CONCCEPTOS BÁSICOS DE QUÍMICA

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PROFESOR CHRISTIAN ROJAS MONTIEL / Estructura Atómica

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PROFESOR CHRISTIAN ROJAS MONTIEL

/

Estructura Atómica

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Contenidos

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2

Átomo1

Núcleo, nube de electrones2

Partículas subatómicas3

No. atómico y No. másico 4

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Átomo

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3

1 En física y química, átomo (del latín atomus, y éste del griego άτομος, indivisible) es la unidad más pequeña de un elemento químico ...

Átomodefinición

2 componente más pequeño de un elemento químico que retiene las propiedades asociadas con ese elemento.

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Los átomos son extremadamente pequeños. Han sido fotografiados con: microscopios

electrónicos microscopios de barrido

de tunel y microscopios de fuerza

atómica.

4

Átomos de una superficie de oroObtenida con un microscopio de Fuerza atómica.

Animación de átomos fotografiadoscon microscopio de barrido de tunel

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Estructura

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Tabla de Partículas Fundamentales

Partícula Masa (uma)

Masa (gramos)

Carga*(culombios)

Electrón0,000549 (5,49 10-4)

9,1095 10-

28

-1,6 10-19

Protón1,00728 1,6726 10-

24

+1,6 10-19

Neutrón1,00867 1,6750 10-

24

0

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6

* 1,6 10-19 Culombios = 1 unidad

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Tamaño del átomo7

Los átomos tienen un diámetro de 0.1-1.0 nmEl núcleo (donde estan lo protones y

neutrones) tiene un diámetro de alrededor de 10-15 m.

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Núcleo

Núcleo: Es la región central muy pequeña de un átomo donde se concentra

su masa.

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Número Atómico y Número de Masa9

Número Atómico identifica el átomo de un elemento. Es igual al número de protones en el núcleo.

Número de Masa es igual al número de protones más el número de neutrones en el núcleo. Aproximadamente igual a la masa de un átomo en

Unidades de Masa Atómica (uma).

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Notación isotópica

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protonesAneutrones

neutronesprotonesA

XXXXAA

A – Número de masa = Nº Total Protones y NeutronesA – Número de masa = Nº Total Protones y Neutrones

ZZ

Z – Número atómico = Nº Total Protones o de ElectronesZ – Número atómico = Nº Total Protones o de Electrones

CC

C – Carga X – Símbolo del elemento C – Carga X – Símbolo del elemento

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Ejemplo

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11

En la notación : El número atómico, Z es 6 El número de masa, A es 14 El número de protones es 6. El número de neutrones puede ser calculado de la

fórmula A = N + P; N = A - P N = 14 - 6 = 8 neutrones.

C146

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Isótopos y Peso Atómico

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Isótopos: Son átomos del mismo elemento que difieren únicamente en el

número de neutrones en el núcleo.

Masa atómica: También se conoce con el nombre de peso atómico. Es una masa

relativa promedio de los isótopos de un elemento, basados en un valor de la masa atómica del C-12 exactamente igual a 12 uma.

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Ejemplo de isótopos

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isótopo Nº protones

Nº electrones

Nº neutrones

protio

1 1 0

deuterio 1 1 1

tritio 1 1 2

H11

H21

H31

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ISÓTOPOS

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14

Dos isótopos son dos átomos de un mismo elemento que difieren en el número másico A, es decir, tienen el mismo número de protones y distinto número de neutrones.

Isótopo Z A Nº Protones Nº Neutrones

Uranio 235 92 235 92 143

Uranio 238 92 238 92 146

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Masa Atómica

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Es el peso promedio de todos los isótopos de un elemento

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NÚMEROSCUÁNTICOS

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Nube electrónica o envoltura17

Orbital: Es una región del espacio alrededor del núcleo donde

existe una alta probabilidad de encontrar electrones.Nivel de Energía:

Región del espacio alrededor del núcleo donde se encuentran los electrones y se subdividen en regiones más pequeñas llamadas subniveles y orbitales.

 Subnivel: Son orbitales que tienen las mismas características

dentro de un nivel de energía.

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Los cuatro primeros niveles de energía en el átomo de hidrógeno

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División de niveles en subniveles19

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La energía en el átomo esta cuantizada, es decir que su distribución es en forma discreta como si fuera una escalera.

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No se puede estar en una posición intermedia (entre el peldaño 1 o peldaño 2, por ejemplo). (a) representa una distribución continua de energía. (b) representa una distribución de energía cuantizada

tal como se manifiesta en el átomo.

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SUBNIVEL ORBITAL SPIN P. DE PAULI

Cada subnivel contiene uno o más orbitales.

Cada orbital puede contener uno o más electrones

Cada electrón en un orbital debe tener “spines” opuestos.

Cada electrón en un átomo debe tener un único número cuántico principal, subnivel, orbital y spin.

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División de subniveles en orbitales23

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Orbitales “s”24

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Orbitales “p”25

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Diagrama de los primeros 2 niveles de energía

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Combinación de los 3 orbitales “p”27

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Tamaños de los orbitales “s”28

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Orbitales “d”29

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Orbitales s, p y d en conjunto30

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Orbitales f

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Configuración electrónica32

Configuración Electrónica: Es una descripción de la distribución de los electrones en un

átomo, indicando los niveles de energía y orbitales que ocupan.

 Electrones Externos: Son los electrones de la última capa o nivel de un átomo, que

determinan la química del elemento.

Arreglo de los electrones en los niveles de energía: Se ha determinado que el máximo número de electrones en

cada nivel es igual a 2n2

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Regla diagonal33

El orden de llenado de los subniveles es de acuerdo a su nivel de energía creciente.

