La estructura atómica

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    11-Jul-2015

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<ul><li><p>LA ESTRUCTURA </p><p>ATMICA</p></li><li><p>De acuerdo a una teora, la palabra khemeia se deriva del nombre de losegipcios para su propia tierra, Keme. Khemeia por lo tanto podra ser elarte egipcio.Una segunda teora, con ms credibilidad, sostiene que khemeia provienedel griego khumos, "el jugo de una planta", de modo que khemeia seconsidera, en este caso, como "el arte de extraer los jugos". O el jugoreferido a la posibilidad de obtener metal fundido, de modo que lapalabra en ese caso puede significar "el arte de la metalurgia". Ms alldel origen del trmino khemeia, es el antepasado indudable de nuestrapalabra "qumica".</p><p>Esta expresin dio lugar a la palabra rabe alquimia y a la espaola QUMICA.</p></li><li><p>Qu estudia la Qumica?</p><p>Es la ciencia que estudia la constitucin, propiedades y transformaciones que sufre la materia.</p></li><li><p>LA MATERIA</p><p>SUSTANCIAS PURAS MEZCLAS</p><p>SUSTANCIAS PURASSIMPLES</p><p>SUSTANCIAS PURAS COMPUESTOS HOMOGNEAS HETEROGNEAS</p></li><li><p>5Las SUSTANCIAS PURAS estn formadas por un solo componente. </p><p>Pueden ser :</p><p> Sustancias puras simples o elementos qumicos : estn formadas por un solo tipo de partculas. Ej : carbono, oxgeno, hidrgeno, nitrgeno, oro, </p><p> Sustancias puras compuestas o compuestos qumicos : se constituyen por la unin de dos o ms elementos qumicos diferentes. Ej : agua ( H 2 O ) , dixido de carbono ( C O2 ) .</p></li><li><p>6Las MEZCLAS se forman por la unin de dos o ms componentes y se pueden clasificar en :</p><p>* Homogneas : no se distinguen los componentes que forman parte de la mezcla. Ej : el vino.</p><p>* Heterogneas : se distinguen perfectamente sus componentes. Ej : potaje de verduras.</p></li><li><p>7Sustancias puras simples</p><p>El hierroOxgeno</p><p>El cobre Nitrgeno</p></li><li><p>8Sustancias puras compuestas</p><p>Agua ( H2 O )Dixido de carbono</p><p>Butano ( C4H10 )</p></li><li><p>Cules fueron las primeras ideas sobre la constitucin de la materia?</p><p>Si observamos fotos de nuestro planeta , la Tierra, desde un satlite</p><p>artificial, parece que los continentes son compactos y que todo es tierra.</p><p>Si vamos ampliando sucesivamente la foto acaban apareciendo</p><p>montaas, ros, lagos, etc., es decir que la Tierra no es continua msque en la observacin a una gran escala.</p></li><li><p>De igual manera, al mirar a nuestro alrededor podemos preguntarnossi todo lo observado es distinto o si hay algo comn. Saber cmo estformado el mundo que nos rodea , desde lo infinitamente pequeo a loinfinitamente grande, ha sido desde siempre una de las curiosidades msconstantes de la humanidad. Cmo est formado el Universo?. Y las cosasque vemos?. Estas pregunta se las plantearon hace aproximadamente 2500aos los filsofos griegos.</p><p> Demcrito ( 460-370 a.C. ) y Leucipo ( 450 a. C. - 370 a. C.). :la materia est formada por partculas indivisibles y muypequeas llamadas tomos ( al dividir sucesivamente cualquiertrozo de un sistema material, se llega a un lmite, a partir delcual no se puede seguir aplicando ms divisiones, y a lapartcula material indivisible se le llama tomo ).</p></li><li><p>Aristteles ( 384 a. C.-322 a. C.) : defendi que la materia eracontinua.</p><p>Platn ( 428 a. C. 347 a. C ) : aunque propona la existencia deformas elementales , no crea que stas fueran indivisibles en otrasms pequeas, no crea que stas fueran indivisibles en otras mspequeas del mismo tipo.</p><p>Aristteles Platn</p></li><li><p>LOS MODELOS ATMICOS</p><p>Cmo son los tomos por dentro?</p><p>Ante la imposibilidad de poder examinar suinterior, se hizo necesario crear los modelos</p><p>atmicos para imaginarnos su constitucin. Un modelo atmico es una reproduccin ideal del </p><p>tomo.