ESTRUCTURA ATÓMICA Y TABLA PERIÓDICA

Ilustraciones, cortesía de Licda.: Lilian Guzmán

SEMANA 01 - 2021Isabel Fratti de Del Cid

2021

ATOMOPartícula mas pequeña de un elementoque mantiene las características de eseelemento.Todos los átomos de un elemento soncaracterísticos de ese elemento ydiferentes de los átomos de otroselementos.Los átomos son representados pormodelos atómicos que han variado y hansido modificados a través del tiempo.

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MODELOS ATOMICOS a través del tiempo

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Estructura básica del átomo

Núcleo: parte central muy pequeña, posee cargapositiva, y prácticamente toda la masa del átomo.

Aquí hallamos principalmente : Protones (+) yneutrones sin carga(o); por eso la carga del núcleo espositiva.

Nube de electrones: región extra nuclear en ella sehallan los electrones (-) moviéndose a altasvelocidades. Esta región tiene carga negativa.

El átomo tiene igual número de protones (+) queelectrones (-), por eso el átomo es NEUTRO.

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PARTICULAS SUB-ATOMICAS

El átomo esta formado de muchas partículas subatómicas, Entre las principales tenemos:

PROTONES(p, p+): Partícula que se encuentran enel núcleo, tienen una carga positiva y una masaaproximada de 1 uma.

NEUTRONES (n, no): Partículas neutras, seencuentran en el ,núcleo con una masa un pocomayor de 1uma.

ELECTRONES(e-): Partículas con carga negativa yuna masa muy pequeña (respecto al protón, y elneutrón, por eso para efectos prácticos su masa seconsidera despreciable ) se hallan fuera del núcleo.

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Características principales de las partículas subatómicas fundamentales

partícula Símbolo Carga Masa

(uma)

Ubicación

En el

átomo

Protón p ó p+ +

(positiva)

1.007 núcleo

Neutrón n ó n0 0

(neutra )

1.008 núcleo

Electrón e - -

(negativa)

0.00055 Fuera del

núcleo(nube electrónica)

1 uma = doceava parte de la masa del átomo de

carbono que posee 6 protones y 6 neutrones 12C6

Esquema básico de un átomo

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NÚMERO ATÓMICO:Es igual al número de protones en el núcleo de un átomo. Corresponde al número que ocupa en la tabla periódica. Este número identifica al elemento. Debido a que el átomo es eléctricamente neutro el número atómico también corresponde al número de electrones que el átomo posee.

NÚMERO DE MASA: Es la suma del número de protones y el número de neutrones en el núcleo de un átomo.

Número atómico y número de masa

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Procedimiento para determinar el número de protones, electrones y neutrones en un elemento.

El número de protones, esta dado por el número atómico.

Para átomos ( como son neutros poseen el mismo número de protones y electrones.). El número de electrones también es igual al número atómico.

NUMERO DE MASA = # DE PROTONES + # DE NEUTRONESNUMERO ATOMICO = # DE PROTONES.Por lo tanto el # neutrones se calcula así:

#Neutrones = Número de masa- Numero atómico.

*(Note que la resta del número de masa del número atómico, corresponde al número de neutrones. )

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ISOTOPOS

10Átomos del mismo elemento que tienen el

mismo número atómico pero diferente número de

masa. Los isotopos poseen el mismo numero de

protones pero diferente número de neutrones.

Ejemplo los tres isotopos del Hidrogeno.

No poseeneutrones

Posee 1 neutrón

Posee 2 neutrones 10

Ejemplo de el cálculo de # de protones, electrones y

neutrones en isotopos de un mismo elemento.

Note:

En los isotopos

No cambia

Ni el Número

De Protones

Ni electrones

SOLO el

Número de

Neutrones

Isotopo # PROTONES

# ELEC

TRONES

# NEUTRONES

( este numero es el

que varia en los

isotopos)24

Mg12

12 12 12

25

Mg

12

12 12 13

26

12Mg12 12 14

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REPRESENTACIÓN DE LOS ISOTOPOS

Los isotopos se pueden representar de las siguientes maneras:

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EJERCICIO : complete la siguiente tabla con las características de los isotopos dadas.

Nombre

del

elemento

Representa

ción del

isotopo

#

atómico

# de

masa

# de

protones

# de

neutrones

# de

electrones

15

7N15

Calcio 42

38 50

14 16

56 138

13

EJERCICIOS para realizar en clase.

1-Los dos isotopos mas abundantes del estaño tienen números de masa 120 y 118 . Escriba la representación de cada isótopo.

