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Modelo sencillo de átomo El carácter eléctrico de la materia Los componentes universales del átomo: electrones protones neutrones. Ubicación espacial: núcleo y nube electrónica. Número atómico. Noción de elemento químico como clase de átomo. SímboloS quimicos. Introducción a la tabla periódica. Grupos y períodos. Metales, no metales.

Modelos atómicos Modelo Atómico de Dalton En 1808 Dalton formuló la teoría atómica, teoría que rompía con todas las ideas tradicionales derivada de los antiguos filósofos griegos (Demócrito, Leucipo). Este Introduce la idea de la discontinuidad de la materia, es decir, es la primera teoría cdentifica que considera que la matena está dividida en átomos. Los postulados básicos de esta teoría son:

o La materia está dividida en unas partículas indivisibles e inalterables lamadas átomos. o Los átomos son particulas muy pequeñas y no se pueden ver a simple vista. Todos los átomos de un mismo elemento son iguales entre sí, igual masa e iguales propiedades. o Los átomos de distintos elementos tienen distinta masa y distintas propiedades. o Los compuestos se forman cuando los átomos se unen entre si, en una relación constante y sencilla. o En las reacciones químicas los átomos se separan o se unen; pero ningún átomo se crea ni

se destruye, y ningún átomo de un elemento se convierte en átomo de otro elemento. o Esta concepción se mantuvo casi durante un siglo.

Modelo atómico de dalton

Protones

Electrones

Modelo Atómico de Thomson

Posteriormente, en el año 1897 se descubre el electrón, una de las particulas subatómicas que conforma el átomo. En 1898 Thomson propuso un modelo atómico que tomaba en cuenta la existencia de dicha particula subatómica. Su modelo era estático, ya que suponía que los electrones estaban en reposo dentro del átomo, y que el conjunto era eléctricamente neutro. El modelo de Thomson era pareddo a un budin con pasas de uvas, los electrones estaban incrustados en una masa esférica de carga positiva. La carga negativa total de los electrones era la

misma que la carga total positiva de la esfera, por lo que de Thomson también explicó la formación de iones, tanto positivos como negativos.

Cuando el átomo pierde algún electrón, la estructura queda positiva y se forman iones positivos; pero si el átomo gana algún electrón, la estructura queda negativa y se forman iones negativos.

ujo que el átomo era neutro.

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18 Contenidos prescriptivos de Fisicoquímica 2do año Prof. Herminia l. Barrios

Modelo de Thompson

electrones

esfera de carga positiva uniforme

Modelo Atómico de Rutherford Tras el descubrimiento del Protón, Rutherford formuló su modelo atómico. En 1911, Rutherford empleó las partículas afa para determinar la estructura interna de la materia. A partir de ese experimento dedujo que:

La mayoria de las particulas atraviesan la lámina sin desviarse (99,9%). Algunas partículas se desvían (0,1%). Al ver que no se cumplía el modelo propuesto por Thomson, Rutherford formuló el modelo nuclear del átomo. Según este modelo, el átomo está formado por un núcleo y una corteza Nücleo: aquí se concentra casi la totalidad de la masa del átomo, y tiene carga positiva. Corteza: está formada por los electrones, que giran alrededor del núcleo describiendo órbitas circulares (sistema solar en miniatura) Asi mismo, también dijo que la materia es neutra, ya que la carga positiva del núcleo y la negativa de la corteza se neutralizan entre sí. Rutherford dedujo que:

La materia está casi vacía; el núcleo es 100.000 veces más pequeño que el radio del átomo. La mayoría de las partículas alfa no se desvían porque pasan por la corteza, y no por el

núcleo. Las que pasan cerca del núcleo se desvían porque son repelidas. Cuando el átomo suelta electrones, el átomo se queda con carga negativa, convirtiéndose en un ión negativo; pero si, por el contrario, el átomo gana electrones, la estructura será positiva y el átomo se convertirá en un ión negativo0. El átomo es estable.

Modelo atómico de Rutherford

Modelo Atómico de Böhr

Con el descubrimiento del neutrón, en 1913, el modelo atómico de Rutherford llevaba a unas conclusiones que se contradecían claramente con los datos experimentales. Para evitar esto, Böhr planteó unos postulados que n0 estaban demostradosS en principio, pero que después llevaban a unas conclusiones que sí eran coherentes con los datos experimentales; es dedr, la justificación experimental de este modelo es a posteriori. Böhr intentó mejorar el modelo atómico de Rutherford aplicando las ideas cuánticas de Planck a su modelo. Para realizar su modelo atómico se valió del átomo de hidrógeno; describió el átomo de hidrógeno con un protón como núcleo y con un electrón girando a su alrededor. Böhr uso nuevas ideas sobre la cuantización de la energia y situo a los electrones en lugares exactos del espacio.

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Contenidos prescriptivos de Fisicoquímica 2do año Prof. Herminia I. Barrios E modelo de Böhr permitió explicar adecuadamente el espectro del átomo de hidrógeno, pero falaba al intentar aplicarlo a átomos polielectrónicos y al intentar justificar el enlace químico. Ademas, los postulados de Böhr suponían una mezcla un tanto confusa de mecánica clásica y mecánica cuántica.

Modeo atómico de BOhr

Modelo Mecano-Cuántico

Es el modelo actual; fue expuesto en 1925 por Heisenberg y Schrödinger. Aspectos característicos:

Dualidad onda-partícula: Broglie propuso que las partiículas materiales tienen propiedades ondulatorias, y que toda partícula en movimiento lleva una onda asociada.

Principio de indeterminación: Heisenberg dijo que era imposible situar a un electrón en un

punto exacto del espacio. Las ecuaciones del modelo mecano-cuántico describen el comportamiento de los electrones dentro del átomo, y recogen su carácter ondulatorio y la imposibilidad de

predecir sus trayectorias exactas. Así establecieron el concepto de orbital, reglón del espacio del átomo donde la

probabilidad de encontrar un electrón es muy grande. Dentro del orbital, el electrón se ubica en una nube de y dentro de esta nube, en el lugar en el que la densidad sea mayor, la probabilidad de encontrar un electrón también será

mayor.

2s orbital Nucleus

>2p orbitas

1s orbital

3s orbital Modelo tomico actual

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Resumiendo la secuencia histórica de los modelos atómicos estudiados Contenidos prescriptivos de Fisicoquímica 2do año

Dalton (1803)

Thomson (1904)

(cargas positivas negativas)

Ruthertord (1911) (el núcleo)

Bohr (1913) (niveles de energía)

Schrodinmger (1926) de mbe de eectrones

Átomo: Es la menor cantidad de un elemento que entra en combinación química y que no puede reducirse a partículas más simples por procedimientos químicos.

ELECTRON

PROTON

NEUTRON

La imagen no está a escala

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Particulas subatómicas Proton: Particula con carga positiva, posee una masa semejante al neutrón, los protones se encuentran en el nucleo del átomo, su peso es aproximadamente 1.837 veces mayor di det electrón. Electrón: Partícula con carga negativa, tiene masa muy pequeña, giran alrededor del nucieo en los niveles de energía y dentro de éstos en orbitales. Neutron: No tiene carga eléctrica; posee masa semejante al protón, se encuentra en el nucleo de tomo. La cantidad de protones que tiene un átomo le confiere a éste las características particulares que lo identifican y definen.

Hay más de 100 tipos distintos de átomos.Atomos Son los ELEMENTOos

Sustancias Simples

Compuestos

38 Moleculas Moléculas Moléculas

Compuestas Son átomos unidos

Sencillas

Número atómico: Cantidad de protones que constituyen el elemento químico, se simboliza con la letra Z. En la Tabla Periódica los elementos se encuentran ordenados en base al número atómico.Número másico: Suma de los protones y neutrones, se simboliza con la letra A, indica la masa atómica,su fórmula sería A = N+ z

Recuerda que al estar eléctricamente neutro: la cantidad de protones y de electrones que tiene el átomo, es el mismo, por lo tanto con el número atómico puedo saber la cantidad de electrones que posee y como se ubican en los niveles de energía me lo indica también la Tabla Periódica.

Numero másico

Na 11 1

Numero atómico

Ag Plata

107,86822-8-18-18-1

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22 Prof. Herminia l. Barrios

Tabla periódica La tabla periódica de los elementos clasifica, organiza y distribuye los distintos elementos quimicos, Conforme a sus propiedades y características; su función principal es establecer un orden especifico agrupando elementos. Suele atribuirse la tabla a Dmitri Mendeléyev, quien ordenó los elementos basándose en las propiedades quimicas de los elementos, si bien Julius Lothar Meyer, trabajando por separado, |levo a cabo un ordenamiento a partir de las propiedades fisicas de los átomos. La forma actual es una versión modificada de la de Mendeléyev; fue diseñada por Alfred Werner.

La Tabla Periddica de Eementos es sencillamente el ordenamientode los elementos químicos según su número atómkcxo, es decir, la cantidad de protones del núcleo de un átomo. Las propiedades fisicas y quimicas de un elemento y sus compuestos se relacionan con la posición que ocupa ese elemento en la tabla, la que se divide básicamente en grupos y periodos.

