B. Q. F GABRIEL AGUILAR

CONTENIDO(PARTE IV)

El ÁTOMO Y ESTRUCTURA ATÓMICA:

Teorías Atómicas.

Composición Atómica.

Configuración electrónica.

Números cuánticos.

A través de un pensamientofilosófico, 450 AC en laGrecia antigua, fundan laescuela atomista.

Ellos sugirieron que, aldividir cualquier sustancias,se debería llegar a la unidadmínima constituyente eindivisible, el ”ÁTOMO” (delgriego a= sin y tomo=división), común para toda lamateria.Éste fue el primer modeloatómico propuesto.

El modelo atómico deDalton surgido en elcontexto de la química, fueel primer modelo atómicocon bases científicas,formulado en 1803 por JohnDalton.

Representa al átomo como un esfera compacta indivisible e indestructible.

Todos los elementos se componen dediminutas partículas llamadas átomos. No secrean ni se destruyen átomos durante lasreacciones químicas

Todos los átomos de un elemento dado soniguales, pero los átomos de un elementodifieren de los átomos de los demás elementos

Se forman compuestos cuando átomos dediferentes elementos se combinan enproporciones fijas y pequeñas de númerosenteros, por ej 1 átomo de A con 1 átomo de B,2 átomos de A con uno de B, ó 3 átomos de Acon 2 de B

Cuando dos elementos se combinan paradar más de un compuesto, cada compuestotiene una proporción de átomos diferentes,pero definida, de números enteros.

Cuando se lleva a cabo una reacciónquímica, los átomos de las sustanciasiníciales reaccionan unos con otros paraformar sustancias nuevas y diferentes, concombinaciones de átomos distintas, pero nose crean ni destruyen átomos

SIR WILLIAM CROOKES(1832- 1919): fue elcientífico británico queinventó el tubo derayos catódicos. suobra preparó el caminopara el descubrimientode electrón

Desviación del haz enun campo magnéticodentro de un tubo dedescarga de Crookes.el recubrimiento desulfuro de zinc de latira de metal del tuboemite luz cuandoinciden en él loselectrones

En 1879, William Crookes concluye que losrayos catódicos producidos por unacorriente eléctrica en un tubo al vacío sonuna corriente de partículas cargadas que seproducen en el cátodo

CIENTÍFICO INGLES (1856-1940)

DESCUBRIÓ EL ELECTRÓN,QUE LUEGO STONEY LONOMBRÓ COMO TAL.

PREMIO NOBEL DE FÍSICA EN1906, POR LA CONDUCCIÓNELÉCTRICA EN GASES.

INGENIERO Y LIC. ENMATEMÁTICAS

EN 1890 SE CASÓ CON ROSEE. PAGET, CON LA QUE TUVOUN HIJO Y UNA HIJA.

SU HIJO GEORGE P. THOMSONFUE PREMIO NOBEL DE FÍSICAEN 1937.

Tubo de descarga de Thomson

Las partículas de los rayos catódicosinteractuaban con un campo eléctrico (quedesvía la pantalla hacia arriba) y otromagnético que actuaba en sentido contrario

Cuando las magnitudes de ambas fuerzas seigualaban la trayectoria era rectilínea

Utilizad para estudiar partículas positivas.

Átomo esfera homogénea de electricidad positiva. Los electrones están incrustados en ella.

Su modelo atómico lo asemeja a un budín de pasas.

Átomo estacionario

1909. Robert Millikan. Determinó la carga del electrón a través del experimento de la gota de aceite.

Todas las cargas que Millikan midió, fueronmútiplos enteros de un mismo número,deduciendo así que la carga mas pequeñaobservada era la del electrón. Su valor esactualmente e= -1,60219·10-19 coulombsy usando ahora la relación e/m = -1,75881·108 coulombs/gramo, medida porThomson, le permitió determinar la masame para el electrón:

me =

1g

· 1,60219·10-19 coulombs = 9,10952·10-28g-------------------------

1,75881·108 coulombs

Ernest Rutherford (Neozelandés) bombardeauna laminilla de oro con partículas alfaproveniente de una fuente de radio ydescubre que casi toda la masa del átomoestá en su diminuto núcleo con cargapositiva.