</p></li><li><p>Tipos de modelos</p><p>atmicos</p><p>Modelo atmico de </p><p>Dalton</p><p>Modelo atmico de</p><p>Thomson</p><p>Modelo atmico</p><p>de Bohr</p><p>Modelo atmico de </p><p>Rutherford</p><p>Modelo atmico</p><p>actual</p></li><li><p>Modelo atmico de Dalton</p><p>John Dalton en 1808, en su libro Nuevo sistema de filosofa qumica, sent las bases de la Teora atmica al postula que la materia estaba compuesta por unidades esenciales llamadas tomos. Su hiptesis se bas en los siguientes postulados :</p><p>John Dalton</p><p>(1766-1844)</p></li><li><p>1 Los elementos estn formados por tomos, que son partculas materiales independientes, inalterables e indivisibles.</p><p>2 Los tomos de un mismo elemento son iguales en masa y en el resto de propiedades.</p><p>3 Los compuestos se forman por la unin de los tomos de los correspondientes elementos en base a una relacin de nmeros enteros sencilla .</p><p>4 En las reacciones qumicas, los tomos ni se crean ni se destruyen, solamente se redistribuyen para formar nuevos compuestos.</p><p>Las ideas de Dalton suponen el primer modelo terico para explicar la Qumica moderna , permitiendo interpretar de manera lgica las leyes ponderales.</p></li><li><p>Por qu el modelo atmico de DALTON qued incompleto?</p><p>Porque en la primera mitad del siglo XIX se produjeron una serie dedescubrimientos que demostraron la existencia de partculas dentro del tomo.</p></li><li><p>W. Crookes ( 1885 ) dise un tubo de vidrio en el que consigui unvaco casi perfecto. Coloc en su interior dos placas metlicas y lasconect a una diferencia de potencial elevada; en el interior deltubo apareci un haz luminoso lo que se interpret como que lacorriente elctrica viajaba en el vaco. La placa metlica conectadaal polo negativo del generador elctrico se llam ctodo, y laconectada al polo positivo, nodo.</p><p>En la pared opuesta apareca una tenue coloracin verdosaprovocada por el choque contra el vidrio de una radiacin emitidapor el ctodo, al que se le llam rayos catdicos.</p></li><li><p>En 1897 el fsico britnico Joseph John Thomson ( 1856 1940 ) estudi con detalle lo que suceda en los tubos de rayos catdicos.</p></li><li><p>Al analizar las partculas que formaban el rayo, se observ que eran lasmismas, cualquiera que fuese el gas que hubiese en el interior del tubo.De ah se dedujo que :</p><p>En el interior de todos los tomos hay una o ms partculas cargadgativamente, a las que se llam ELECTRONES</p><p>Si los tomos tienen partculas con carga negativa, tambin debenposeer partculas con carga positiva, de tal manera que cada tomotenga tantas partculas positivas como negativas. Como la materia solomuestra sus propiedades elctricas en determinadas condiciones ( porejemplo, despus de ser frotada ), debemos pensar que es neutra.</p></li><li><p>THOMSON supuso que el tomo era como una gran masa de carga </p><p>positiva, y entre esta carga deban estar los electrones.</p><p>MODELO ATMICO DE THOMSON</p><p>Supone la existencia de una esfera de electricidadpositiva, que incluye encajados tantos electrones comosean necesarios para neutralizarla.</p></li><li><p>Una vez descubierto el electrn , los cientficos trataron de localizaren el tomo una partcula similar, pero con carga positiva, ya que lamateria era neutra.</p><p>E. Goldstein ( 1886 ) utiliz un tubo de descarga similar al deCrookes, pero en el que haba perforado el ctodo, realizandoagujeros en l. Observ que al mismo tiempo que se producan losrayos catdicos existan otros que atravesaban los orificios delctodo, produciendo la caracterstica luminiscencia al chocar contralas paredes el tubo. Los llam rayos canales</p></li><li><p>Qu conclusiones se pudieron obtener?</p><p>Los rayos canales estaban tambin formados por partculas, pero en este casotenan que ser positivas ( eran atrados por el ctodo ). Se encontr que lapartcula que formaba los rayos canales era distinta segn el gas que hubiese enel interior del tubo. La partcula ms pequea se detect cuando el gas erahidrgeno : result ser una partcula de carga igual a la del electrn, pero decarga positiva, y con una masa unas dos mil veces mayor.Rutherford a estas partculas las llam protones.</p><p>Ernest Rutherford</p><p>(1871-1937 )</p></li><li><p>Modelo atmico de RutherfordErnest Rutherford y colaboradores realizaron en 1911 la siguiente experiencia :</p><p>En el interior de un bloque de plomo se hizo una cavidad con una salida alexterior en la que se coloc el material radiactivo que produca los rayos alfa (por ejemplo, mineral de uranio ). Todos los rayos que no tuviesen la direccin delorificio de salida seran absorbidos por el plomo. Se lograba as que a la lminade oro llegasen unos rayos procedentes directamente del material radiactivo.