Atomos y moleculasjose.ppt

Teoría atómicaTeoría atómica

Prof. Indira Franco Capítulo 5.1. Átomos, moléculas, iones

Química General para Ingenieros-7107

¿ Cómo está constituida la ¿ Cómo está constituida la materia en su interior?materia en su interior? Es una pregunta que data de siglos atrás, Es una pregunta que data de siglos atrás,

ya que en la antigua Grecia, los ya que en la antigua Grecia, los pensadores venían haciéndose esta pensadores venían haciéndose esta pregunta: cómo está constituida la pregunta: cómo está constituida la materia en su interior?materia en su interior?

DemócritoDemócrito (S.Va.c.) introduce el término (S.Va.c.) introduce el término de átomo como la parte mas pequeña de de átomo como la parte mas pequeña de la materia.la materia.

ÁTOMOÁTOMO

sinsin división divisiónProf. Indira Franco Capítulo 5.1. Átomos, moléculas, iones

Diferentes teorías en el Diferentes teorías en el estudio de la materiaestudio de la materia

TEORÍA ATÓMICA DE DALTON (1766-1844)TEORÍA ATÓMICA DE DALTON (1766-1844)Trataba de explicar las leyes de la época Trataba de explicar las leyes de la época

sobre la composición de las sustancias sobre la composición de las sustancias (leyes ponderales).(leyes ponderales).

El átomo es la unidad más pequeña de la El átomo es la unidad más pequeña de la cual está constituida la materia.cual está constituida la materia.

Todos los átomos de un elemento son Todos los átomos de un elemento son iguales entre sí en masa y propiedades, iguales entre sí en masa y propiedades, mientras que los átomos de diferentes mientras que los átomos de diferentes elementos tienen propiedades y masas elementos tienen propiedades y masas diferentes entre sí.diferentes entre sí.


TEORÍA ATÓMICA DE TEORÍA ATÓMICA DE DALTON(1766-1844)DALTON(1766-1844)

Los átomos se unen entre si formando Los átomos se unen entre si formando compuestos. compuestos.

Los átomos de cada clase suelen estar Los átomos de cada clase suelen estar en una relación numérica constante.en una relación numérica constante.

Los “átomos compuestos” tienen la Los “átomos compuestos” tienen la misma masa e idénticas propiedades.misma masa e idénticas propiedades.


PROGRESO EN EL PROGRESO EN EL ESTUDIO DE LA MATERIAESTUDIO DE LA MATERIA

En la última década del siglo XIX y En la última década del siglo XIX y comienzos del XX ocurrieron una comienzos del XX ocurrieron una serie de descubrimientos que serie de descubrimientos que dejaron en evidencia la teoría de la dejaron en evidencia la teoría de la indivisibilidad atómica.indivisibilidad atómica.

Estos descubrimientos hacen que Estos descubrimientos hacen que surjan los diferentes modelos surjan los diferentes modelos atómicos.atómicos.


MODELO DE THOMSON MODELO DE THOMSON (1897)(1897) Se basó en su experiencia con el tubo de rayos Se basó en su experiencia con el tubo de rayos

catódicos.catódicos. En el interior existe un gas sometido a una En el interior existe un gas sometido a una

diferencia de potencial.diferencia de potencial. Desde polo negativo (cátodo) se emite una Desde polo negativo (cátodo) se emite una

radiación hacia el polo positivo (ánodo).radiación hacia el polo positivo (ánodo). La radiación es emitida por el gas.La radiación es emitida por el gas.


MODELO DE MODELO DE THOMSON.cont.THOMSON.cont. Si la radiación viaja en sentido del cátodo(-) al Si la radiación viaja en sentido del cátodo(-) al

ánodo(+), su naturaleza será NEGATIVA.ánodo(+), su naturaleza será NEGATIVA. Además estará formada por partículas discretas al Además estará formada por partículas discretas al

terminar impactando en forma de chasquidos en la terminar impactando en forma de chasquidos en la placa del final del tubo.placa del final del tubo.

