ESTRUCTURA ATÓMICA

• Facultad de Ciencias de la Salud- UNCA

• QUÍMICA- CIU-2013

¿Qué estudia la Química?

• La Química es la ciencia que estudia la composición,

• estructura y propiedades de la materia y los cambios que ésta

sufre.

El concepto de átomo

• Todo a nuestro alrededor - montañas, mares, árboles, personas, computadores, etc. - está compuesto por unidades simples.• Los antiguos griegos ya tenían esta idea. Ellos

suponían que existían 4 “elementos” - tierra, aire, fuego y agua- que podían producir todas las demás substancias si se combinaban en las proporciones

correctas. Su concepto de “elemento” era similar al actual, pero nosotros sabemos que existen más de

100 elementos químicos, los cuales se pueden combinar entre ellos, generando los

• compuestos químicos. • Los elementos y compuestos químicos componen toda

la materia inorgánica y orgánica que existe sobre la tierra

• Todo a nuestro alrededor - montañas, mares, árboles, personas, computadores, etc. - está compuesto por unidades simples.

• Los antiguos griegos ya tenían esta idea. Ellos suponían que existían 4 “elementos” - tierra, aire,

fuego y agua- que podían producir todas las demás substancias si se combinaban en las

proporciones correctas. Su concepto de “elemento” era similar al actual, pero nosotros

sabemos que existen más de 100 elementos químicos, los cuales se pueden combinar entre

ellos, generando los• compuestos químicos.

• Los elementos y compuestos químicos componen toda la materia inorgánica y orgánica que existe

sobre la tierra• La partícula más pequeña que puede existir de un

elemento químico se denomina átomo.

Estructura atómica: elementos y compuestos

• La materia está constituida por• ELEMENTOS QUIMICOS

• o por combinaciones de elementos • que se denominan COMPUESTOS QUIMICOS.

• ELEMENTOS• hidrógeno• oxígeno• calcio• Cloro• COMPUESTOS• agua H2O

• óxido de calcio CaO• ácido clorhídrico HCl• sulfato de potasio K2SO4

• Los elementos están constituidos por átomos idénticos.

• Los compuestos están formados por moléculas, que resultan de la combinación de elementos

• El elemento sodio (Na) está formado por átomos de sodio, todos idénticos entre sí.

• El compuesto ácido sulfúrico (H2SO4) está formado por moléculas de ácido sulfúrico, que se forman al combinarse átomos de hidrógeno (H), azufre (S) y oxígeno (O).

Estructura atómica: partículas subatómicas

• átomo

protones (p+)núcleo neutrones (n0) otras partículas subatómicas

envoltura : electrones (e-)

núcleo: cuerpo central diminuto y denso, con carga positiva.

los electrones se distribuyen en el espacio alrededor

del núcleo, en distintos niveles de energía, llamados orbitales.

PARTICULA SIMBOLO CARGA MASA (Kg) ELECTRICA

protón p+ +1 1,67 x 10-27

neutrón n0 0 1,67 x 10-27

electrón e- -1 9,11 x 10-31

La carga de un protón corresponde a 1,602 x 10-19 coulombs y se le asigna el valor arbitrario +1. La carga del electrón es la misma, con signo opuesto, es decir, -

1.

® protón y neutrón poseen la misma masa.

® protón y electrón poseen la misma carga, pero de signo opuesto.

Los átomos de los distintos elementos se diferencian

en el número de protones del núcleo:

el HIDROGENO tiene 1 solo protón

el HELIO tiene 2 protones

el LITIO tiene 3 protones...

y así sucesivamente hasta llegar al último elemento que tiene 118 protones, y que es el UNUNOCTIUM.

Estructura atómica: número atómico y número másico

Estructura atómica: número atómico y número másico

A la suma de protones y neutrones se le llama

número másico.

Número másico = A = p+ + n0 Si X representa a un elemento, tenemos:

Donde:A= Número másicoZ = Número atómico Y = AtomicidadX = Carga nuclear

Ejemplo 1: un elemento tiene Z=26 y A= 56.

A. ¿Cuántos protones y neutrones posee?B. ¿Cuántos electrones tiene como elemento en su estado fundamental, no combinado con otros elementos?Respuesta:A. Si Z = 26, posee 26 protones

Si A = 56, tiene 56 (protones + neutrones) Como tiene 26 protones, tiene 30 neutrones.B. Si está en estado fundamental, no combinado, el átomo es una entidad eléctricamente neutra. Si tiene 26 protones (carga +), debe tener 26 electrones (carga -)

Este elemento es el fierro (Fe), caracterizado por su Z=26, es decir, por su número de protones.

Ejemplo 2: El zinc (Zn) tiene 30 protones y 35 neutrones.

