Unidad 3: Estructura atómica

Química

Fundamentos del átomo

Partícula CargaLocalización adentro

el átomoMasa

a.m.u.: unidad usada para medir la masa de átomos

protón

neutrón

electrón

1+

0

1

en núcleo

en núcleo

núcleo que se mueve en órbita

alrededor

~1 a.m.u.

~1 a.m.u.

~0 a.m.u.

número atómico:

--

--

Para encontrar la carga neta en un átomo, considerar__ y __.

número total:

# de p+

el número enteroen la tabla periódica

determina identidad

del átomo

(# de p+) + (# de n0)

10

Ne20.1797

p+ e-

(No está en “el Table.")

“Cuando veo un catión, veo un ion positivo;

ion:

anión: ion de a (-) catión: ion de a (+)

--

--

un átomo cargado

más e- que p+

formado cuandoaumento e de los átomos-

--

-- más p+ que e-

formado cuandolos átomos pierden e-

aniones

negativo iones.

serPienso eso

es decir, yo…

C ion.”A +

19

Descripción Red

Carga

AtómicoNúmero

MasaNúmero

IonSímbolo

15 p+

16 n0

 18 e-

38 p+

50 n0

 36 e-

 18 e-  1+  39

 Te2  128

K1+

Senior2+

P3

88

31153

38

522

2+

76 n0

52 p+

 54 e-

20 n0

19 p+

protium

Isótopos: diversas variedades de los átomos de un elemento

--

-- tener diff. #' s de n0; así, diff. masas

algunos son radiactivos; otros no son

Isótopo

H-1

Masa p+ n0 Nombre común

H-2

H-3 tritio

deuterio

1

2

3

1 0

1 1

1 2

Átomos C-12 Átomos C-14

Todos los átomos de un elemento reaccionan iguales, químicamente.

6 p+ 6 n0

estable

6 p+ 8 n0

radiactivo

- o - partículas, rayos del

Isótopos radiactivos: El núcleo intenta lograr un más bajo estado de energía lanzando extraordinariamente energía como ________.

e.g.,

período: la época necesaria para

     ½ de un radiactivo     muestra a decaer     en materia estable

tener demasiados o demasiados pocos n0

radiación

e.g., C-14: -- el período es 5.730 años

-- decae en N-14 estable

Años de ahora en adelante0

g de N-14presente

5.730

11.460

120

60

30

15

7.5

0

Decir que 120 g la muestra de C-14

es encontrado hoy.

g de C-14presente

17.190

22.920

60

90

105

112.5

= C-14= N-14

Terminar la designación atómica

I53

125 1

… da el Info exacto sobre una partícula atómica

masa #

atómico #

carga (eventualmente)

elementosímbolo

Bocio debido a

carencia del yodo

el yodo ahora está agregado

a la sal

Protones

CompletoAtómico

Designación

92

Neutrones

Electrones

34

11

146

45

12

92

36

10

5927

3+Co

3717

1Cl

55 7+Manganeso

25

23892

U

2311

1+Na

7934

2SE

20 1817

30 1825

32 2427

Desarrollo histórico del modelo atómico

Modelo griegodel átomo

Griegos (~400 B.C.E.)

La materia es discontinua (es decir, “granoso ").

Democritus y Leucippus

Indirectas en el átomo científico

** Antonio Lavoisier:

    ley de la conservación de la masa

** José Proust (1799): ley de proporciones definidas: cada el compuesto tiene una proporción fija

e.g., agua ..........................

óxido del cromo (ii) .......

8 g O: 1 g H

Cr de 13 g: 4 g O

Indirectas en el átomo científico (cont.)

** John Dalton (1803):

8 g O e.g., agua ..........................

óxido del cromo (ii) .......

peróxido de hidrógeno .........

óxido del cromo (vi) ......

1 g H :

16 g O 1 g H :

Cr de 13 g 4 g O :

Cr de 13 g 12 g O :

2

3

ley de proporciones múltiples: Cuando dos diversos compuestos

tener mismos dos elementos, iguales masa de los resultados de un elemento adentro múltiplo de número entero de la masa de otra.

1. Los elementos se hacen de    las partículas indivisibles llamaron los átomos.2. Los átomos del mismo elemento están exactamente    igualmente; particularmente, tienen el mismo Massachusetts.