Se había descubierto una partícula constitutiva de la Se había descubierto una partícula constitutiva de la materia :EL ELECTRÓN.materia :EL ELECTRÓN.


MODELO DE MODELO DE THOMSON.cont.THOMSON.cont. En base a su experiencia En base a su experiencia

desarrolla su modelo del átomo desarrolla su modelo del átomo de la siguiente forma:de la siguiente forma:

El átomo posee partículas El átomo posee partículas negativas llamada electrones.negativas llamada electrones.

Intuía, dada la neutralidad de la Intuía, dada la neutralidad de la materia, la existencia de carga materia, la existencia de carga positiva en el átomo.positiva en el átomo.

Por tanto, anuncia que el átomo Por tanto, anuncia que el átomo es “UNA ESFERA MACIZA es “UNA ESFERA MACIZA CARGADA POSITIVAMENTE Y CARGADA POSITIVAMENTE Y EN SU INTERIOR SE EN SU INTERIOR SE DISTRIBUYEN LOS DISTRIBUYEN LOS ELECTRONES”ELECTRONES”

Símil: sandía Símil: sandía (Pepitas=electrones. Fruto: (Pepitas=electrones. Fruto: átomo cargado positivamente)átomo cargado positivamente)


DESCUBRIMIENTO DESCUBRIMIENTO PROTÓNPROTÓN

En 1886, el físico alemán Eugen En 1886, el físico alemán Eugen Goldstein, empleando un tubo catódico Goldstein, empleando un tubo catódico con un cátodo perforado, descubrió una con un cátodo perforado, descubrió una nueva radiación, que fluía por los nueva radiación, que fluía por los orificios del cátodo en dirección opuesta orificios del cátodo en dirección opuesta a la de los rayos catódicos. a la de los rayos catódicos.

Se le denominó "rayos canales".Se le denominó "rayos canales". Puesto que los rayos canales se mueven Puesto que los rayos canales se mueven

en dirección opuesta a los rayos en dirección opuesta a los rayos catódicos de carga negativa , ésta era de catódicos de carga negativa , ésta era de naturaleza positiva.naturaleza positiva.


MODELO DE MODELO DE RUTHERFORD.RUTHERFORD.

Rutherford bombardeó una Rutherford bombardeó una fina lámina de oro con fina lámina de oro con partículas alfa (núcleos de partículas alfa (núcleos de Helio, provenientes de la Helio, provenientes de la desintegración del Polonio)desintegración del Polonio)

Observó que la mayor parte Observó que la mayor parte de las partículas que de las partículas que atravesaban la lámina atravesaban la lámina seguían una línea recta o se seguían una línea recta o se desviaban un ángulo muy desviaban un ángulo muy pequeño de la dirección pequeño de la dirección inicial. inicial.

Solamente, muy pocas Solamente, muy pocas partículas se desviaban partículas se desviaban grandes ángulos, lo que grandes ángulos, lo que contradecía el modelo contradecía el modelo atómico propuesto por atómico propuesto por Thomson. Thomson.

Rutherford supuso que Rutherford supuso que dichas desviaciones dichas desviaciones provenían de una única provenían de una única interacción entre la partícula interacción entre la partícula proyectil y el átomo.proyectil y el átomo.Prof. Indira Franco Capítulo 5.1. Átomos,

moléculas, iones

MODELO DE MODELO DE RUTHERFORDRUTHERFORD

RutherfordRutherford concluyó que concluyó que el hecho de que la el hecho de que la mayoría de las partículas mayoría de las partículas atravesaran la hoja atravesaran la hoja metálica, indica que gran metálica, indica que gran parte del átomo está parte del átomo está vacío vacío

El rebote de las partículas El rebote de las partículas indica un encuentro indica un encuentro directo con una zona directo con una zona fuertemente positiva del fuertemente positiva del átomo y a la vez muy átomo y a la vez muy densa de la masa. densa de la masa.


