ESTRUCTURA ATOMICA

Química EG 1

Átomo

• Unidad más pequeña de un elemento químico que mantiene su identidad o sus propiedades y no es posible dividirse mediante procesos químicos.

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Primeras teorías del AtomoJohn Dalton (1766-1844)

1. La materia está formada por partículas diminutas llamadas átomos.

2. Todos los átomos de un determinado elemento son semejantes, y distintos a los átomos de otro elemento.

3. Los átomos de dos o más elementos diferentes se combinan para dar lugar a la formación de compuestos. Un compuesto determinado siempre está formado por los mismos tipos de átomos y siempre contiene el mismo número de cada tipo de átomo.

4. Una reacción química es una reorganización, separación o combinación de átomos. Durante una reacción química, ni se crean ni se destruyen átomos.

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Estructura del átomo

• Partículas atómicas J.J. Thomson descubrió las partículas con carga

negativa llamadas electrones, considerando que el átomo es eléctricamente neutro se dedujo que también contenían las partículas con carga positiva

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Continuación de teoría atómica

• Ernest Rutherford continuó con los experimentos de partículas atómicas y llegó a la conclusión que las partículas con carga positiva debían estar en lo que denominó núcleo y por lo tanto las partículas con carga negativa se encontraban alrededor del núcleo.

• Debido a que la masa del núcleo era mayor a la masa de los protones predijeron la existencia de las partículas sin carga.

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Postulados de Dalton

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Diferentes teorias de la

estructura del átomo

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modelo de THOMSON

• Dentro de los átomos hay unas partículas diminutas, con carga eléctrica negativa, a las que se llamó electrones

• El átomo debía ser una esfera de materia cargada positivamente, en cuyo interior estaban incrustados los electrones.

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MODELO DE RUTHERFORD• El átomo está formado por dos partes:

núcleo y corteza• El núcleo es la parte central, de tamaño muy

pequeño, donde se encuentra toda la carga positiva y prácticamente, toda la masa del átomo.

• La corteza es casi un espacio vacío,inmenso en relación con las dimensiones del núcleo.

• Aquí se encuentran los electrones con masa muy pequeña y carga negativa.

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James Chadwick

• James Chadwick (1891-1972). Físico británico. En 1935 recibió el Premio Nobel de física por demostrar la existencia de los neutrones.

• Se sabía que el hidrógeno, el átomo más sencillo, contenía solamente un protón, y que el átomo de helio contenía dos protones.

• Por tanto, la relación entre la masa de un átomo de helio y un átomo de hidrógeno debería ser 2:1. (Debido a que los electrones son mucho más ligeros que los protones, se puede ignorar su contribución a la masa atómica.) Sin embargo, en realidad la relación es 4:1.

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MODELO DE BOHR

• Modelo atómico de Bohr

Los electrones solo pueden girar en ciertas órbitas de radios determinados, ya que solo pueden tener dietos niveles de energía definidos

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MODELO DE SHRODINGER

• Dentro de un mismo nivel energético existen subniveles.

• Describe a los electrones por medio de una función la cual representa la probabilidad de presencia en una región delimitada del espacio.

• Esta zona de probalididad se conoce como orbital.

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Partículas subatómicas fundamentales del átomo

• Partes de las que consta un átomo:• 1. Corteza o nube electrónica: parte exterior (e-)• 2. Núcleo: parte central de un átomo.( p+ + n)

ParticulaCargaelectrica

Masa (g) Masa relativa en u.m.a /simbolo

Electrón -1. 9.11x10-28 1/1823 e e-

Protón +1 1.673x10-24 1.007277 p p+

Neutron 0 1.673x10-24 1.006665 n no

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Los átomos tienen un diámetro de 0.1-1.0 nm

1nm ≈ 10-9 metros El núcleo (donde estan lo protones y

neutrones) tiene un diámetro de alrededor de 10-15 m.

Diámetro aproximado

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Número atómico

• Todos los átomos de un mismo elemento químico ,tienen en el núcleo el mismo número de protones, este número caracteriza a cada elemento y lo distingue de los demás es el número atómico , se representa por “Z”

• Los átomos son eléctricamente neutros, debido a que tienen igual número de protones que de electrones.

