 / n₁² - 1 / n₂²)

Ecuación de Rydberg

Ec. de Rydberg: (Frec) = R * (1 / n₁² - 1 / n₂²)

Ecuación de Schrödinger

Ec. de Schrödinger: HΨ = EΨ

Reglas de Fajans

1. El carácter covalente de un enlace aumenta al disminuir el tamaño del catión o al aumentar el tamaño de su carga (cationes pequeños o con cargas muy grandes tienden a polarizar).
2. El carácter covalente aumenta al incrementar el tamaño o la carga del anión (mayor sea el tamaño o su carga negativa, más fácilmente será polarizado).
3. El carácter covalente es menor para los cationes que tienen configuración electrónica de gas inerte.

Regla de Hund

Regla de Hund: Cuando una serie de orbitales se va completando con electrones, estos se distribuyen de manera tal de mantenerse con espines paralelos lo máximo posible.