MODELO DE MODELO DE RUTHERFORDRUTHERFORD

Podemos mencionar que el Podemos mencionar que el modelomodelo de de RutherfordRutherford ofrecía las siguientes afirmaciones: ofrecía las siguientes afirmaciones:

El átomo esta constituido por una parte central a la El átomo esta constituido por una parte central a la que se le llama núcleo y la que se encuentra que se le llama núcleo y la que se encuentra concentrada casi toda la masa del núcleo y toda la concentrada casi toda la masa del núcleo y toda la carga positiva.carga positiva.

En la parte externa del átomo se encuentra toda la En la parte externa del átomo se encuentra toda la carga negativa y cuya masa es muy pequeña en carga negativa y cuya masa es muy pequeña en comparación con el resto del átomo, esta está comparación con el resto del átomo, esta está formada por los electrones que contenga el átomo.formada por los electrones que contenga el átomo.

Los electrones giran a gran velocidad en torno al Los electrones giran a gran velocidad en torno al núcleo, en orbitas circulares.núcleo, en orbitas circulares.

El tamaño del núcleo es muy pequeño en El tamaño del núcleo es muy pequeño en comparación con el del átomo, aproximadamente comparación con el del átomo, aproximadamente 10000 veces menor.10000 veces menor.


MODELO EN BASE A LA MODELO EN BASE A LA EXPERIENCIAEXPERIENCIA


INVALIDACIÓN DEL MODELO INVALIDACIÓN DEL MODELO DE THOMSON EN BASE A LA DE THOMSON EN BASE A LA

EXPERIENCIA DE EXPERIENCIA DE RUTHERFORDRUTHERFORD


FALLA EN EL MODELO FALLA EN EL MODELO DE RUTHERFORDDE RUTHERFORD

Einstein llega a la conclusión de que Einstein llega a la conclusión de que los átomos emiten energía en forma los átomos emiten energía en forma de paquetes o cuantos.de paquetes o cuantos.

Rutherford no tomó en cuenta que:Rutherford no tomó en cuenta que: Los electrones en movimiento Los electrones en movimiento

liberarían energía constante, de liberarían energía constante, de manera que al perderla serían manera que al perderla serían atraídos por el núcleo. Esto no es lo atraídos por el núcleo. Esto no es lo que sucede.que sucede.

MODELO DE BOHRMODELO DE BOHR

Niels Bohr (1885-1962) propuso un Niels Bohr (1885-1962) propuso un nuevo modelo atómico, a partir de los nuevo modelo atómico, a partir de los descubrimientos sobre la naturaleza de descubrimientos sobre la naturaleza de la luz y la energía.la luz y la energía.

Los electrones giran en torno al núcleo Los electrones giran en torno al núcleo en niveles energéticos bien definidos.en niveles energéticos bien definidos.

Cada nivel puede contener un número Cada nivel puede contener un número máximo de electrones.máximo de electrones.

Es un modelo precursor del actual.Es un modelo precursor del actual.


Descubrimiento del Descubrimiento del neutrónneutrón

Investigando las diferencias entre el número Investigando las diferencias entre el número de protones y la masa del átomo, descubrió de protones y la masa del átomo, descubrió una nueva partícula: EL NEUTRÓN.una nueva partícula: EL NEUTRÓN.

Poseen masa similar al protón.Poseen masa similar al protón. Sin carga eléctrica.Sin carga eléctrica. El neutrón permite explicar la estabilidad de El neutrón permite explicar la estabilidad de

los protones en el núcleo del átomo, los protones en el núcleo del átomo, manteniéndolos “unidos”, y por tanto manteniéndolos “unidos”, y por tanto justificando la no repulsión de estos en dicho justificando la no repulsión de estos en dicho núcleo, a pesar de poseer el mismo signo de núcleo, a pesar de poseer el mismo signo de carga (+).carga (+).


Modelo actualModelo actualCORTEZA electrones.CORTEZA electrones.

ÁTOMO protones.ÁTOMO protones.

NÚCLEONÚCLEO neutrones.neutrones.