2 26

13 14 15 17

2 Be

Fe HIERRO 11

3 Na AS PS Ar 3 10 11 12 Auo Soo Fowoe Aru Cioo

K Ca ScT VC M FeCo NCuZn G As Se BrK

C Ru PAgCdnSn S e

Os PtAu Hg Ba Po

108 7 Ra Ac R DD Sg Bh HsM Uun Uuu Uub

FeANCOADO ACTo uBO So owoMasso o O Uo Uun Uuo

wTANIOOS 6 coSAAROfuaoP

7TPauNpPuAm Cm Ca Md ACTIDOS

UAO NOTAS:

METALES METALOIDES NO METALES GASES NO8LES

número de electrones del último nivel de Grupo: El número de grupo coincide en general con

energía del átomo. Los elementos de propiedades similares están reunidos en columnas

(verticales), que se denominan grupos; los cuales están identificados con números romanos y

distinguidos como grupos A Y grupos B. Para evitar confusión, actualmente también se clasifican

los elementos en grupos del 1 al 18. Los elementos de los grupos A se conocen como elementos

representativos y los de los grupos B como elementos de transición. Los elementos de transición

interna o tierras raras se colocan aparte en la tabla periódica en dos grupos de 14 elementos,

lamadas series lantánida y actinida.

La tabla periódica permite clasificar a los elementos en metales, no metales y gases nobles. Una

línea diagonal quebrada ubica al lado izquierdo a los metales y al lado derecho a los no metales.

Aquellos elementos que se encuentran cerca de la dlagonal presentan propedades de metales y no

metales; reciben el nombre de metaloides.

Metales: Son buenos conductores del calor y la electricldad, son maleables y dúctiles, tienen brillo

caracteristico.

No Metales: Pobres conductores del calor y la electricidad, no poseen brillo, no son maleables ni

dúctiles y son frágiles en estado sólido.

Metaloides: poseen propiedades intermedias entre Metales y No Metales.

Período: El número de período coincide con el numero de niveles de energía del átomo.

Los elementos están distribuidos en filas (horizontales) denominadas períodos y se enumeran del 1

al 7 con números arábigos. El primer período tiene sólo dos elementos: H y He; el segundo y tercer períodos contienen 8

elementos. Se observa además que un conjunto de elementos, la serle de los lantánidos del sexto

periodo, y la serie de los actnidos del séptmo periodo, se han anexado debajo de la tabla por

conveniencia en su representaclón.

Generated by Foxit PDF CreatorFoxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. Contenidos prescriptivos de Fisicoquímica 2do año La tabla periódica está relacionada directamente con la estructura electrónica de los elementos. Bloques: Representativos De transición- De transición interna

23 Prof. Herminia l. Barrios

Niveles de energía electrónicos. Atomo que se encuentra eléctricamente neutro por tener igual cantidad de protones (positivos) y electrones (negativos)

Átomo de BORo

Núcleo 5

protones+ neutrones

6

1er

nivelA energia nivel 2do

energía

Na Z 11 A= 23 P 11 e= 11 N 12 (Recuerda A = Z+ N)

Na

P= 11 N 12 2e 8e 1e

Distribución de electrones por nivel Distribudón de ectrones en niveles: Indica la cantidad de niveles de energía que tiene el átomo y la cantidad de electrones que hay en cada nivel de energía.

B D

Cu

C

Los metales corresponde a los elementos situados a la izquierda y centro de la Tabla Periódica (Grupos1 (excepto hidrógeno) al 124 Y en loS Siguientes se sigue una linea quebrada que, aproximadamente, pasa por encima de Aluminio (Grupo 13), Germanio (Grupo 14), Antimonio

(Grupo 15) y Polonio (Grupo 16) de forma que al descender aumenta en estos grupos el carácter

metálico). Los no metales son los elementos situados a la derecha en la Tabla Periódica por encima de la línea quebrada de los grupos 14 a 17 y son tan solo 25 elementos. (Incduyendo el Hidrógeno).

Generated by Foxit PDF CreatorFoxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. 25 Contenidos prescriptivos de Fisicoquímica 2do año 13) iCuál de los siguientes elementos es un halógeno? Nitrógeno, Hidrógeno, Fluor, Oxigeno_

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14) iCuál de los siguientes elementos no es un elemento de transición? Hierro, Plata, Potasi0, Cobre, Cinc

15) Cuál de los siguientes elementos es un metal alcalino? Aluminio, Hierro, Potasio, Cobre, unc

16) A qué grupo pertenece el Oro? 17) &A qué período pertenece el Cobre?

