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Capitulo 2Átomos, moléculas e iones
Teoría atómica de la materia Demócrito (460-370 AC): partículas
diminutas llamadas átomos Platón y Aristóteles: desvanecieron la teoría
atómica Europa sXVII : surgió de nuevo el concepto
de la existencia del átomo John Dalton (1803-1807): teoría atómica
química
Postulados de la teoría atómica1. Cada elemento se compone de partículas
extremadamente pequeñas: átomos 2. Todos los átomos de un elemento son idénticos, los
átomos de elementos distintos son diferentes y tienen propiedades distintas
3. Los átomos de un elemento no se transforman en átomos diferentes durante la rxs químicas
4. Cuando se combinan elementos diferentes, se forman compuestos, siempre tienen el mismo número relativo de la misma clase de átomos
La teoría atómica de Dalton Átomos son las partículas más pequeñas que
conservan la identidad química de cada elemento: bloques de construcción Elementos: un solo tipo de átomos Compuestos 2 o más tipos de elementos
La teoría atómica de Dalton Ley de la composición constante: postulado 4 Ley de la conservación de la masa: postulado 3 Ley de las proporciones múltiples: si A y B se
combinan para formar más de un compuestos, la masa de B que se puede combinar con la masa de A está en proporciones de números enteros pequeños
Descubrimiento de la estructura atómica
Átomo: estructura compleja Compuesto de partículas subatómicas Partículas carga positiva Partículas carga negativa Partículas carga neutra
Partículas con la misma carga se repelen, mientras que partículas con carga distinta se atraen
Tubo de rayos catódicos: descubrimiento del electrón
Tubo de rayos catódicos Thomson: descubrimiento del electrón
Tubo de rayos catódicos Thomson: descubrimiento del electrón
Relación carga masa del electrón
1.76 x 108 coulombs/g Coulombs: unidad SI para carga eléctrica
Experimento: gota de aceite de Millikan 1909
Calculó la masa del electrón utilizando su valor experimental para la carga del e- Carga e-: 1.6 x 10-19 C Relación carga/masa: 1.76 x 108 C/g Masa del e-: 9.10 x 10-28g
Experimentos cruciales
Henri Becquerel 1896: Radiactividad Ernest Rutherford: tres tipos de radiactividad Thomson XX: “pudín de pasas” Rutherford 1910: dispersión de partículas alfa Rutherford 1911: región pequeña y muy
densa llamada núcleo
Visión moderna de la estructura atómica
Sólo tres partículas subatómicas afectan el comportamiento químico
Protón, electrón y neutrón Carga de protón: +1.6 x 10-19 C: +1 Carga del electrón: -1.6 x 10-19 C:-1 Neutrones: partículas neutras Átomos neutros: igual cantidad de electrones
y protones
uma: unidad de masa atómica 1 uma: 1.66054 x 10-24 g
Protón: 1.0073 uma Neutrón: 1.0087 uma Electrón: 5.486 x 10-4 uma
Tamaños atómicos
Muy pequeños Diámetros: 1 x 10-10m y 5 x 10-10m Unidad de SI A: angstrom: 1 x 10-10m Diámetros del núcleo ≈ 10-4 A Densidad núcleo grande: 1013– 1014 g/cm3
Isótopos, números atómicos y números de masa
Neutros: igual número de protones y electrones
Si difieren en el número de neutrones: isótopos
Número de protones: número atómico Número de masa: protones + neutrones Núclido: átomo de un isótopo
Pesos atómicos
Escala de la masa atómica 100g de agua: 11.1g H y 88.9g O Relación de masa de O a H: 88.9/11.1=8 Arbitrariamente se asignó masa de 1 al H Masa H: 1.6735 x 10-24g : 1.0078 uma Masa O: 2.6560 x 10-23g : 15.9949 uma Masa atómica promedio: peso atómico
Tabla periódica de los elementos
Moléculas y compuestos moleculares
Fórmula química : representa la forma molecular Molécula diatómica: dos átomos Compuestos moleculares: compuestos por no
metales Fórmula molecular: indica el # y tipo de átomos que
forman la molécula Fórmula empírica: número relativo de átomos que la
componen
Representación de moléculas
Fórmula estructural: muestra la unión de átomos entre si No muestra la geometría real de la molécula
Iones y compuestos ionicos
El núcleo nunca cambia durante los procesos químicos
Los átomos pueden ganar o perder electrones para formar iones Gana electrones: iones negativos: aniones Pierde electrones: iones positivos: cationes
En general los metales forman cationes y los no metales forman aniones
Compuestos iónicos: se forman por la unión de cationes y aniones (metales + no metales) Iones monoatómicos Iones poliatómicos
Compuestos moleculares: solo no metales
Nomenclatura Para nombrar los compuestos químicos
inorgánicos se siguen las normas de la IUPAC (unión internacional de química pura y aplicada).
Se aceptan tres tipos de nomenclaturas 1. la nomenclatura sistemática2. la nomenclatura de stock 3. la nomenclatura tradicional.
Nomenclatura
VALENCIA: Es la capacidad que tiene un átomo de un elemento para combinarse con los átomos de otros elementos y formar compuestos.
La valencia es un número, positivo o negativo, que nos indica el número de electrones que gana, pierde o comparte un átomo con otro átomo o átomos.
Compuestos inorgánicos LAS VALENCIAS DE LOS ELEMENTOS
SE INTERCAMBIAN ENTRE ELLOS Y SE PONEN COMO SUBÍNDICES. (Si la valencia es par se simplifica).
