UNIVERSIDAD ALAS PERUANAS ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE MEDICINA HUMANA
ASIGNATURA QUIMICA GENERAL ÁTOMO Y ESTRUCTURA ATÓMICA DOCENTE: Dr. Mario A. Bolarte Arteaga
?
Desde la Antigüedad, el ser humano se ha
cuestionado de qué estaba hecha la materia.
LOS FILÓSOFOS GRIEGOS DISCUTIERON MUCHO SOBRE LA NATURALEZA DE LA MATERIA Y CONCLUYERON QUE EL MUNDO ERA MÁS SENCILLO DE LO QUE PARECÍA. UNOS 400 AÑOS ANTES DE CRISTO, EL FILÓSOFO GRIEGO DEMÓCRITO CONSIDERÓ QUE LA MATERIA ESTABA CONSTITUIDA POR PEQUEÑÍSIMAS PARTÍCULAS QUE NO PODÍAN SER DIVIDIDAS EN OTRAS MÁS PEQUEÑAS. POR ELLO, LLAMÓ A ESTAS PARTÍCULAS ÁTOMOS, QUE EN GRIEGO QUIERE DECIR "INDIVISIBLE".
HISTORIA DEL ÁTOMO LOS FILÓSOFOS ATOMISTAS: En el siglo V a.C., Leucipo pensaba que sólo había un tipo de materia. Sostenía, además, que si dividíamos la materia en partes cada vez más pequeñas, acabaríamos encontrando una porción que no se podría seguir dividiendo. Un discípulo suyo, Demócrito, bautizó a estas partes indivisibles de materia con el nombre de átomos, término que en griego significa “que no se puede dividir” COMO TANTOS OTROS CONCEPTOS GRIEGOS, EL DEL ÁTOMO LO DESARROLLAN EN BASE A LA LÓGICA Y LA ARGUMENTACIÓN Y NO A LA EXPERIMENTACIÓN
MODELOS ATÓMICOS
MODELO ATÓMICO DE DALTON ES LA DE MINÚSCULAS PARTÍCULAS ESFÉRICAS, INDIVISIBLES IMUTABLES, IGUALES ENTRE SÍ EN CADA ELEMENTO QUÍMICO. ESTA ES LA PRIMERA TEORÍA CIENTÍFICA QUE CONSIDERA QUE LA MATERIA ESTÁ DIVIDIDA EN ÁTOMOS.
SU TEORÍA SE PUEDE RESUMIR EN: • LOS ELEMENTOS QUÍMICOS ESTÁN FORMADOS POR PARTÍCULAS MUY PEQUEÑAS E INDIVISIBLES LLAMADAS ÁTOMOS. • TODOS LOS ÁTOMOS DE UN ELEMENTO QUÍMICO DADO SON IDÉNTICOS EN SU MASA Y DEMÁS PROPIEDADES. • LOS ÁTOMOS DE DIFERENTES ELEMENTOS QUÍMICOS SON DISTINTOS, EN PARTICULAR SUS MASAS SON DIFERENTES. • LOS ÁTOMOS SON INDESTRUCTIBLES Y RETIENEN SU IDENTIDAD EN LOS CAMBIOS QUÍMICOS. • LOS COMPUESTOS SE FORMAN CUANDO ÁTOMOS DE DIFERENTES ELEMENTOS SE COMBINAN ENTRE SÍ, EN UNA RELACIÓN DE NÚMEROS ENTEROS SENCILLA, FORMANDO ENTIDADES DEFINIDAS (HOY LLAMADAS MOLÉCULAS).
MODELO ATÓMICO DE THOMSON DEDUJO QUE EL ÁTOMO DEBÍA DE SER UNA ESFERA DE MATERIA CARGADA POSITIVAMENTE, EN CUYO INTERIOR ESTABAN INCRUSTADOS LOS ELECTRONES.
DEMOSTRÓ QUE DENTRO DE LOS ÁTOMOS HAY UNAS PARTÍCULAS DIMINUTAS, CON CARGA ELÉCTRICA NEGATIVA, A LAS QUE SE LLAMÓ ELECTRONES.
