átomos y moléculas

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  • 1. BASES QUÍMICAS DELMETABOLISMO Y LAFISIOLOGÍA
  • 2. Química: Ciencia para el siglo XXI Ciencia que estudia la materia y los cambios que ocurren en ella. Se le considera la Ciencia Central.
  • 3. Ciencia central en diversasdisciplinas. Salud Biología Química Física Ecología
  • 4. Química en la investigación actual en salud Química BiologíaBiotecnología Genética Fármacos Biomedicina Celular
  • 5. Clasificación de la materia Todo lo que ocupa espacio y tiene masa. Materia Sustancias Mezclas purasCompuestos Elementos Homogéneas Heterogéneas
  • 6. Propiedades de la materia Propiedad física: Se puede medir y observar sin que se modifique la composición o identidad de la sustancia. Propiedad química: Para observar una propiedad química debe ocurrir un cambio químico (Ej: combustión)
  • 7. Propiedades mensurables de lamateria  Propiedades extensivas: Depende de la cantidad de materia que se considere, son propiedades aditivas (Ej. Masa).  Propiedades intensivas: No depende de cuánta materia se considere (Ej. Temperatura).
  • 8. Átomos y moléculasToda la materia esta formada por átomos, ionesy moléculas.
  • 9. Átomo Los átomos son pequeñas partículas indivisibles que forman la materia.
  • 10. Modelos atómicosA lo largo de la historia muchos científicos hancontribuído en el desarrollo del modeloatómico, los más importantes son: Dalton (1766-1844) Avogadro (1776-1856) Thomson (1856-1940) Rutherford (1871-1937) Bohr (1885 – 1962) Plank De Broglie
  • 11. Modelo atómico actualEl átomo está formado por: Un núcleo, en donde se encuentran protones (carga positiva) y neutrones (neutros), en el que se concentra la masa y la carga positiva del átomo, Una corteza en la que se disponen los electrones (cargas negativas) en niveles de distinta energía, girando alrededor de regiones que se denominan orbitales.
  • 12.  El volumen que ocupa el átomo es aproximadamente 105 veces mayor que el volumen del núcleo, por lo que podemos considerar que el átomo está esencialmente vacío.
  • 13. Modelo atómico actual Los átomos son increíblemente pequeños, variando en tamaño de 60 a 500 picómetros (10-12 metros)Partícula Masa Carga Unidad de cargaElectrón 9,1·10-31 kg -1,6·10-19 C -1Protón 1,67·10-27 kg 1,6·10-19 C +1Neutrón 1,67·10-27 kg 0 0
  • 14. Número atómico El número atómico (Z) es igual al número de protones que se encuentran en el núcleo, y es característico de cada elemento. En los átomos neutros coincide con el número de electrones. En la Tabla periódica actual los elementos están organizados en orden creciente de su número atómico.
  • 15. Número másico El número másico (A) o masa atómica es el número de protones más el número de neutrones de un átomo. (A = Z + neutrones). El número de neutrones presentes en un átomo, puede ser diferente por lo que la masa atómica puede variar. Número másico (A) Símbolo X Número atómico (Z)
  • 16. Isótopos Los isótopos son átomos que tienen el mismo número atómico pero diferente número másico. Por ejemplo existen tres isótopos para el hidrógeno: Hidrógeno Deuterio Tritio Un protón Un protón Un protón Cero neutrones Un neutrón Dos neutrones
  • 17. Tabla periódica Los elementos se encuentran agrupados según sus propiedades físicas y químicas semejantes. Acomodados en orden creciente de su número atómico. Las filas horizontales se llaman períodos Las columnas verticales se llaman grupos o familias
  • 18. Tabla periódicaLos elementos se dividen en tres categorías: Metales: Conductores del calor y la electricidad, son la mayoría de los elementos. No metales: Mal conductor del calor y la electricidad, son 17 elementos. Metaloides: Propiedades intermedias, son 8 elementos.
  • 19. Tabla periódica
  • 20. Orbitales atómicos Aunque no se puede saber con exactitud la posición de un electrón, sí es posible definir la región en la que puede encontrarse en un momento dado. Se les describe como residentes en capas o niveles de energía a los que se han asignado números del 1 al 7, comenzando con el más cercano al
  • 21. Orbitales atómicos  Cada capa tiene una cierta capacidad para alojar electrones.Número de capas Número máximo de Orbitales electrones1 2 1s2 8 2s2p3 18 3s3p3d4 32 4s4p4d4f  Conforme aumenta la distancia de un electrón respecto al núcleo, su nivel de energía también se incrementa y es retenido con menos fuerza por la atracción positiva del núcleo.
  • 22. Orbitales atómicos Dentro de cada nivel los electrones ocupan orbitales atómicos específicos. Un orbital describe la distancia de un electrón respecto al núcleo y la forma y orientación geométrica del volumen que ocupa. Puede estar ocupado por cero, uno o dos electrones de espín opuesto (giro).
  • 23. Forma y orientación geométrica La forma y orientación geométrica del espacio que ocupan los electrones se describen por medio de orbitales s, p, d, f. En este curso veremos exclusivamente los orbitales s y p.