2. Escriba la representación para isotopos que posen:

14

5 protones6 neutrones

27 electronesMasa = 60

56 protonesMasa 138

14

Ejemplo de isótopos usado para el diagnóstico y tratamiento de algunas enfermedades

ISOTOPO APLICACIÓN MEDICA

Ce-141 Tubo digestivo, medida de flujo sanguíneo hacia el miocardio

Ga-67 Imagen abdominal, detección de tumores

Ga-68 Detección de cáncer pancreático

P-32 Tratamiento de leucemia, cáncer pancreático

I-125 Tratamiento de cáncer cerebral , detección de osteoporosis

I-131 Imagen tiroidea, tratamiento de cáncer de tiroides y próstata.

Sr-85 Detección de lesiones óseas, escáner cerebral

Tc-99m El mas empleado en medicina nuclearImágenes de esqueleto , musculo cardiaco, cerebro, hígado, pulmones, bazo, riñones y tiroides.

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PESO ATÓMICOMasa de un átomo expresada en uma * ( unidades de

masa atómica*) . Este dato se encuentra en la tablaperiódica.

*1uma = doceava parte del isotopo de Carbono queposee 6 protones y 6 neutrones: 12 C

Se calcula obteniendo el promedio de los pesos desus isotopos según el % de su existencia en la

naturaleza. Por ésta razón en la tabla

periódica, la mayoría de los pesos atómicos, no son

números enteros sino poseen fracciones. Ejemplo:

Hidrogeno (H): 1.00797

Cloro (Cl) : 35.453

Antimonio (Sb): 121.75

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Tabla periódica

Los más de 100 elementos reconocidos ( entre los hallados en la naturaleza y los sintetizados en el laboratorio), se distribuyen en una tabla que posee:

A) 18 columnas ( Bloques verticales) conocidos como grupos, identificados con números :

Romanos (I al VIII ) ó con números Arábigos ( 1 a la 18).

Aquí están agrupados elementos con propiedades físicas , químicas y configuración electrónica similares.

B) 7 Periodos ( Hileras Horizontales). Los elementos están colocados en orden creciente a sus números atómicos.

17

18

Tabla Periódica (parte de atrás)

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Ejemplo de una de las tablas de UIQPA

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21

I A METALES ALCALINOS

II A METALES ALCALINOTERREOS

III A FAMILIA DEL BORO

IV A FAMILIA DEL CARBONO

V A FAMILIA DEL NITROGENO

VI A FAMILIA DEL OXIGENO

VII A HALOGENOS

VIII A GASES NOBLES o INERTES

58-71 LANTÁNIDOS

89-103 ACTÍNIDOS

Nombres específicos de algunas familias y grupos

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CLASIFICACION DE LOS ELEMENTOS POR METALES, NO METALES Y METALOIDES

METALES: Constituyen más del 75 % de los elementos. En sumayoría son sólidos, brillantes, dúctiles, maleables, buenosconductores del calor y electricidad.

NO METALES: Poseen poco o ningún brillo, malosconductores del calor y la electricidad. Se puedenhallar en estado líquido, solido o gas.

METALOIDES («Semiconductores») Presentanpropiedades tanto de metales como de no metales.Todos son sólidos. Ejemplo: Ge- As Sb-Te.

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ELEMENTOS DIATOMICOS

Se les encuentra en la naturaleza formando moléculas diatómicas (uniones entre dos átomos iguales) :

Son siete : H2, N2, O2, F2, Cl2, Br2, I2

Observe que todos corresponden a No Metales. 4de ellos (F2,Cl2, Br2, I2 )pertenecen a loshalógenos ( grupo VIIA ó 17 )

H2, N2, O2, F2, Cl2, Son gases a temperatura ambiente Br2, es líquido y I2 es sólido.

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Localización en la tabla periódica de los ELEMENTOS DIATOMICOS

HIDROGENO NITROGENO OXIGENO FLUOR

CLORO

BROMO

YODO

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Clasificación de los elementos y su posición en la tabla periódica

REPRESENTATIVOS: Situados en las primeras dos y en las ultimas seis columnas. Se les identifica e con las letras A o solo con números:

DE TRANSICION Se encuentran en la región central de la tabla periódica, Se identifican con las letras B o números:

DE TRANSICION INTERNA ( Tierras raras). Constituyen dos series:

Lantánidos del 57( La) hasta el 71 (Lu)

Actínidos del 89(Ac) hasta 103 (Lr) *.

Se ubican en dos líneas horizontales en la parte baja de la tabla periódica.

IA IIA IIIA IVA VA VIA VIIA VIIIA

1 2 13 14 15 16 17 18

IIIB IVB VB VIB VIIB VIIIB IB IIB

3 4 5 6 7 8,9,10 11 12

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Configuración electrónica

•Es la distribución de los electrones de un átomo ode un ión en niveles ( 1 al 7), subniveles (representados por las letras : s, p, d, f ) y orbitales.