MODELO ATÓMICO DE RUTHERFORD EL EXPERIMENTO DE RUTHERFORD, QUE PRETENDÍA COMPROBAR LA VALIDEZ DEL MODELO DE ATÓMICO DE THOMSON, CONSISTIÓ EN BOMBARDEAR UNA LÁMINA MUY FINA DE ORO (10-3 cm DE ESPESOR) CON UN HAZ DE PARTÍCULAS ALFA, CUYA CARGA ELÉCTRICA ES POSITIVA. RUTHERFORD BOMBARDEO UNA FINA LÁMINA DE ORO CON PARTÍCULAS ALFA (NÚCLEOS DE HELIO). OBSERVABAN, MEDIANTE UNA PANTALLA FLUORESCENTE, EN QUÉ MEDIDA ERAN DISPERSADAS LAS PARTÍCULAS.
LA MAYORÍA DE ELLAS ATRAVESABA LA LÁMINA METÁLICA SIN CAMBIAR DE DIRECCIÓN; SIN EMBARGO, UNAS POCAS ERAN REFLEJADAS HACIA ATRÁS CON ÁNGULOS PEQUEÑOS.
MODELO ATÓMICO DE BOHR PARA DESARROLLAR SU MODELO BOHR SE APOYÓ EN:
•EL MODELO ATÓMICO NUCLEAR DISEÑADO POR RUTHERFORD.
• LA TEORÍA CUÁNTICA DE LA RADIACIÓN DEL FÍSICO MAX PLANCK.
•LA INTERPRETACIÓN DEL EFECTO FOTOELÉCTRICO DADA POR ALBERT EINSTEIN.
BOHR AFIRMÓ QUE EL ELECTRÓN SÓLO PUEDE GIRAR EN DETERMINADAS ÓRBITAS Y QUE NO ABSORBE NI DESPRENDE ENERGÍA MIENTRAS NO CAMBIE DE ÓRBITA. SUPUSO QUE LA RADIACIÓN SE EMITE O SE ABSORBE CUANDO EL ELECTRÓN CAMBIA DE UNA ÓRBITA A OTRA. A LAS ÓRBITAS MÁS ALEJADAS DEL NÚCLEO LES CORRESPONDEN NIVELES DE ENERGÍA MÁS ELEVADOS QUE A LAS MÁS PRÓXIMAS A ÉL. LA ENERGÍA DEL FOTÓN EMITIDO O ABSORBIDO ES IGUAL A LA DIFERENCIA ENTRE LAS ENERGÍAS DE LOS DOS NIVELES.
DEMOSTRÓ QUE LOS ÁTOMOS NO ERAN MACIZOS, COMO SE CREÍA, SINO QUE ESTÁN VACÍOS EN SU MAYOR PARTE Y EN SU CENTRO HAY UN DIMINUTO NÚCLEO.
DEDUJO QUE EL ÁTOMO DEBÍA ESTAR FORMADO POR UNA CORTEZA CON LOS ELECTRONES GIRANDO ALREDEDOR DE UN NÚCLEO CENTRAL CARGADO POSITIVAMENTE.
DEFINICIÓN DEL ÁTOMO ACTUAL El átomo es la partícula mas pequeña de un elemento químico que conserva las propiedades de dichos elementos; es un sistema dinámico y energético en equilibrio eléctrico (neutro)
UN ÁTOMO ES UNA ENTIDAD ESFÉRICA , ELÉCTRICAMENTE NEUTRA , COMPUESTA DE UN NÚCLEO CENTRAL CARGADO POSITIVAMENTE RODEADO POR UNO O MAS ELECTRONES CON CARGA NEGATIVA.
UNA NUBE DE ELECTRONES CON CARGA NEGATIVA MOVIÉNDOSE RÁPIDAMENTE OCUPANDO CASI TODO EL VOLUMEN DEL ÁTOMO
ESTRUCTURA DEL ATOMO PROTONES
NUCLEO NEUTRONES
ELECTRONES
•
LOS ELECTRONES GIRAN ALREDEDOR DEL NÚCLEO EN REGIONES DEL ESPACIO DENOMINADAS ÓRBITAS.
•
LOS ÁTOMOS GRANDES ALBERGAN A VARIAS ÓRBITAS O CAPAS DE ELECTRONES.
•
EL ORBITAL MÁS EXTERNO SE LLAMA LA CAPA DE VALENCIA,PORQUE DETERMINA CUANTOS ENLACES PUEDE FORMAR UN ÁTOMO
En el átomo distinguimos dos partes:
NÚCLEO Y CORTEZA •
•
EL NÚCLEO ES LA PARTE • CENTRAL DEL ÁTOMO Y CONTIENE PARTÍCULAS CON CARGA POSITIVA, LOS PROTONES, Y PARTÍCULAS QUE NO POSEEN CARGA • ELÉCTRICA, ES DECIR SON NEUTRAS, LOS NEUTRONES. LA MASA DE UN PROTÓN ES • APROXIMADAMENTE IGUAL A LA DE UN NEUTRÓN.