</p></li><li><p>Realizada la experiencia, se obtuvieron los siguientes resultados :</p><p>La mayora de las partculas alfa ( carga positiva ) atravesaban la lmina de oro. Una pequea proporcin de partculas atravesaba la lmina, pero sufran una leve desviacin.Una de cada 10 000 partculas alfa rebotaba al llegar a la lmina y volva haca atrs.</p></li><li><p>Qu conclusiones extrajo Rutherford?</p><p>El tomo est formado por un ncleo muy pequeo y una corteza. En elncleo est concentrada toda su carga positiva y casi toda su masa; enla corteza estn los electrones girando alrededor del ncleo.( MODELO PLANETARIO ).</p></li><li><p>Si el tomo fuese del tamao de un campo de ftbol, elncleo sera como una canica colocada en su centro, y loselectrones, como cabezas de alfiler que giran alrededor delcampo.</p></li><li><p>Qu inconvenientes presentaba el modelo de Rutherford ?</p><p>Si los tomos estuviesen formados solo por protones y electrones, sumasa debera coincidir con la masa de los protones, ya que loselectrones tienen una masa despreciable. NO OCURRA.</p><p>La masa de dichos ncleos no se corresponda con la carga existente enellos. Ej : el He tena una masa equivalente a la de cuatro protones, perosu carga slo era la de dos de ellos. Era necesario que existiese otrotipo de partcula de masa similar a la del protn, pero sin carga.</p><p>Adems, debemos suponer que existe algn tipo de partcula que noslo se interponga entre ellos apantallando las fuerzas repulsivassino que adems estabilice el sistema nuclear simultneamente.</p><p>Tampoco era capaz de explicar las bandas discontinuas de absorcin oemisin de los espectros atmicos.</p></li><li><p>James Chadwick</p><p>( 1891- 1974 )</p><p>4Be9+2He</p><p>4---&gt;6C12+0n</p><p>1</p><p>J. Chadwick ( 1891 1974 ) en 1932 prob a bombardear tomos de beriliocon partculas y obsev que se desprenda cierta radiacin. Al estudiarla,comprob que estaba formada por partculas neutras de masa ligeramentesuperior a la del protn. Haba descubierto los neutrones.</p></li><li><p>Cmo identificamos a los tomos?.</p><p> El nmero atmico ( Z ) = indica el nmero de protones que hay en elncleo de un tomos. Es igual al nmero de electrones si el tomo esneutro.</p><p> El nmero msico ( A ) = indica el nmero de protones y neutrones quetiene el ncleo de un tomo.</p></li><li><p>Caractersticas de las partculas elementales</p></li><li><p>ISTOPOS</p><p>Son tomos del mismo elemento qumico que difieren en su masa, es decir,tienen el mismo nmero de protones, pero se diferencian en el nmero deneutrones.</p><p>La masa atmica de un elemento qumico se calcula como la media ponderada dela masa de los istopos que lo forman. Se mide en u ( unidad de masa atmica ).</p><p>1 u = 1,661 10-27 kg</p><p>A1, A2 , A3, son las masas de los correspondientes istopos de esos elementos. </p><p>( %)1, ( % )2, ( % )3, son las abundancias isotpicas de cada uno de losistopos del elemento.</p></li><li><p>IONES</p><p>Cuando los tomos pierden su neutralidad elctrica se convierten en iones. La carga del ion coincide con el nmero de electrones que el tomo gana o pierde. Cuando un tomo :</p><p> Gana electrones se convierte en un ion negativo o anin. </p><p>Ej : S2-</p><p> Pierde electrones se convierte en un ion positivo o catin.</p><p>Ej : Na+</p></li><li><p>Tras el descubrimiento de los espectros atmicos de absorcin y</p><p>emisin, se demostr que los tomos no emiten ni absorben</p><p>energa de forma continua. Por ello, era necesario un nuevo</p><p>modelo atmico.</p></li><li><p>El modelo atmico de Bohr</p><p>Niels Bohr ( (1885-1962)</p><p>Qu modelo alternativo se propuso?</p></li><li><p>Modelo atmico de Bohr</p><p>El fsico dans N. Bohr mejor el modelo de Rutherford proponiendo</p><p>un modelo compuesto por ncleo y corteza. Al igual que en el modelo</p><p>de Rutherford, el tomo tambin tena un ncleo positivo y los</p><p>electrones giraban en torno a l, pero lo hacan en unas rbitas</p><p>circulares, donde no emiten ni absorben energa. A estas se les llam niveles de energa.