•Se colocan de menor a mayor energía.a) Niveles del 1 al 7

b) Subniveles orden s,p,d,f .

•Para elaborar la configuración electrónica, Debeusarse la regla diagonal, ya que ésta incluye lostraslapes de orbitales y la configuraciónelectrónica dada en las tablas periódicas noincluyen éstos traslapes.

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LLENADO DE ORBITALES usando la regla diagonal

1s

2s 2p

3s 3p 3d

4s 4p 4d 4f

5s 5p 5d 5f

6s 6p

7s

1s

2s 2p

3s 3p 3d

4s 4p 4d 4f

5s 5p 5d 5f

6s 6p

7s

El llenado queda en el siguiente orden:

1s 2s 2p 3s 3p 4s*3d 4p 5s* 4d 5p 6s ….

* Aquí se pueden observan los primeros traslapes de orbitales

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Llenado de orbitales usando la regla diagonal.

Empiece de arriba abajo, siguiendo la dirección de las flechas ó líneas..

El número máximo de electrones que se coloca en cada subnivel es el siguiente:

• s………..2 electrones

• p………..6 electrones

• d………..10 electrones

• f……….. 14 electrones

Nota: NO debe colocar más electrones que los que le corresponden al átomo o al ión representado.

• Ej. Atomo calcio (Ca) tiene 20 e-:

Ión Ca+2 tiene I8 e-28

Significado de los datos en una configuración electrónica

El número y localización de electrones en átomosse especifican de la siguiente manera .

2 p5NIVEL

SUB -NIVEL

# DE ELECTRONESEN EL SUBNIVEL

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Subniveles, orbitales y electrones en cada nivel ( del 1 al 4) y su representación de estos sub-niveles tiene también un número máximo

de electrones.

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Nivel Sub-nivel No. de orbitales No. máximo de

electronesDesignación

# total de e-por

nivel

1 s 1 2 1s2 2

2s 1 2 2s2 2p6

8p 3 6

3

s 1 2

3s23p63d10 18p 3 6

d 5 10

4

s 1 2

4s24p64d104f14 32

p 3 6

d 5 10

f 7 14

30

Regla de Hund: Los electrones en un subnivel tienden a ocupar el máximo numero de orbitales posibles.

Esto quiere decir que para cualquier conjunto de orbitales de un subnivel, los electrones buscan estar no apareados». Ejemplo el subnivel «2p» posee 3 orbitales ( px, py, pz ), si hay disponibles 3electrones para ese subnivel . Cada electrón ocupara un orbital diferente. Ejemplo de un diagrama de orbitales.

7N = 1s2 2s2 2p3

1s 2s 2p

↑↓ ↑↓ ↑ ↑ ↑

2px 2py 2pz

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Dos electrones en un mismo orbital tienen espinesopuestos ( GIRAN EN SENTIDO CONTRARIO)

Cuando un orbital esta lleno con sus dos electronesdecimos que sus electrones están apareados. Cuandoun orbital tiene un solo electrón decimos que el electrónes no apareado. Ejemplo:

7N = 1s2 2s2 2p3 1s2 2s2 2px1 2py1 2pz1

2px 1 2py 1 2pz1

2p3

2s2

1s2

Au

me

nto

de

e

ne

rgía

32

En el ejemplo anterior hay 4e- apareadosy 3 no apareados.

32

Ejemplo: figuras para representar los subniveles s, p, d.

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Número máximo de electrones que deben asignarse en las configuraciones electrónicas.

Atomos: El número de electrones máximo a distribuirse corresponde al número atómico del elemento.

Cationes: Al número de electrones del átomo se le restan los electrones perdidos( éstos corresponden a la carga del catión) ejemplo:

Ca+2: Posee 18 electrones ( 20 del átomo -2 perdidos)

Aniones: Al número de electrones del átomo se le suman los electrones ganados (estos corresponden a la carga del anión) Ejemplo:

F- :Posee 10 electrones ( 9 del átomo + 1 ganado)

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Representación de las configuraciones electrónicas

Desarrollada: Si el subnivel posee más de un orbital, deben representarse separadamente Ej: los subniveles p poseen los orbitales px, py, pz, se representan por separado.

Semidesarrollada: Se escriben en los subniveles el número total de electrones que posee:

K = 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1

Abreviada: Se escribe entre corchetes el símbolo del gas noble del periodo anterior y luego los electrones de más que posee: K= [ Ar] 4s1

K =1s2 2s2 2px2 2py22pz2 3s2 3px2 3py2 3pz24s1

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IONES : CATIONES Y ANIONES.

