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EMILIANO GARCÍAEMILIANO GARCÍAEMILIANO GARCÍAEMILIANO GARCÍA

Girardota-Antioquia

Correo electrónico: iemilianog@une.net.co

Área: Química Grado: 10

Educadora: Olga Eugenia Cadavid Longas Periodo: 2

e-mail: julidan10@yahoo.com

TEMAS LOGROS INDICADOR

Energía y calor Determina la energía que libera o absorbe un cuerpo

Átomo

Identifica las propiedades de los átomos.

Tabla Periódica Identifica las propiedades de la tabla periódica

ENERGÍA Y CALOR

ENERGÍA

PRINCIPIO DE CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA

El Principio de conservación de la energía indica que la energía no se crea ni se

destruye; sólo se transforma de unas formas en otras. En estas transformaciones,

la energía total permanece constante; es decir, la energía total es la misma antes y

después de cada transformación.

En el caso de la energía mecánica se puede concluir que, en ausencia de

Al mirar a nuestro alrededor se observa que las

plantas crecen, los animales se trasladan y que las

máquinas y herramientas realizan las más variadas

tareas. Todas estas actividades tienen en común que

precisan del concurso de la energía.

La energía es una propiedad asociada a los objetos y

sustancias y se manifiesta en las transformaciones

que ocurren en la naturaleza.

La energía se manifiesta en los cambios físicos, por

ejemplo, al elevar un objeto, transportarlo, deformarlo

o calentarlo.

La energía está presente también en los cambios

químicos, como al quemar un trozo de madera o en la

descomposición de agua mediante la corriente

eléctrica

rozamientos y sin intervención de ningún trabajo externo, la suma de las energías

cinética y potencial permanece constante. Este fenómeno se conoce con el nombre

de Principio de conservación de la energía mecánica.

ENERGÍA CINÉTICA

Cuando un cuerpo está en movimiento posee energía cinética ya que al chocar

contra otro puede moverlo y, por lo tanto, producir un trabajo.

Para que un cuerpo adquiera energía cinética o de movimiento, es decir, para

ponerlo en movimiento, es necesario aplicarle una fuerza. Cuanto mayor sea el

tiempo que esté actuando dicha fuerza, mayor será la velocidad del cuerpo y, por lo

tanto, su energía cinética será también mayor.

Otro factor que influye en la energía cinética es la masa del cuerpo.

Por ejemplo, si una bolita de vidrio de 5 gramos de masa avanza hacia nosotros a

una velocidad de 2 km / h no se hará ningún esfuerzo por esquivarla. Sin embargo, si

con esa misma velocidad avanza hacia nosotros un camión, no se podrá evitar la

colisión

La fórmula que representa la Energía

Cinética es la siguiente:

E c = Energía cinética

m = masa

v = velocidad

Cuando un cuerpo de masa m se mueve con una velocidad v posee una energía

cinética que está dada por la fórmula escrita más arriba.

E c = 1 / 2 · m · v 2

En esta ecuación, debe haber concordancia entre las unidades empleadas. Todas

ellas deben pertenecer al mismo sistema. En el Sistema Internacional (SI), la masa

m se mide en kilogramo (kg) y la velocidad v en metros partido por segundo ( m /

s), con lo cual la energía cinética resulta medida en Joule ( J ).

ENERGÍA CINÉTICA

Todo cuerpo que se ubicado a cierta altura del suelo posee energía potencial.

Esta afirmación se comprueba cuando un objeto cae al suelo, siendo capaz de mover o

deformar objetos que se encuentren a su paso. El movimiento o deformación será tanto

mayor cuanto mayor sea al altura desde la cual cae el objeto.

Otra forma de energía potencial es la que está almacenada en los alimentos, bajo la

forma de energía química. Cuando estos alimentos son procesados por nuestro

organismo, liberan la energía que tenían almacenada.

Para una misma altura, la energía del cuerpo dependerá de su masa. Esta energía puede

ser transferida de un cuerpo a otro y aparecer como energía cinética o de

deformación. Sin embargo, mientras el cuerpo no descienda, la energía no se

manifiesta: es energía potencial.

Todos los cuerpos tienen energía potencial que será tanto mayor cuanto mayor sea su

altura. Como la existencia de esta energía potencial se debe a la gravitación (fuerza de

gravedad), su nombre más completo es energía potencial gravitatoria.

Entonces:

Energía potencial gravitatoria es aquella energía que poseen los cuerpos que se

encuentran en altura. Esta energía depende de la masa del cuerpo y de la

atracción que la Tierra ejerce sobre él (gravedad).

¿Cómo calcular la Energía Potencial Gravitatoria?

Si un cuerpo de masa m se sitúa a una altura h arriba de un nivel de referencia, este

cuerpo posee una energía potencial gravitatoria con respecto a este nivel, la cual se

expresa mediante la siguiente fórmula:

m = masa

g = constante de la fuerza de gravedad

h = altura

Ep = m � g � h

De acuerdo a la fórmula, la energía potencial está relacionada con la masa del cuerpo y

con la posición que ocupa; cuanto más grande sea la masa del cuerpo, y cuanto mayor

sea la altura a la que se encuentre, tanto mayor será su Energía potencial gravitacional.

CALOR

El calor es la energía que tiene un objeto debida al movimiento de sus átomos y

moléculas que están constantemente vibrando, moviéndose y chocando unas con otras.

Cuando añadimos energía a un objeto, sus átomos y moléculas se mueven más deprisa,

incrementando su energía de movimiento o calor. Incluso los objetos más fríos poseen

algo de calor porque sus átomos se están moviendo.

CONCEPTO DE TEMPERATURA La temperatura es la sensación física que nos produce un cuerpo cuando entramos en

contacto con él.

Observamos cambios en los cuerpos cuando cambian su temperatura, por ejemplo, la

dilatación que experimenta un cuerpo cuando incrementa su temperatura. Esta propiedad

se usa para medir la temperatura de un sistema. Pensemos en los termómetros que

consisten en un pequeño depósito de mercurio que asciende por un capilar a medida que

se incrementa la temperatura.

Escalas de temperatura

A la temperatura del cero absoluto no hay movimiento y desde él no se puede sacar calor.

En ese estado todo el movimiento atómico y molecular se detiene, es la temperatura más

baja posible. Todos los objetos tienen una temperatura más alta que el cero absoluto y

por lo tanto emiten energía térmica o calor. El espacio interestelar casi vacío tiene

temperatura ligeramente superior al 0 K.

En este esquema comparativo puedes ver las escalas más importantes:

Conversión de valores de temperaturas

La escala Celsius y la escala Kelvin tiene una transformación muy sencilla:

grados K=273.15 + grados C

En la transformación de grados centígrados a grados Fahrenheit debes tener en cuenta

que cada grado centígrado vale 1,8 ºF ( 0 - 100 en la escala centígrada equivale a 32 -

210 en la escala Fahrenheit). Por lo tanto debes multiplicar los grados centígrados por 1,8

que equivale a 9/5 . Como el cero Celsisus corresponde al 32 Fahrenheit debes sumar 32:

gradosF=(9/5)*gradosC+32

Para la transformación inversa se despeja y queda:

gradosC=(5/9)*( grados F-32)

CONCEPTO DE CALOR

Cuando dos cuerpos A y B que tienen diferentes temperaturas se ponen en contacto

térmico, después de un cierto tiempo, alcanzan la condición de equilibrio en la que ambos

cuerpos están a la misma temperatura. Un fenómeno físico análogo son los vasos

comunicantes.

Supongamos que la temperatura del cuerpo A es mayor que la del cuerpo B, TA>TB.

Observaremos que la temperatura de B se eleva hasta que se hace casi igual a la de A.

En el proceso inverso, si el objeto B tiene una temperatura TB>TA, el baño A eleva un

poco su temperatura hasta que ambas se igualan.

Cuando un sistema de masa grande se pone en contacto con un sistema de masa

pequeña que está a diferente temperatura, la temperatura de equilibrio resultante está

próxima a la del sistema grande.

Decimos que una cantidad de calor ∆Q se transfiere desde el sistema de mayor

temperatura al sistema de menor temperatura.

• La cantidad de calor transferida es proporcional al cambio de temperatura DT.

• La constante de proporcionalidad C se denomina capacidad calorífica del sistema.

∆Q=C·∆T

Si los cuerpos A y B son los dos componentes de un sistema aislado, el cuerpo que está a

mayor temperatura transfiere calor al cuerpo que está a menos temperatura hasta que

ambas se igualan

Si TA>TB

• El cuerpo A cede calor: DQA=CA·(T-TA), entonces DQA<0

• El cuerpo B recibe calor: DQB=CB·(T-TB), entonces DQB>0

Como ∆QA+∆QB=0

La temperatura de equilibrio, se obtiene mediante la media ponderada

La capacidad calorífica de la unidad de masa se denomina calor específico c. C=mc

La fórmula para la transferencia de calor entre los cuerpos se expresa en términos de la

masa m, del calor específico c y del cambio de temperatura.

∆Q=m·c·(Tf-Ti)

donde Tf es la temperatura final y Ti es la temperatura inicial.

El calor específico es la cantidad de calor que hay que suministrar a un gramo de una

sustancia para que eleve en un grado centígrado su temperatura.

Joule demostró la equivalencia entre calor y trabajo 1cal=4.186 J. Por razones históricas

la unidad de calor no es la misma que la de trabajo, el calor se suele expresar en calorías.

El calor específico del agua es c=1 cal/(g ºC). Hay que suministrar una caloría para que

un gramo de agua eleve su temperatura en un grado centígrado.

EJEMPLO PARA DETERMINAR EL CALOR ESPECÍFICO DEL ALUMINIO

• Agua: M=150 g, T0=18ºC • Sólido: aluminio, m=70 g, y T=80ºC • La temperatura final de equilibrio es Te=22ºC

CALOR ESPECÍFICO DE ALGUNAS SUSTANCIAS

Sustancia Calor específico (J/kg·K)

Acero 460

Aluminio 880

Cobre 390

Estaño 230

Hierro 450

Mercurio 138

Oro 130

Plata 235

Plomo 130

Sodio 1300

CURVAS DE CALENTAMIENTO Y ENFRIAMIENTO DEL AGUACURVAS DE CALENTAMIENTO Y ENFRIAMIENTO DEL AGUACURVAS DE CALENTAMIENTO Y ENFRIAMIENTO DEL AGUACURVAS DE CALENTAMIENTO Y ENFRIAMIENTO DEL AGUA

CALENTAMIENTO

DIAGRAMA DE FASES

La curva de calentamiento se puede relacionar con el diagrama de fases para determinar

el estado en que se encuentra la materia, cuando hay incremento de temperatura, con la

misma masa.

EL ÁTOMO

La teoría atómica de Dalton

En 1808, John Dalton publicó su teoría atómica, que retomaba las antiguas ideas de Leucipo y de Demócrito. Según la teoría de Dalton:

1.- Los elementos están formados por partículas diminutas, indivisibles e inalterables llamadas átomos .

Dalton estableció un sistema para designar a cada átomo de forma que se pudieran distinguir entre los distintos elementos:

2.- Los átomos de un mismo elemento son todos iguales entre sí en masa, tamaño y en el resto de las propiedades físicas o químicas. Por el contrario, los átomos de elementos diferentes tienen distinta masa y propiedades.

3.- Los compuestos se forman por la unión de átomos de los correspondientes elementos según una relación numérica sencilla y constante.

De la teoría atómica de Dalton se pueden obtener las siguientes definiciones:

- Un átomo es la partícula más pequeña de un elemento que conserva sus propiedades.

- Un elemento es una sustancia pura que está formada por átomos iguales.

- Un compuesto es una sustancia que está formada por átomos distintos combinados en una relación numérica sencilla y constante.

El átomo es divisible

Una vez aceptada la teoría atómica de la materia, los fenómenos de electrización y

electrólisis pusieron de manifiesto, por un lado, la naturaleza eléctrica de la materia y, por

otro, que el átomo era divisible; es decir, que estaba formado por otras partículas

fundamentales más pequeñas.

Los fenómenos eléctricos son una manifestación de su carga eléctrica . La unidad de

carga eléctrica en el SI es el culombio (C).

Hay 2 tipos de cargas eléctricas: positiva y negativa . dos cuerpos que hayan adquirido

una carga del mismo tipo se repelen, mientras que si poseen carga de distinto tipo se

atraen.

La materia es eléctricamente neutra , es decir, tiene la misma cantidad de cada tipo de

carga. cuando adquiere carga, tanto positiva como negativa, es porque tiene más

cantidad de un tipo que de otro.

A finales del siglo XIX y principios del XX, una serie de experimentos permitieron

identificar las partículas responsables de la carga negativa (el electrón ) y de la carga

positiva (el protón ). Estos experimentos proporcionaron los datos siguientes sobre la

estructura de la materia:

- El átomo contiene partículas materiales subatómicas.

- Los electrones tienen carga eléctrica negativa y masa. Cada electrón posee una carga

eléctrica elemental.

- Los protones tienen carga eléctrica positiva y mayor masa.

- Como el átomo es eléctricamente neutro, hay que suponer que el número de cargas

eléctricas negativas (electrones) es igual al número de cargas positivas (protones).

Modelos atómicos

En Ciencia, un modelo intenta explicar una teoría mediante una comparación. Un modelo

será tanto más perfecto cuanto más claramente explique los hechos experimentales. El

modelo es válido mientras explica lo que ocurre en los experimentos; en el momento en

que falla, hay que modificarlo.

3.1.- Modelo atómico de Thomson

Por ser tan pequeña la masa de los electrones, el físico inglés J. J. Thomson supuso, en

1904, que la mayor parte de la masa del átomo correspondía a la carga positiva, que, por

tanto, debía ocupar la mayor parte del volumen atómico. Thomson imaginó el átomo como

una especie de esfera positiva continua en la que se encuentran incrustados los

electrones (como las pasas en un pudin).

Este modelo permitía explicar varios fenómenos experimentales como la electrización y la

formación de iones.

- La electrización : Es el exceso o la deficiencia de electrones que tiene un cuerpo y es la

responsable de su carga eléctrica negativa o positiva.

- La formación de iones : Un ion es un átomo que ha ganado o ha perdido electrones. Si

gana electrones tiene carga neta negativa y se llama anión y si pierde electrones tiene

carga neta positiva y se llama catión .

Modelo atómico de Rutherford

El modelo de Thomson tuvo una gran aceptación hasta que, en 1911, el químico y físico

inglés Ernest Rutherford y sus colaboradores llevaron a cabo el "Experimento de

Rutherford ".

En esta página puedes ver cómo este experimento ofrecía unos resultados que no podían

explicarse con el modelo de átomo que había propuesto Thomson y, por tanto, había que

cambiar el modelo.

En el experimento se bombardeaba una fina lámina de oro con partículas alfa (positivas)

procedentes de un material radiactivo y se observaba que:

- La mayor parte de las partículas alfa atravesaban la lámina sin cambiar de dirección,

como era de esperar.

- Algunas partículas alfa se desviaron considerablemente.

- Unas pocas partículas alfa rebotaron hacia la fuente de emisión.

El Modelo atómico de Rutherford o modelo nuclear establece que:

- El átomo tiene un núcleo central en el que están concentradas la carga positiva y casi

toda la masa.

- La carga positiva de los protones del núcleo se encuentra compensada por la carga

negativa de los electrones, que están fuera del núcleo.

- El núcleo contiene, por tanto, protones en un número igual al de electrones del átomo.

- Los electrones giran a mucha velocidad alrededor del núcleo y están separados de éste

por una gran distancia.

Los neutrones

La masa de protones y electrones no coincidía con la masa total del átomo; por tanto,

Rutherford supuso que tenía que haber otro tipo de partículas subatómicas en el núcleo

de los átomos.

Estas partículas fueron descubiertas en 1933 por J. Chadwick. Al no tener carga eléctrica

recibieron el nombre de neutrones .

Los neutrones son partículas sin carga y de masa algo mayor que la masa de un protón.

Estructura del átomo

Según esto, el átomo quedó constituido así:

- Una zona central o NÚCLEO donde se encuentra la carga total positiva (la de los

protones) y la mayor parte de la masa del átomo, aportada por los protones y los

neutrones.

- Una zona externa o CORTEZA donde se hallan los electrones, que giran alrededor del

núcleo.

Hay los mismos electrones en la corteza que protones en el núcleo, por lo que el conjunto

del átomo es eléctricamente neutro.

Identificación de los átomos

Los átomos se identifican por el número de protones que contiene su núcleo, ya que éste

es fijo para los átomos de un mismo elemento. Por ejemplo: Todos los átomos de

hidrógeno tienen 1 protón en su núcleo, todos los átomos de oxígeno tienen 8 protones en

su núcleo, todos los átomos de hierro tienen 26 protones en su núcleo, ..., y esto permite

clasificarlos en la tabla periódica por orden creciente de este número de protones.

Número atómico : Es el número de protones de un átomo. Se representa con la letra Z y

se escribe como subíndice a la izquierda del símbolo del elemento: ZX.

Ejemplos: 1H, 8O, 26Fe.

Número másico : Es la suma del número de protones y del número de neutrones de un

átomo. Se representa con la letra A y se escribe como superíndice a la izquierda del

símbolo del elemento: AX.

Ejemplos: 1H, 8O, 26Fe.

De esta manera se pueden identificar el número y tipo de partículas de un átomo:

31H -----> Este átomo tiene Z = 1 y A = 3. Por tanto, tiene 1 protón, 3 - 1 = 2 neutrones y,

como es neutro, tiene 1 electrón.

Si tenemos un ion habrá que sumar o restar electrones a los que tendría si el átomo fuese

neutro.

- Si es un catión habrá perdido electrones y hay que restar el número que aparezca con

la carga positiva:

2512Mg+2 -----> Este átomo tiene Z = 12 y A = 25. Por tanto, tiene 12 protones, 25 - 12 = 13

neutrones y, al ser positivo, tendrá 2 electrones menos de los que tendría neutro: 12 - 2 =

10 electrones.

- Si es un anión habrá ganado electrones y hay que sumar el número que aparezca con

la carga negativa:

199F-1 -----> Este átomo tiene Z = 9 y A = 19. Por tanto, tiene 9 protones, 19 - 9 = 10

neutrones y, al ser negativo, tendrá 1 electrón más de los que tendría si fuese neutro: 9 + 1 = 10 electrones.

Isótopos

A comienzos del siglo XX se descubrió que no todos los átomos de un mismo elemento

tenían la misma masa. Es decir, el número de neutrones puede variar para átomos del

mismo elemento.

Los isótopos son átomos de un mismo elemento que tienen igual número atómico, pero

distintos números másicos. Es decir, tienen el mismo número de protones pero distinto

número de neutrones.

Ejemplo: El elemento hidrógeno, cuyo número atómico es 1 (es decir, que posee un

protón en el núcleo), tiene 3 isótopos en cuyos núcleos existen 0, 1 y 2 neutrones,

respectivamente.

Nuevos hechos, nuevos modelos

El modelo atómico de Rutherford era incapaz de explicar ciertos hechos:

- La carga negativa del electrón en movimiento iría perdiendo energía hasta caer contra el

núcleo y esto haría que los átomos fuesen inestables.

El modelo atómico de Bohr

Para solucionar los problemas planteados, el físico danés Niels Bohr formuló, en 1913,

una hipótesis sobre la estructura atómica. Sus postulados eran:

1) El electrón sólo se mueve en unas órbitas circulares "permitidas" (estables) en las que

no emite energía. El electrón tiene en cada órbita una determinada energía, que es tanto

mayor cuanto más alejada esté la órbita del núcleo.

2) La emisión de energía se produce cuando un electrón salta desde un estado inicial de

mayor energía hasta otro de menor energía.

La distribución de electrones

Con el modelo atómico de Bohr sólo se podía explicar el espectro del átomo de

hidrógeno. Hacia 1920 se introdujeron modificaciones y se desarrollaron nuevos modelos

atómicos.

De acuerdo con este nuevo modelo, alrededor del núcleo hay capas o niveles de energía:

- En la primera capa se sitúan, como máximo, 2 electrones .

- En la segunda capa se sitúan, como máximo, 8 electrones .

- En la tercera capa se sitúan, como máximo, 18 electrones .

...

La distribución por capas de los electrones de un átomo de un elemento se conoce como

estructura o configuración electrónica del elemento.

Ejemplos:

2He Tiene sólo 2 electrones. Se sitúan en la primera capa. Se representa como (2). Las capas se colocan entre paréntesis y se separan por comas.

10Ne -> (2,8)

18Ar -> (2,8,8)

11Na -> (2,8,1)

15P -> (2,8,5)

A los electrones que están situados en la última capa se les denomina electrones de

valencia y, al nivel que ocupan, capa de valencia . Estos electrones son los responsables

de las propiedades químicas de las sustancias.

TABLA PERIÓDICA

La tabla periódica se organiza en filas horizontales, que se

llaman periodos, y columnas verticales que reciben el nombre

de grupos, además, por facilidad de representación, aparecen

dos filas horizontales fuera de la tabla que corresponden a

elementos que deberían ir en el sexto y séptimo periodo, tras

el tercer elemento del periodo.

Los grupos con mayor número de elementos, los

grupos 1, 2, 13, 14, 15, 16, 17 y 18, se conocen como

grupos principales, los grupos del 3 al 12 están

formados por los llamados elementos de transición y

los elementos que aparecen aparte se conocen como

elementos de transición interna. Los elementos de la

primera fila de elementos de transición interna se

denominan lantánidos o tierras raras, mientras que los

de la segunda fila son actínidos.

Salvo el tecnecio y el prometio, todos los elementos de la tabla periódica hasta el uranio,

se encuentran en la naturaleza. Los elementos transuránidos, así como el tecnecio y el

prometio, son elementos artificiales, que no se hallan en la naturaleza, y han sido

obtenidos por el hombre.

El número de elementos de cada periodo no es fijo. Así, el

primer periodo consta de dos elementos (hidrógeno y helio), los

periodos segundo y tercero tienen cada uno ocho elementos, el

cuarto y el quinto dieciocho, el sexto treinta y dos y el séptimo,

aunque debería tener treinta y dos elementos aún no se han

fabricado todos, desconociéndose 3 de ellos y de otros muchos

no se conocen sus propiedades.

PERIODO 1 (2

elementos)

PERIODO 3 (8

elementos)

PERIODO 4 (18

elementos)

PERIODO 6 (32

elementos)

Cuando se descubrió la ordenación periódica de los elementos, se realizó de forma que

elementos con propiedades químicas similares cayeran en la misma vertical, en el mismo

grupo, de forma que algunas propiedades, que dependen más o menos directamente del

tamaño del átomo, aumentaran o decrecieran regularmente al bajar en el grupo (afinidad

electrónica, potencial de ionización, electronegatividad, radio atómico o volumen atómico).

De esta forma, conocer la tabla periódica significa conocer las propiedades de los

elementos y sus compuestos: valencia, óxidos que forma, propiedades de los óxidos,

carácter metálico, etc.

El orden de los elementos en la tabla periódica, y la forma de ésta, con periodos de

distintos tamaños, se debe a su configuración electrónica y a que una configuración

especialmente estable es aquella en la que el elemento tiene en su última capa, la capa

de valencia, 8 electrones, 2 en el orbital s y seis en los orbitales p, de forma que los

orbitales s y p están completos. En un grupo, los elementos tienen la misma configuración

electrónica en su capa de valencia. Así, conocida la configuración electrónica de un

elemento sabemos su situación en la tabla y, a la inversa, conociendo su situación en la

tabla sabemos su configuración electrónica.

Los primeros dos grupos están completando orbitales s, el

correspondiente a la capa que indica el periodo. Así, el rubidio,

en el quinto periodo, tendrá es su capa de valencia la

configuración 5s1, mientras que el bario, en el periodo sexto,

tendrá la configuración 6s2. Los grupos 3 a 12 completan los

orbitales d de la capa anterior a la capa de valencia, de forma

que hierro y cobalto, en el periodo cuarto, tendrán las

configuraciones 3d64s2 y 3d74s2, en la que la capa de valencia

no se modifica pero sí la capa anterior.

Los grupos 13 a 18 completan los orbitales p de la capa de valencia. Finalmente, en los

elementos de transición interna, los elementos completan los orbitales f de su

antepenúltima capa. Así podemos saber, que para un periodo N, la configuración de un

elemento será:

Grupos 1 y 2 Elemento de

transición Grupos 13 a 18

Elementos de transición

interna

Nsx (N -1)dx Ns2 (N -1)d10 Ns2px (N -2)fx (N -

PROPIEDADES DE LA TABLA PERIÓDICA

RADIO ATÓMICO

El radio atómico, es decir, el tamaño exacto de un átomo, es muy difícil de determinar, ya

que depende del estado de agregación del elemento y de la especie química que forma.

Así, se puede considerar el radio covalente, la mitad de la distancia entre dos átomos

iguales unidos por un enlace simple, y el radio atómico, que es una media del radio del

átomo en varios compuestos covalentes. Aunque las dos medidas no coinciden, su

variación es similar.

El radio atómico dependerá de la distancia al núcleo de los

electrones de la capa de valencia

POTENCIAL DE IONIZACIÓN

El potencial de ionización es la energía que es necesaria suministrale a un átomo para

arrancarle un electrón de su capa de valencia, convirtiendo el átomo en un ion positivo o

catión. Nos ceñiremos al primer potencial de ionización, energía necesaria para extraer un

único electrón del átomo, aunque en muchos elementos se puede hablar de segundo

potencial de ionización, energía necesaria para arrancar un segundo electrón al átomo

que ya ha perdido uno, o de tercer, cuarto, etc. potenciales de ionización.

Dos factores influirán sobre ell potencial de ionización. Por una parte será tanto mayor

cuanto más atraído esté el electrón que se pierde por el núcleo atómico. Por otro lado,

como los átomos tienden a tener ocho electrones en su capa de valencia, acercarse a

este ideal disminuirá el potencial de ionización, y alejarse de él lo aumentará.

ENERGÍA DE IONIZACIÓN

La afinidad electrónica se define como la energía que liberará un átomo, en estado

gaseoso, cuando captura un electrón y se convierte en un ión negativo o anión.

Como el potencial de ionización, la afinidad electrónica dependerá de la atracción del

núcleo por el electrón que debe capturar, de la repulsión de los electrones existentes y del

acercamiento o alejamiento a completar la capa de valencia con ocho electrones.

Mientras que el potencial de ionización se puede medir directamente y con relativa

facilidad, la medición de la afinidad electrónica es complicada y sólo en muy pocos casos

puede realizarse de forma directa y los datos que se tienen no son fiables.

ELECTRONEGATIVIDAD

La electronegatividad es una medida de fuerza de atracción que ejerce un átomo sobre

los electrones de otro, en un enlace químico. Los diferentes valores de electronegatividad

se clasifican según diferentes escalas, entre ellas la escala de Pauling y la escala de

Mulliken.

En general, los diferentes valores de electronegatividad de los átomos determinan el tipo

de enlace que se formará en la molécula que los combina. Así, según la diferencia entre

las electronegatividades de éstos se puede determinar (convencionalmente) si el enlace

será, según la escala de Linus Pauling:

Cuanto más pequeño es el radio atómico, mayor es la energía de ionización y mayor la

electronegatividad y viceversa.

VARIACIÓN DE LA ELECTRONEGATIVIDAD EN LA TABLA PERI ÓDICA

CONFIGURACION ELECTRONICA

Es la representación del modelo atómico de Schrodinger o modelo de la mecánica

cuántica. En esta representación se indican los niveles y los orbitales que ocupan los

electrones.

A partir de la configuración electrónica de los elementos se pueden conocer los 4

números cuánticos de cualquier electrón.

Empleando los números cuánticos y en base a cálculos energéticos, se elaboró un rayado

electrónico a partir del cual se obtuvo la configuración electrónica estándar.

Rayado Electrónico

Se acomodan los diferentes orbitales en renglones y se traza una linea imaginaria

(vertical) entre la primera y la segunda columnas escritas. Después se trazan flechas

diagonales (paralelas) que atraviesen la linea imaginaria, la primera flecha del rayado

cruza al 1s y la segunda al 2s, y así sucesivamente.

Un nivel de energía se forma por los orbitales que se encuentran entre el cruce de la linea

del rayado (flecha) y el siguiente cruce de la linea imaginaria.

Valores de los números cuánticos.

El primer número cuántico n (llamado a veces número cuántico principal) corresponde a

los diferentes niveles de energía permitidos o niveles cuánticos; los valores que toma

son 1, 2, 3, 4,... Para n=1 se tiene el nivel de menor energía. En algunos casos (por

ejemplo en espectroscopía de rayos X) también se denotan como K, L, M, N,...

El segundo número cuántico l corresponde al momento angular del estado. Estos estados

tienen la forma de armónicos esféricos, y por lo tanto se describen usando polinomios de

Legendre. A estos subniveles , por razones históricas, se les asigna una letra, y hacen

referencia al tipo de orbital (s, p, d, f):

Valor de l Letra Máximo número

de electrones

0 s 2

1 p 6

2 d 10

3 f 14

4 g 18

Los valores que puede tomar l son: 0,..., (n-1), siendo n el número cuántico principal.

El tercer número cuántico, m l representa el número de orbitales que contiene el subnivel

y puede tomar los valores desde -l a l, habiendo por lo tanto un total de 2l+1 estados

posibles. Cada uno de estos puede ser ocupado por dos electrones con spines opuestos,

lo que viene dado por el número cuántico ms, que puede valer +1/2 o -1/2. Esto da un

total de 2·(2l+1) electrones en total (tal como se puede ver en la tabla anterior).

En resumen, estos son los valores que pueden tomar los números cuánticos:

Número cuántico Significado Valores posibles

n Nivel 1, 2, 3,...

l Subnivel 0,..., (n-1)

m l Orbital -l,..., 0,...,+l

ms Spin -1/2, +1/2

[escribe] Llenado de orbitales y notación.

Para obtener la configuración electrónica de un elemento, los estados se van ocupando

por electrones según la energía de estos estados, ocupándose primero los de menor

energía. Por el hecho de que el estado 3d (n=3 y l=2) está más alto en energía que el 4s

(n=4 y l=0), existen los metales de transición; y como en el orbital d caben 10 electrones

según la primera tabla (o bien haciendo l=2 en 2(2l+1)=10), hay diez elementos en cada

serie de transición. Lo mismo ocurre con otros bloques de elementos que se pueden ver

en la tabla periódica de los elementos.

Se suele emplear una regla mnemotécnica consistente en hacer una tabla en donde en la

primera columna se escribe 1s, 2s, 3s,..., en la segunda columna, saltándose una fila, 2p,

3p,... y así sucesivamente. Los primeros niveles que se van llenando con electrones son

los que quedan más a la derecha y arriba de la tabla, como indica el sentido de las flechas

en el diagrama:

Orden de llenado de orbitales electrónicos y último electrón esperado en la tabla

periódica.

Concretamente, en el diagrama se llenan hasta el 3d, comenzando la primera serie de

transición. Si por ejemplo se quiere saber la configuración electrónica del vanadio (Z=23),

con el diagrama obtendríamos:

Llenado de orbitales: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d3 (2 + 2 + 6 + 2 + 6 + 2 + 3 = 23)

donde el primer número es el número cuántico principal, la letra es el segundo (tipo

de orbital) y el superíndice es el número de electrones que están en ese nivel.

Sumando el número de electrones presente en cada orbital, obtenemos el número de

electrones del elemento (23); como puede apreciarse en este caso, el último orbita d

no está lleno, sólo hay tres electrones de 10 posibles.

Notación.

En la práctica, para simplificar la notación, los niveles de energía completos se

indican con la referencia al gas noble correspondiente (el de número atómico

inmediatamente menor) al que se añade la distribución de electrones en el nivel no

completo. En el caso del vanadio:

Gas noble precendente: 18 Ar: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6

Configuración eléctrónica del vanadio: [Ar] 4s2 3d3

Otra notación que se puede emplear es la de indicar ordenadamente el

número de electrones que hay en cada nivel, por ejemplo en el caso que nos

ocupa sería: 2-8-8-5.

Configuraciones electrónicas de los elementos quím icos.

Aunque la mayoría de las veces los electrones van ocupando los orbitales

de la forma indicada anteriormente, en realidad se producen excepciones.

Así, el cobre tiene una estructura electrónica 4s13d10 en vez de la esperada

4s23d9. La razón de ello es que a las fuerzas de atracción entre los protones

del núcleo y los electrones, se añade la interferencia de las capas

electrónicas interiores que resulta en una desviación de los niveles de

energía del último electrón añadido y por tanto una configuración electrónica

más estable distinta de la esperada (véase configuración electrónica de los

elementos químicos).

REALIZAR LOS EJERCICIOS DEL LIBRO DE QUIMICA 1 DE E DITORIAL NORMA, SE

ENCUENTRA EN LA BIBLIOTECA.

Actividad Metodología Valoración Fecha Tentativas

Trabajo individual Evaluación ENERGÍA Y CALOR

20% Mayo

Trabajo individual Evaluación ATOMO 20% Mayo Trabajo individual Evaluación TABLA

PERIODICA 10% Mayo

Trabajo en grupo en clase

Talleres de aplicación

10% Durante el período.