Prácticamente toda la masa y la carga delátomo se concentran en un núcleoextremadamente diminuto, lo que hacía quelas partículas alfa se desviaran abruptamente.

Carga 2+ del núcleo de Helio es dos vecesmayor que la carga 1+ del núcleo dehidrógeno, pero la masa es 4 veces mayorque la masa del núcleo de hidrógeno

En una investigación relacionada con laradioactividad descubre el:

Neutrón: partícula con masa

casi igual a la del protón

pero sin carga eléctrica.

Una forma de energía radiante es la luz.

La luz blanca se descompone al pasar por un prisma.

Además de la luz visible existen otrasformas de energía radiante o radiaciónelectromagnética.

“Espectro electromagnético”

La longitud de ondaes la distancia querecorre la onda en elintervalo de tiempotranscurrido, entredos máximosconsecutivos. Esta esinversamenteproporcional a lafrecuencia, ya que amayor frecuenciadebe ser menor lalongitud de onda yasi pasen mas ondasen un segundo.

Frecuencia es unamedida que se utilizageneralmente paraindicar el número derepeticiones decualquier fenómeno osuceso periódico en launidad de tiempo.Según el SI (SistemaInternacional), lafrecuencia se mide enhercios (Hz). Un hercioes aquel suceso ofenómeno repetido unavez por segundo.

1900. Max Planck propuso una explicaciónde las frecuencias de la luz emitida por lossólidos muy calientes (Teoría Cuántica)

1905. Albert Einstein amplió la teoríaincluyendo todas las formas de luz.

Los cuerpos del microcosmos (electrones,nucleones, átomos y moléculas) absorben yemiten luz de manera discontinua, enpequeños paquetes de energía llamadoscuantos de energía (latín QUANTUM“cantidad elemental”

La frecuencia de la luz , aumenta en formaproporcional con el incremento en la energía E y elvalor de h

la constante de Planck es 6,63 x 10-34 joule-segundo

E = h

En 1913 Niels Bohrdiscípulo deRutherford proponeun nuevo modelopara el átomo deHidrógeno aplicandoacertadamente laTeoría Cuántica de laradiación de Planck.

La comunidad científica cuestionaba aRutherford el hecho de que el electrón desu modelo tendría que acercarse, en cadavuelta, al núcleo, impactando con este ydesintegrando a la materia.

Para esto propuso que el electrón no emitíaenergía cuando estaba en un nivel estable.

Este nivel estable no puede tener cualquierradio solo aquel que cumple con la estabilidaddel electrón, por lo tanto los radios y lasenergías asociadas a este radio estáncuantificadas.

Cuando el electrón de un nivel absorbeenergía, lo hace en un valor cuantificado y pasaa otro nivel de mayor energía.

Cuando el electrón retorna a su nivel original,siempre lo hace emitiendo esa energíaabsorbida, en forma de luz.

La frecuencia de laluz , aumenta enforma proporcionalcon el incrementoen la energía E y elvalor de h

la constante dePlanck es 6,63 x10-34 joule-segundo

E = h

Es un modelo matemático probabilístico.

Está basado en los principios de Louis deBroglie, Werner Heisenberg y ErwinSchrodinger.

Establece el concepto "orbital".

1924. Louis De Broglie presentó la idea deque si las ondas luminosas exhiben ciertascaracterísticas de partículas, entonces quizálas partículas de materia podrían mostrarcaracterísticas de onda

En otras palabras “Un rayo de electronesdebería presentar características de onda ycomportarse como un haz de luz”

1926. Erwin Schrödinger desarrollóecuaciones matemáticas detalladas conbase en el trabajo de De Broglie

Con estas ecuaciones se obtienen valoresque corresponden a regiones de altaprobabilidad electrónica en torno al núcleo

Las nubes de electrones no son órbitasdefinidas de tipo planetario, sino querepresentan niveles de energía menosdefinidos y regiones llamadas subniveles osubcapas

Cada uno de estos subniveles tiene uno omás orbitales

Cada orbital es una región ocupada por unmáximo de dos electrones con espinesopuesto

El ÁTOMO unidad básica de toda lamateria.