¡Isótopos!

Teoría atómica de John Dalton (1808)

3. Los compuestos se forman cerca    el ensamblar de átomos de dos    o más elementos en fijo,    cocientes del número entero. e.g., 1:1, 2:1, 1:3, 2:3, 1:2: 1

Dalton

modelodel átomo

Los átomos no

son indivisible.

NaCl, H2O, NH3, FE2O3, C6H12O6

** Guillermo Crookes        (1870s):    El causar de los rayos    la sombra era    emitido de    cátodo.

CRT de la cruz maltesa

pantalla de radar

televisión computadora

monitor

El Thomsons (~1900)

J.J. Thomson descubiertoese los “rayos catódicos” son…

… desviado por eléctrico    y campos magnéticos

J.J. Thomson

… (-) partículas electrones

+ + + + + +

-- -- --

líneas del campo eléctrico“rayos

catódicos”

fosforescentepantalla

Tubo de Crooke

Guillermo Thomson (a.k.a., señor Kelvin):Puesto que el átomo era sabido para sereléctricamente neutral, él propusoel modelo del pudín de ciruelo.

Señor Kelvin

Ciruelo de Thomson modelo

del pudín

-- Cantidades iguales de (+) y (-)   carga distribuida uniformemente   en átomo.

-- (+) es ~2000X más masivo    que (-)

(ciruelopudín)

+-

+

+

++

+

+ ++

++

-

-

-

- -

-

--

-

-

Y ahora sabemos de muchos otras partículas subatómicas:

Chadwick

** James Chadwick    neutrones descubiertos en 1932.

--

-- n0 no tener ninguna cargay ser duro de detectar

propósito de n0 = estabilidad del núcleo

quarks,muons,positrones,neutrinos, piones, etc.

foto del líquido

H2 compartimiento de burbuja

Ernesto Rutherford (1909) Experimento de la hoja de oro

Viga del - partículas (+) dirigidas en la hoja de oro rodeada cerca pantalla fosforescente (de ZnS).

- fuente

plomo

bloque

ZnS

pantalla

orohoja

partícula viga

La mayoría del - las partículas pasaron a través, algunos pescadas con caña levemente, y

una fracción minúscula despidió detrás.

Conclusiones:

1.El átomo es sobre todo espacio vacío.

(+) las partículas se concentran en el centro.

núcleo = “poca tuerca”

(-) núcleo de la órbita de las partículas.

2.

3.

-

-

-

-

-

-

 N

Modelo del RutherfordModelo del pudín de ciruelo de ThomsonModelo de Dalton (también el Griego)

-

+

+

+

+

+

+

+ ++

+

+

-

-

-- -

-

--

-

-

Modelos atómicos recientesPlanck máximo (1900): Propuesto esolas cantidades de energía se cuantificansolamente se permiten ciertos valores Niels Bohr (1913): e- puede poseer

solamente cantidades determinadas de energía, y

puede por lo tanto estar solamente seguro  

distancias del núcleo.

e- encontradoaquí

e- nuncaencontrad

o aquí

planetario(Bohr)

modelo

N

Experimento de la biologíaPara conducir un experimento de la biología, usted necesita 100 ml

de la cola por ensayo, y de usted planear conducir 500 ensayos.

Si 1 poder contiene 355 ml de cola, y allí  

son 24 latas en un caso, y las ventas de cada caso

para $4.89, y hay los impuestos sobre venta 7.75%…

A. ¿Cuántas cajas debe usted comprar?

B. ¿Cuánto la cola costará?

cases 5.86 cans 24

case 1

mL 355can 1

mL 50,000 cases X

$31.61385 1.0775 case 1

$4.89 cases 6 $ X

6 casos

$31.61

modelo mecánico del quántum

modelo de la nube de electrón

modelo de la nube de la carga

Schroedinger, Pauli, Heisenberg, Dirac (hasta 1940):Según el QMM, nunca sabemos para seguro donde la e- estar en un átomo, pero las ecuaciones del QMM nos dicen la probabilidad que encontraremos

electrón en cierta distancia del núcleo.

Masa atómica media (masa atómica, AAM)

Ésta es la masa media cargada de todos los átomos de un elemento, medido en a.m.u.

