ppt del Tema 2a Quimica 13-04-13

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Estructura atómica 
Tema 2a 
1 
Los átomos 
¿Cómo son los átomos? 
Ideas de Demócrito y Leucipo Siglo V (a.C.): partículas 
indivisibles y eternas, la materia no podía dividirse 
indefinidamente tal y como sostenía Aristóteles, proponían 
que al final de la división llegarían a los átomos (del gr. 
“indivisible”). 
 
 
Dalton (1808) 
 Teoría atómica a partir de la cual 1 átomo se define como la unidad 
básica de un elemento que puede intervenir en una reacción química. 
 
• Materia formada por partículas indivisibles: átomos, no se crean ni 
se destruyen. 
• Todos los átomos de un mismo elemento son iguales 
en peso, tamaño y propiedades químicas. 
• Los átomos de elementos diferentes son diferentes. 
• Los átomos de diferentes elementos se combinan entre sí, en 
relaciones numéricas enteras y sencillas para formar compuestos. 
• Los átomos de diferentes elementos pueden combinarse en 
distintas proporciones numéricas para formar más de un 
compuesto. 
 
2 
Partículas con carga negativa 
Thomson, determinó la relación masa/carga del e- 
Relación carga/masa del e- = -1,76 x 108 C/g 
Obtuvo en 1906 Premio Nobel de Física 
Tubo de rayos catódicos 
Ánodo Cátodo 
Pantalla fluorescente 
Alto voltaje 
Campo magnético 
Campo eléctrico 
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3 
Tubo de rayos catódicos 
Se observaban los rayos en un cristal coloreado con sulfuro de zinc 
4 
Thompson calcula carga del e- = -1,60 x 10-19 C 
Relación carga/masa del e- = -1,76 x 108 C/g 
Masa del e- = 9,10 x 10-28 g 
Determinación de la masa del e- (Premio Nobel de Física en 1923) 
Experimento de Millikan 1909 
Placa cargada 
Orificio pequeño 
Placa cargada 
Gotas de aceite 
Gotas de aceite en observación 
Atomizador 
Visor del microscopio 
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5 
Radioactividad 
1895 Roentgen estudia rayos desconocidos que 
oscurecían placas fotográficas y no eran desviados por un 
imán: no tenían carga. 
Experiencias de Becquerel y María Curie de emisión 
espontánea de partículas de Uranio en α(+); β(e-) y γ. 
Compuesto de uranio 
 
 
 
 
Caja de plomo 
Pantalla detectora 
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mma%20Rays 
6 
Modelo atómico de Thomson 
Carga positiva dispersa 
sobre la esfera completa 
Una gran esfera con carga eléctrica positiva, en la cual se 
distribuyen los electrones como pequeños granitos de 
forma similar a las semillas en una sandía o un pastel con 
pasas. 
 
7 
1. La carga positiva de un átomo está concentrada 
 en su núcleo 
2. El protón (p) tiene una carga (+), el electrón tiene carga (-) 
3. La masa del p es 1840 x masa del e- (1,67 x 10-24 g) 
 partículas con velocidad ~ 1.4 x 107 m/s (~5% velocidad de la luz) 
Obtuvo el Premio Nobel de Química en 1908 
Experimento de Rutherford 
lámina de oro 
Pantalla de detección 
ranura 
Emisor de 
partículas α 
8 
 Radio atómico ~ 100 pm = 1 x 10-10 m 
Radio nuclear ~ 5 x 10-3 pm = 5 x 10-15 m 
Modelo atómico de Rutherford 
Si el átomo fuera el estadio de River el núcleo sería aprox. la 
cabeza de un alfiler 
Protón 
Neutrón 
La fuerza electrostática es igual a la centrífuga, 
Debe haber algo más, sino el electrón caería sobre el núcleo 
Existe un número de electrones igual a la carga nuclear que giran alrededor del 
núcleo. 
9 
 
Experimento de Chadwick 
 (Premio Nobel de Física en 1935) 
 + 9Be 1n + 12C + energía 
El neutrón (n) no tiene carga (carga = 0) 
Masa de n ~ masa de p = 1,67 x 10-24 g 
Si los átomos de H tienen 1 p y los de He 2 p 
la masa de He/masa de H debería de ser = 2 
Pero la relación masa de He/masa de H = 4 ¿? 
10 
Masa de p = masa de n = 1840 x masa de e- 
Partícula Masa en g Carga en C 
Electrón 9,10 x 10-28 -1,60 x 10-19 -1 
Protón 1,67 x 10-24 +1,60 x 10-19 +1 
Neutrón 1,67 x 10-24 0 0 
11 
Modelo atómico Bohr (1912) 
Electrones en órbitas según 2 n2 
Cuatro postulados: 
 
Los electrones en los átomos están localizados en 
órbitas o niveles de energía alrededor del núcleo. 
 
Los electrones en las órbitas más cercanas al núcleo 
tienen menor energía que aquellos localizados en 
órbitas más alejadas. 
 