LA CORTEZA ES LA PARTE EXTERIOR DEL ÁTOMO. EN ELLA SE ENCUENTRAN LOS ELECTRONES, CON CARGA NEGATIVA. ÉSTOS, ORDENADOS EN DISTINTOS NIVELES, GIRAN ALREDEDOR DEL NÚCLEO. LA MASA DE UN ELECTRÓN ES UNAS 2000 VECES MENOR QUE LA DE UN PROTÓN.
Principio de la dualidad de la materia: cuando una partícula pequeña como el electrón se desplaza a una cierta velocidad en su entorno genera una onda asociada a ella . Es decir, la partícula se comporta de manera dual; como onda y partícula.
• TODOS LOS ÁTOMOS DE UN ELEMENTO QUÍMICO TIENEN EN EL NÚCLEO EL MISMO NÚMERO DE PROTONES. • ESTE NÚMERO, QUE CARACTERIZA A CADA ELEMENTO Y LO DISTINGUE DE LOS DEMÁS, ES EL NÚMERO ATÓMICO Y SE REPRESENTA CON LA LETRA Z.
PESO ATOMICO
A NUMERO ATOMICO
Z
E
SIMBOLO DEL ELEMENTO
Número que es igual al número total de protones en el núcleo del átomo. Es característico de cada elemento químico y representa una propiedad fundamental del átomo: su carga nuclear.
La suma del número de protones + neutrones
PESO ATOMICO
A NUMERO ATOMICO
Z
E
PARA EL ELEMENTO QUE CONTIENE
79 p 118n
Encuentre
• Neutrones =
• Numero atómico = Cantidad de protones en el núcleo = 79
Numero de masa – Protones 197 79 =118
• Numero de masa = Suma Protones + Neutrones = 197 • Cantidad de electrones= 79 • El átomo es eléctricamente neutro
DE ACUERDO A LA INFORMACION ANTERIOR DIGA DE QUE ELEMENTO SE TRATA • En la tabla periódica encontramos esta información para cada elemento
• 79 p • 118n
Los elementos se ubican en orden creciente de su numero atómico en la tabla periódica
• 1
El elemento de número atómico = 79 es
2 3
Au = oro
4 5 6
•
¿En que grupo está el elemento?
¿En que periodo está el elemento?
7
Está en el periodo 6 , por tanto tiene 6 electrones en su ultima capa
Está en el grupo IB por tanto es un metal de transición
DESARROLLE EL SIGUIENTE EJERCICIO
ENCUENTRE
• • • • •
Numero atómico Numero de masa Cantidad de electrones Neutrones En que grupo y periodo esta el elemento
14 28
Si
ISÓTOPOS:SON
ÁTOMOS DE UN MISMO ELEMENTO QUIMICO, QUE TIENEN IGUAL NÚMERO ATÓMICO (p+,Z), PERO DIFERENTE NUMERO DE MASA (NEUTRONES). SUS PROPIEDADES QUÍMICAS SON IDÉNTICAS Y LAS FÍSICAS SON DIFERENTES. EJEMPLO: ISÓTOPOS DE HIDROGENO: 1 1
H
2 1
H
3 1
H
PROTIO
DEUTERIO
TRITIO
ISOBAROS:
SON ÁTOMOS DE DIFERENTES ELEMENTOS QUE POSEEN IGUAL NÚMERO DE MASA, PERO DIFERENTE NUMERO ATÓMICO. 40 20 32 15
Ca
40 19
K
P
32 16
S
ISOTONOS:
SON ÁTOMOS DE DIFERENTES ELEMENTOS QUE PRESENTAN EL MISMO NUMERO DE NEUTRONES. 11 5
B
11 – 5 = 6n
12 6
C
12 – 6 = 6 n
Z
A
n
ISOTOPOS
=
≠
≠
ISOBAROS
≠
=
≠
ISOTONOS
≠
≠
=
CLASIFICACIÓN DE ÁTOMOS
ISOTOPOS DEL HIDROGENO EL NÚMERO DE NEUTRONES PUEDE VARIAR, LO QUE DA LUGAR A ISÓTOPOS CON EL MISMO COMPORTAMIENTO QUÍMICO PERO DISTINTA MASA. EL HIDRÓGENO SIEMPRE TIENE UN PROTÓN EN SU NÚCLEO, CUYA CARGA ESTÁ EQUILIBRADA POR UN ELECTRÓN.
