01 definiciones del atomo

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01 definiciones del atomo

  1. 1. Estructura del átomo
  2. 2. Aproximadamente 10-10 m Características Generales del Núcleo ÁtomoConsta de tres partículas subatómicas:protones y neutrones ubicados en elnúcleo, y electrones, situados en la nubeelectrónica.Los electrones poseen carga eléctricanegativa, los protones positiva y losneutrones no poseen carga alguna.Son eléctricamente neutros porque siempre Protón (carga positiva)poseen el mismo número de protones yelectrones. Neutrón (sin carga)Quien define el nombre del átomo de unelemento químico es el número deprotones: número de protones = número Aproximadamente 10-14 matómico (Z).
  3. 3. Representación de los átomos A Z X Símbolo nuclear del átomoX = símbolo del elementoA = número de masa; A = Z + nZ = Número atómico = número de protones en el núcleon = Número de neutrones en el núcleo
  4. 4. Propiedades de las partículas subatómicasNombre Carga Masa(Símb.) Relativa AbsolutaProtón 1+ 1.6022 x 10-19 C 1.00727 uma (1.673 x 10-24 g) (p +)Neutrón 0 0 1.00866 uma (1.676 x 10-24 g) (n 0)Electrón 1- -1.6022 x 10-19 C 0.00055 uma (9.109 x 10-28 g) (e -)
  5. 5. 1 umauma = 1 unidadde masa atómica 1 = 1 unidad de masa atómica = 1.661 x 10-24 g
  6. 6. Descubrimiento del electrón: rayos catódicos Svante August Arrhenius 1859-1927 Propone entre 1884 y 1887 que las sales en agua se disocian en partículas cargadas eléctricamente (iones positivos y negativos). George Johnstone Stoney 1826-1911En 1891 propone el nombre de electrón (e)para la unidad fundamental de carga queposeen los iones en solución.
  7. 7. Descubrimiento del electrón: rayos catódicos Tubo de descargaEl flujo luminoso se origina a presiones de entre 0.01 a 0.001 mm Hg(medio millón de veces menor a la existente en la ciudad de México)cuando se aplican voltajes muy elevados. Bajo estas condiciones, seproducen los rayos catódicos.
  8. 8. Descubrimiento del electrón: rayos catódicos Los campos eléctricos y magnéticos desvían su trayectoria
  9. 9. Descubrimiento del electrón: rayos catódicos Joseph John Thompson 1856-1940 Aunque los define inicialmente como corpúsculos, es quien indica que los rayos catódicos están constituidos por lo que posteriormente se definirían como electrones. Los estudios cuantitativos de su naturaleza los desarrolló en 1897.
  10. 10. Descubrimiento del electrón: rayos catódicos Experimento de Thompson + S a N b cEn ausencia de un campo magnético o eléctrico, los electrones incidenen el punto b.
  11. 11. Descubrimiento del electrón: rayos catódicos Experimento de Thompson + S a N b cSi se aplica un campo eléctrico con el arreglo mostrado en la figura, elhaz de rayos catódicos es desviado hacia arriba y hace contacto con lapantalla fluorescente en el punto a.
  12. 12. Descubrimiento del electrón: rayos catódicos Experimento de Thompson: la relación e/m + S a N b cSi ahora se aplica un campo magnético orientado como se indica, el hazde rayos catódicos es desviado hacia abajo y colide con la pantallafluorescente en el punto c.
  13. 13. Descubrimiento del electrón: rayos catódicos Experimento de Thompson: la relación e/mEn su trayectoria circular, la aceleración centrípeta a de un electrónviajando en el haz de rayos catódicos está dada por v2 a= r donde v = velocidad inicial con la cual el electrón se desprende del cátodo. r = radio de la curvatura que describe el electrón al ser desviada su trayectoria por efecto del campo eléctrico o del magnético.