Cualquier electrón en un átomo puede tener sólo 
ciertos valores de energía permitidos. Esta energía 
determina qué órbita ocupa un electrón. 
 
Los electrones pueden moverse de una órbita a otra. 
Para esto debe ganar o perder una cantidad exacta 
de energía, un cuanto de energía. 
 
Espectro emisión con 
longitud de onda 
12 
Núcleo = Número atómico (Z) + Número de neutrones 
Los isótopos son átomos del mismo elemento (X) con diferente 
número de neutrones en su núcleo 
X 
A 
Z 
H 
1 
1 H (D) 
2 
1 H (T) 
3 
1 
U 235 92 U 
238 
92 
Número de masa 
Número atómico 
 Símbolo del elemento 
Número atómico, 
Número másico e isótopos 
Número atómico (Z) = Nro. de protones en el núcleo 
Número de masa (A) = Nro. de protones + Nro. de neutrones 
13 
Isótopos del hidrógeno 
hidrógeno, deuterio y tritio 
La mayoría de los isótopos son estables, a diferencia de los isótopos 
radiactivos que son inestables y se transforman a estructuras más 
estables emitiendo partículas y energía (radiación). 
14 
6 protones, 8 (14 - 6) neutrones, 6 electrones 
6 protones, 5 (11 - 6) neutrones, 6 electrones 
¿Se entiende qué es un isótopo? 
¿Cuántos protones, neutrones y electrones hay en C 
14 
6 ? 
¿Cuántos protones, neutrones y electrones hay en C 
11 
6 ? 
15 
Período 
G
ru
p
o
 
M
e
ta
le
s
 a
lc
a
lin
o
s
 
G
a
s
e
s
 n
o
b
le
s
 
H
a
ló
g
e
n
o
s
 
M
e
ta
le
s
 a
lc
a
lin
o
té
rre
o
s
 
Metales 
No 
Metales 
16 
Datos de interés 
En la corteza terrestre hay 
muchos elementos naturales 
 
Oxigeno 45,5%, Silicio 27,2%, aluminio 
8,3%, Hierro 6,2%, Calcio 4,7%, 
magnesio 2,8%, otro 5,3% 
 
Los elementos naturales también abundan 
en el cuerpo humano 
 
Oxígeno 65% Carbono 18% Hidrógeno 10% 
Nitrogeno 3%, Fosforo 1,2%, Calcio 1,2%, 
otros 1,2%. 
Manto 
Corteza 
Núcleo 
17 
Una molécula es un conjunto de dos o más átomos unidos 
por fuerzas de atracción electrostática. 
H2 H2O NH3 CH4 
Una molécula diatómica contiene dos átomos. 
H2, N2, O2, Br2, HCl, CO 
Una molécula poliatómica contiene más de dos átomos. 
O3, H2O, NH3, CH4 
18 
Un ión es un átomo o grupo de átomos que tiene una carga 
neta positiva o negativa. 
catión es un ión con una carga positiva. Si un átomo neutro 
cede uno o más electrones se convierte en un catión. 
Anión es un ión con una carga negativa. Si un átomo neutro 
acepta uno o más electrones se convierte en un anión. 
Na 11 protones 
11 electrones 
Na+ 
11 protones 
10 electrones 
Cl 
17 protones 
17 electrones 
17 protones 
18 electrones Cl
- 
19 
Un ión monoatómico contiene un solo átomo 
Un ión poliatómico contiene más de un átomo 
Na+, Cl-, Ca2+, O2-, Al3+, N3- 
OH-, CN-, NH4
+, NO3
- 
20 
13 protones, 10 (13 – 3) electrones 
34 protones, 36 (34 + 2) electrones 
¿Se comprende qué son los iones? 
¿Cuántos protones y electrones hay en ? Al 
27 
13 
3+ 
¿Cuántos protones y electrones hay en ? Se 
78 
34 
2- 
21 
22 
Fórmulas y modelos moleculares 
hidrógeno agua amoníaco metano 
Fórmula molecular 
Fórmula estructural 
Modelo de esferas 
y barras 
Modelo espacial 
23 
Una fórmula molecular muestra el número 
exacto de átomos de cada elemento en la menor 
cantidad posible en la sustancia. 
La fórmula empírica muestra la forma más simpleen la cual los elementos pueden unirse. 
H2O H2O 
molecular empírica 
C6H12O6 CH2O 
O3 O 
N2H4 NH2 
24 
Los compuestos iónicos consisten de una 
combinación de cationes y aniones. 
 
• La fórmula es siempre igual a la fórmula empírica. 
• La suma de las cargas de los cationes y aniones debe dar 
cero. 
El compuesto iónico NaCl 
25 
Moléculas individuales de 
arseniuro de galio, como bultos 
regulares en la superficie del 
sólido, usando “scanning 
tunneling microscopy” (STM). 
Los átomos de galio aparecen 
azules y los de arsénico rojos. 
Esquema del funcionamiento de la 
“scanning tunneling microscopy” 
Corriente 
de 
electrones 
Punta 
Muestra 
Microscopio de efecto túnel 
26 
Corriente de 
electrones