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MATERIA: Propiedades eléctricas y Átomo

Los primeros modelos atómicos.

Después de que DALTON (en 1803) estableciera que la materia o elementos están constituidos por átomos consistentes en partículas materiales separadas e indestructibles. Una serie de modelos atómicos han sido establecidos conforme se iban produciendo avances tecnológicos

Modelo de Thomson (1910) Modelo de Rutherford (1911) Thomson, después de descubrir la partícula subatómica del electrón e¯ con carga negativa, determinó que: El átomo estaba formado por una gran masa de carga positiva, donde los electrones (e¯ ) se encontraban incrustados en dicha masa.

A partir del modelo de Thomson y mediante una serie de experimentos, Rutherford indicaba que: El átomo debía de estar formado por un núcleo muy pequeño y una corteza (o zona periférica) En el núcleo (con carga positiva) se concentraba casi toda la masa del átomo. En la corteza (o periferia del átomo) estarían los electrones girando alrededor del núcleo (pero a cualquier distancia de éste), describiendo órbitas.

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Modelo de Bohr (1913) Modelo mecánico-cuántico actual (1925)

A partir del modelo de Rutherford y mediante otra serie de experimentos, Bohr determinó que: Los electrones se encontraban girando en orbitas alrededor del núcleo atómico pero a determinadas distancias. A cada órbita descrita era un nivel de energía (en el cual caben cierto número de electrones) (*los niveles de energía más cerca del núcleo tienen menos energía porque caben pocos electrones. Lo contrario ocurre en zonas más lejanas al núcleo).

A partir del modelo de Bohr y mediante una serie de avances tecnológicos, se estableció el actual modelo atómico o modelo mecánico-cuántico. La principal característica de este modelo es que indica que: Los electrones se sitúan en regiones en el espacio u orbitales definidos como capas o niveles de energía donde es probable encontrar al electrón moviéndose. (*Así, los orbitales vienen a ser las regiones en tres dimensiones que se observan arriba en el dibujo)

0rbital 1s Orbital 2s

Orbital 2px

Orbital 2py

Orbital 2pz

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El modelo atómico de Thomson:

El modelo atómico de Rutherford.

Modelo nuclear:

1. El átomo consta de un núcleo muy pequeño, que tiene la casi

totalidad de la masa del mismo (átomo) y está cargado positivamente.

2. Dado que la mayoría de las partículas alfa pasan la lámina sin

desviarse, el átomo pude considerarse hueco.

3. Alrededor del núcleo se mueven los electrones. Esta zona externa al

núcleo se denomina corteza.

4. El átomo es neutro porque la carga nuclear positiva (+) y la carga

de la corteza, negativa (-), se compensan.

Protón y neutrón.

Rutherford propuso que la carga positiva del núcleo era debida a unas

partículas denominadas protones, que se caracterizan por:

- La misma carga que el electrón, pero de signo contrario, es decir:

Carga protón = +e = +1,602∙ 10���C

- Una masa sobre 2 000 veces mayor que la masa del electrón

Neutrón:

- No tiene carga eléctrica, por esto su nombre.

- Masa del mismo orden de la del protón.

El átomo es una esfera uniforme cargada positivamente en la que se encuentran incrustados los electronos en cantidad suficiente para que el conjunto sea eléctricamente neutro

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Isótopo:

- Se denominan isótopos a los átomos de un mismo elemento, cuyos núcleos tienen una cantidad diferente de neutrones, y por lo tanto, difieren en masa atómica.

Cada elemento químico se caracteriza por el número de protones de su

núcleo, que se denomina número atómico (Z). Así, el hidrógeno (1 H) tiene

un protón, el carbono (6 C) tiene 6 protones y el oxígeno (8 O) tiene 8

protones en el núcleo.

El número de neutrones del núcleo puede variar. Casi siempre hay tantos o

más neutrones que protones. La masa atómica (A) se obtiene sumando el

número de protones y de neutrones de un núcleo determinado.

Un mismo elemento químico puede estar constituido por átomos diferentes,

es decir, sus números atómicos son iguales, pero el número de neutrones

es distinto. Estos átomos se denominan isótopos del elemento en cuestión.

Isótopos significa "mismo lugar", es decir, que como todos los isótopos de

un elemento tienen el mismo número atómico, ocupan el mismo lugar en la

Tabla Periódica.

Por tanto:

Si a un átomo se le añade un protón, se convierte en un nuevo elemento

químico

Número Másico (p++n0)

Número Atómico

(p+)

Símbolo

Atómico

6 e-

8 e-

Un átomo de Carbono -12

Un átomo de Oxígeno - 16

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Si a un átomo se le añade un neutrón, se convierte en un isótopo de ese

elemento químico

Se conocen 3 isótopos del elemento hidrógeno: ��� es el hidrógeno ligero,

el más abundante, con un protón y cero neutrones. El 21 �� es el deuterio

(D), cuyo núcleo alberga un protón y un neutrón y el �� es el tritio (T),

cuyo núcleo contiene un protón y dos neutrones.

Los isótopos del carbono son ���� (6 protones y cinco neutrones), ��

� (6

protones y seis neutrones), ��� (6 protones y siete neutrones) y ��

� (6

protones y ocho neutrones)

6

Número atómico:

Ej.: El hidrógeno tiene Z=1, el helio Z=2

Si un átomo es neutro, el valor de Z nos indica también el número

de electrones.

Número másico:

El número másico coincide aproximadamente, con la masa del átomo,

si esta se expresa en unidades de masa atómica, u:

�����ó� ≈ ������ó� ≈ ��

A partir de los números Z y A podemos conocer muchos datos de los

átomos

Ej.:

Se llama número atómico, Z, al número de protones que contiene el núcleo de un átomo. Es característico de de cada elemento químico.

Se denomina número másico, A, a la suma del número de protones, Z, más el número de neutrones, N. Es decir:

A= Z+N

�����

7

�����

Nombre Potasio

Número atómico, Z 19

Número másico, A 39

Número de protones 19 Número de electrones 19

Número de neutrones A – Z = 39 – 19 = 20

��������

La constitución del átomo

19

19

A – Z = 39 -19

POTASIO

Número másico A

Número atómico Z

Número de protones

Número de electrones

Número de neutrones

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Configuración electrónica

En cada orbital solo puede haber 2 electrones. Los electrones van ocupando el orbital de menor energía que esté vacante.

Cuando se llenan orbitales de la misma energía (p ó d) primero se coloca un electrón en cada uno de los orbitales y luego se van completando.

���

1s 2s 2p 3s 3p

!"� “ “ “ “

#�$ “ “ “ “

La configuración electrónica de un átomo se obtiene aplicando unas reglas

1

2

3

9

Niveles electrones 1 1s 2

2 2s 2p 8

3 3s 3p 3d 18

4 4s 4p 4d 4f 32

5 5s 5p 5d 5f 32

6 6s 6p 6d 6f 32

7 7s 7p 7d 7f 32

Ejemplo: En la tabla periódica los elementos vienen expresados de la forma:

De acuerdo con la teoría vemos que Z = 20, por tanto esto me indica que

un átomo de Ca tiene 16 electrones.

Si seguimos el diagrama de Moeller tendremos:

�%%��%�� %

Si sumamos vemos que: 2 + 2 + 6 + 2 + 6 + 2 = 20

La energía de los orbitales

Orden de llenado: Diagrama de Moeller.

Número atómico

Masa Atómica (u)

Símbolo

Nombre