APLICACIÓN DE LOS ISOTOPOS…………………
•
Emite radiaciones y que se emplea para ver órganos, en pruebas radiológicas. Isotretionina: Fármaco, derivado de la vitamina A, que se emplea en problemas de piel.
•
Radioactivos que se obtienen artificialmente bombardeando un elemento químico (iodo, por ejemplo) con partículas atómicas cargadas de forma positiva. Se utilizan en medicina como método de diagnóstico (gammagrafías).
•
Radioisótopos materiales que producen radiación reconstrucción del seno cirugía para reconstruir el montículo del seno después de una mastectomía
•
Citrato de galio se acumula en lugares de inflamación activa, se utiliza para descubrir la presencia y gravedad de las miocardiopatías inflamatorias.
•
Abordaje de un vaso sanguíneo para poder efectuar la alimentación parenteral, la introducción de sustancias de contraste (arteriografías, flebografías) o isótopos radiactivos, con fines diagnósticos o terapéuticos,
FORMULA Y PESO MOLECULAR DE UN COMPUESTO PREVIO A ELLO RECORDEMOS: SÍMBOLO DE UN ELEMENTO SE UTILIZA PARA DESIGNAR A UN ELEMENTO QUE ES DIFERENTE A OTRO, Y EN GENERAL REPRESENTA EL NOMBRE DEL ESTE EN LATÍN O EN INGLES POR EJEMPLO:
•
•
•
•
CARBONO - C VIENE DEL LATÍN CARBO, ”RESCOLDO” MERCURIO - Hg , SE NOMBRA POR EL PLANETA , PERO SU SÍMBOLO REVELA SU NOMBRE ORIGINAL HIDRAGYRUN. HIDRÓGENO SE BASA EN UNA ACCIÓN QUÍMICA ,DEL GRIEGO HIDROS=AGUA Y GENES GENERADOR CLORO DEL GRIEGO CHLOROS= AMARILLI VERDOSO
FÓRMULA QUÍMICA INDICA EL NUMERO RELATIVO DE ÁTOMOS DE CADA ELEMENTO EN UNA SUSTANCIA
Tipos de átomos
Na2SO4 (s) Nº. de átomos
Estado
En este caso vemos que existen en el compuesto 3 tipos diferentes de elementos: Sodio
(Na)
Azufre (S) Oxígeno (O)
PASOS PARA ENCONTRAR EL PESO FÓRMULA
EN ESTE COMPUESTO EXISTEN: •
2 átomos de Sodio
(Na)
1. Determinar cuantos átomos de cada elemento hay en la formula
•
1 átomo de Azufre
(S)
•
4 átomos de Oxígeno (O)
Na2SO4 (s) No. de átomos
2. Multiplicamos el número de átomos con su respectivo peso atómico (el peso atómico aparece en la tabla periódica)
Na2SO4 EN ESTE COMPUESTO EXISTEN:
•
2 átomos de Sodio (Na) y el peso atómico del sodio es de 22.99 g
•
1 átomo de Azufre (S) y el peso atómico del Azufre es de 32.07 g
•
4 átomos de Oxígeno (O) y el peso atómico del Oxigeno es de 16 g
Calculamos
2 átomos Sodio (Na) * 22.99 g = 45.98 g
1 átomo de Azufre (S) * 32.07 g = 32.07 g
4 átomos de Oxígeno (O) * 16 g = 64 g
Sumando los resultados anteriores
45.98 g 32.07 g
64 g
142.05 g
es el peso formula o peso molecular.
LEYES CLASICAS DE LA QUIMICA LEY DE LA CONSERVACIÓN DE LA MASA EN UNA REACCIÓN QUÍMICA EXISTEN REACTIVOS Y PRODUCTOS
Los reactivos reaccionan para dar origen a los productos
Los productos se presentan en la misma cantidad de acuerdo a los reactivos
LEYES CLASICAS DE LA QUIMICA LEY DE LA COMPOSICIÓN DEFINIDA O CONSTANTE ESTABLECIDA EN 1801 POR EL QUÍMICO FRANCÉS JOSEPH PROUST, ESTABLECE QUE UN COMPUESTO CONTIENE SIEMPRE LOS MISMOS ELEMENTOS EN LA MISMA PROPORCIÓN DE MASAS. EXPRESADA DE OTRA MANERA, CUANDO DOS ELEMENTOS SE COMBINAN PARA DAR UN DETERMINADO COMPUESTO LO HACEN SIEMPRE EN LA MISMA RELACIÓN DE MASAS.
