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  • 1. QUIMICA [ATOMOS Y MOLECULAS ] CURSILLO DE INGRESO 2014 CRA-FILIAL CORRIENTES CONTENIDOS CONCEPTUALES Tema 2: Átomos y Moléculas. El Elemento químico. Partículas fundamentales del átomo. Composición del átomo. Número atómico. Número másico. Isótopos. Moléculas. ÁTOMOS Y MOLÉCULAS El átomo es la unidad de materia más pequeña de un elemento químico que mantiene su identidad o sus propiedades, y que no es posible dividir mediante procesos químicos. Los átomos se clasifican de acuerdo al número de protones y neutrones que contenga su núcleo. El número de protones o número atómico determina su elemento químico, y el número de neutrones determina su isótopo. El Elemento Químico Toda la materia está compuesta de diferentes combinaciones de formas simples de materia llamadas elementos químicos. Existen más de 100 elementos químicos; hasta 1996 se habían descubierto o creado 112 elementos. Si tenemos en cuenta que elemento químico es una sustancia formada por un único tipo de átomos (es también definido como una sustancia que no se puede separar en sustancias más simples por medios químicos o sustancia que consiste en átomos con el mismo número atómico), podemos decir que existen 112 (o más de 100) clases de átomos que son los que dan lugar a la gran diversidad de materiales de nuestro mundo. La IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry) es el organismo internacional que en la actualidad, entre otras funciones, aprueba los nombres propuestos para los nuevos elementos. Cada elemento tiene un nombre y un único símbolo químico, formado por una o dos letras relacionadas con el nombre. El Átomo La partícula más pequeña que puede existir de un elemento, recibe el nombre de átomo, palabra que proviene del griego y significa indivisible. Hoy se sabe que los átomos tienen una estructura interna y están constituidos por partículas de menor tamaño. Está compuesto por un núcleo atómico, en el que se concentra casi toda su masa, rodeado de una nube de electrones. El núcleo está formado por protones, con carga positiva, y neutrones, eléctricamente neutros. Los electrones, cargados negativamente, permanecen ligados a este mediante la fuerza electromagnética. En 1911, Rutherford postuló que la mayor parte de la masa del átomo y toda su carga positiva, reside en una región muy pequeña, extremadamente densa, a la que llamó núcleo. La mayor parte del volumen total del átomo era espacio vacío en el que los electrones se movían alrededor del núcleo. La lista de partículas que constituyen el núcleo se ha vuelto larga y continúa creciendo desde la época de Rutherford, pero son tres las partículas fundamentales o partículas subatómicas que afectan el comportamiento químico: el protón, el neutrón y el electrón. Los protones y neutrones forman un cuerpo central, compacto llamado núcleo del átomo (en conjunto se conocen como nucleones). Los electrones se distribuyen en el espacio como si fueran una nube alrededor del núcleo. A este modelo de un átomo se lo llama átomo nuclear. [1 ]
  • 2. QUIMICA [ATOMOS Y MOLECULAS ] CURSILLO DE INGRESO 2014 CRA-FILIAL CORRIENTES Características de las partículas subatómicas Partícula Electrón Protón Neutrón Símbolo ep+, H+ n Carga 19 - 1,602 x 10- C -19 + 1,602 x 10 C 0 Carga -1 +1 0 Masa -28 9,109.10 g -24 1,673.10 g -24 1,675.10 g Masa u.m.a -4 5,486 x 10 1,0073 1,0087 Por comodidad se expresan carga del electrón: - 1 y carga del protón: +1. Neutrones son eléctricamente neutros. Como el número de protones es igual al número de electrones, el átomo es eléctricamente neutro. Las masas de los átomos son extremadamente pequeñas. Para no usar cantidades tan pequeñas, se usa la unidad de masa atómica uma= 1,66054 x 10 –24 g. La masa del protón = 1836 veces la masa del electrón. Todos los átomos de un elemento tienen el mismo número de protones en el núcleo. Eso hace que el átomo de un elemento sea diferente de un átomo de otro elemento. Número atómico, Número másico e Isópotos Se denomina número atómico Z de un elemento, al número de protones que hay en el núcleo de cada átomo de dicho elemento. Como el átomo es eléctricamente neutro, el número