QUÍMICA BÁSICA
Margarita Patiño Jaramillo
MODELOS ATÓMICOS VAMOS A ANALIZAR LOS CUATRO MODELOS MÁS IMPORTANTES Y LA REVISIÓN ACTUAL DEL ÚLTIMO DE ELLOS:
Cuenta que… que
la
historia
La primera teoría científica sobre el átomo fue propuesta por John Dalton a principios del siglo XIX, y a partir de ahí se fueron proponiendo diversos modelos:
TEORÍA ATÓMICA DE DALTON
1. La materia está constituida por átomos que son inalterables y no se pueden dividir. 2. Las sustancias simples o elementos están formadas por átomos simples idénticos con la misma masa y propiedades. 3. Los compuestos están formados por átomos compuestos, también idénticos entre sí. 4. Los átomos de distintas sustancias tienen distinta masa y distintas propiedades. 5. Los átomos no se destruyen en las reacciones químicas, sino que se recombinan en la proporción numérica más sencilla posible.
MODELO ATÓMICO DE THOMSON
THOMSON demuestra la existencia del electrón. El átomo es como una torta, cargada toda ella positivamente, en la que se incrustaban como pequeñas pasa que eran las cargas negativas o electrones. -La materia es eléctricamente neutra. -La materia desprende electrones, pero nunca cargas positivas.
MODELO DE RUTHERFORD
RUTHERFORD es discípulo de Thomson, pero en su época hubo dos grandes avances científicos: -El efecto fotoeléctrico, consistente en la emisión de electrones por parte de una superficie metálica la incidir luz sobre ella. -La radiactividad, Becquerel comprobó que las sales de Uranio emitían espontáneamente radiaciones.
MODELO DE RUTHERFORD
Entonces experimentó con rayos α que incidían sobre películas de oro. Descubrió así la existencia del núcleo, objeto muy masivo y cargado positivamente. Postulados: El átomo está constituido por un núcleo central que concentra toda la carga positiva y casi toda la masa del átomo.
MODELO DE RUTHERFORD
En la corteza están los electrones, con carga negativa y con una masa despreciable frente a la del núcleo. Los electrones giran en órbitas circulares concéntricas en torno al núcleo. El tamaño del núcleo es muy pequeño en comparación con el tamaño de todo el átomo, y entre el núcleo y la corteza hay espacio vacío.
MODELO DE BOHR
BOHR trabajó con Rutherford cuando este ya había postulado
su
modelo.
Postuló
un
modelo
sin
demostración experimental que lo demostrara. Se suele decir de él que soñó con el modelo una noche y a la mañana siguiente lo escribió con la suerte de que sus ideas eran las correctas y el modelo perdura en el tiempo. Los electrones giran en órbitas circulares (esto es lo único que no se mantiene actualmente) en torno al núcleo merced a la atracción eléctrica protón-electrón.
MODELO DE BOHR
El electrón no puede situarse a cualquier distancia del núcleo, sino que debe ocupara niveles u órbitas predeterminadas. No valen posiciones intermedias entre órbitas.
Mientras el electrón se mueve en su órbita no pierde energía. Si pasa de una órbita externa a otra más interna desprende energía, la misma que absorbe para la transición contraria.
MODELO ATÓMICO ACTUAL
Antes explicamos los pasos que llevaron a establecer este modelo que es con el que actualmente trabajamos. El modelo planetario de RUTHERFORD presentó enseguida una gran deficiencia: los electrones no describían órbitas estables.
Proponer un modelo alternativo al de Rutherford supuso romper con el concepto de órbita para el desplazamiento del electrón. La nueva idea fue la de orbital.
Proponer un modelo alternativo al de Rutherford supuso romper con el concepto de órbita para el desplazamiento del electrón. La nueva idea fue la de orbital. El modelo atómico de orbitales se basa en las ideas expuestas por diversos científicos, especialmente el austriaco E. Schrödingery el alemán W. K. Heisenberg. Este modelo establece una serie de postulados, de los que cabe destacar como más importantes los siguientes:
El electrón se comporta como una onda en su movimiento alrededor del núcleo. No es posible predecir la trayectoria exacta del electrón alrededor del núcleo. Por eso, hay que abandonar la idea de órbitas definidas de la teoría de Bohr y hablar en su lugar, de orbitales atómicos.