Iones: son partículas de materia ( átomos o grupo de átomos ) con carga eléctrica debido a que ganaron o perdieron electrones.

Se dividen en:

Cationes: poseen carga positiva (+) porque han perdido electrones ( cargas negativas). Ej. De cationes monoatómicos

K + ( el K perdió 1e-) Mg +2 ( el Mg perdió 2e-).

Aniones: Poseen carga negativa pues han ganado electrones (cargas negativas) Ej. De aniones monoatómicos.

F- ( el F ganó 1 e-) S-2 (el S ganó 2e-) 36 36

Iones poliatómicos: Son partículas cargadas,

que posen más de un átomo en su estructura.

Ejemplo:

Catión poli atómico : NH4+

Aniones poli atómicos : SO4-2 , HCO3

-; PO4

-3

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Ejemplo de estructura electrónica de cationes

20Ca+2 = 1s22s22p63s23p6

Note: Se distribuyeron 18 e-, pues el Ca tenia 20e-, pero perdió 2e- al formar Ca+2., llegando a tener la configuración del gas noble anterior a su periodo, que es el Argón que tiene 18 e-.

Forma abreviada: 20Ca+2 = [Ar]

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B- Aniones ( ganan e- ), poseen más electrones que

el átomo que los origino :

17Cl- = 1s22s22p6 3s 2 3p6

Note: se distribuyeron 18 e- pues el Cl posee 17 e-, pero ganó 1e- al formar Cl-, llega a tener la configuración del gas noble del período que ocupa que es el Argón, que tiene 18 e-.

•Forma abreviada : 17Cl - = [ Ar]

Ejemplo estructura electrónica de aniones

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Resuelva los siguientes ejercicios:.

ION

#PROTON

ES

# ELECTRONE

S

# e-ganados ó perdidos

Es anión / catión

Configuración electrónica del ión

Na+

O-2

Ge+4

F -

4040

Diagrama de Bohr, para átomos y iones

Se coloca dentro de un círculo, que representa elnúcleo ; el # de protones*(algunos autores colocantambién el # de neutrones ó el símbolo del elemento).Y en líneas concéntricas que representan los nivelesde energía se pone el número total de electrones encada nivel**.

•*#Protones =Número atómico del elemento ó ión.

• ( posición numérica en la tabla periódica )

•** Se calculan en base a la configuración electrónica del elemento ó ión.

41

Ejemplo:

DIAGRAMAS DE BOHR DEL MAGNESIO

42

Ejemplo de como se calculan los electrones por nivel para hacer un diagrama de Bohr

Ej :Potasio ( K): tiene en la tabla periódica número 19, entonces tiene 19 protones ( +) y por lo tanto también 19 electrones(-):Queda así su configuración electrónica:

19 K: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1

1er nivel 2e- 2do nivel 8 e- 3er.nivel 8e- 4to nivel 1e-

El diagrama de Bohr quedará :

43 43

Ejemplo de DIAGRAMAS DE BOHR, de átomos y sus respectivos iones

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A) Ca B) Ca +2

C) S D) S-2

Realice los diagramas de Bohr para los siguientes átomos

y sus respectivos iones

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Electrones de valencia : se hallan en el nivel más externo del átomo. En los elementos representativos, corresponden al número de columna en que se halla el átomo

Elemento / Estructura electrónica

# columna

Electrones en el último nivel de energía =Electrones de valencia

N1s22s2p3

VA Ultimo nivel = 22s22p3 = 5

Ca 1s22s22p63s2

IIA Ultimo nivel =33s 2 = 2

Cl1s22s22p63s2 3p5

VIIA Ultimo nivel = 33s23p5 = 7

K1s22s22p63s23p64s1

IA 4s1 = 1

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Resuelva los siguientes ejercicios, colocando en el espacio el símbolo del

elemento con esas características

A-Ubicado en columna VIA y tercer período___

B- No Metal líquido del 4to período _______

C- Su configuración es: [Ne]3s23p3 ______

D-Posee 76 protones___________

E- Elemento de mayor electronegatividad ______

F-Su configuración electrónica termina en 3s23p5 __

G-Lantánido sintetizado artificialmente_______

H-Gas noble del 6to período_____________

J-Metaloide del 4to período con 5 e- de valencia ___

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Ejercicios del libro de texto recomendados

• 3.7 ; 3.9 : 3.11 ; 3.15 ; 3.17 ; 3.29 ; 3.31 , 3.47 ;

• 3.49 ; 3.51 ; 3.53 , 3.81 ; 3.83 ; 3.85 ; 3.93 ; 3.95 ; 3.99 ; 3.111 .

• Vea las respuestas a éstos problemas en las páginas 124, 125.

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