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Estructura Atómica Bases Químicas
1. Introducción <ul><li>¿Cuál es la naturaleza fundamental de la materia? </li></ul><ul><li>En la antigüedad…. </li></ul><...
1. Introducción <ul><li>Postulados de Dalton: </li></ul><ul><li>Cada elemento se compone de partículas extremadamente pequ...
1. Introducción <ul><li>Leyes involucradas en los Postulados de Dalton: </li></ul><ul><li>Ley de composición constante (o ...
2. Descubrimiento de la estructura atómica. <ul><li>Teoría atómica de Dalton: observaciones macroscópicas…..sin embargo, n...
2. Descubrimiento de la estructura atómica. <ul><li>Thomson (1897):  Rayos catódicos son desviados por campos eléctricos y...
2. Descubrimiento de la estructura atómica. <ul><li>El átomo esta compuesto por partículas mas pequeñas. </li></ul><ul><li...
2. Descubrimiento de la estructura atómica. <ul><li>Modelo de Rutherford:   </li></ul><ul><li>- Partículas positivas:  pro...
2. Descubrimiento de la estructura atómica. <ul><li>Chadwick (1932) :  sabia que  H  tenia un protón y 1 electrón, y que e...
3. Visión Moderna del Átomo. <ul><li>Teoría atómica moderna:   </li></ul><ul><li>- núcleo de carga positiva, conformado po...
3. Visión Moderna del Átomo. <ul><li>Masa se  expresa en Unidad de Masa Atomica  (uma) </li></ul><ul><li>1 uma = 1,66054 x...
4. Numero Atómico, Másico e Isótopos. <ul><li>… ..Si todos los elementos están compuestos por átomos, ¿Qué hace que un ele...
4. Numero Atómico, Másico e Isótopos. <ul><li>Numero Atómico (Z) : el numero de protones de los átomos de un elemento; es ...
4. Numero Atómico, Másico e Isótopos. <ul><li>Existen en la naturaleza elementos que poseen igual cantidad de protones, pe...
4. Numero Atómico, Másico e Isótopos. <ul><li>¿Poseen los isótopos del carbono  </li></ul><ul><li>diferentes característic...
4. Numero Atómico, Másico e Isótopos. <ul><li>¿Poseen los isótopos del carbono  </li></ul><ul><li>diferentes característic...
4. Numero Atómico, Másico e Isótopos. <ul><li>Los elementos se dan en la naturaleza como mezcla de sus diferentes isótopos...
<ul><li>Los elementos se dan en la naturaleza como mezcla de sus diferentes isótopos.  </li></ul><ul><li>Entonces, si hay ...
<ul><li>Sabemos que las propiedades químicas de los elementos se deben al numero de protones y electrones de sus átomos. <...
<ul><li>Estudio de la estructura electrónica del átomo:  Química Cuántica. </li></ul><ul><li>Planck (1900):  energía liber...
<ul><li>De Broglie (19): </li></ul><ul><li>- el electrón de mueve en su orbita a una velocidad de 5.96 x 10 6  m/s….dada s...
5. Estructura Electrónica de los Átomos. Núcleo Atómico Numero de electrones por niveles
5. Estructura Electrónica de los Átomos.
<ul><li>Uhlenbeck-Goudsmit (1925): </li></ul><ul><li>- Cada electrón gira sobre si mismo ( spin ) </li></ul><ul><li>Pauli ...
<ul><li>Cada elemento posee un numero y distribución espacial de electrones que es característica de cada elemento. </li><...
<ul><li>Dado el principio de exclusión de Pauli, los orbítales se llenan en orden de energía creciente, con máximo de dos ...
<ul><li>La Configuración electrónica de todos los elementos se indica en la tabla periódica. </li></ul><ul><li>Las caracte...
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<ul><li>Grupos  </li></ul><ul><li>- relacionados con en numero de electrones en el orbital electrónico mas externo. </li><...
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<ul><li>Radio atómico : distancia entre el núcleo del átomo y el ultimo nivel electronico (tamaño del átomo) </li></ul><ul...