  • 24. Orbital s El orbital s es esférico, con el núcleo del átomo ubicado en su centro, los orbitales s de capas sucesivas son todos esféricos, aunque de tamaño creciente. http://javierdelucas.es/s-orbitals_3-up.j
  • 25. Orbital p El orbital p tiene forma de mancuerna de pesas con el núcleo entre los dos lóbulos. Cada capa tiene tres orbitales p idénticos en cuanto a tamaño y forma, y perpendiculares entre sí. En un sistema de coordenadas, un orbital está orientado a lo largo del eje x (px), otro a los largo del eje y (py) y el tercero a lo largo del eje z (pz).
  • 26. Orbital p http://javierdelucas.es/p-orbitals_3-up.jpg
  • 27. Orbital d http://javierdelucas.es/p-orbitals_3-up.jpg
  • 28. Reglas para el llenado de orbitales atómicos  Principio de exclusión de Pauli: Un orbital atómico determinado puede ser ocupado por sólo dos electrones, que para ello deben tener espines opuestos. Estos electrones de espines opuestos se consideran apareados. Electrones de igual espín tienden a separarse lo máximo posible.  Esta tendencia es el más importante de los factores que determinan la forma y propiedades de las moléculas.  El principio de exclusión de Wolfgang Pauli hijo, se considera la piedra angular de la
  • 29. Llenado de orbitales atómicos  La primera capa de electrones se compone de solo un orbital s y tiene la capacidad de alojar dos electrones.  La segunda capa tiene un orbital s y los tres orbitales p que pueden contener un total de 6 electrones, por lo tanto la capacidad total del segundo nivel es de 8 electrones.http://mazinger.sisib.uchile.cl/repositorio/ap/ciencias_quimicas_y_farmaceuticas/ap-quimgral-1/meislich/Images/fig0035.jpg
  • 30. Llenado de orbitales atómicos Así sucesivamente la capacidad de electrones de cada capa aumenta según los orbitales que contenga. El orbital d tiene 5 niveles y tiene la capacidad de alojar 10 electrones, dando un total de 18 y el orbital f aloja un total de 32 electrones.
  • 31. Principio de Aufbau Al llenar orbitales atómicos, primero se ocuparán los que estén más cercanos al núcleo, que son los de más baja energía, y luego continúan con los orbitales de mayor energía.http://148.204.103.95/des/quimica/menus/unid2_tema3.html
  • 32. Configuración electrónica La configuración electrónica es la descripción de la ocupación de orbitales por los electrones de un átomo o ion por nivel de energía y número de electrones. Tipo de orbital Número de Número de orbitales electrones s 1 2 p 3 6 d 5 10 f 7 14
  • 33. ¿Cómo llenar orbitalesatómicos? Siguiendo el orden del principio de construcción progresiva (regla de las diagonales) http://4.bp.blogspot.com
  • 34. Se pueden escribir configuracioneselectrónicas para los elementos1. Llenando orbitales atómicos de la más baja energía a la más alta energía.2. Colocando un electrón a la vez en los orbitales de cada conjunto dado (de la misma energía) hasta que cada uno esté lleno a la mitad.3. Por último, colocar los electrones restantes es estos orbitales llenos a la mitad, de modo que no más de dos electrones (espín opuesto) ocupen un solo orbital.
  • 35. Configuración electrónica de los elementos http://2.bp.blogspot.com
  • 36. Configuración electrónica y la Tabla periódica Los elementos están organizados en familias y períodos. Si observamos, cada familia podemos ver que en su capa externa:a) Los grupos I y II son resultado de llenar orbitales s.b) Las familias III a VIII, son resultado de llenar orbitales p.c) Las series de transición, de llenar los orbitales 3d, 4d y 5dd) Las serie de los lantánidos y actínidos, de llenar los orbitales 4f y 5f.
  • 37.  Además, los elementos de cada familia tienen la misma configuración electrónica general en la capa externa, pero los electrones están ubicados en distintas capas (niveles principales de energía). Los elementos de un grupo particular muestran propiedades químicas similares.
  • 38. Configuración electrónica y la Tabla periódicaFamilias I II III IV V VI VII VIIINúmero de electrones 1 2 3 4 5 6 7 8en la capa externaConfiguración s1 s2 s2p s2p s2p s2p s2p s2pelectrónica de capa 1 2 3 4 5 6externa
  • 39. Octetos estables Los elementos del grupo VIII, llamado grupo de los gases nobles o inertes, son los elementos más estables y menos reactivos. Todos estos elementos, excepto el Helio (s2), tienen la misma configuración electrónica de capa externa o capa de valencia, s2p6, la cual se conoce como octeto estable. El resto de los elementos, al formar compuestos químicos, tienden a alcanzar este octeto estable.
  • 40. Bibliografía Chang, R., (2010), Química, 10ª. Ed., China, McGraw-Hill. Bailey, P. (1998), Química Orgánica. Conceptos y aplicaciones, 5ta. Ed., México, Pearson Educación. www.bioygeo.info/pdf/06_Atomos_y_mole culas.pdf