Fundamentos de Estructura Atómica, Cuántica y Química Orgánica

Modelos Atómicos Fundamentales

M. Dalton: propone la hipótesis atómica de la materia (átomos son partículas indivisibles sin estructura interna y átomos diferentes por el número atómico (Z)).

El Modelo de Rutherford establecía: El átomo tiene un núcleo central en el que están concentradas la carga positiva y prácticamente toda la masa. (Tiene como fallos: el espectro de emisión debería ser continuo). La carga positiva de los protones es compensada con la carga negativa de los electrones, que se hallan fuera del núcleo.

Número de neutrones (N): N. Número másico (A) = Z + N.

Modelo Atómico de Bohr:

1. El electrón gira en órbitas circulares alrededor del núcleo.
2. Las órbitas permitidas son aquellas donde el momento angular (L) del electrón (L = mvr) es un múltiplo entero de h/2π (L = n * h/2π), donde el número cuántico principal (n) toma los valores n = 1, 2, 3...
3. Cuando el electrón salta de una órbita de mayor energía a otra de menor energía, emite la diferencia de energía en forma de radiación (fotón) (∆E = h * ν).

Propiedades de las Ondas y Espectros

Amplitud: máxima desviación que produce la perturbación.

Longitud de onda (λ): distancia entre 2 puntos consecutivos en la misma fase.

Frecuencia (ν): número de ondas que pasan por 1 punto determinado en la unidad de tiempo.

Velocidad de propagación: espacio recorrido por la onda en la unidad del tiempo.

Espectro: conjunto de radiaciones simples que forman una radiación compleja (gracias al espectrómetro).

Espectro de emisión atómica: producido cuando calentamos una sustancia simple en estado gaseoso, observamos la distribución de la radiación desprendida.

Conceptos Cuánticos Fundamentales

Hipótesis de Planck: (Ecuación: E = h * ν, donde h es la constante de Planck y ν es la frecuencia) dice que la energía, al igual que la materia, es discreta y se emite o absorbe en paquetes de energía (cuantos).

Ecuación del efecto fotoeléctrico: h * ν = h * ν₀ + 1/2 * m * v² (donde ν₀ es la frecuencia umbral y 1/2 * m * v² es la energía cinética máxima del electrón).

Principio de Dualidad Onda-Corpúsculo (De Broglie): Toda partícula con masa (m) y velocidad (v) lleva asociada a su movimiento una onda cuya longitud de onda (λ) viene dada por la relación: λ = h / (m * v).

Números Cuánticos y Orbitales Atómicos

Números Cuánticos:

• Número cuántico principal (n): n = 1, 2, 3... (determina el nivel de energía y tamaño del orbital).
• Número cuántico secundario o azimutal (l): l = 0, 1, 2, ..., n-1 (determina la forma del orbital).
• Número cuántico magnético (m_l): m_l = -l, -l+1, ..., 0, ..., l-1, l (determina la orientación espacial del orbital).
• Número cuántico de espín (m_s): m_s = +1/2, -1/2 (determina el giro intrínseco del electrón).

Tipos de Orbitales según el número cuántico secundario (l):

• Orbitales tipo s: l = 0 (forma esférica).
• Orbitales tipo p: l = 1 (forma bilobular).
• Orbitales tipo d: l = 2 (formas más complejas).
• Orbitales tipo f: l = 3 (formas aún más complejas).

Grupos Funcionales Orgánicos

Grupos Funcionales Orgánicos:

• Aldehído: R-CHO (ej: C-C-C=O y C-H).
• Cetona: R-CO-R' (ej: C-C(=O)-C).
• Ácido Carboxílico: R-COOH (similar al aldehído pero con -OH al final).
• Éster: R-COO-R' (ej: C-C(=O)-O-C).
• Amida: R-CONH₂ o R-CONHR' o R-CONR'R'' (ej: C-C...(=O) y NH₂).
• Amina: R-NH₂ o R-NHR' o R-NR'R'' (ej: C-C...NH₂).
• Éter: R-O-R' (ej: C-O-C).

Prioridad de Grupos Funcionales

Prioridad de Grupos Funcionales (Orden Decreciente): Ácido Carboxílico, Éster, Amida, Nitrilo, Aldehído, Cetona, Alcohol, Amina, Éter, Alqueno, Alquino, Nitroderivado, Halógeno...