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Qumica General: Leyes Ponderales y Modelos AtmicosUNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILEFACULTAD DE QUIMICA Y BIOLOGIADEPARTAMENTO DE CIENCIA DE LOS MATERIALES

Los orgenes de la qumica se remontan a la antiguedadAntiguas tradiciones artesanales:curtiembre, industria cervecera, metalurgia

Antiguos filsofos Griegos:Aplicacin de la lgica para entender la naturaleza y sus fenmenos.Qumica: Ciencia avocada al estudio de la materia y a los cambios que esta presenta2

Demcrito (S. V a.c).Filosofo griego, mediante el razonamiento lgico llega a concluir que la materia es indivisible. Primero en ocupar el termino TOMO como aquello que no puede ser subdivididoAristteles y Platn contradicen las ideas atomsticasModelos Atmicos: Ideas PreliminaresBreve Perspectiva Histrica. FuegoAguaTierraAireSecoCalienteHmedo FroRepresentacin esquemtica de los cuatro elementos Griegos y sus propiedadesBreve Perspectiva Histrica.

Alquimistas:Buscan la transmutacin de metales comunes en oro.Por el mismo proceso buscan un elixir que de la vida eterna.En su bsqueda encuentran nuevos compuestos qumicos.

Breve Perspectiva Histrica. Georg Ernest Stahl (1660-1734)

Teora del FlogistoMaterial InflamableCombustinCuando un material se quema, libera FLOGISTO al aireFlogistoCalBreve Perspectiva Histrica.

Antoine Lavoisier (1743-1794)1772, El nacimiento de la Qumica ModernaFsforo CombustinResiduoObservaciones:El peso del residuo > peso del fosforo.El aire contribuye con oxigeno en la reaccin.En un recipiente cerrado el peso no variaba.Por lo tanto la teora del flogisto queda DESCARTADA!!!!

Breve Perspectiva Histrica.

Lavoisier, padre de la QumicaLa materia no se crea ni se destruye, solo se transformaa) Ley de las Proporciones Definidas:A + B Compuesto

Cuando 2 o mas elementos se combinan para producir un cierto compuesto, siempre lo hacen en los mismos porcentajes en pesoLeyes Ponderales. a) Ley de las Proporciones Definidas:Cul es el porcentaje de hidrgeno y oxgeno en el agua?En que razn se encuentran?Leyes Ponderales.

En la reaccin 2 sobraron 43,75(g) de hidrgeno y en la reaccin 3 sobraron 10,00(g) de oxgeno

a) Ley de las Proporciones Definidas:En el cloruro de sodio siempre esta combinado un 39,4% en peso de sodio con un 60,6% de cloro. A partir de esta informacin, calcule cuantos gramos de sodio deben hacerse reaccionar con 10 g de cloro para obtener cloruro de sodio.Leyes Ponderales. b) Ley de las Proporciones Mltiples:Dos elementos se pueden combinar para formar diferentes compuestosCompuesto 1: 94,1% Oxgeno5,9% HidrgenoHidrgeno + Oxgeno

Compuesto 2: 88,9% Oxgeno11,1% Hidrgeno

Si los elementos A y B reaccionan para formar mas de un compuesto, las diferentes masas de B que se combinan con una masa fija de A, pueden expresarse como una proporcin de nmeros enteros y sencillos, como 1 a 2, 2 a 1, 3 a 1, 2 a 3, etc. (John Dalton 1804)Leyes Ponderales. b) Ley de las Proporciones Mltiples:Para tres xidos de nitrgeno, el anlisis arroja la siguiente composicin Oxido 1Oxido 2Oxido 3%Nitrgeno63,6446,6730,43%Oxigeno36,3653,3369,57Calcule la masa de oxgeno que, en cada caso, se combina con un gramo de nitrgeno. Obtenga los cocientes de los resultados de (a) y proponga una formula para cada oxidoLeyes Ponderales.