  14. 14. Descubrimiento del electrón: rayos catódicos Experimento de Thompson: la relación e/mLa fuerza del campo magnético Fm aplicado está dada por Fm = Bve donde v = velocidad inicial con la cual el electrón se desprende del cátodo. B = intensidad del campo magnético aplicado. e = intensidad de la carga eléctrica del electrón.
  15. 15. Descubrimiento del electrón: rayos catódicos Experimento de Thompson: la relación e/mLa segunda Ley de Newton se expresa así: F = ma donde F = fuerza resultante. m = masa del cuerpo sobre el cual se ejerce la fuerza. a = aceleración del cuerpo sobre el que se ejerce la fuerza.
  16. 16. Descubrimiento del electrón: rayos catódicos Experimento de Thompson: la relación e/m v2 a= r v2 v2 F = ma F=m Bve = m r r Bve = Fm v Be = m r e v = m Br
  17. 17. Descubrimiento del electrón: rayos catódicos Experimento de Thompson: la relación e/mPor otra parte, la fuerza ejercida por el campo eléctrico está dada por Fe = Ee donde E = intensidad del campo eléctrico aplicado. e = intensidad de la carga eléctrica del electrón.
  18. 18. Descubrimiento del electrón: rayos catódicos Experimento de Thompson: la relación e/m + S N bSi se aplica un campo eléctrico cuya fuerza iguale a la de un campomagnético simultáneamente aplicado, el haz de rayos catódicos debeentonces incidir en el punto b. Bajo estas circunstancias, Fe = Fm.
  19. 19. Descubrimiento del electrón: rayos catódicos Experimento de Thompson: la relación e/m Fm = Bve E Ee = Bve v= B Fe = EeEsta expresión es válida sólo cuando al aplicar ambos campos el haz derayos catódicos incide sobre el punto b. E e v e E v= = = 2 B m Br m Br
  20. 20. Determinación de la carga del electrón Robert Andrews Millikan 1868-1954 Entre 1909 y 1913 desarrolló la serie de experimentos en la Universidad de Chicago repetitivos con los cuales pudo obtener el valor absoluto de la carga del electrón. Sus resultados fueron publicados en la prestigiosa revista Physical Review.
  21. 21. Determinación de la carga del electrón Diseño del experimentoLa fuerza del campoeléctrico aplicado al queestá sometida cada gotade aceite está dada por Fe= Ee.El peso de cada gota estádado por wt = mg.
  22. 22. Determinación de la carga del electrónCuando la gota queda levitando Fe = wt Ee = mgDado que E, m y g son variables que se conocen experimentalmente,puede determinarse el valor de e.TODOS LOS VALORES DE CARGA RESULTARON SER MÚLTIPOS DEUNA UNIDAD FIUNDAMENTAL (LA CARGA DEL ELECTRÓN). e = 1.6022 x 10-19 C
  23. 23. Descubrimiento del núcleo Experimento de Geiger y MardsenJohannes Wilhelm Geiger Ernest Marsden Ernest Rutherford 1882-1945 1889-1970 1871-1937
  24. 24. Descubrimiento del núcleoExperimento de Geiger y Mardsen Núcleo de He = partícula α
  25. 25. Descubrimiento del núcleo Experimento de Geiger y MardsenHoja de oro de 4 x 10-7 m de espesor Fuente de partículas α Pantalla detectora
  26. 26. Modelo del átomo de RutherfordNúcleo con carga positiva en el centro del átomo rodeado de electrones que se mueven a su alrededor
  27. 27. Descubrimiento del protón Eugen Goldstein 1850-1930 En 1886 descubrió que en el tubo de rayos catódicos, mientras éstos se generaban, aparecía también un haz de partículas cargadas positivamente, los rayos canales, las cuales están formados por iones con carga positiva (X+) generados a partir de la ionización de los átomos gaseosos (X) que hay en el tubo. Es la primera evidencia de partículas cargadas positivamente, y al igual que el electrón, demostraron que su carga es múltiplo de un valor fundamental, el cual es idéntico al valor de e pero de signo opuesto.
  28. 28. Descubrimiento del protónRutherford es quien, sin embargo, al bombardear nitrógeno gaseoso conpartículas α, identifica núcleos de hidrógeno. Rutherford dedujo que laúnica fuente de tales protones sería el núcleo del los átomos denitrógeno, y que por lo tanto éste estaba constituido por estas partículas.
  29. 29. Descubrimiento del neutrón James Chadwick 1891-1974 En 1932 bombardea una delgada lámina de berilio con rayos α y advierte que el metal empieza a emitir una radiación de energía comparable a la de los rayos γ. Estudios posteriores encontraron que dicha radiación en realidad está conformada de partículas subatómicas con masa sin carga.
  30. 30. Isótopos Átomos del mismo elemento con diferente número de protones.Sólo 4Be, 9F, 11Na, 13Al, 15P, 21Sc, 25Mn, 27Co, 33As, 39Y, 41Nb, 45Rh, 53I, 55Cs, 59Pr,65Tb, 67Ho, 69Tm y 79Au presentan una composición monoisotópica no radiactiva. Cada isótopo posee una diferente masa (masa isotópica); éstos valores,definidos como tales, NO SE INCLUYEN EN NINGUNA TABLA PERIODICA. Los isótopos que constituyen un elemento no participan en la mismaproporción, y al porcentaje con el cual lo hacen se se le denomina abundanciarelativa. electrón neutrón protón 6Li 7Li
  31. 31. Datos de la tabla de composiciónPlata isotópicaIsótopo A Z p+ e- no masa isotópica abundancia107Ag 107 49 49 49 58 106.905 uma 51.84 %109Ag 109 49 49 49 60 108.905 uma 48.16 %MagnesioIsótopo A Z p+ e- no masa isotópica abundancia24Mg 24 12 12 12 12 23.985 uma 78.99 %25Mg 25 12 12 12 13 24.986 uma 10.00 %26Mg 26 12 12 12 13 25.983 uma 11.01 %CloroIsótopo A Z p+ e- no masa isotópica abundancia35Cl 35 17 17 17 18 34.969 uma 75.80 %37Cl 35 17 17 17 20 36.966 uma 24.20 %
  32. 32. Peso o masa atómica (M)Peso ponderal promedio de un átomo. Toma en cuenta solamente la masa de cadaisótopo no radiactivo de un elemento y su abundancia relativa. Estable Estable Radiactivo
  33. 33. Plata Ca´lculo de la masa atómicaIsótopo A Z p+ e- no masa isotópica abundancia24Mg 24 12 12 12 12 23.985 uma 78.99 %25Mg 25 12 12 12 13 24.986 uma 10.00 %26Mg 26 12 12 12 13 25.983 uma 11.01 % 23.985 uma x 0.7899 + 24.986 uma x 0.1000 25.983 uma x 0.1101 24.305 uma
  34. 34. Calibración de las masas isotópicas Masa isotópica del 12C = 12.000000 uma
  35. 35. NO REVOLVER ANÚMERO DE MASA (entero) M MASA ATÓMICA (con cifras decimales)
  36. 36. MoléculaUnión de dos o más átomosmediante enlaces cuyanaturaleza es esencialmente escovalente (cada unión estáconformada por doselectrones). Puede estarconstituida por átomos delmismo elemento o deelementos diferentes.
  37. 37. Peso molarEs el resultado de sumar los pesos atómicos de todos los átomos que conforman launidad formular de una sustancia.Se le llama peso molecular si se habla de una sustancia constituida por moléculas: M(CH3CO2H) = 2 MC + 4 MH + 2 MO) = 2·(12.011 uma) + 4·(1.00794 uma) + 2·(15.9994 uma) = 60.053 umaSe le puede llamar también peso fórmula; este término sin embargo es el íncoapropiado para las sustancias no moleculares, como los sólidos iónicos y ciertosmateriales cerámicos: M(NaCl) = MNa + MCl = 22.989768 uma + 35.4527 uma = 58.4425 uma

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