Siempre que tengamos estas combinaciones, obtendremos los mismos productos.
Cuando dos elementos se combinan para dar un determinado compuesto lo hacen siempre en la misma relación de masas.
SEPARATA 2
1. Conteste la siguientes preguntas: a) ¿Cómo llegó Rutherford a la conclusión de que toda la masade un átomo estaba en el centro del mismo? b) b) ¿Cómo se descubrieron los neutrones? c) c) ¿Cómo se distribuyen los electrones en el modelo de Thomson? d) d) ¿Por qué es tan importante la existencia de neutrones en el núcleo atómico? •
• • •
a)Mediante el experimento de la lamina de oro Al bombardear dicha lámina con partículas alfa, la mayoría pasaba sin ningún problema, indicando que la mayor parte del átomo estaba vacío. Por otro lado, que alguna de las partículas rebotara indicaba la presencia en el átomo de una zona muy pequeña donde se encontraba la mayor parte de la masa del átomo y la carga positiva. b)Fueron descubiertos por E.Chadwick en 1932,tras detectar su presencia en una serie de radiaciones que eran emitidas tras bombardear berilio con partículas alfa. c)En el modelo de Thomson los electrones se encuentran embebidos dentro de la masa positiva. d)Los neutrones son importantes porque ayudan a compensar las repulsiones que se producirían entre los protones dentro del núcleo
2. Indica el número de protones, electrones y neutrones en
138 56
Ba
Al ser eléctricamente neutra, la especie presenta 56 protones,56 electrones y 82 neutrones. 3. Escribe un símbolo adecuado para la especie con 53 protones,54 electrones y 78 neutrones. 131
Al presentar un exceso en un electrón, será una especie cargada 153 negativamente; su símbolo será: El elemento con número atómico 53 es el yodo; luego el símbolo será: 131
I
153 -
X-
4.Si Z es el número atómico de un átomo de un elemento y A es su número másico, entonces A – Z es su: I ) Número de neutrones. II ) Número de neutrones menos su número de protones. III ) Número de electrones. A ) Sólo I. B ) Sólo II. C ) Sólo III. D ) Sólo II y III. E ) Se requiere información adicional.
5.El núcleo de un átomo consta de 6 protones y 8 neutrones, entonces: A) B) C) D) E)
Su número atómico es 8. Su número másico es 8. Su número atómico es 14. Su número másico es 14. Su número de electrones es 14.
6. ¿Cuál(es) de las siguientes afirmaciones con respecto al C verdadera(s)?: I ) Tienen igual número atómico Z. II ) Tienen igual número másico A. III ) Son isótopos. A ) Sólo I . B ) Sólo II . C ) Sólo III . D ) Sólo I y III . E ) I , II y III .
12
y C
14
es (son)
7. ¿Cuál(es) de las siguientes afirmaciones con respecto al C 14 y N 14 es (son) verdadera(s)?: I ) Tienen igual número atómico Z. II ) Tienen igual número másico A. A ) Sólo I . B ) Sólo II . C ) Sólo I y II
8. Completar:
Átomo Número de p +
C O F Na Cl
6
Número de n º
8 9
16
11
23 35
18 5 0
3 6
Mg 25
A
8 10
4
N Ne
Z
10
2 1
4 7 11 15
8.Completa: Átomo C O F Na Cl Be He H Li B N Ne Mg 25
Número de p + 6 8 9 11 17 4 2 1 3 5 7 10 12
Número de n º 8 8 10 12 18 5 2 0 4 6 8 10 13
Z 6 8 9 11 17 4 2 1 3 5 7 10 12
A 14 16 19 23 35 9 4 1 7 11 15 20 25
9. El elemento
presenta 16 neutrones, hallar el número de masa: 2x 1 xE
A=Z+N 2x + 1 = x + 16 X = 15 A = 2(15) + 1 A = 31 10. SI UN ELEMENTO TIENE NÚMERO ATÓMICO 24 Y MASA ATÓMICA 52, ¿CUÁNTOS ELECTRONES TIENE UN ÁTOMO NEUTRO?
Z = 24
A = 52 Z = p+ = ee- = 24
PROCURE DEDICAR SU MAYOR ESFUERZO Y TENDRA EXITOS EN TODO LO QUE SE PROPONGA
por su atención