John Dalton (1766-1844).Qumico y Fsico Ingles, Profesor de escuela, autor, entre otras cosas, de la Ley de las Proporciones Mltiples base de su Teora Atmica, de la cual derivo su tabla de Masas Atmicas Relativas.Teora Atmica de Dalton13Postulado N1: Toda la materia esta constituida por partculas extremadamente pequeas e indivisibles llamadas ATOMOS, los cuales son imposibles de crear o destruir.Por lo tanto, la materia es DISCONTINUA, y no se puede dividir infinitamente.

Teora Atmica de DaltonPostulado N2: Los tomos de un mismo elemento son todos idnticos entre si, pero distintos a los tomos de otro elemento. Tamao tomo A > Tamao tomo BMasa tomo A > Masa tomo BPropiedades tomo A Propiedades tomo B

Teora Atmica de DaltonPostulado N3: La porcin ms pequea de un compuesto es la MOLECULA, y esta es el resultado de la combinacin de tomos de dos o mas elementos distintos en una proporcin numrica simple, manteniendo su identidad. Teora Atmica de Dalton

Postulado N4: Dos o ms tomos de distintos elementos pueden combinarse de diferentes maneras para formar mas de un tipo de molcula, o sea, ms de un tipo de compuesto. Teora Atmica de Dalton

DESACIERTOS:Los tomos si se pueden crear o destruir, por ejemplo en una reaccin de fisin nuclear:

Evaluacin de la Teora Atmica de DaltonLos tomos presentan una ESTRUCTURA INTERNA, no prevista por Dalton.

tomoProtnNeutrnElectrnEvaluacin de la Teora Atmica de DaltonDESACIERTOS:2)tomos de un mismo elemento si pueden presentar volmenes y masas distintas, Dalton no previ la existencia de ISOTOPOS: Las propiedades qumicas de un elemento solo dependen de su numero de PROTONES y ELECTRONESIstopos del Hidrgeno:HidrgenoDeuterioTritio

Evaluacin de la Teora Atmica de DaltonDESACIERTOS:3)El modelo Atmico de Dalton no considera la existencia de molculas di-atmicas para una misma clase de elementos: HidrgenoH2NitrgenoN2OxgenoO2FlorF2

4)Dalton consideraba que los compuestos mas estables eran aquellas con la menor proporcin atmica entre los elementos (ej. 1:1). Evaluacin de la Teora Atmica de DaltonMediante el uso de la Teora Atmica, Dalton propone un mtodo para determinar una escala de masas atmicas relativa.Se puede decir que en 4,0g de A hay igual numero de tomos que en 12,0g de B, por lo tanto se puede establecer que:

Escala de Masas Atmicas de DaltonAB16,0g 4,0 g de A (25%)

12,0 g de B (75%)

Por otra parte:

Escala de Masas Atmicas de DaltonC2D15,0g 5,0 g de C (33,3%)

10,0 g de D (66,7%)AC215,0g 3,0 g de A (20%)

12,0 g de C (80%)Normalizando la masa del tomo A a uno, y tomndolo como referencia, se obtiene:tomo Masa Relativa A1B3C2D8Mediante este procedimiento Dalton elabora su tabla de masas atmicas relativa al Hidrgeno.Escala de Masas Atmicas de DaltonSmboloNombreMasa Atmica (Dalton)Masa Atmica (Actual)Hidrgeno1,01,008Nitrgeno5,014,007Carbono5,412,001Oxgeno7,015,999Magnesio20,024,305Hierro50,055,847Oro190,0196,966IGEscala de Masas Atmicas de Dalton

Dentro de los tomos hay unas partculas diminutas, con carga elctrica negativa (electrones). De este descubrimiento dedujo que el tomo deba de ser una esfera de materia cargada positivamente, en cuyo interior estaban incrustados los electrones.Deficiencias: El tomo no es macizo ni compacto, es prcticamente hueco y el ncleo es muy pequeo comparado con el tamao del tomo, segn demostr E. Rutherford en sus experienciasModelo Atmico de Thomson.Los tomos no eran macizos, como se crea, sino que estn vacos en su mayor parte y en su centro hay un diminuto ncleo.Experimento de RuthenfordLa masa del tomo est concentrada en el centro del tomo

Modelo Atmico de Ruthenford.El tomo est formado por un ncleo central (+) rodeado por los electrones (-)

El ncleo es muy pequeo con relacin al dimetro total del tomo pero contiene la mayor parte de la masa.