A. ¿Cuál es su número atómico y su número másico?B. ¿Cuántos electrones posee como elemento en su estado

fundamental, no combinado con otros elementos?Respuesta:

C. Z = número de protones = 30 A = número de protones + neutrones = 30 + 35 = 65B. Tiene 30 electrones en estado fundamental, no combinado.

Es zinc porque posee 30 protones, es decir, Z = 30.

Estructura atómica: identidad de un elemento

Lo que identifica a un elemento es el número de protones que posee en el núcleo, es decir, su número atómico Z.El átomo en estado fundamental, no combinado con otros átomos, es una entidad eléctricamente neutra, es decir: número de protones (+) = número de electrones (-) en el núcleo en la envoltura

Sin embargo, el número de electrones NO SIRVE para identificar a un elemento, porque en las reacciones químicas se GANAN o PIERDEN electrones, en cambio, los protones no se modifican.

Anión: Se forma cuando un átomo gana electrones quedando cargado negativamente.

Iones: Es todo átomo cargado eléctricamente, que se forma cuando un átomo gana o cede uno o más electrones. Los iones con carga eléctrica positiva se denominan cationes y los de carga eléctrica negativa, aniones.

Catión: Se forma cuando un átomo pierde electrones quedando cargado positivamente

El mol (símbolo: mol) es la unidad con que se mide la cantidad de sustancia, una de las siete magnitudes físicasfundamentales del Sistema Internacional de Unidades.Dada cualquier sustancia (elemento o compuesto químico) y considerando a la vez un cierto tipo de entidadeselementales que la componen, se define como un mol a la cantidad de esa sustancia que contiene tantas entidadeselementales del tipo considerado, como átomos hay en 12 gramos de carbono-12.

El número de unidades elementales –átomos, moléculas, iones, electrones, radicales u otras partículas o gruposespecíficos de éstas– existentes en un mol de sustancia es, por definición, una constante que no depende del materialni del tipo de partícula considerado. Esta cantidad es llamada número de Avogadro (NA)[3] y equivale a:

Descubrimiento del electrón:En 1897, Joseph Thomson

Thomson llego a las siguientes conclusiones: •Se desplazan en línea recta.•Los rayos partían del cátodo.•Los rayos poseían masa.•Los rayos eran partículas negativas.

El átomo se encuentra formado por una esfera de cargas positivas en la cual se encuentran incrustadas las cargas negativas (electrones) de forma similar a como se encuentran las pasas de de uva en un pastel. Además, como el átomo es neutro la carga positiva es igual a la cantidad de cagas negativas.

En 1895, Wilhelm Roentgen (1845-1923), estudiando los rayos catódicos, observó que una lámina recubierta con cianato de bario, que estaba a una cierta distancia del tubo de descarga, emitía una fluorescencia verdosa.

Él apenas tenía idea de cuál era la naturaleza de esos rayos, así que los llamó Rayos X.

el físico francés Antoine Henri Becquerel (1852-1908) observó que unas placas fotográficas se ennegrecían en contacto con cierta radiación que emitían algunas sales de uranio, la pechblenda

A este hallazgo se siguieron otros realizados por Marie Sklodowska Curie (1867-1934) y Pierre Curie (1859-1906), quienes aislaron otros dos elementos que emitían el mismo tipo de radiación: el polonio y el radio. A estos elementos se les llamó elementos radiactivos

los átomos que los conforman se desintegran espontáneamente, produciendo diferentes tipos de radiaciones alfa, beta y gamma.

1909 Ernest Rutherford (1871-1937) llevó a cabo un experimento notable. Estudiando el poder de penetración de las partículas alfa (α) emitidas por una fuente radiactiva, bombardeó con ellas, finísimas láminas de oro, para analizar sus átomos.

Modelo Atómico de BohrE l físico danés Niels Bohr (Premio Nobel de Física 1922), postuló que los electrones giran a grandes velocidades alrededor del núcleo atómico. En ese caso, los electrones se disponen en diversas órbitas circulares, las cuales determinan diferentes niveles de energía.

Teoría atómica moderna: los electrones

Principio de incertidumbre de Heisenberg:

“ es imposible conocer simultáneamente la posición y la velocidad del electrón”.

La mecánica ondulatoria o cuántica:

“ todo corpúsculo material tiene asociado una onda”... así el electrón

puede ser onda y partícula.

SCHRÖDINGER (1926) da una solución matemática a la localización de los

electrones en un átomo a través de una ecuación que da la PROBABILIDAD de localización de los electrones en un

átomo. Se llega al concepto de ORBITALES, que

representan las localizaciones donde existe la

MAYOR PROBABILIDAD de encontrar un electrón.

Teoría atómica moderna: concepto de orbital