-Los electrones no describen orbitas definidas, sino que se -Los electrones no describen orbitas definidas, sino que se distribuyen en una determinada zona llamada ORBITAL.distribuyen en una determinada zona llamada ORBITAL.

-En esta región la probabilidad de encontrar al electrón es -En esta región la probabilidad de encontrar al electrón es muy alta (95%)muy alta (95%)

-Se distribuyen en diferentes niveles energéticos en las -Se distribuyen en diferentes niveles energéticos en las diferentes capas.diferentes capas.


Partículas elementales Partículas elementales del átomodel átomo



QUARKSQUARKS

Descubridor: Murray Gell-Mann



Características Características partículaspartículas

NUMERO ATÓMICONUMERO ATÓMICOYY

NÚMERO MÁSICONÚMERO MÁSICO Número atómico (Z): Número atómico (Z):

Es el número de protones que tienen los Es el número de protones que tienen los núcleos de los átomos de un elemento. núcleos de los átomos de un elemento. Todos los átomos de un elemento tienen el Todos los átomos de un elemento tienen el mismo número de protones. mismo número de protones.

Como la carga del átomo es nula, el número Como la carga del átomo es nula, el número de electrones será igual al número atómico. de electrones será igual al número atómico.

Número másico(A):Número másico(A):Es la suma del número de protones y de Es la suma del número de protones y de neutrones.neutrones.


Numero atómico y Numero atómico y másicomásico

La forma La forma aceptada para aceptada para denotar el denotar el numero atómico numero atómico y el numero y el numero másico de un másico de un elemento X es:elemento X es:


ISÓTOPOSISÓTOPOS Átomos que tienen el mismo número Átomos que tienen el mismo número

atómico, pero diferente número másicoatómico, pero diferente número másico. . Por lo tanto la diferencia entre dos isótopos Por lo tanto la diferencia entre dos isótopos

de un elemento es el número de neutrones de un elemento es el número de neutrones en el núcleo. en el núcleo.

Isótopos de carbono:Isótopos de carbono:

Isótopos de hidrógeno:Isótopos de hidrógeno:

La forma más común es el hidrógeno, que es La forma más común es el hidrógeno, que es el único átomo que no tiene neutrones en su el único átomo que no tiene neutrones en su núcleo. núcleo.


IONESIONES

Los átomos pueden a su vez perder o Los átomos pueden a su vez perder o ganar electrones para estabilizarse.ganar electrones para estabilizarse.

Cuando un átomo gana electrones, Cuando un átomo gana electrones, adquiere un exceso de carga negativa.adquiere un exceso de carga negativa.

Formando un ión negativo o Formando un ión negativo o aniónanión ,que ,que se representa como : Xse representa como : X--

Cuando un átomo pierde electrones , Cuando un átomo pierde electrones , tiene defecto de carga negativa .O más tiene defecto de carga negativa .O más carga positiva que negativa. Formando carga positiva que negativa. Formando un ión positivo o un ión positivo o catióncatión: X: X++


IONESIONES

Ejemplos :Ejemplos :

2626 Fe Fe 26protones 26protones 26 26 protonesprotones

26electrones 26Fe+2

30neutrones. 30neutrones

átomo de hierro catión hierro +2

24electrones


CONFIGURACIÓN CONFIGURACIÓN ELECTRÓNICA POR ELECTRÓNICA POR

NIVELESNIVELES Según modelo Según modelo

fijado, los fijado, los electrones se electrones se distribuyen en distribuyen en diferentes niveles, diferentes niveles, que llamaremos que llamaremos capas. Con un capas. Con un número máximo de número máximo de electrones en cada electrones en cada nivel o capa.nivel o capa.