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  1. 1. Estructura Atómica Bases Químicas
  2. 2. 1. Introducción <ul><li>¿Cuál es la naturaleza fundamental de la materia? </li></ul><ul><li>En la antigüedad…. </li></ul><ul><li>… la materia esta formada por partículas indivisibles: átomo (Democrito, siglo IV AC). </li></ul><ul><li>Estudio de gases……existe algo “invisible” (siglo XVII) </li></ul><ul><li>Dalton (siglo XVII): estudios a partir de las mediciones de cantidades de materia que reaccionan. </li></ul>
  3. 3. 1. Introducción <ul><li>Postulados de Dalton: </li></ul><ul><li>Cada elemento se compone de partículas extremadamente pequeñas llamadas átomos. </li></ul><ul><li>Todos los átomos de un elemento son idénticos. </li></ul><ul><li>Los átomos de un elementos no se transforman en átomos diferentes en las reacciones químicas. </li></ul><ul><li>Cuando se combinan átomos de mas de un tipo de elemento se originan los compuestos, y este tiene el mismo numero relativo de la misma clase de átomos. </li></ul>
  4. 4. 1. Introducción <ul><li>Leyes involucradas en los Postulados de Dalton: </li></ul><ul><li>Ley de composición constante (o proporciones definidas) de Proust (1800). La composición de un compuesto puro es siempre la misma. </li></ul><ul><li>Ley de la conservacion de la materia de Lavoisieur (1750) La materia no se crea ni se destruye, solo se transforma. </li></ul><ul><li>Ley de Dalton (de proporciones múltiples): la proporción de los elementos que forman un compuesto esta en números enteros pequeños. </li></ul>
  5. 5. 2. Descubrimiento de la estructura atómica. <ul><li>Teoría atómica de Dalton: observaciones macroscópicas…..sin embargo, no existian pruebas de la existencia del atomo. </li></ul><ul><li>¿Es el átomo indivisible?.......... </li></ul><ul><li>Estudio de la estructura microscópica del átomo (siglo XIX): tubos catódicos. </li></ul><ul><li>Tubos al vacío donde se aplica corriente eléctrica, generándose rayos (llamados rayos catódicos ). </li></ul>
  6. 6. 2. Descubrimiento de la estructura atómica. <ul><li>Thomson (1897): Rayos catódicos son desviados por campos eléctricos y magnéticos, y cargaban negativamente a metales……los rayos son particulas con carga negativa y masa… descubrimiento del electron. </li></ul><ul><li>Carga del electrón: -1,60 x 10 -19 C </li></ul><ul><li>Masa del electrón: 9,10x10 -28 g (2000 veces mas pequeña que de un átomo de H). </li></ul><ul><li>Si hay cargas negativas, hay igual numero de cargas positivas: nube de carga positiva (Modelo de “pudin de pasas” de Thomson) </li></ul>
  7. 7. 2. Descubrimiento de la estructura atómica. <ul><li>El átomo esta compuesto por partículas mas pequeñas. </li></ul><ul><li>Rutherford (1911): el átomo es un núcleo positivo (mayor parte de la masa del átomo) rodeado de pequeños electrones negativos. La mayor parte del volumen de átomo es espacio vacío. </li></ul>
  8. 8. 2. Descubrimiento de la estructura atómica. <ul><li>Modelo de Rutherford: </li></ul><ul><li>- Partículas positivas: protones . </li></ul><ul><li>- Nº electrones = Nº protones </li></ul><ul><li>- masa del protón: 1,67 x 10- 24 g (1800 veces superior a la del electrón) </li></ul><ul><li>- carga del protón: + 1,60 x 10 -19 C (numéricamente igual que el electrón) </li></ul>
  9. 9. 2. Descubrimiento de la estructura atómica. <ul><li>Chadwick (1932) : sabia que H tenia un protón y 1 electrón, y que el He tiene 2 protones y 2 protones, por lo tanto la diferencia debería ser 2:1. Sin embargo es de 4:1. Existen partículas neutras. Descubre el neutron. </li></ul><ul><li>- Relación 4:1 de debe a los neutrones. El H no tiene neutrones, el He tiene 2 neutrones, 2 protones y 2 electrones. </li></ul><ul><li>- Masa del neutron: 1,674x 10- 24 </li></ul><ul><li>- Carga del neutron: 0,00 C </li></ul><ul><li>Por convención: +1,60 x 10 -19 C = carga +1 </li></ul><ul><li>-1,60 x 10 -19 C = carga -1 </li></ul><ul><li>0,00 C = carga 0 </li></ul>