Los electrones giran alrededor del ncleo.

El nmero de electrones compensa la carga positiva del ncleo.

Los electrones tiene una masa despreciable.Dimetro del ncleo Dimetro del tomo10.000 veces menorModelo Atmico de Ruthenford.Deficiencias: Contradeca a las leyes del electromagnetismo de Maxwell y no explica los espectros de emisin atmica.

Modelo Atmico de Ruthenford.

Modelo PlanetarioLa energa que radian lo tomos cuando son sometidos al calor NO puede tener cualquier valor.

Los electrones se encuentran distribuidos en el tomo en determinados NIVELES DE ENERGABhor propone que los electrones giran alrededor del ncleo en rbitas o niveles de energa

Modelo Atmico de Bhor.Son la unidad ms pequea de un elemento que conserva las propiedades de dicho elemento.El tomo : Consiste en ncleos positivos cargados, muy pequeos y muy densos, rodeados por nubes de electrones a distancias del ncleo relativamente grandes.

tomosa) Los tomos se componen principalmente de 3 partculas: Protones; Neutrones; Electrones

b) La materia puede tener cargas (+) (-) o neutra.

c) Los e- y p+ tienen la unidad elemental de carga ms pequea encontrada en la materia.

Partcula smbolo Masa, g Carga

Protn p+ 1,660 x 10-24 1+Electrn e- 9,11 x 10-28 1- Neutrn n0 1,673 x 10-24 0

d) El p+ posee la misma magnitud que el e-, pero su carga es (+).Los neutrones no tienen carga (0).tomosX = Smbolo del elemento

Nmero Atmico (Z) = n de protones (nmero de protones en el ncleo) Nmero Msico (A) = np+ + nn (nmero de protones ms neutrones)

Nmero de neutrones (n) = A - Z

1p; 1e; 0n6p; 6e; 6n92p; 92e; 143nNmero Atmico y Nmero Msico

El nmero de protones en el ncleo, llamado nmero atmico (Z) es caracterstico de cada elemento.

En cambio, diferentes tomos de un elemento determinado pueden poseer nmeros distintos de neutrones (distinto A).

Los tomos con el mismo nmero de protones (tomos del mismo elemento) pero con nmeros diferentes de neutrones reciben el nombre de istopos.Ej: Hay tres clases diferentes de tomos de H. Nmero Atmico e Istopos1p; 1e; 0n1p; 1e; 1n1p; 1e; 2nEjercicio: Indicar N de protones, electrones y neutrones en los siguientes istopos:C146A = 14 (14 6)= 8 n C136C126A = 13 (13 6)= 7 n A = 12 (12 6)= 6 n Existen en distintas abundancias relativas: 98,89 % de 12C; 1,11 % de 13C; y trazas de 14C Z= 6 p+6 e-Cuntos protones, neutrones y electrones en los sgtes. tomos?

Smbolo31P40CaProtones28Neutrones3148Electrones3624152028151620203659Ni84Kr52Cr2815202424Puede ocurrir que el tomo pierda o gane electrones (nunca que pierda o gane protones pues esto acarreara la transformacin de ese tomo en otro tomo de un elemento qumico diferente), adquiriendo carga elctrica neta y dando lugar a un in:

Si pierde electrones, adquiere carga elctrica positiva y el in se llama catin. Si gana electrones, adquiere carga elctrica negativa y el in se llama anin.

Cationes y AnionesIndique el nmero de electrones de::Fe (Z = 26)26eFe+224eCo (Z = 27)24eI (Z = 53)53eI-54 eCo+327eCationes y Aniones

15202453Curso de Qumica General. Emilio Balocchi, Lilian Bouyssieres, otros. Universidad de Santiago de Chile, 7 Edicin (2002). Capitulo II (Secciones 2,1-2,6).

Qumica, La Ciencia Central. Brown-LeMay-Bursten. Pearson Educacin, 9 Edicin (2004). Capitulo II (Secciones 2,1-2,3).

Qumica. Raymond Chang. Mc Graw-Hill, 7 Edicin (2002). Capitulo II (Secciones 2,1-2,3; 2,5).Bibliografa Recomendada