18) &A qué período y grupo pertenece el Mg?

19) A qué período y grupo pertenece el Zn?,

20) Encontrar al elemento de los cuatro indicados que No pertenece al mismo período que los demás: a) Manganeso, Plata, Gnc, Cromo c) Ta, Re, Hg, Ru e) Uranio, Lantano, Neptunio, Plutonio. 9) Escandio, Níquel, Germanio, Molibdeno.

b) Mo, Mn, Ag, Ru_ d) Hierro, Cobalto, Niobio, Vanadio

f) Hf, Ta, Mo, Pt, h) Si, Na, Ar, Au_

21) Encontrar al elemento de los cuatro indicados que No pertenece al mismo grupo que los demás: a) Sodio, Radio, Potasio, Cesio_ c)S, Se, Cs, Po_ e) Vanadio, Renio, Bohrio, Tecnecio 9) Niquel, Platino, Escandio, Paladio ) Bismuto, Estafio, Antimonio, Arsénico

b) Cobalto, Rodio, Molibdeno, Iridio )Calcio, Francio, Bario, Estroncio

f)C,I, Y, At h) Ne, Re, Rn, Xe_

22) Dado dos elementos del mismo grupo Cuál tiene mayor cantidad de electrones, uno del periodo 3 uno del período 4?

23) Dado dos elementos del mismo período Cuál tiene mayor cantidad de electrones, uno del grupo 10 o uno del grupo 11?_

24) Completar los siguientes cuadros con los números atómico (Z) y másico (A), números de protones (Pt), número de electrones (e) y número de neutrones (N)

a) A Elemento 23

50

82

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Elemento|Z ApeN 27 40 23

b)

14 20

12 6 |6

7 |7 9 10

18 22 35 45

25) iCuántos protones, electrones y neutrones tiene el BZr_Fr_Sn_Pb_Xe_Sc_Fe_ S_Pt? (Son 10 elementos diferentes) 26) Indicar período y grupo de los siguientes elementos:

a) U_La _Np_Pu Hf_Ta_MnRh b) Hierro Cobalto GalioVanadio _Cromo NíquelCinc Molibdeno

27) a) Qué me indica el grupo en la tabla periódica b) Qué me indica el período en la tabla periódica

28) Expresa los elementos que pertenecen a los Lantánidos y los elementos que pertenecen a los Actínidos.

29) Represente el átomo de los siguientes elementos, indicando: niveles de energía, cuantos electrones hay en cada nivel, núcleo, ubicación de subpartículas en el núcleo del átomo. a) Bismuto b) Circonio c) Erbio d) Californio e) Iterbio f) Oro g) Nobelio h) Hahnio i) Itrio ji) Criptón 30) Indicar que número Z y que número A tienen los siguientes elementos químicos. a) Po b) No c) Gd d) Sm e) Th f) TI g) Ho h) Tm i) Cm j) Lw

31) Dados ZyA expresar a que elemento de la tabla periódica corresponde. b) Z= 101 A 2556 Z= 79 A= 197 j) Z= 58 A= 140

a) Z 63 A= 152 e) Z= 95 A= 243 i) Z= 61 A= 147

c) Z 105 A = 262 d) Z= 94 A= 239 g) Z= 71 A = 175 h) Z= 102 A 259

32) a) Sabemos que el átomo "X" tiene 5 niveles de energía en el primer nivel tiene 2 electrones, en el segundo nivel tiene 8 electrones, en el tercer nivel tiene 18 electrones, el en cuarto también 18 y en el quinto 6 electrones. Qué elemento es? b) Sabemos que el átomo "Y" tiene 7 niveles de energía en el primer nivel tiene 2 electrones, en el segundo nivel tiene 8 electrones, en el tercer nivel tiene 18 electrones, el en cuarto tiene 32, en el quinto tiene también 32 electrones, en el sexto tiene 10 electrones y en el séptimo nivel tiene 2. Qué elemento es? c) Sabemos que el átomo "X" tiene 5 niveles de energía en el primer nivel tiene 2 electrones, en el segundo nivel tiene 8 electrones, en el tercer nivel tiene 18 electrones, el en cuarto tiene 10y en el quinto 2 electrones. Qué elemento es? d) Sabemos que el átomo "Y" tiene 7 niveles de energfa en el primer nivel tiene 2 electrones, en el segundo nivei tiene 8 electrones, en el tercer nivel tiene 18 electrones, el en cuarto tiene 32, en el quinto tiene 18 electrones, en el sexto tiene 9 electrones y en el séptimo nivel tiene 2. 2Qué

elemento es?