Hay varias clases de orbitales que e diferencian por su forma y orientación en el espacio; así decimos que hay orbitales s, p, d ó f. En cada nivel energético hay un número determinado de orbitales de cada clase. Un orbital atómico es la región del espacio donde existe una probabilidad aceptable de que se encuentre un electrón. En cada orbital no podrán encontrarse más de dos electrones.
DISTRIBUCIÓN DE ORBITALES Y ELECTRONES PARA LOS CUATRO NIVELES Nivel de energía (n)
1
2
3
4
Tipo de orbitales
s
s p
s p d
s p d f
Número de orbitales de cada tipo
Número máximo de electrones en los orbitales
1 1 s 2
1 3 2s 2p 2 6
Número máximo de electrones por nivel (2n2)
2
8
Denominación de los orbitales
1 3 5 1 3 5 7 3s 3p 4s 4p 4d 3d 4f10 2 6 2 6 10 14 18 32
Junto al desarrollo del modelo atómico actual se produjo el descubrimiento de dos nuevas partículas en el interior del átomo:
El protón, partícula con carga positiva igual en valor numérico a la del electrón. Se encuentra en el núcleo atómico y su masa es 1837 veces mayor que la del electrón. El neutrón, partícula eléctricamente neutra, de masa semejante a la del protón y que también se encuentra en el núcleo. Del conocimiento de estas partículas, se obtuvieron numerosas explicaciones al comportamiento de la materia relacionadas con otros conceptos. Uno de ellos fue el número atómico, o número de protones que tiene un átomo, un dato característico de cada elemento químico.
Pipssss
Tengan en cuenta y no olviden que…
El número de protones de un átomo se conoce como número atómico y se representa por Z . Por ejemplo: un número Z = 1, pues solamente dispone de un protón en su núcleo. De hecho, el hidrógeno es el elemento químico más sencillo -y a la vez más abundante en la naturaleza. No olvide que el Número atómico Z es el número de protones que componen el núcleo del átomo.
En un átomo neutro, el número atómico debe coincidir con el número de electrones. También fue interesante la incorporación del número másico, másico que es aquel que resulta de la suma del número de neutrones y el número atómico de un átomo.
Los isótopos son átomos con el mismo número atómico y diferente número másico. másico Su existencia es posible porque suele haber átomos del mismo elemento que tienen distinto numero de neutrones. Así por ejemplo los tres isótopos del carbono se escribirían de la siguiente forma: 12C, 13C y 14C.
El número atómico es seis (z = 6) en los tres casos, porque los tres pertenecen al elemento carbono que tiene seis protones en el núcleo de sus átomos. En el primer caso habrá seis neutrones, siete en el segundo y en el último ocho. Podemos decir por tanto, que en una aproximación del modelo atómico del litio cuyo número atómico es tres (z = 3). Es decir presentaría tres protones, y si el átomo es neutro, como queremos suponer, también tres electrones su estructura sería algo así:
Las masas absolutas de los átomos son increíblemente pequeñas, por esa razón se ha introducido una escala de masas atómicas que tiene como referencia la masa de un isótopo de carbono. El minúsculo tamaño del átomo queda de manifiesto en la relación entre la unidad de masa atómica y un gramo:
1UMA ≈ 1,66 · 10-24g
NO DEBESOLVIDAR ESTOS CONCEPTOS: … • Unidad de masa atómica: masas de los protones y neutrones en números enteros. • 1 UMA ≈ 1.66 x 10-24 • Masa atómica = número de protones + número de neutrones (peso atómico) • Número atómico = número de protones
Nombre Electrón Protón Neutrón
Masa en gramos en uma
Carga Símbolo eléctrica
1.674954x10-24 g
1.00727605 uma
11+
1.674954 x10-24
1.00866 5uma
0
9.1093897x10-28 g .0005485712 uma
ep+ o p n
Se me olvidó…
NO SE DEBEOLVIDAR QUE…
Los protones tienen una masa de 1 y una carga positiva +1. Los neutrones tienen masa igual a 1, pero no poseen carga. En el núcleo está la mayor cantidad de masa de un átomo. Los electrones cargados negativamente se encuentran en la periferia del átomo, y se mueven en regiones definidas del espacio, separadas del núcleo (orbitales): Por tanto, la mayor parte del átomo es espacio vacío