Compuestos binarios Compuestos ternarios
Nomenclatura de compuestos binarios
COMPUESTOS BINARIOS: están formados por dos elementos diferentes. Dependiendo de su composición estos se clasifican en:
1. COMPUESTOS OXIGENADOS U ÓXIDOS
2. COMPUESTOS BINARIOS HIDROGENADOS
3. SALES BINARIAS
1. COMPUESTOS OXIGENADOS U ÓXIDOS
1. COMPUESTOS OXIGENADOS U ÓXIDOS:
Los óxidos están formados por oxígeno y otro elemento. Si el elemento es un metal, se llaman óxidos metálicos, y óxidos no metálicos si el otro elemento es un no metal.
Óxidos metálicos, u óxidos básicos. (M + O2)
Nomenclatura Tradicional: si el metal tiene más de una valencia se agrega al nombre del metal la terminación "oso" para la valencia menor o "ico" para la valencia mayor
Nomenclatura Stock: consiste en indicar la valencia mediante un número romano
Óxidos no metálicos, u òxidos ácidos (NM + O2)
Nomenclatura sistemática Para nombrar compuestos químicos según esta
nomenclatura se utilizan los prefijos: MONO, DI TRI TETRA PENTA HEXA, etc
2. COMPUESTOS BINARIOS HIDROGENADOS.
En este grupo se pueden distinguir dos subgrupos:
Los hidruros (H-1): compuestos formados por hidrógeno y un metal. Se les nombra con la palabra genérica "hidruro" seguida del nombre del metal: Forma MHX
Donde M es un metal y la X la valencia del metal.
2. COMPUESTOS BINARIOS HIDROGENADOS.
Los hidrácidos: compuestos formados por hidrógeno (H+1) y un no-metal.
EJEMPLOS:HCl cloruro de hidrógeno ó ácido clorhídricoHBr bromuro de hidrógeno ó ácido bromhídricoH2S sulfuro de hidrógeno ó ácido sulfhídricoNH3 nitruro de hidrógeno ó amoniacoPH3 fosfuro de hidrógeno ó fosfamina
3. Sales binarias
compuestos binarios que contienen un metal y un no-metal
Se les denomina utilizando el nombre del no-metal terminado en el sufijo "uro" y colocando a continuación el nombre del metal
Mediante un número romano se indica el estado de oxidación del metal cuando éste presenta más de una valencia.
COMPUESTOS TERNARIOS
Se llaman compuestos ternarios a aquellos que están formados por tres elementos diferentes. hidróxidos. ácidos oxigenado u oxiácidos. sales derivadas de los ácidos oxigenados
HIDRÓXIDOS Formados por un metal y el grupo
monovalente OH- (radical hidróxilo). Por lo tanto, la formulación de los hidróxidos sigue la misma pauta que la de los compuestos binarios.EJEMPLO: hidróxido de aluminio.
se escribe el símbolo de Al y el grupo OH encerrado entre paréntesis: Al(OH)
se intercambian las valencias: Al1(OH)3 se suprime el subindice 1: Al(OH)3
HIDROXIDOS
La fórmula general de los hidróxidos es : M(OH)n , donde "n" indica el número de grupos OH unidos al metal.
Para nombrar los hidróxidos se utiliza la palabra "hidróxido" seguida del nombre del metal, indicando con número romano la valencia del metal, cuando es del caso.
ÁCIDOS OXIGENADOS U OXIÁCIDOS.
Están constituidos por H, un no-metal y O. Para escribir las fórmulas de los oxiácidos
Resultan de la combinación de un ión poliatómico y H+1
Para dar el nombre a este tipo de compuestos se utiliza la palabra ácido más el nombre del ión poliatómico
ÁCIDOS OXIGENADOS U OXIÁCIDOS.
En el caso del ión poliatómico la terminación: -ato cambia por –ico -ito cambia por –oso
Ejemplo: se intercambian valencias: H2(SO4)1
Se suprime el subindice 1: H2SO4
Nombre: ácido sulfúrico
SALES DE ÁCIDOS OXÁCIDOS.
Se obtienen a partir de los ácidos oxácidos sustituyendo los hidrógenos de éstos por un metal.
Dos tipos de sales de ácidos oxácidos las sales neutras las sales ácidas.
Sales neutras
Se obtienen sustituyendo todos los hidrógenos de un ácido oxácido por un metal.
La valencia del metal se le pone como subíndice al resto del ácido sin los hidrógenos.
La valencia del ion poliatómico se coloca como subindice en el metal
Sales neutras
Para dar el nombre Se nombra primero el ion poliatómico
seguido del nombre del metal Si el metal posee varias valencias, esta se
indica entre paréntesis y número romano
Sales ácidas Se obtienen sustituyendo PARTE DE LOS
HIDRÓGENOS de un ácido oxácido por un metal. El número de hidrógenos que se le quitan al ácido se
le pone como subíndice al metal y la valencia del metal se le pone como subíndice al resto del ácido.
Se nombran con la palabra hidrógeno precedida de los prefijos di- (H2), tri- (H3) seguido del nombre de la sal correspondiente.
Peróxidos
Se caracterizan por llevar el grupo Peroxo representado O2
2-
Se nombra primero con la palabra peróxido y el nombre del metal
Siempre si el metal posee varias valencias, esta se indica entre parétesis y con números romanos
Otros
CN-: cianuros N3-: nitruros