  10. 10. 3. Visión Moderna del Átomo. <ul><li>Teoría atómica moderna: </li></ul><ul><li>- núcleo de carga positiva, conformado por </li></ul><ul><li>protones y neutrones. </li></ul><ul><li>- los electrones se encuentran rodeando </li></ul><ul><li>al núcleo (nube electrónica) atraídos por </li></ul><ul><li>el núcleo positivo. </li></ul><ul><li>- el numero de protones (+) y es igual al de </li></ul><ul><li>electrones (-). </li></ul><ul><li>- la mayor parte (casi un 99%) de la masa del átomo la conforma el núcleo. </li></ul><ul><li>- la mayor parte (99%) del volumen del átomo es espacio vacío, y es donde residen los electrones. </li></ul>
  11. 11. 3. Visión Moderna del Átomo. <ul><li>Masa se expresa en Unidad de Masa Atomica (uma) </li></ul><ul><li>1 uma = 1,66054 x10 -24 g </li></ul><ul><li>Dimensiones se expresan en Amstrongs (Aº) </li></ul><ul><li>1Aº = 1 x 10 -10 m </li></ul><ul><li>Diámetro de un átomo: 1 a 5 Aº </li></ul><ul><li>Diámetro de un núcleo atómico: 10 -4 Aº </li></ul>
  12. 12. 4. Numero Atómico, Másico e Isótopos. <ul><li>… ..Si todos los elementos están compuestos por átomos, ¿Qué hace que un elemento sea diferente a otro? </li></ul><ul><li>Todos los átomos de un elemento tienen igual numero de protones. </li></ul><ul><li>- hidrogeno: 1 </li></ul><ul><li>- helio: 2 </li></ul><ul><li>- oxigeno: 16 </li></ul><ul><li>- carbono: 12 </li></ul><ul><li>- hierro: 55 </li></ul><ul><li>- cloro: 35 </li></ul><ul><li>La diferencia entre elementos se debe exclusivamente a la diferencia en el numero de sus partículas subatómicas en cada átomo. </li></ul><ul><li>Si los átomos tienen carga neutra, el numero de electrones es el mismo que el de protones. </li></ul>
  13. 13. 4. Numero Atómico, Másico e Isótopos. <ul><li>Numero Atómico (Z) : el numero de protones de los átomos de un elemento; es lo que define al elemento. </li></ul><ul><li>Numero Másico (A, peso atómico): numero de la suma de protones (Z) y neutrones (N) de un elemento. </li></ul>
  14. 14. 4. Numero Atómico, Másico e Isótopos. <ul><li>Existen en la naturaleza elementos que poseen igual cantidad de protones, pero diferente cantidad de neutrones….se llaman isotopos. </li></ul><ul><li>Se nombran por su numero másico: </li></ul><ul><li>Ejemplo: Carbono 14, carbono 13, etc. </li></ul>
  15. 15. 4. Numero Atómico, Másico e Isótopos. <ul><li>¿Poseen los isótopos del carbono </li></ul><ul><li>diferentes características químicas?.... </li></ul>
  16. 16. 4. Numero Atómico, Másico e Isótopos. <ul><li>¿Poseen los isótopos del carbono </li></ul><ul><li>diferentes características químicas?.... NO, todos tienen las mismas características químicas. </li></ul>
  17. 17. 4. Numero Atómico, Másico e Isótopos. <ul><li>Los elementos se dan en la naturaleza como mezcla de sus diferentes isótopos. </li></ul><ul><li>Entonces, si hay distintos isótopos, ¿cual es el peso atómico de un elemento?..... </li></ul>
  18. 18. <ul><li>Los elementos se dan en la naturaleza como mezcla de sus diferentes isótopos. </li></ul><ul><li>Entonces, si hay distintos isótopos, ¿cual es el peso atómico de un elemento?..... </li></ul><ul><li>Peso atómico promedio : peso atómico de un elemento considerando los porcentajes de abundancia relativa de cada uno de sus isótopos. </li></ul><ul><li>Ejemplo: Carbono </li></ul><ul><li>abundancia de isótopos de carbono: </li></ul><ul><li>C 12 = 98,93% </li></ul><ul><li>C 13 = 1,07% </li></ul><ul><li>C 14 = despreciable </li></ul><ul><li>(0,9893)(12) + (0,0107)(13) = 12,01 </li></ul><ul><li>Carbono 12,01 no existe, es solo referencial. </li></ul>4. Numero Atómico, Másico e Isótopos.