Para un elemento conisótopos A, B, etc.:

AAM = masa A (% de A) + B total (% de B) +…

(utilizar la forma decimal de los %;

e.g., uso 0.253 para 25.3%)

% de la abundancia

El Ti tiene cinco naturalmenteisótopos

de ocurrencia

El litio tiene dos isótopos.Los átomos Li-6 tienen amu de la masa 6.015;Los átomos Li-7 tienen amu de la masa 7.016.Li-6 compone 7.5% de todos los átomos de Li.Hallazgo AAM de Li. AAM = masa A (% de A) + B total (% de B)

AAM = 6.015 amu del amu (0.075) + 7.016

AAM = amu 6.94

(0.925)

AAM = 0.451 amu + amu 6.490

Baterías de Li

** El número decimal en la tabla se refiere…

masa molar (en g) O EL AAM (en amu).

6.02 x 1023 átomos

1 átomo del “promedio”

Isótopo

Si-28

%

abundancia

amu 27.98 92.23%

Masa

Si-29

Si-30

amu 28.98 4.67%

AAM = MA (% de A) + MB (% de B) + MC (% de C)

3.10%¿?

= 27.98 (0.9223) + 28.98 (0.0467) + X (0.031)28.086

28.086 = 25.806 + 1.353 + 0.031X

28.086 = 27.159 + 0.031X0.927 = 0.031X

0.0310.031X = MSi-30 = amu 29.90

Configuraciones del electrón

“e- ” Reglas que activan

1. Máximo de dos e- por la pista que activa (es decir, orbital).

2. Orbitarios más fáciles se llenan primero.

orbitario de s

(llano)

orbitario de p(Rolling Hills)

orbitario de d

(colinas escarpadas

)

3. e- debe ir 100X alrededor.

4. Todos los orbitarios de la dificultad igual deben tener uno

e- antes de doblar para arriba.5. e- en el mismo orbitario debe ir enfrente de maneras.

orbitario 1s(1 de éstos, 2 e-)

orbitario 2s(1 de éstos, 2 e-)

orbitario 3s(1 de éstos, 2 e-)

orbitario 4s(1 de éstos, 2 e-)

orbitarios 2p(3 de éstos, 6 e-)

orbitarios 3p(3 de éstos, 6 e-)

orbitarios 4p(3 de éstos, 6 e-)

orbitarios 3d(5 de éstos, 10 e-)

1s2 2s2 3p62p6 4s2 3d103s2 4p6…1.2 3.4 5-10 11.12 13-18 19.20 21-30 31-36

Configuraciones del electrón de la escritura:

Donde está la e-¿? (probablemente)

Como

H

Él

N

Al

Li

Ti

Xe

1s2 2s2 3p62p6 4s2 3d103s2 4p6…

1s1

1s2

1s2 2s1

1s2 2s2 2p3

1s2 2s2 3p12p6 3s2

1s2 2s2 3p62p6 4s2 3d23s2

1s2 2s2 3p62p6 4s2 3d103s2 4p3

1s2 2s2 3p62p6 4s2 3d103s2 4p6 5s2 4d10 5p6

Secciones de la tabla periódica a saber

f-bloquear

s-bloquear

d-bloquear

p-bloquear

Tres principios sobre electrones

Principio de Aufbau:

para los orbitarios de la igual-energía,

cada uno debe tener una e- antes

cualesquiera tardan un segundo Principio de exclusión de Pauli:

e- tomará bajo-energíaorbitario disponible

Regla de Hund:

dos e- en el mismo orbitariotener diversas vueltas

1s22s2

3p6

2p6

4s23d10…

3s2

Friedrich Hund

Wolfgang Pauli

O

Diagramas orbitales

… vueltas de la demostración de e- y en que el orbitario cada uno está

1s 2s 2p 3s 3p

1s 2s 2p 3s 3p

P

S

Configuración del electrón de la taquigrafía (S.E.C.)