INSISTO…
Que un átomo es eléctricamente neutro, (por que En un átomo cualquiera, el número de partículas cargadas positivamente es igual al número de partículas cargadas negativamente. Por tanto, el número de protones es igual al número de electrones)
INSISTO…
Que un átomo es eléctricamente neutro, (por que En un átomo cualquiera, el número de partículas cargadas positivamente es igual al número de partículas cargadas negativamente. Por tanto, el número de protones es igual al número de electrones)
CONCEPTOS IMPORTANTE Ya se había mencionado…
Isótopo: Átomos con el mismo número atómico, pero diferente masa atómica Ejemplo: Isótopos del hidrógeno Nombre
Símbolo
Protones
Neutrones
Masa atómica
Abundancia natural
Hidrógeno
1
1H
1
0
1
99.985%
Deuterio
2
1H
1
1
2
0.015%
Tritio
3
1H
1
2
3
trazas
Cómo es que es?... Debo calcular A
EL NÚMERO DE MASA (A), es la suma del número de protones y neutrones contenidos en el núcleo. Númerode demasa, masa,AA == protones protones++neutrones neutrones Número A = A = Z +Z N+ N No olviden que el número de protones es igual al número de electrones e igual a Z , por eso he realizado el reemplazo anterior. A (Número de masa) = Z + número de neutrones. Conocidos el número atómico y el de masa para el elemento, se puede conocer su número de neutrones. Número neutrones = A - Z
Mira Z se puede escribir en forma simplificada
En forma simplificada, el número de masa y el número atómico de un átomo se puede escribir con el respectivo símbolo, así:
A Z
x
Donde X representa el símbolo del elemento. A, el número de masa y el número atómico. Z, el número de protones. Recordá que el
Número neutrones = A - Z
MIREN UN EJERCICIO COMO GUÍA
Para cada uno de los átomos indicados, identifique el número de protones, (p+), electrones, (e-) y neutrones, (n). Identifique también a qué elemento pertenecen. Según la notación: , en la parte superior izquierda está el número de masa, A; en la parte inferior izquierda está el número atómico, Z, que identifica al elemento, ya que es igual al número de protones o electrones a)
60 30
x
b)
27 13
x
c)
40 20
x
d)
39 19
x
SOLUCIÓN AL EJERCICIO Según la notación: en la parte superior izquierda está el número de masa, A; en la parte inferior izquierda está el número atómico, Z, que identifica al elemento, ya que es igual al número de protones o electrones, Así: Como Z = 30, entonces p+ = 30 y e- = 30, que corresponde al elemento Zn. Número de neutrones = A - Z, entonces 60 - 30 = 30 neutrones. Como Z = 13, entonces, p+ = 13 y e- = 13, que corresponde al elemento Al. Número neutrones = A - Z; 27 - 13 = 14 neutrones. c.
Como Z = 20, entonces p+ = 20 y e- = 20, que corresponde al elemento C a. Número de neutrones = A - Z; 40 - 20 = 20 neutrones.
d.
Dado que Z = 19, entonces p+ = 19 y e- = 19, que corresponde al K y número neutrones = A - Z; = 39 - 19 = 20 neutrones.
• http://www.deciencias.net/proyectos/quimica/atomo/ • SIMULACION http://www.deciencias.net/proyectos/paginas/librosvivos.htm http://www.librosvivos.org/videos/ VIDEOS SIMULACION http://www.deciencias.net/proyectos/quimica/atomo/comp/estructura.htm ESTRUCTURA ELEDTRONICA DELOS ATOMOS MODELO ATOM DE BOHR: http://www.deciencias.net/proyectos/quimica/atomo/modelobohr.htm EXPERIMENTO DE FUTHERFORD http://www.deciencias.net/proyectos/quimica/atomo/rutherford.htm Relación carga-masa del electrón http://www.deciencias.net/proyectos/quimica/atomo/carga-masa.htm APPLESDEQCA: http://www.deciencias.net/proyectos/quimica/index.htm
ENLACE QCO http://www.deciencias.net/proyectos/quimica/compuestos/enlace.htm MEDIO AMBIENTE http://www.deciencias.net/proyectos/consumer/mambiente/petroleo.htm http://www.deciencias.net/proyectos/paginas/mambiente.htm Cambio climatico, los hechos
http://www.elmundo.es/especiales/2007/02/ciencia/cambioclimatico/index.html?pagina=/especiales/2007/02/ciencia/cambioclimati Ecologízate
http://www.elmundo.es/especiales/2007/02/ciencia/cambioclimatico/index.html?pagina=/especiales/2007/02/ciencia/cambioclimati Tu futuro
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