NivelNivel Numero Numero máximo máximo de de electroneelectroness

11 22

22 88

33 1818

44 3232

55 3232Prof. Indira Franco Capítulo 5.1. Átomos, moléculas, iones

DISTRIBUCIÓN DE LOS DISTRIBUCIÓN DE LOS ELECTRONES EN LA ELECTRONES EN LA

CORTEZA.CORTEZA. Así , en un elemento como el potasio en estado Así , en un elemento como el potasio en estado

neutro:neutro:

1919 K K 19 protones; 19 electrones; 20 neutrones19 protones; 19 electrones; 20 neutrones

1ªcapa : 2e1ªcapa : 2e--




DISTRIBUCIÓN DISTRIBUCIÓN ELECTRONICA(CONT.)ELECTRONICA(CONT.)

Hemos visto como Hemos visto como los átomos se los átomos se distribuyen en distribuyen en niveles o capas de niveles o capas de energía.energía.

Dentro de cada Dentro de cada nivel existen nivel existen además subniveles además subniveles con probabilidad de con probabilidad de encontrarnos encontrarnos electrones.electrones.

NivNivelel

Max Max de de ee--

subsubnivenivell

Max Max de de ee--

11 22 ss 22

22 88ss 22

pp 66

33 1818ss 22

pp 66

dd 1010Prof. Indira Franco Capítulo 5.1. Átomos, moléculas, iones

NivelNivel Max de eMax de e-- subnivelsubnivel Max de eMax de e--

44 3232

ss 22

pp 66

dd 1010

ff 1414

55 3232

ss 22

pp 66

dd 1010

ff 1414

66 1818ss 22

pp 66

dd 1010Prof. Indira Franco Capítulo 5.1. Átomos, moléculas, iones

Ejemplo : SodioEjemplo : Sodio

Por lo tanto, para el SODIO (11 Por lo tanto, para el SODIO (11 electrones), el resultado es: 1 selectrones), el resultado es: 1 s22 2 s2 s22 2 p 2 p66 3 s 3 s11

1º nivel: 2 electrones; 1º nivel: 2 electrones; 2º nivel: 8 electrones; 2º nivel: 8 electrones; 3º NIVEL: 1 electrón;3º NIVEL: 1 electrón; En la tabla periódica podemos En la tabla periódica podemos

leer: 2 - 8 - 1leer: 2 - 8 - 1


EJEMPLO: ManganesoEJEMPLO: Manganeso

MANGANESO: 25 electronesMANGANESO: 25 electrones 1 s1 s22 2 s 2 s22 2 p 2 p6 6 3 s3 s22 3 p 3 p66 4 s 4 s22 3 d 3 d55

1º nivel: 2 electrones1º nivel: 2 electrones 2º nivel: 8 electrones2º nivel: 8 electrones 3º nivel: 13 electrones3º nivel: 13 electrones 4º nivel: 2 electrones4º nivel: 2 electrones En la tabla periódica podemos En la tabla periódica podemos

leer: 2 - 8 - 13 - 2leer: 2 - 8 - 13 - 2


Formación de iones más Formación de iones más probablesprobables

Un ión perderá o ganará electrones , hasta Un ión perderá o ganará electrones , hasta que se estabilice.que se estabilice.

La forma más común de estabilización es La forma más común de estabilización es la de formar estructuras electrónicas de la de formar estructuras electrónicas de gas noble.gas noble.

¿PORQUÉ DE GAS NOBLE?¿PORQUÉ DE GAS NOBLE?Los gases nobles son los elementos que Los gases nobles son los elementos que menos tienden a perder o ganar menos tienden a perder o ganar electrones, no reaccionan apenas, solo bajo electrones, no reaccionan apenas, solo bajo condiciones extremas. Por tanto todos los condiciones extremas. Por tanto todos los átomos tienden a adquirir una estructura átomos tienden a adquirir una estructura electrónica similar a la de estos.electrónica similar a la de estos.


Formación de iones más Formación de iones más probablesprobables

Porque buscan lograr la estabilidad, como la Porque buscan lograr la estabilidad, como la piedra que cae rodando por una montaña piedra que cae rodando por una montaña logra su estabilidad cuando se detiene, cada logra su estabilidad cuando se detiene, cada elemento de la tabla periódica logra su elemento de la tabla periódica logra su estabilidad cuando adquiere la estructura estabilidad cuando adquiere la estructura electrónica del gas noble(último grupo del electrónica del gas noble(último grupo del S.P.) más cercano. S.P.) más cercano.

