Teoría Atómica Moderna

1913 1924 1927

1916 1926

 Niels Bohr 

 Arnold Sommerfeld 

Louis de Broglie  

 Erwin Schrödinger

 Werner Heisenberg 

 Principio de Incer>dumbre:

“No se puede conocer la posición y el momento”

Así, Protón, Electrón y Neutrón son las parHculas fundamentales que dan origen al modelo atómico en la actualidad y nos permi>rá comprender la química actual

Par$cula Masa / g  Carga / C (culombios) 

Carga unitaria

Electrón 9,1095x10‐28 ‐1,6022x10‐19 ‐1

Protón 1,67252x10‐24  +1,6022x10‐19 +1

Neutrón 1,67495x10‐24 0 0

Simbología Química

• Número atómico, numero másico, isótopo

El NÚMERO ATÓMICO (Z), indica el número de protones (p+) que hay en núcleo.En un átomo neutro el número de protones es igual al número de electrones (e‐), de manera que el número atómico también indica en número de electrones.

El NÚMERO MÁSICO (A), indica la suma de protones más neutrones (n0) que un átomo >ene en su núcleo, de modo que:

A – Z = número de neutrones

Símbolono  + p+

e‐

A – Z = número de neutrones 

19 – 9 = 10 

Los ISÓTOPOS son los átomos que >enen el mismo número atómico (por lo tanto son del mismo elemento), pero diferente número de masa (A)

Ejemplo:      235U y 238U

Ejercicio; Indique el número de protones, neutrones y electrones en cada una de las siguientes especies: 

Los ISÓTOPOS del hidrógeno son los únicos que >enen nombre.

HIDRÓGENO

DEUTERIO

TRITIO

La forma en que Dalton determinaba la masa atómica (Z) de los átomos, se dejó de usar por úl>ma vez en 1913, ya que luego se inventó el ESPECTRÓMETRO DE MASAS.

Este aparato deja en evidencia que la masa atómica NO es la misma en todos los átomos, y esto es porque…

Además el método deja como referencia a uno de los isótopos del carbono llamado Carbono 12. A este isótopo de le asigna una masa igual a 12,0000 unidades de masa atómica (u).

Elemento Isótopo Masa atómica / u

Abundancia rela>va / %

Masa atómica promedio

PotasioK‐39 38,96371 93,22

39,01K‐40 39,96401 0,012

K‐41 40,96183 6,77

• Masa atómica químicaUna UNIDAD DE MASA ATÓMICA (u) corresponde a 1/12 parte de la masa de un átomo de C‐12

Entonces, ¿cuál es la masa atómica del Potasio, por ejemplo?

m de K = 38,96371 u ∙ 0,9322 + 39,96401 u ∙ 0,0001200 + 40,96183 u ∙ 0,0677              = 39,10 u 

• Equivalencia entre “u” y “g”

  Dado que los átomos >enen masas pequeñas, cualquier can>dad de sustancia que se mida en un laboratorio implica una can>dad enorme de átomos.  Por ello es conveniente tener una unidad para números tan grandes.  Se ha determinado que el número de átomos presentes en 12,0000 g de 12C es:

6,02204 ∙ 1023  = NA  

que es el número de Avogadro.

Masa de 1 átomo de 12C  =  1,9926 x 10‐23 g

Número de átomos de 12 g de 12C = ( 12 g / 1,9926 x 10‐23 g) = 6,022 x1023

  Si se mide en el laboratorio 1,008 g de H, o 12,000 g de C, o 15,999 g de O, siempre se encuentra que en esas canIdades hay el mismo número de átomos.

  Se puede determinar ahora las masas atómicas de los elementos expresadas en gramos. 

Ejemplo: Masa atómica de Ca es 40,08 u

  En 40,08 g de Ca hay 6,02 ∙ 1023 átomos de Ca 

  Por lo tanto la masa de un átomo de Ca es:

6,658 ∙ 10‐23 g

  Luego, la equivalencia con la can>dad de masa atómica es:

    6,658 ∙ 10‐23  g    →   40,08 u                 X    →           1 u    ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐

1 u = 1,66 ∙ 10‐24 g

• Concepto de Cantidad de Sustancia

Si se >ene un gas en un recipiente se puede preguntar:

¿Qué volumen ocupa? La respuesta se dará en unidades de volumen (m3)¿Cuál es su masa? La respuesta se dará en unidades de masa (kg)¿Presión que ejerce? La respuesta será en unidades de presión (Pa)

¿Can>dad de sustancia? La respuesta se dará en Mol

El Mol es aquella canIdad  de sustancia donde hay tantas enIdades elementales como átomos de carbono presentes en 0,012 kg (12 g) de 12C .

Se puede abreviar la definición de Mol señalando que es aquella canIdad de sustancia que conIene 6,02204 ∙ 1023  enIdades elementales (EE).

La Can>dad de Sustancia o Materia es una de las magnitudes básicas del Sistema Internacional de Unidades (SI), que está asociada a una “porción” de materia que con>ene un determinado número de EE y cuya unidad de medida SI es el MOL.

• Conceptos de Masa Molecular y Masa Molar

Se sabe que la glucosa >ene una fórmula C6H12O6 . Su masa molecular es, por consiguiente: 

    carbono   12,01 u  ∙ 6   =   72,06 u    hidrógeno  1,01 u   ∙ 12 =   12,12 u    oxígeno    16,00 u  ∙ 6   =   96,00 u    ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐    m de C6H12O6             =  180,18 u

Así como la masa atómica corresponde a la masa de un átomo de un elemento, la masa molecular corresponde a la masa de una molécula de una sustancia molecular.

Por lo tanto, si conocemos la fórmula y tenemos una tabla de masas atómicas, podemos determinar la masa de una molécula

  Se define la masa molar (M ) como la masa que corresponde a 1 mol de sustancia, sus unidades son g/mol. 

  Por ejemplo, la masa molar del agua es 18,0 g mol‐1, puesto que es la masa de un mol de agua.

  La CanIdad de Sustancia (n) está relacionada con la masa (m) de acuerdo a la siguiente expresión:

m = M ∙ n

Ejemplo: ¿Cuál es la masa correspondiente a 4,35 mol de Na?

      m = M ∙ n                 m de Na = 22,99 g mol‐1 ∙ 4,35 mol                            = 100,00 g 

¿Cuántas en>dades elementales hay 4,35 mol de Na?

¿Cuál es la can>dad de sustancia presente en 50,0 g de CO?

¿Calcule la can>dad de sustancia, expresada en mol, presente en:a) 250 g de O2

b) 6,02 ∙ 1022 moléculas de Hec) 2,40 ∙ 1024 moléculas de N2

d) Un cubo de Al de 10 cm de arista (d = 2,70 g cm‐3).

El número de átomos de oxígeno presente en 3,5 g de HNO3 es:a) 1,1 ∙ 1021b) 3,34 ∙ 1022c) 1,00 ∙ 1023d) 1,8 ∙ 1024e) 1,12 ∙ 1022