de electrones debe ser igual al número de protones. La identidad química de un átomo queda determinada por Z. El número másico A es la suma del número de protones Z y de neutrones N del núcleo de un átomo. A = Z + N Isotopos de un elemento que tienen el mismo número atómico Z pero distintos números másicos A Todos los isótopos de un mismo elemento tienen exactamente el mismo Z, es decir poseen el mismo número de protones (y también de electrones alrededor de su núcleo), pero distinto número de neutrones en el interior del núcleo. La mayoría de los elementos tienen dos o más isótopos. Para un mismo elemento químico, el número de protones que tienen sus átomos en sus núcleos es el mismo, pero no el de neutrones, el cual puede variar. Los isótopos del hidrógeno son: + ¹1H, (protón) p = 1 e =-1 n=0 + ²1H (deuterio) p = 1 e =-1 n=1 + ³1H (tritrio) p = 1 e =-1 n=2 Un núcleo específico se denomina núclido o nucleido. El número másico y el número atómico de un elemento X se representan asi: Ej.: 23 11Na + p = + 11 - e = - 11 n= 12 A XX n= A-Z (23-11= 12) [2 ]
  • 3. QUIMICA [ATOMOS Y MOLECULAS ] CURSILLO DE INGRESO 2014 CRA-FILIAL CORRIENTES 14 7N + p = +14 - e =- 14 n=7 n= A-Z (14-7= 7) Puede que nos encontremos el número atómico y la masa cambiada, pero siempre sabremos cual es uno y cual es otro porque la masa atómica siempre será mayor que el número atómico Comúnmente el número atómico se omite en el símbolo núclido y el nombre del isótopo es el nombre del elemento seguido del número másico. 12 6 C 13 6 C (isotopo 13 del carbono) 14 6 C (isotopo 14 del carbono) MOLÉCULAS Una molécula es un agregado (eléctricamente neutro) de por lo menos dos átomos en un ordenamiento definido; que se mantienen unidos por medio de fuerzas químicas llamadas enlaces químicos. Una molécula puede contener átomos del mismo elemento o átomos de dos o más elementos, siempre en una proporción fija. Así una molécula no siempre es un compuesto, el cual por definición está formado por dos o más elementos. En casi todas las moléculas, dos o más átomos están enlazados, juntos, en unidades discretas (partículas) muy pequeñas que son eléctricamente neutras. Los elementos que normalmente ocurren como moléculas diatómicas son: H 2 – O2 – N2– X2 (halógenos). Algunos elementos existen en más de una forma, por ejemplo: O2 (oxigeno) y O3 (ozono); C (graf to) y C (diamante); P (blanco) y P (rojo). Las diferentes formas de un mismo elemento, en el mismo estado físico se denominan variedades alotrópicas o alótropos. La mayoría de las sustancias que nos rodean son combinaciones de elementos. Un compuesto es una sustancia integrada por dos o más elementos distintos en una proporción determinada. Los átomos de un compuesto pueden estar enlazados, formando moléculas o pueden presentarse en forma de iones. Iones son partículas cargadas eléctricamente, pueden ganar o perder electrones, se clasifican en: Cationes cuando pierden electrones: el catión sodio perdió 1 e- y el catión calcio perdió 2 eAniones cuando gana electrones: el anión cloro gano 1 e- y el anión azufre gano 2 eSímbolo 13 6C 23 + 11 Na 40 2+ 20 Ca 35 17Cl , 32 216S Z 6 11 20 17 16 A 13 23 40 35 32 - N° P N° e N° n Carga electrónica 6 6 7 0 11 10 12 1+ 20 18 20 2+ 17 18 18 116 18 16 2- Ion No Catión Catión Anión Anión Elementos electropositivos y electronegativos Se llaman elementos electropositivos aquellos que tienen tendencia a perder electrones transformándose en cationes; a ese grupo pertenecen los metales. Elementos electronegativos son los que toman con facilidad electrones transformándose en aniones; a este grupo pertenecen los metaloides. Un compuesto formado por moléculas se denomina compuesto molecular. Ej: H2O Un compuesto formado por iones se denomina compuesto iónico. Ej. NaCl. [3 ]
  • 4. QUIMICA [ATOMOS Y MOLECULAS ] CURSILLO DE INGRESO 2014 CRA-FILIAL CORRIENTES Los compuestos iónicos están formados por iones positivos y negativos que se mantienen unidos por la atracción electrostática entre sus cargas eléctricas opuestas. Un compuesto iónico no está formado por moléculas individuales. Cada cristal de NaCl es un conjunto ordenado de un enorme número de iones Na+ y Cl- alternados. [4 ]