Quedando el último nivel de energía de cada Quedando el último nivel de energía de cada uno de éstos átomos con ocho electrones.uno de éstos átomos con ocho electrones.

Excepto los átomos que se encuentran cerca Excepto los átomos que se encuentran cerca del Helio, que completan su último nivel con del Helio, que completan su último nivel con sólo dos electrones.sólo dos electrones.

Por ésta razón se denomina a ésta REGLA Por ésta razón se denomina a ésta REGLA

DEL OCTETODEL OCTETO Prof. Indira Franco Capítulo 5.1. Átomos, moléculas, iones

Ejemplos de formación de Ejemplos de formación de iones más probablesiones más probables

1111NaNa --Podemos observar que el Nº atómico del Podemos observar que el Nº atómico del

SODIO está más cerca del Nº atómico del SODIO está más cerca del Nº atómico del Neón.Neón.

-Si el SODIO pierde un electrón (una carga -Si el SODIO pierde un electrón (una carga negativa), adquiere configuración de Neón.negativa), adquiere configuración de Neón.

-Entonces deja de ser neutro-Entonces deja de ser neutro . .

1111Na :1sNa :1s222s2s22pp663s3s1 -1 e 1 -1 e NaNa++


Ejemplos de formación de Ejemplos de formación de iones más probablesiones más probables

1717ClCl

1717Cl=1sCl=1s222s2s222p2p663s3s223p3p55

+1electrón +1electrón

17 17 ClCl- - 1s1s222s2s222p2p663s3s223p3p66

[Ar] [Ar]


Qué elementos se usan en los celulares?

El ColtanEl Coltan

https://youtu.be/rR5QJ143qoY https://youtu.be/rR5QJ143qoY (VIDEO)(VIDEO)

MASA ATOMICA O PESO MASA ATOMICA O PESO ATOMICOATOMICO

Es la cantidad de masa de un Es la cantidad de masa de un elemento.elemento.

Se puede determinar la masa o peso Se puede determinar la masa o peso atómico de un elemento por medio atómico de un elemento por medio de las masas de sus isótopos y las de las masas de sus isótopos y las abundancias relativas de estos.abundancias relativas de estos.

El cloro que se encuentra en la El cloro que se encuentra en la naturaleza tiene un 75.78% de naturaleza tiene un 75.78% de 3535Cl con Cl con una masa atómica de 34.969 u.m.a. y una masa atómica de 34.969 u.m.a. y 24.22% de 24.22% de 3737Cl con una masa atómica Cl con una masa atómica de 36.966 u.m.a. Calcule la masa de 36.966 u.m.a. Calcule la masa atómica promedio.atómica promedio.

Masa atómica = (0.7578)(34.969 u.m.a) + (0.2422)(36.966 u.m.a)Masa atómica = 26.50 u.m.a. + 8.953 u.m.aMasa atómica = 35.45 u.m.a.

MoléculasMoléculas

Moléculas y compuestos Moléculas y compuestos moleculares, pesos moleculares, pesos

molecularesmoleculares

Fuentes de referenciaFuentes de referencia

www.juntadeandalucia.es/averroes/www.juntadeandalucia.es/averroes/recursos.../recursos.../atomosymoleculasatomosymoleculas..pptppt

http://www.librosmaravillosos.com/http://www.librosmaravillosos.com/grandesideasdelaciencia/capitulo05.htmlgrandesideasdelaciencia/capitulo05.html

http://www.eis.uva.es/~qgintro/atom/tutorial-http://www.eis.uva.es/~qgintro/atom/tutorial-02.html 02.html

http://http://enciclopedia_universal.esacademic.com/enciclopedia_universal.esacademic.com/13775/Regla_del_octeto13775/Regla_del_octeto

Química. La Ciencia Central. Brown. Capítulo Química. La Ciencia Central. Brown. Capítulo 2.2.

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