Los componentes del átomo

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Los componentes del átomo

  1. 1. El átomoEstructura electrónicadel átomo*
  2. 2. 09/05/2013Gloria Angélica Fuentes Zenteno 2*2.1 El átomo2.1.1 Concepto2.1.2 Modelos atómicos2.1.3 Función de los átomos en los cambios físicos, químicos ynucleares2.1.4 Isótopos2.1.5 Iones2.2 Estructura electrónica del átomo2.2.1 Fundamentos de la teoría cuántica ondulatoria2.2.2 Principios de la teoría cuántica2.2.3 Números cuánticos2.2.4 Configuración electrónicaRegla de Auf-BavRegla de HundElectrón diferencial
  3. 3. 09/05/2013Gloria Angélica Fuentes Zenteno 3*Concepto según Dalton:Se define como la unidadbásica de un elementoque puede intervenir enuna combinaciónquímica.Extremadamentepequeña e indivisibleDe 1850-siglo XXTiene estructura internacon partículassubatómicas:Protones, Neutrones yElectrones.La masa del núcleoconstituye la mayorparte de la masa total.El núcleo ocupa sólo1/10^13 del volumentotal del átomo.
  4. 4. 09/05/2013Gloria Angélica Fuentes Zenteno 4*Descubierto a travésdel tubo de rayoscatódicos*Partículas con carganegativa*Thompson relacionó lacarga eléctrica y lamasa: -1.76x10^8 C/g*Millikan encontró lacarga de un electrón: -1.6022x10^-19 C.*La masa es9.10x10^-28 g*Localizados en elnúcleo del átomo*Poseen carga positiva*Tienen la misma cargaque los electrones*Su masa es de1.67262X10^-24 g,*Aproximadamente 1840veces la masa delelectrón
  5. 5. 09/05/2013Gloria Angélica Fuentes Zenteno 5**Rutherford propuso laexistencia de otrapartícula subatómicaen el núcleo*James Chadwick loprobó en 1932 y losllamo: neutrones*Partículaseléctricamente neutras*Masa ligeramentemayor que la de losprotones*Masa: 1.67493x10^-24 g*Cero carga eléctrica
  6. 6. 09/05/2013Gloria Angélica Fuentes Zenteno 6MODELOS ATÓMICOS DE LA ESCUELA GRIEGATales de MiletoEl aguaconstituye lamateriaAnaximandroSustanciaprimordial(apeiron)IntangibleImpalpableHeráclito de EfesoFuegoetéricoEmpédoclesCuatro elementosAgua, aire, tierray fuegoDos fuerzasdivinasAtracción -repulsiónLeucipoInicio escuelaatomistaLa materia sedivide entrozospequeños queya no sedividenDe DemócritoÁtomos diferentesen tamaño yformaDistintaspropiedadesÁtomo indivisibleTomada encuenta 2000 añosdespués
  7. 7. 09/05/2013Gloria Angélica Fuentes Zenteno 7MODELOS ATÓMICOSDe Dalton(1803)Bola de billarProporcionesdefinidasProporcionesmúltiplesPropusoprimerossímbolosDe Thomson(1897)Pudín conpasasrabajó contubos de altovacíoDemostró:rayos catódicoseran partículasde carganegativaDescubridordel electrónDe RutherfordNúcleoatómico conmayormateriaElectronesgiranalrededordel núcleoPrimerareacciónnuclearDe BohrElectronesgiran alrededordel núcleo conenergíaconstanteOrbitascircularesNiveles deenergíaPrimer númerocuánticoDe SommerfeldSegundonúmerocuánticoProponesubnivelesde energíaOrbitascirculares yelípticasGrados deexcentricidadCuánticoPrincipal“n”Secundario“l”Magnético“m”De espín“s”
  8. 8. 09/05/2013Gloria Angélica Fuentes Zenteno 8*Físicos:*Varía la aparienciafísica*No cambia lacomposición ni laestructura*Sólo cambia eltamaño, forma, posición o estado deagregaciónQuímicos:*Dos o más sustancias(reactantes) setransforman en otras(productos)*Cambia la composicióny propiedades*Cambio de color, detemperatura*Formación de gases ode precipitados
  9. 9. 09/05/2013Gloria Angélica Fuentes Zenteno 9NUCLEARES:*Implican latransformación de losátomos*Implican una grancantidad de energía*Por fusión o fisiónFusión nuclear:*Dos núcleos atómicos seunen para formar unode mayor pesoFisión nuclear:*Proceso nuclear*El núcleo se divide endos o más núcleospequeñosLOS ÁTOMOS Y LOS CAMBIOS
  10. 10. 09/05/2013Gloria Angélica Fuentes Zenteno 10**
  11. 11. 09/05/2013Gloria Angélica Fuentes Zenteno 11*