  19. 19. <ul><li>Sabemos que las propiedades químicas de los elementos se deben al numero de protones y electrones de sus átomos. </li></ul><ul><li>Sin embargo, existen elementos con similares características químicas. </li></ul><ul><li>- helio, neón, argón son gases no reactivos. </li></ul><ul><li>- sodio y potasio son metales blandos, muy reactivos, </li></ul><ul><li>- fluor y cloro son gases muy reactivos que reaccionan con H de a un átomo. </li></ul><ul><li>- carbono y silicio pueden formar polímeros. </li></ul><ul><li>Lo que reacciona de un elemento no es su átomo, sino que son sus electrones. Esto provoca “arrastre” del atomo (se vera an Enlace Quimico) </li></ul><ul><li>Las características químicas de los elementos no dependen solo del numero de electrones, sino también de la distribución de ellos en el átomo. </li></ul><ul><li>El átomo posee una cierta Estructura Electrónica. </li></ul>5. Estructura Electrónica de los Átomos.
  20. 20. <ul><li>Estudio de la estructura electrónica del átomo: Química Cuántica. </li></ul><ul><li>Planck (1900): energía liberada o absorbida en “paquetes” o cuantos. </li></ul><ul><li>Bohr (1913): </li></ul><ul><li>- los electrones están localizados alrededor del núcleo en niveles de energía. (orbitas o niveles de energia). </li></ul><ul><li>- Las orbitas mas lejanas poseen mayor energía, y viceversa. </li></ul><ul><li>- un electrón emite o capta energía cuando pasa de un estado a otro. </li></ul>5. Estructura Electrónica de los Átomos.
  21. 21. <ul><li>De Broglie (19): </li></ul><ul><li>- el electrón de mueve en su orbita a una velocidad de 5.96 x 10 6 m/s….dada su alta velocidad y su baja masa el electron se comporta como onda (propiedades ondulatorias del electron). </li></ul><ul><li>Heisemberg(1920)-Schr ö dinger (1926): </li></ul><ul><li>- cada nivel de energía posee “otras orbitas” o subcapas, llamadas orbitales . Como el electron se comporta como onda, no tiene localizacion especifica, solo existen “probabilidades” de localizacion espacial. Estas probables localizaciones son los orbitales. </li></ul><ul><li>- cada orbital posee un determinado nivel de energía . </li></ul><ul><li>- cada nivel de energía posee un numero determinado de electrones . </li></ul>5. Estructura Electrónica de los Átomos.
  22. 22. 5. Estructura Electrónica de los Átomos. Núcleo Atómico Numero de electrones por niveles
  23. 23. 5. Estructura Electrónica de los Átomos.
  24. 24. <ul><li>Uhlenbeck-Goudsmit (1925): </li></ul><ul><li>- Cada electrón gira sobre si mismo ( spin ) </li></ul><ul><li>Pauli (1925): principio de exclusión. </li></ul><ul><li>- en cada orbital puede haber solo hasta dos electrones, con spines opuestos. </li></ul>5. Estructura Electrónica de los Átomos.
  25. 25. <ul><li>Cada elemento posee un numero y distribución espacial de electrones que es característica de cada elemento. </li></ul><ul><li>La distribución espacial de los electrones en los átomos de cada elemento se llama Configuración Electrónica . </li></ul><ul><li>La configuración electrónica basal es en la que sus electrones se encuentran en su mas bajo nivel de energía. </li></ul>5. Estructura Electrónica de los Átomos.