Para establecer el orden de llenado de los subniveles se puede seguir la Regla Diagonal.

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Regla de Hund: Un electrón no puede llenarse con dos electrones, hasta que

todos los que tengan menos energía o energía equivalente, posean por lo menos un electrón cada uno.

Principio de Exclusión de Pauli: Para que dos electrones ocupen el mismo orbital deben tener

“spines”opuestos. +1/2 flecha hacia arriba. -1/2 flecha hacia abajo.

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El número máximo de electrones que pueden ocupar un orbital es de dos. El movimiento de cualquier partícula cargada genera un

campo magnético. el spin de los electrones puede ser en el sentido de las agujas

del reloj (+1/2) o en contra del sentido de las agujas del reloj (-1/2) alrededor de un eje imaginario.

El electrón tiene polos magnéticos norte y sur. Estos campos magnéticos se compensan parcialmente para la

repulsión eléctrica.

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36El spin del electrón alrededor de un eje imaginario

genera un campo magnetico imaginario.

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Configuración electrónica37

Configuración electrónica del 11NaConfiguración electrónica del 11Na

1s22s22p63s11s22s22p63s1

Nivel de energía

Nivel de energía Subnivel

de energía

Subnivel de energía

Número de electrones

Número de electrones

Electrón de valencia

Electrón de valencia

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Subniveles de energía38

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Ni

28 electrones

Diagrama Orbital

4f ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______

6s ______

5p ______ ______ ______

4d ______ ______ ______ ______ ______

5s ______

4p ______ ______ ______

3d ______ ______ ______ ______ ______

4s ______

3p ______ ______ ______

3s ______

2p ______ ______ ______

2s ______

1s ______

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d8

[Ar] 4s23d8

Electrón Diferenciales el último electrón entra en la configuraciónelectrónica.

Electrón Diferenciales el último electrón entra en la configuraciónelectrónica.

Diagrama Orbital del Níquel

Área de Química

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Tipos de Configuración Electrónica

Área de Química

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Desarrollada:

Semidesarrollada:

Abreviada:

2 2 2 2 11 2 2 2 2x y zs s p p p

2 2 51 2 2s s p

2 52 2He s p

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Contenidos

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Grupos y periodos en la tabla1

Clasificación de los elementos2

Electronegatividad3

Aplicaciones y ejercicios4

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Periodos de elementos

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Los Periodos de elementos son las filas horizontales de la tabla periódica. Las propiedades de los elementos varían de izquierda a derecha a lo largo de la tabla periódica.

En la izquierda, la tabla periódica inicia con unos metales muy reactivos, y en el lado derecho se ubican los no metales que terminan cada periodo con un gas noble no reactivo.

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Grupos y familias

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Las columnas verticales de elementos en la tabla periódica son llamadas grupos o familias.

Los elementos en el mismo grupo o familia tienen propiedades químicas similares.

Los elementos representativos pertenecen a los dos primeros grupos y los últimos seis.

Estos son designados como grupos “A” o grupos 1,2,13-18.

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Grupos y Periodos

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Las propiedades periódicas explican la similitud en reactividad.

Grupos

Periodos

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Metales, no-metales y metaloides

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Metales – sustancias brillosas, opacas, buenos conductores del calor y la electricidad, maleables, dúctiles. Ejemplo: Cu. Lado izquierdo de la tabla.

No-metales – no conducen la electricidad o calor, no maleables o dúctiles. Ejemplo; C. Lado derecho de la tabla.

Metaloides – Elementos que tienen propiedades de ambos metales y no metales. Débiles conductores de la electricidad. Ejemplo: Si.

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Tabla periódica de los elementos, muestra la división entre metales, no-metales y metaloides.

Área de Química46

Page 47: CONCCEPTOS BÁSICOS DE QUÍMICA

Área de Química

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Groupo 1: metales alcalinos.Groupo 2: metales alcalinotérreos.Groupo 7: halogenos.Groupo 8: gases nobles.Elementos de transición – IIIB-IIB. Elementos de transición interna –

lantánidos y actínidos.

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Área de Química

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Electronegatividad

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11Capacidad que tiene un átomo de atraer electrones comprometidos en un enlace.

22Los valores de E.N. Son útiles para predecir el tipo de enlace que se puede formar entre átomos de diferentes elementos.

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H2.1

Elemento máselectronegativo

Li1.0

Be1.5

B2.0

C2.5

N3.0

O3.5

F4.0

Na0.9

Mg1.2

Al1.5

Si1.8

P2.1

S2.5

Cl3.0

K0.8

Ca1.0

Sc1.3

Ti1.5

V1.6

Cr1.6

Mn1.5

Fe1.8

Co1.8

Ni1.8

Cu1.9

Zn1.6

Ga1.6

Ge1.8

As2.0

Se2.4

Br2.8

Rb0.8

Sr1.0

Y1.2

Zr1.4

Nb1.6

Mo1.8

Tc1.9

Ru2.2

Rh2.2

Pd1.2

Ag1.9

Cd1.7

In1.7

Sn1.8

Sb1.9

Te2.1

I2.5

Cs0.7

Ba0.9

La1.1

Hf1.3

Ta1.5

W1.7

Re1.9

Os2.2

Ir2.2

Pt2.2

Au2.4

Hg1.9

Tl1.8

Pb1.8

Bi1.9

Po2.0

At2.2

Fr0.7

Ra0.9

Ac1.1

Th1.3

Pa1.5

U1.7

Np – Lw1.3

Elemento menos electronegativo

Valores de Electronegatividad

Área de Química

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