  12. 12. 09/05/2013Gloria Angélica Fuentes Zenteno 12*Indica el número de protones , neutrones y electronespara cada uno de los siguientes elementos:Elemento Protones Neutrones Electrones8 17 - 8 = 9 880 199 – 80 = 119 8080 200 – 80 = 120 8029 63 – 29 = 34 29
  13. 13. 09/05/2013Gloria Angélica Fuentes Zenteno 13IONÁtomo (s) con carga netaCargaCatiónCarga netapositivaPerdida deelectronesAniónCarga netanegativaGananciadeelectronesCompuestoiónicoFormadoporcationesy anionesCombinarlosMonoatómicosContienensólo unátomoPoliatómicosContienenmás de unátomo
  14. 14. *09/05/2013Gloria Angélica Fuentes Zenteno 14
  15. 15. 09/05/2013Gloria Angélica Fuentes Zenteno 15*En el siglo XIX los intentos para comprender elcomportamiento de los átomos y de las moléculas no fueexitoso del todo. La física clásica asumía que los átomos ylas moléculas emitían o absorbían cualquier cantidad deenergía radiante.Planck (1900) proponía que los átomos y las moléculasemitían o absorbían energía sólo en cantidades discretascomo pequeños paquetes o cúmulos.Cuanto es la mínima cantidad de energía (E=hv) que sepuede emitir o absorber en forma de radiacioneselectromagnéticas. H: constante de Planck , v es lafrecuencia de radiaciónsJx 341063.6
  16. 16. 09/05/2013Gloria Angélica Fuentes Zenteno 16En 1905 Albert Einstein utilizó la teoría cuántica de Planckpara resolver el misterio del efecto fotoeléctrico.Efecto fotoeléctrico es un fenómeno en el que los electronesson expulsados desde la superficie de ciertos metales que sehan expuesto a la luz de al menos determinada frecuenciamínima, y que se conoce como frecuencia de umbral.El número de electrones liberados era proporcional a laintensidad (brillantes) de la luz.Los electrones no se liberaban cuando la frecuencia no llegabaal umbral.Einstein dedujo que cada una de las partículas de luz(fotones) debe poseer una energía E (E=hv).la luz posee propiedades tanto de partícula como de onda.
  17. 17. 09/05/2013Gloria Angélica Fuentes Zenteno 17*Las investigaciones de Einstein prepararon el camino pararesolver otro “misterio” de la física del siglo XIX: losespectros de emisión de los átomos (espectroscontinuos o de líneas de radiación emitida por lassustancias).Cada elemento tiene un espectro de emisión único. Laslíneas características de un espectro atómico se empleanen el análisis químico para identificar átomosdesconocidos, de la misma forma en que las huellasdigitales sirven para identificar a una persona.En 1913 Niels Bohr dio a conocer una explicación teóricadel espectro de emisión del átomo de hidrógeno.
  18. 18. 09/05/2013Gloria Angélica Fuentes Zenteno 18**Los electrones se movían en orbitas circulares*Cada orbita tiene una energía particular (cuantizada)*Demostró que las energías que tiene el electrón en elátomo de hidrógeno están dadas por:* = constante de Rydberg =*n = número cuántico principal*- indica que la energía del electrón del átomo es menor quela energía del electrón libre (0)*Cuando n=1, estado energético más estable (estadofundamental o nivel basal), estado de energía más bajo.)1( 2nRE HnHR Jx 181018.2
  19. 19. 09/05/2013Gloria Angélica Fuentes Zenteno 19*En 1924 Louis de Broglie dio respuesta al por qué lasenergías del electrón de hidrógeno eran cuantizadas.De Broglie razonó que si las ondas luminosas se comportancomo una corriente de partículas (fotones), quizá laspartículas como los electrones tuvieran propiedadesondulatorias.Un electrón enlazado al núcleo se comporta como una ondaestacionaria. Cuanto mayor sea la frecuencia devibración, menor la longitud de la onda estacionaria ymayor el número de nodos.Como la energía del electrón depende del tamaño de laorbita se debe de cuantizar.
  20. 20. 09/05/2013Gloria Angélica Fuentes Zenteno 20*Clinton Davisson, Lester Germer y G. P. Thompsondemostraron que los electrones poseen propiedadesondulatorias.Werner Heisenberg formuló la teoría principio deincertidumbre de Heisenberg: es imposible conocer concerteza el momento p (definido como la masa por lavelocidad) y la posición de una partícula simultáneamente.En 1926 Erwin Schrödinger formuló una ecuación quedescribe el comportamiento y la energía de las partículassubatómicas en general; incorpora el comportamiento departícula (masa), como el de onda (función de onda) quedepende de la ubicación del sistema en el espacio.
  21. 21. 09/05/2013Gloria Angélica Fuentes Zenteno 21*Con la ecuación de Schrödinger comenzó una nueva era enla física y la química, ya que dio inicio un nuevo campo, lamecánica cuántica (mecánica ondulatoria). de 1913 a 1926se le conoce como “vieja teoría cuántica”La ecuación de Schrödinger especifica los posibles estadosde energías que puede ocupar el electrón del átomo dehidrógeno e identifica las respectivas funciones de onda. Losestados de energía y sus funciones de onda se caracterizanpor un conjunto de números cuánticos.
  22. 22. 09/05/2013Gloria Angélica Fuentes Zenteno 22*Para describir la distribución de los electrones en elhidrógeno y otros átomos, la mecánica cuántica precisa detres números cuánticos (derivados de la ecuación deSchrödinger):*Número cuántico principal*Número cuántico del momento angular*Número cuántico magnético*Número cuántico de espín
  23. 23. 09/05/2013Gloria Angélica Fuentes Zenteno 23**El número cuántico principal (n) puede tomar valoresenteros de 1, 2, 3, … etc.*Define la energía de un orbital*Se relaciona con la distancia promedio del electrón alnúcleo en determinado orbital*Cuanto mayor es el valor de n, mayor es la distanciaentre un electrón en el orbital respecto del núcleo y enconsecuencia el orbital es más grande.
  24. 24. 09/05/2013Gloria Angélica Fuentes Zenteno 24**Expresa la forma de los orbitales*Los valores de l dependen del valor del número cuánticoprincipal, n.*L tiene los valores posibles de 0 hasta n-1*El valor de l se designa con las letras s, p, d, f, g, h, ……La secuencia especial de letras s, p, y d tiene origen histórico:*Líneas finas (sharp) s*Líneas difusas d*Líneas intensas o principales pl 0 1 2 3 4 5Nombredel orbital s p d f g h
  25. 25. 09/05/2013Gloria Angélica Fuentes Zenteno 25**Describe la orientación del orbital en el espacio*Depende del valor que tenga el número cuántico delmomento angular*Para cierto valor de l existen (2l+1) valores enterosde m*El número de valores que tenga m indica el númerode orbitales presentes en un subnivel
  26. 26. 09/05/2013Gloria Angélica Fuentes Zenteno 26**Define el giro del electrón*En sentido de las manecillas del reloj*En sentido contrario a las manecillas del reloj*Toma valores de +1/2 o -1/2*El movimiento del espín es aleatorio*Los electrones presentes en el átomo:*La mitad gira en una dirección y se desvían en un sentido*La otra mitad gira en sentido opuesto y se desvían en sentidoopuesto
  27. 27. 09/05/2013Gloria Angélica Fuentes Zenteno 27**Es la manera en que están distribuidos loselectrones entre los distintos orbitales atómicos*También es posible representarla por medio de undiagrama de orbital que muestra el espín delelectrón*Se puede determinar a partir del Principio deExclusión de Pauli
  28. 28. 09/05/2013Gloria Angélica Fuentes Zenteno 28**Establece que no es posible que dos electrones de unátomo tengan los mismo cuatro números cuánticosSustanciasDiamagnéticasEspines apareados o antiparalelosEfectos magnéticos canceladosRepelidas por un imánParamagnéticasContienen espines no apareadosAtraídas por imán
  29. 29. 09/05/2013Gloria Angélica Fuentes Zenteno 29*Establece que la distribución electrónica más estable en lossubniveles es la que tiene el mayor número de espinesparalelosEjemplo:*Configuración electrónica del carbono (Z=6)1s 2s 2p 2pConfiguración electrónica del nitrógeno (Z=7)1s 2s 2p 2p 2p222221 pss322221 pss
  30. 30. 09/05/2013Gloria Angélica Fuentes Zenteno 30**Establece que cuando los protones se incorporan alnúcleo de uno en uno para construir loselementos, los electrones se suman de la mismaforma a los orbitales atómicos.
  31. 31. 09/05/2013Gloria Angélica Fuentes Zenteno 31

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