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Isótopos La suma del número de protones y el

número de neutrones de un átomo recibe el nombre de número másico y se representa con la letra “A”.

Aunque todos los átomos de un mismo elemento se caracterizan por tener el mismo

numero atómico, pueden tener distinto número de neutrones.

Isotopos: Formas atómicas de un mismo elemento que

se diferencian en su número másicoQuímica EG 16

Insert figure 4.24

Isotópos de Hidrógeno

ProtioHidrógeno común

DeuterioHidrógeno pesado

TritioHidrógeno radiactivo

Número de masaNúmero atómico

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Isotopos del Magnesio

12 Mg

• 24Mg Mg es estable con 12 neutrones

• 25Mg Mg es estable con 13 neutrones

• 26Mg Mg es estable con 14 neutrones

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Peso atómico

• Concepto:

Promedio ponderado de las masas atómicas de la mezcla de todos los isótopos naturales de un elemento.

Esta masa es la que aparece en la tabla periódica.

Recordar que un elemento puede tener dos o más isótopos cuyas masa difieren, el peso atómico de tal elemento dependerá de las proporciones relativas de sus isótopos.

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MASA ATÓMICA

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Representación de los isotopos

• Esquema:

A A= número de masa

X= símbolo del elemento

Z Z= número atómico

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Isótopo de cobre

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ISÓTOPOS DE LITIO

1. ¿Cuál es el valor de Z?

2. ¿Cuál es el número de neutrones en el isótopo central?

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Isotopos del Carbono

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Isótopos radiactivos

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Configuración electrónica

Para su estudio nos ayudaremos por los trabajos de Niels Bohr (1885-1962) físico-danés, quien se apoyo en los estudios de otros científicos (Planck-Einstein)

para sugerir que los electrones de los átomos existen en niveles de energía específicos.

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Niveles de energía

El número máximo de electrones en cualquier nivel de energía se determina según la fórmula 2n2, donde n es igual al número del nivel de energía que

se esté llenando. Llamando electrones de valencia a los electrones

más externos en un átomo y que son utilizados en la formación de nuevos compuestos.

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Distribución de electrones segun el nivel de energía

• Nivel 2n2 # máximo número de electrones

• 1 2(1)2 2• 2 2(2)2 8• 3 2(3)2 18• 4 2(4)2 32

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Insert figure 5.23

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Estructura electrónica

De acuerdo con los cálculos de la mecánica cuántica, cada nivel de energía de un átomo está constituido por uno o más subniveles (llamados capas).

Cada subnivel tiene uno o más orbitales atómicos que poseen un forma tridimensional específica.

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Representación de los orbitales

“s”

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Insert figure 5.29

Forma de los

orbitales “p”

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Insert figure 5.30

px, py, and pz Orbitals

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Insert figure 5.31

s, p, d, and f Orbitals

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Insert figure 5.36

Diagrama de orbitales

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ORBITAL FILLING DIAGRAM

4f ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______

6s ______

5p ______ ______ ______

4d ______ ______ ______ ______ ______

5s ______

4p ______ ______ ______

3d ______ ______ ______ ______ ______

4s ______

3p ______ ______ ______

3s ______

2p ______ ______ ______

2s ______

1s ______

Li

3 electrons

1s22s1

[He] 2s1

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Insert figure 5.32

Química EG 37

Insert figure 5.33

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Insert figure 5.34

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Insert figure 5.35

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Regla diagonal

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Configuración electrónica

• Hacer ejercicios

1. Átomo de Bohr

2. Configuración electrónica como átomo.

3. Configuración electrónica como ion.

4. C.E. desarrollada, semidesarrollada y abreviada.

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TABLA PERIODICA

Documento (tabla) que contiene un ordenamiento de los elementos conforme a número atómico creciente, de modo que los elementos con propiedades similares aparecen en la misma columna.

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Insert figure 4.6

Clasificación de Elementos

Química EG 45

• Los Periodos de elementos son las filas horizontales de la tabla periódica. Las propiedades de los elementos varían de izquierda a derecha a lo largo de la tabla periódica.

• En la izquierda, la tabla periódica inicia con unos metales muy reactivos, y en el lado derecho se ubican los no metales que terminan cada periodo con un gas noble no reactivo.

Periodos de elementos

46 Área de QuímicaQuímica EG 46

Grupos y familias

Las columnas verticales de elementos en la tabla periódica son llamadas grupos o familias.

Los elementos en el mismo grupo o familia tienen propiedades químicas similares.

Los elementos representativos pertenecen a los dos primeros grupos y los últimos seis.

Estos son designados como grupos “A” o grupos 1,2,13-18.

47 Área de QuímicaQuímica EG 47

Elementos Diatomicos

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Grupos y Periodos

49

Grupos

Periodos

Área de QuímicaQuímica EG 49

Metales, no-metales y metaloides

Metales – sustancias brillosas, opacas, buenos conductores del calor y la electricidad, maleables, dúctiles. Ejemplo: Cu. Lado izquierdo de la tabla.

No-metales – no conducen la electricidad o calor, no maleables o dúctiles. Ejemplo; C.Lado derecho de la tabla.

Metaloides – Elementos que tienen propiedades de ambos metales y no metales. Débiles conductores de la electricidad. Ejemplo: Si.

50 Área de QuímicaQuímica EG 50

• Groupo 1: metales alcalinos.

• Groupo 2: metales alcalinotérreos.

• Groupo 7: halogenos.

• Groupo 8: gases nobles.

• Elementos de transición – IIIB-IIB.

• Elementos de transición interna – lantánidos y actínidos.

Nombre de algunas familias

51 Área de QuímicaQuímica EG 51

Tabla periódica

52 Área de QuímicaQuímica EG 52

Electronegatividad

11Capacidad que tiene un átomo de atraer electrones comprometidos en un enlace.

22Los valores de E.N. Son útiles para predecir el tipo de enlace que se puede formar entre átomos de diferentes elementos.

Área de Química53Química EG 53

H2.1

Elemento máselectronegativo

Li1.0

Be1.5

B2.0

C2.5

N3.0

O3.5

F4.0

Na0.9

Mg1.2

Al1.5

Si1.8

P2.1

S2.5

Cl3.0

K0.8

Ca1.0

Sc1.3

Ti1.5

V1.6

Cr1.6

Mn1.5

Fe1.8

Co1.8

Ni1.8

Cu1.9

Zn1.6

Ga1.6

Ge1.8

As2.0

Se2.4

Br2.8

Rb0.8

Sr1.0

Y1.2

Zr1.4

Nb1.6

Mo1.8

Tc1.9

Ru2.2

Rh2.2

Pd1.2

Ag1.9

Cd1.7

In1.7

Sn1.8

Sb1.9

Te2.1

I2.5

Cs0.7

Ba0.9

La1.1

Hf1.3

Ta1.5

W1.7

Re1.9

Os2.2

Ir2.2

Pt2.2

Au2.4

Hg1.9

Tl1.8

Pb1.8

Bi1.9

Po2.0

At2.2

Fr0.7

Ra0.9

Ac1.1

Th1.3

Pa1.5

U1.7

Np – Lw1.3

Elemento menos electronegativo

Valores de Electronegatividad

54 Área de QuímicaQuímica EG 54

ELECTRONEGATIVIDAD

• Es una medida del poder de un átomo o un grupo de átomos para atraer electrones desde otras partes de la entidad molecular.

• El concepto fue cuantificado por numerosos autores, incluyendo especialmente a Linus Pauling y Mulliken.

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Recordatorio

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EjemplosEjemplo 1

1. ¿Cuál es la cantidad de Protones y Neutrones que tiene un átomo de Carbono?

Según la tabla periódica, la masa atómica del Carbono, es de 12.01 g/mol, N =6

6 Protones y 6 Neutrones

2. ¿Cuántos Neutrones tiene un átomo de Titanio?

N=22, masa atómica = 47.88 g/mol, 22 Protones y 25 Neutrones.

3. ¿Cuántas partículas subátomicas se encuentran en el núcleo se encuentran en el

Núcleo de un átomo de Francio, N= 87?

Masa atómica=223 g/mol

87 Protones y 136 Neutrones

Química EG 57