Para escribir S.E.C. para un elemento:

1. Poner el símbolo del gas noble que precedeelemento en soportes.

2. Continuar la escritura e- config. de ese punto.

Co

En

Cl

Rb

[Ne] 3s2 3p4

[AR] 4s2 3d7

[Kr] 5s2 4d10 5p3

[Ne] 3s2 3p5

[Kr] 5s1

TENER MÁSENERGÍA

SER MÁS LEJANO

DE NÚCLEOY

La importancia de electrones

En “activar sigue” analogía,las pistas representanorbitarios:

En una e genérica- config (e.g., 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6…):

regiones de espacio donde una e- puede ser encontrado

# del nivel de energía

# de e- en esos orbitarios

coeficiente

exponente

Generalmente como nivel # aumentos de energía, e-…

IMPLICADO ADENTRO

PRODUCTO QUÍMICO

VINCULACIÓN

electrones del núcleo: electrones de la valencia:

en niveles de energía internos;

cerca de núcleo

en nivel de energía externo

Él:

Ne:

AR:

Kr:

1s2 [Él] 2s2 2p6

[Ne] 3s2 3p6

[AR] 4s2 3d10 4p6

Los átomos del gas noble tienen cáscaras COMPLETAS de la valencia. Son estables, de

poca energía, y unreactive.

(2 v.e-)

(8 v.e-)

(8 v.e-)

(8 v.e-)

regla del octeto: la tendencia para los átomos “quiere” 8

e- enla cáscara de la valencia

Otros átomos “quieren” ser como los átomos del gas noble.

-- no se aplica a él, Li, sea, B (que quieren 2)     o a H (que quiere 0 o 2)

átomo del flúor, F

9 p+, 9 e-

** Dan lejos o adquieren e-.

robar 1 e-

9 p+, 10 e-

El átomo de F algoser F1 ion.

F1

átomo de la clorina, Cl

17 p+, 17 e-

robar 1 e-

17 p+, 18 e-

El átomo del Cl algoser Cl1 ion.

Cl1

Cómo estar como¿un gas noble…?

átomo del litio, Li

3 p+, 3 e-

perder 1 e-

3 p+, 2 e-

El átomo de Li algoser Li1+ ion.

Li1+

átomo del sodio, Na

11 p+, 11 e-

perder 1 e-

11 p+, 10 e-

El átomo del Na algoser Na1+ ion.

Na1+

Cómo estar como¿un gas noble…?

1+

Saber las cargas en estas columnas de la tabla:

Grupo 1: Grupo 2:Grupo 13:Grupo 15:Grupo 16:Grupo 17:Grupo 18:

2+3+3210

1+2+ 3+ 3 2 1

0

Nombramiento de los iones

e.g., Ca2+

Cs1+

Al3+

El nombre de elemento del uso de los cationes y entonces dice el “ion”

e.g., S2

P3

N3

O2

Cl1

Conclusión del cambio de los aniones del nombre de elemento al “ide”y entonces decir el “ion”

ion del calcio

ion del cesio

ion de aluminio

ion del sulfuro

ion del fosfuro

ion del nitruro

ion del óxido

ion del cloruro

ENERGÍA(CALOR, LUZ,ELÉCTRICOS,

ETC.)

Luz

Cuando toda la e- estar en el estado de energía posible más bajo,

un átomo está en el __________.estado de tierrae.g., Él: 1s2

Si la cantidad “correcta” de energía es absorbida por una e-, puede“saltar” a un nivel de una energía más alta. Éste es un inestable,la condición momentánea llamó el __________. estado

emocionadoe.g., él: 1s1 2s1

Cuando e- caídas de nuevo a una bajo-energía, más estableorbitario (puede ser que sea el orbitario que comenzó adentro, solamente élla fuerza no), átomo lanza la cantidad “correcta” deenergía como luz.

LUZ EMITIDACualquier-viejo-valor de la energía a serse absorbe o lanzadoNO AUTORIZACIÓN. Esto explicalas líneas de color enespectro de emisión.

Espectro de emisión para un átomo de hidrógeno

Serie de Lyman:

Serie de Balmer:

Serie de Paschen:

e- cae al 1r nivel de energía

e- cae al 2do nivel de energía

e- cae al 3ro nivel de energía

espectro de emisión típico

Descarga de H

tubo, con energía fuente y

espectroscopio

1ST E.L.

2ND E.L.

3RD E.L.

4TH E.L.5TH E.L.6TH E.L.

Lyman(ULTRAVIOLETA)

Paschen(IR)

Balmer(visible)

~ ~ ~~ ~ ~