  26. 26. <ul><li>Dado el principio de exclusión de Pauli, los orbítales se llenan en orden de energía creciente, con máximo de dos electrones por orbital. </li></ul>5. Estructura Electrónica de los Átomos.
  27. 27. <ul><li>La Configuración electrónica de todos los elementos se indica en la tabla periódica. </li></ul><ul><li>Las características reactivas de un elemento químico esta dada por el numero de electrones en el nivel de energía mas externo (Orbital de Valencia o estado de oxidación)… se vera con mayor detalle en “Enlace Quimico”. </li></ul>5. Estructura Electrónica de los Átomos.
  28. 28. <ul><li>Luego de la teoría atómica de Dalton se buscaron regularidades químicas de los elementos. </li></ul><ul><li>Desarrollo de la Tabla Periódica por Mendeleev (1869). </li></ul><ul><li>Tabla periódica : tabla en la que se encuentran agrupados los elementos químicos que tienen propiedades químicas semejantes. </li></ul>6. Tabla Periódica.
  29. 29. <ul><li>Los elementos en la tabla periódica se ordenan en grupos y periodos: </li></ul><ul><li>Grupos: </li></ul><ul><li>- columnas. </li></ul>6. Tabla Periódica.
  30. 30. <ul><li>Grupos: </li></ul><ul><li>- se designan por números (antes con letras…es la que mas se usa). </li></ul>6. Tabla Periódica.
  31. 31. <ul><li>Grupos </li></ul><ul><li>- relacionados con en numero de electrones en el orbital electrónico mas externo. </li></ul><ul><li>- los elementos de un grupos poseen ciertas similitudes químicas (reactividad) </li></ul><ul><li>- alcalinos (1A) </li></ul><ul><li>- alcalino-terreos (2A) </li></ul><ul><li>- halogenos (7A) </li></ul><ul><li>- gases nobles (8A) </li></ul><ul><li>- metales de acuñación </li></ul><ul><li>(para hacer monedas, 1B) </li></ul>6. Tabla Periódica.
  32. 32. <ul><li>Periodos: </li></ul><ul><li>- filas. </li></ul><ul><li>- relacionadas con numero de orbítales electrónicos de los elementos </li></ul>6. Tabla Periódica.
  33. 33. <ul><li>Numero de niveles de energia, y electrones en capa mas externa de: </li></ul><ul><li>Ni </li></ul><ul><li>Co </li></ul><ul><li>Ar </li></ul><ul><li>Bi </li></ul><ul><li>Mo </li></ul><ul><li>Ta </li></ul><ul><li>Cl </li></ul>6. Tabla Periódica.
  34. 34. <ul><li>¿Cómo será la distribución de los elementos de la tabla periódica de acuerdo a su tamaño? </li></ul>6. Tabla Periódica.
  35. 35. <ul><li>Radio atómico : distancia entre el núcleo del átomo y el ultimo nivel electronico (tamaño del átomo) </li></ul><ul><li>- dentro de un grupo, el radio atómico aumenta a medida que se baja en al columna (numero de niveles de energía) </li></ul><ul><li>- dentro de un periodo, el radio atómico disminuye a medida que se avanza a la derecha (atracción sobre electrones aumente a mayor numero de electrones) </li></ul>6. Tabla Periódica.
  36. 36. <ul><li>El comportamiento químico de un elemento esta relacionado con la capacidad que tiene dicho elemento de perder un electrón. </li></ul><ul><li>Energía de Ionización: energía requerida para eliminar un electrón de un átomo. Mientras mas alta, mas difícil quitar un electrón. Relacionado con la electronegatividad. </li></ul><ul><li>Mayor a medida se aumenta </li></ul><ul><li>numero atómico en un periodo, </li></ul><ul><li>Menor a medida se aumenta </li></ul><ul><li>numero atómico en un grupo. </li></ul>6. Tabla Periódica. Mayor Menor
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