Partícula Carga Masa

Protón (p+) +1 1

Neutrón (n) 0 1

Electrón (e-) -1 1/1840

Número atómico (Z): Indica el nº de protones del núcleo

Z = p+

Átomo neutro p+ = e-

Z = p+ = e-

11Na :

19K :

17Cl :

Nº Protones 11

Nº Electrones 11

Nº Protones 19

Nº Electrones 19

Nº Protones 17

Nº Electrones 17

Número másico (A): Es la suma entre los protones y neutrones.

A = p+ + n0

Como Z = p+ se cumple A = Z + n0

Despejando los p+ + n0 tenemos

p+ = A - n0 n0 = A – p+

A = Nº másico

Z = Nº atómico

X = Carga iónica

Protones Neutrones Electrones

22 26 22

Protones Neutrones Electrones

35 44 36

Protones Neutrones Electrones

12 12 10

Br-

Mg2+

Ti

79

24

48

35

12

22

Conjunto de átomos que pertenecen a unmismo elemento, que tienen igual númeroatómico y diferente masa atómica. Suspropiedades físicas son diferentes y suspropiedades químicas similares.

- Átomos de un mismoelemento

- Tienen = Z y ≠ A

Conjunto de átomos que pertenecen a diferentes elementos que tienen el mismo # de masa atómica y diferente # atómico

Conjunto De Átomos Que Pertenecen A Diferentes Elementos Y Que Tienen El Mismo Número De neutrones.

Son átomos que tienen igual números de electrones.

Ejemplo

10Ne; 11Na+; 12Mg2+; 9F- = 10 e-

NOS PERMITE DETERMINAR LA MASA REAL DE UN ELEMENTO DE LOS DIFERENTES

ISÓTOPOS QUE EN ESTE SE FORMA

M relativa = (Misótopo A * % ABUNDANCIA A) + …….. …………………/100

1927. Werner Heisenberg

Llegó a la conclusión de que no es posibleestablecer simultáneamente con precisióntanto la posición como la energía de unelectrón

Si el electrón actúa como partícula, debieraser posible establecer en forma precisa sulocalización, pero si es una onda, como DeBroglie había propuesto, entonces no sepuede conocer su ubicación precisa

Número Cuántico

Rango de valores

Describe

Principal, n 1, 2, 3, .... Nivel energético

Secundario, l, Desde 0 hasta n-1

Forma del orbital

Magnético, m Desde - l hasta + l Orientación espacial

Espín, s ± 1/2 Espín del electrón

VALORES= 1,2,3….7

DEFINE: NIVEL ENERGETICO

No. MAX. DE ELECTRONES

POR NIVEL N° e= 2n2

VALORES= 0,1,2,3….(n-l) Indica el nivel de energía donde se encuentra el

electrón. Define: forma de los orbitales por medio de los

subniveless= SPHERICAL 1 orbital 2 e

maxp= PRINCIPAL 3 orbitales 6 e

maxd= DIFUSSO 5 orbitales 10 e

maxf= FUNDAMENTAL 7 orbitales 14 e max

ml

VALORES= -1,0,1

DEFINE ORIENTACIÓN EN EL ESPACIO DE CADA SUBNIVEL

ms

VALORES= +1/2, -1/2

DEFINE: EL GIRO DEL ELECTRON

A FAVOR O EN CONTRA DE

LAS MANECILLAS DEL RELOJ

• REPRESENTACIÓN SIMBÓLICA DE LA DISPOSICIÓN DE LOS ELECTRONES DE UN ÁTOMO EN LOS DIFERENTES SUBNIVELES (s,p,d y f)

• UTILIZANDO EL DIAGRAMA DIAGONAL

ES UN ESTADO DE ENERGÍA DENTRO DE UN ÁTOMO QUE PUEDE CONTENER COMO MÁXIMO:

2 ELECTRONES

EL ORBITAL SE PUEDE ENCONTRAR:

VACIO

SEMILLENO

LLENO

“LOS ELECTRONES TIENDEN A OCUPAR EL MÁXIMO NÚMERO DE ORBITALES EN UN SUBNIVEL DADO”

EJEMPLO: 8 o

ESTRUCTURA DE LEWIS:

Es un diagrama, donde el símbolo del átomoes rodeado por puntos, aspas o círculos quecorrespondan al número de electrones devalencia del elemento. Ej: