I EL TOMO El tomo es la menor porcin de un elemento qumico que puede ser considerada como tal. Podemos imaginarnos, entonces, que dividiendo progresivamente un elemento en porciones cada vez ms pequeas alguna vez llegaremos al tomo.

Un tomo mide aproximadamente 1 ngstrm, es decir una distancia igual a la cien millonsima parte de un centmetro (10

-8cm, expresado en notacin cientfica). El tamao del ncleo es

muchsimo menor que el del tomo (aproximadamente 10.000 veces menor); para hacernos una idea, pensemos que si el tomo tuviera el tamao de una cancha de ftbol, el ncleo slo tendra el tamao de un botn de camisa. El ncleo est formado por neutrones (que no tienen carga elctrica) y protones (que tienen carga elctrica positiva). Un neutrn tiene la misma masa que un protn, y son mucho ms pesados que los electrones; un neutrn pesa aproximadamente lo mismo que 1840 electrones. Esto quiere decir que no slo el tomo est casi vaco, sino que casi toda la materia que lo compone, su masa, est concentrada en el ncleo. Un neutrn pesa aproximadamente 1.66 x 10-24 gramos, es decir que se necesitan aproximadamente 6.023 x 10-23 neutrones para totalizar 1 gramo.

Qu es el nmero atmico (Z)? Es el nmero de protones que tiene un tomo, coincide con el nmero de electrones (tomo neutro). Todos los tomos de un mismo elemento tienen el mismo nmero de protones, por lo tanto, tienen el mismo nmero atmico. Y qu es el nmero msico (A)? Se define como la suma de los protones y los neutrones que tiene un tomo. Es el nmero entero ms prximo a la masa del tomo medida en unidades de masa atmica (la masa de la Tabla peridica redondeada). II CONFIGURACIN ELECTRNICA Al referirnos a la configuracin electrnica (tambin llamada configuracin peridica) estamos hablando de la descripcin de la ubicacin de los electrones en los distintos niveles (con subniveles y orbitales) de un determinado tomo. La configuracin electrnica se representa usando el cuadro de las diagonales (diagrama de Moller o triangulo de Pauling). En esta representacin se indican los niveles, subniveles y los orbitales que ocupan los electrones (identificados por los respectivos nmeros cunticos):

Nmero cuntico principal (n): Distancia promedio del electrn al ncleo en un determinado orbital y, por tanto, indica el mximo nivel de energa, puede tomar valores enteros (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7).

Nmero cuntico secundario (l): Indica el subnivel en que se encuentra el electrn (forma del orbital), y toma valores desde 0 hasta (n - 1). Los nmeros que representan los subniveles 0, 1, 2, y 3 son reemplazados por las letras s, p, d y f.

Nmero cuntico magntico (ml): puede tener todos los valores del intervalo (l, +l). Describe la orientacin espacial del orbital e indica el nmero de orbitales presentes en un subnivel determinado.

Nmero cuntico de Spin (ms): Los electrones giran en torno a un eje propio, bien en el sentido de las agujas del reloj o en el sentido contrario; para caracterizar esta doble posibilidad se introdujo el nmero cuntico de espn que toma los valores de + o ; se identifica en el diagrama de orbitales con una flecha arriba (+) o una flecha abajo ().

Es imposible determinar simultneamente la posicin exacta y el momento exacto del electrn

Principio de Incertidumbre de Heisenberg

Dos electrones del mismo tomo no pueden tener los mismos nmeros cunticos idnticos y por lo tanto un orbital no puede tener ms de dos electrones

Principio de Exclusin de Pauling

Los orbitales se van llenando en el orden en que aparecen, siguiendo esas diagonales, empezando siempre por el 1s; slo hay que saber cuntos electrones debemos acomodar y distribuir en los subniveles empezando con los de menor energa e ir llenando hasta que todos los electrones estn ubicados donde les corresponde. Aplicando el mencionado cuadro de las diagonales la configuracin electrnica para el Nitrgeno, Z=7, es la siguiente:

1s2 2s

2 2p

3

Con la cual estamos indicando que: En el nivel de energa 1, subnivel s, hay 2 electrones. En el nivel 2, subnivel s, hay 2 electrones y En el nivel 2, subnivel p, hay 3 electrones. As se tiene un total de 7 electrones que es igual a Z. La configuracin electrnica puede expresar tambin esquemticamente, mediante el diagrama de orbitales:

GUA DE REPASO QUMICA INORGNICA. COLROSARIO FLORIDABLANCA

Asignatura: Qumica

Curso 11 Periodo 2 Fecha

Docente: Ivn Rodrigo Rojas Reyes Estudiante:

IONES: Son tomos o grupos de tomos que poseen carga elctrica porque han ganado o perdido electrones. Pueden ser:

CATIONES si poseen carga positiva y, por tanto, se han perdido electrones.