</p><p>Ms tarde, Arnold Sommerfeld ( 1868-1951 ), en una ampliacin del </p><p>modelo atmico de Bohr, supuso que las rbitas tambin podan ser </p><p>elpticas, introduciendo las rbitas lpticas.</p></li><li><p>El modelo de Bohr explicaba el espectro del tomo de hidrgeno y la cuantizacin</p><p>de la energa. Sin embargo, se hizo necesario buscar un modelo terico que</p><p>explicase todos los niveles de energa que los espectroscopistas encontraron en los</p><p>tomos polielectrnicos. El cientfico austriaco Erwin Schrdinger ( 1887-1961 )</p><p>estableci un nuevo modelo atmico basndose en dos principios de la mecnica</p><p>cuntica que se haban establecido recientemente ( Principio de dualidad onda-</p><p>corpsculo y Principio de incertidumbre ) . Se eliminaba el concepto de RBITA y</p><p>se sustituye por el de ORBITAL.</p></li><li><p>El modelo atmico actual</p><p>Se le llama modelo mecnico- cuntico del tomo, y fue establecido por </p><p>Erwin Schrdinger ( 1887-1961 ). Sustituye la idea de que el electrn se </p><p>sita en determinadas capas o niveles de energa por la probabilidad de </p><p>encontrar al electrn en una cierta regin del espacio : el ORBITAL.</p><p>Qu es el orbital? </p></li><li><p>rbita : es la trayectoria que describe el electrn en su giro alrededor del</p><p>ncleo.</p><p>rbital : Es la regin del espacio donde existe la mxima probabilidad (</p><p>superior al 90 % ) de encontrar al electrn.</p></li><li><p>Un orbital queda determinado por un conjunto de nmeros cunticos ( 3 ).</p><p>( n, l, m ).</p><p>Un electrn queda descrito por cuatro nmeros cunticos ( n, l, m, s )</p></li><li><p>Forma de los orbitales s, p y d </p></li><li><p>Teniendo en cuenta que en cada orbital caben como mximo 2</p><p>electrones :</p></li><li><p>Para saber el orden de llenado de los niveles energticos de un tomo</p><p>recurrimos a el Diagrama de Meller. Se puede deducir que el nmero mximo</p><p>de electrones en cada nivel energtico es de 2n, siendo n el nmero cuntico</p><p>del nivel.</p></li><li><p>Configuraciones electrnicas de un tomo en estado fundamental, </p><p>excitado y prohibida.</p><p>Cuando un tomo tiene todos sus electrones en el orbital de menorenerga posible, se dice que se encuentra en ESTADO FUNDAMENTAL.</p><p>Ej : 1s 2s 2p</p><p>Cuando se comunica energa a un tomo, alguno de sus electrones puede pasar a un nivel de energa superior ; se dice que el tomo se </p><p>encuentra en ESTADO EXCITADO.</p><p>Ej : 1s 2s 2p 3s</p><p>Tanto si el tomo est en estado fundamental como si se encuentra en estado excitado se debe cumplir el Principio de exclusin de Pauli ( en </p><p>un orbital solo puede haber como mximo dos electrones ). Si no se </p><p>cumple, el tomo est en un ESTADO PROHIBIDO.</p><p>Ej : 1s 2s 2p</p><p>Ej : 1s 2s 3s</p></li><li><p>Qu relacin existe entre la ordenacin peridica de los elementos </p><p>qumicos con su configuracin electrnica de valencia?</p><p>Los electrones de valencia son los responsables del comportamiento qumico</p><p>de los tomos. Se encuentran en el ltimo nivel.</p></li><li><p>PROPIEDADES PERIDICAS DE LOS ELEMENTOS QUMICOS</p><p>Son las propiedades que podemos estudiar en relacin con el lugar que </p><p>ocupan en el sistema peridico.</p><p>1) Radio atmico.</p><p>2) Electronegatividad.</p><p>3) Carcter metlico.</p></li><li><p>1) Radio atmico</p><p>Actualmente se mide el radio de los tomos como la mitad de la distancia que </p><p>separa dos tomos del mismo elemento unidos mediante un enlace sencillo.</p><p>En los grupos aumenta al aumentar el nmero atmico ( a medida que</p><p>aumenta el nmero atmico, aumenta el nmero del nivel de valencia, por lo que</p><p>los electrones de valencia estn cada vez ms alejados del ncleo y el tamao</p><p>del tomo es cada vez mayor ).</p><p>En los periodos disminuye al aumentar el nmero atmico ( los electrones de</p><p>valencia se sitan en orbitales del mismo nivel. Pero a medida que aumenta el</p><p>nmero atmico aumenta el nmero de protones del ncleo, y con ello la</p><p>atraccin que ese ncleo ejerce sobre los electrones del nivel de valencia, lo que</p><p>hace que se aproximen y disminuya el tamao...</p></li></ul>