ANIONES si poseen carga negativa y , por tanto, se han ganado electrones. ISTOPOS: Son tomos de un mismo elemento que se diferencian en el nmero de neutrones. Tienen por tanto el mismo nmero atmico (Z) pero diferente nmero msico (A). III LA TABLA PERIDICA La tabla peridica de los elementos clasifica, organiza y distribuye los distintos elementos qumicos conforme a sus propiedades y caractersticas; su funcin principal es establecer un orden especfico agrupando elementos. Suele atribuirse la tabla a Dmitri Mendelyev, quien orden los elementos basndose en sus propiedades qumicas. Las propiedades de los elementos son funcin peridica de su nmero atmico, Z (Moseley, 1913). El nmero atmico coincide con el nmero de protones del ncleo. Como el comportamiento qumico de un tomo depende de la disposicin de los electrones en la capa ms externa (capa de valencia), todos los elementos de un grupo tienen propiedades qumicas comunes al tener una configuracin electrnica similar en su capa de valencia. La periodicidad en las propiedades qumicas se debe, por tanto, a la repeticin de las estructuras electrnicas de la capa de valencia.

La tabla peridica actual es un sistema donde se clasifican los elementos conocidos hasta la fecha. Se colocan de izquierda a derecha y de arriba a abajo en orden creciente de sus nmeros atmicos. Los elementos estn ordenados en siete filas horizontales llamadas periodos, y en 18 columnas verticales llamadas grupos o familias. En general, los elementos de un mismo grupo exhiben una valencia semejante, por lo tanto tendrn un comportamiento qumico similar.

A partir de la configuracin electrnica se puede observar que el periodo viene dado por el mximo nivel de energa (nmero cuntico principal) y el grupo (para bloques s y p) viene dado por el suma de los electrones del ultimo nivel. Por ejemplo: La configuracin electrnica para el Cloro (Z = 17), Cl, es: 1s

2 2s

2 2p

6 3s

2 3p

5. El mximo nivel de energa es 3 por

lo cual el periodo ser 3, la suma de electrones del ultimo nivel es 7; por lo cual pertenece al grupo 7. ENERGA DE IONIZACIN Se define la energa de ionizacin (o potencial de ionizacin), como la energa que hay que suministrar a un tomo neutro, gaseoso y en estado fundamental, para arrancarle el electrn ms dbil retenido. Podemos expresarlo as:

tomo neutro gaseoso + Energa Ion positivo gaseoso + e-

Siendo esta energa la correspondiente a la primera ionizacin. El segundo potencial de ionizacin representa la energa precisa para sustraer el segundo electrn; este segundo potencial de ionizacin es siempre mayor que el primero, pues el volumen de un ion positivo es menor que el del tomo y la fuerza electrosttica es mayor en el ion positivo que en el tomo, ya que se conserva la misma carga nuclear.

AFINIDAD ELECTRNICA Se define la afinidad electrnica (AE) o electroafinidad como la energa liberada cuando un tomo gaseoso neutro en su estado fundamental captura un electrn y forma un ion negativo. Se puede expresar como:

tomo neutro gaseoso + e- Ion negativo gaseoso + Energa

ELECTRONEGATIVIDAD La electronegatividad mide la tendencia de los elementos a captar electrones. De acuerdo con L. Pauling, "la fuerza con que un tomo, en una molcula, atrae hacia s los electrones". Por tanto:

Electronegatividades altas indican gran apetencia por los electrones. Los no metales son muy electronegativos.

Una electronegatividad baja indica tendencia a perder electrones. Los metales tienen electronegatividades bajas.

TAMAO DE LOS TOMOS El radio atmico se define como la mitad de la distancia entre dos ncleos de un mismo elemento unidos entre s. Estas distancias se calculan mediante tcnicas de difraccin de rayos X. Dentro de un mismo grupo, el radio atmico aumenta con el valor de Z, es decir, hacia abajo, ya que el nmero de niveles electrnicos aumenta en el mismo sentido. En los perodos, el radio atmico disminuye al aumentar el nmero atmico, pues el electrn diferenciador se sita en el mismo nivel energtico y la carga nuclear va aumentando. Debido a esto, la carga

nuclear atrae con ms fuerza, para igual distancia, a los electrones perifricos, lo que produce la correspondiente disminucin.

En iones positivos: el tamao del catin es ms pequeo que el del tomo neutro ya que al perder electrones de la

capa ms externa, los que quedan son atrados por el ncleo con ms fuerza por la carga positiva del ncleo.

En iones negativos: el tamao del anin es ms grande que el del tomo neutro. Un in negativo se forma cuando el tomo gana electrones. Estos electrones aumentan las fuerzas de repulsin existentes entre ellos.

NOTAS IMPORTANTES

Los gases nobles tienen una estructura electrnica especialmente estable que se corresponde con ocho electrones en su ltima capa (excepto el He que tiene dos). Todos los elementos tienden a adquirir la estructura de gas noble. Para eso tratan de captar o perder electrones.

Los elementos, como los halgenos o anfgenos (familia del oxgeno), a los que les faltan solamente uno o dos electrones para adquirir la configuracin de gas noble, tienen mucha tendencia a captar electrones transformndose en iones con carga negativa. Se dice que son muy electronegativos. En general los no metales son elementos electronegativos y tienden a captar electrones para dar iones negativos.

Los elementos, como los alcalinos o alcalinotrreos, que estn muy alejados de la configuracin del gas noble siguiente, les resulta mucho ms sencillo perder uno o dos electrones y adquirir la configuracin electrnica del gas noble anterior. Por tanto, mostrarn mucha tendencia a formar en iones con carga positiva. Se dice que son muy poco electronegativos. En general los metales son poco electronegativos y tienden a perder electrones para dar iones positivos.

Los metales tienen energas de ionizacin bajas (cuesta muy poco arrancarles un electrn), la razn es bastante sencilla: si tienden a ceder electrones bastar con comunicarles muy poca energa para que los cedan.

Los no metales, sin embargo, muestran energas de ionizacin elevadas: si lo que quieren es captar electrones mostrarn muy poca tendencia a cederlos. Por tanto, habr que comunicarles mucha energa para arrancrselos.

ACTIVIDAD 1. Consulte el siguiente vocabulario: Protn, electrn, neutrn, ion, catin, anin, ctodo, nodo, istopo.

2. Define y analiza los trminos: nivel, subnivel y orbital.

3. Desarrolla la configuracin electrnica y desarrolla el diagrama de orbitales de cada uno de los siguientes elementos de

la tabla peridica, menciona el grupo y el periodo al que pertenecen.

Hidrogeno (Z=1), Helio (Z=2), Litio (Z=3), Berilio (Z=4), Boro (Z=5), Carbono (Z=6), Nitrgeno (Z=7), Oxigeno (Z=8), Flor (Z=9), Nen (Z=10).

4. Desarrolla la configuracin electrnica y desarrolla el diagrama de orbitales de los siguientes iones:

Aluminio Al3+

(Z=13), Cloruro Cl- (Z=17), Fosfuro P

3- (Z=15).

5. Un elemento tiene la siguiente configuracin electrnica: 1s

2 2s

2 2p

6 3s

2 3p

6 4s

2 3d

10 4p

6 5s

2. A qu periodo y grupo

pertenece? Si se trata de un tomo neutro, cul es el nmero atmico? Cuantos neutrones, protones y electrones tiene el elemento (asuma un nmero msico igual a 88)?

6. Organiza segn el grado de electronegatividad (menor a mayor) los siguientes elementos: Na, F, Cs, Fr, Ca, Cu, Cl, N.

7. Qu son los gases nobles? Por qu no se habla de electronegatividad en los gases nobles? Explica.

8. Por qu el tomo es una entidad neutra a pesar de estar formado por partculas cargadas? Explica.

9. Escribe qu opinas acerca de la afirmacin "tanto en el universo, en el planeta Tierra, como en los seres vivos se encuentran los mismos elementos qumicos". Justifica tu respuesta.

10. Seala a qu grupo de la tabla peridica pertenecen los siguientes elementos y menciona algunas de sus aplicaciones

ms importantes: cobre (Cu), mercurio (Hg), aluminio (Al), platino (Pt) y titanio (Ti).