MATERIA, ENERGÍA Y CAMBIOS
ENERGIA
MATERIA
CAMBIOS
CLASIFICACIÓN DE LA MATERIA
MATERIA
SUSTANCIA
Separación por
MEZCLA
métodos físicos
Elemento
Ag, Cu, O2,
N2
Reparación
Compuesto
Por
métodos
químicos
H2O, Nacl,
etc.
Mezcla
Homogénea
Mezcla
Heterogénea
aire, agua de
mar
arena, concreto
ESTRUCTURA DE LA MATERIA
MATERIA
CUERPO
PARTÍCULA
MOLÉCULA
ÁTOMO
Conclusión, la materia esta edificada a partir de la unión de
estos Átomos: es la unidad básica de la materia.
I. ¿CÓMO ES LA ESTRUCTURA DEL ÁTOMO?
Muchos científicos han contribuido con el conocimiento
que se tiene respecto al átomo proponiendo modelos que
han sido corregidos hasta la actualidad apoyados en
evidencias del comportamiento y las características de la
materia así como gracias a la ayuda de equipos muy
especiales y sofisticados como el microscopio de barrio
eléctrico que es capaz de registrar fotografías tanto de
átomos como de moléculas.
A continuación se presenta una pequeña referencia de los
aportes que más sobresalieron relacionados a la evolución
de conocimiento de la estructura del átomo con el tiempo.
Leucipo y Demócrito (v.a.C.): Estos dos filósofos griegos
emplearon la palabra átomo (aquello que no puede ser
subdividido) para describir las partículas más pequeñas de
la materia.
Dalton (1808): Profesor inglés que postuló que los átomos
eran las partículas indivisibles que se obtenían de la
subdivisión de una sustancia elemental.
Goldstein (1886): Investigador inglés, al trabajar con
tubos de rayos catódicos (rayos de carga negativa)
descubrió la presencia de “rayos canales”, los que
resultaron ser “iones positivos”.
e
e
Thomson (1904): Físico británico, considera que existe
carga positiva dispersa por todo el átomo, dentro del cuál
se encontraban inmersos los electrones.
Rhuterford (1911) : Científico neozelandés, a través de
valiosos experimentos demuestra que la carga positiva y la
mayor parte de la masa del átomo se concentra en un
núcleo central, el cuál a su vez es diez mil veces más
pequeños que el átomo mismo y a través del cuál giran los
electrones.
e
Chadwick (1932): Físico británico, descubrió una partícula
sin carga a la que denominó neutrón, el que a su vez tenía
una masa ligeramente superior a la del protón.
Es así como se llega a determinar valores muy importantes
respecto a las partículas subatómicas, las que se resumen a
continuación:
TABLA Nº1: MASA Y CARGA DE LAS PARTICULAS
FUNDAMENTALES DEL ÁTOMO.
Masa
PARTICULA
Carga
g
uma
C
Relativa
Electrón
9,1095x10-28
0,000549
-1,6022x10-19
–1
Protón
1,6725x10-24
1,00728
+1,6022x10-19
+1
Neutrón
1,6749x10-24
1,00867
0
0
En mérito a estos valiosos aportes, la visión moderna de
la estructura atómica nos permite tener presente las
siguientes consideraciones:
1ro
El átomo es un sistema conformado de partículas
fundamentales: electrón, protón y neutrón.
2do
El átomo esta constituido de un núcleo central
pequeñísimo, dentro del cual se localizan las partículas
subatómicas: protón y neutrón, los que en su conjunto
reciben el nombre de nucleones.
3ro
En base a la relación del tamaño del átomo
comparado a su núcleo se concluye que los electrones
giran alrededor de éste, ocupando la mayor parte del
volumen del átomo.
4to
La mayor parte de la masa atómica se concentra
en el núcleo, ya que la masa de protón y neutrón son
representativas en comparaciones a la masa del electrón
la que resulta ser despreciable.
5to
Un átomo es un sistema eléctricamente neutro,
cuando el número de protones es igual al número de
electrones. Se sabe que la carga del protón y del electrón
tiene la misma magnitud, aún cuando son de diferente
polaridad.
6to
La identidad de un átomo se determina por el
número de protones que contienen dentro de su núcleo,
el cual se denomina NÚMERO ATÓMICO (Z).
7mo
EL NÚMERO DE MASA de un átomo (A), está
determinada por la cantidad total de nucleones es decir
por la suma del número de sus protones y neutrones.
En base al punto 6to y 7mo un átomo suele representarse
por el símbolo del elemento y la designación de sus
respectivos valores de “Z” y “A”
TABLA PERIODICA ACTUAL
8vo
Existen átomos del mismo elemento que desde
luego tienen el mismo número atómico Z, pero sin
embargo difieren en el número de masa (A), ya que
tienen diferente número de neutrones en su núcleo, por
lo que se les denomina ISOTOPOS.
9no
Un ION, es un átomo que adquiere carga, esto
ocurre cuando el átomo gana ó pierde electrones. El
átomo con carga positiva se denomina CATIÓN,
mientras que el átomo que adquiere carga negativa es
el ANION:
TABLA Nº2: DIFERENCIA ENTRE UNA ÁTOMO
NEUTRO Y UN ÁTOMO CON CARGA: ION.
ÁTOMO Nº protones Nº electrones
Carga
ATOMO
11Na
11
11
0
Neutro
+1
Na
11
11
10 (pierde 1 ç)
+1
Catión
17Cℓ
17
17
0
Nutro
17
18 (gana 1 ç)
-1
Anión
17Cℓ
-1
Ejercicio nº 1:
¿Cuál es el número de protones, neutrones y electrones
del átomo
13
C
6
+2
A = nº protones + nº neutrones
z = nº protones
13
C
6
+2
carga del
ión
El número de protones es 6.
El número de neutrones es 7 ya que A = 13.
El número de electrones es 4, ya que la carga del ión indica
que el átomo perdió 2 electrones.
II ¿COMO ESTÁN DISTRIBUIDOS LOS ELECTRONES
DENTRO DEL ÁTOMO?
El tener una idea de la distribución ó configuración
electrónica de un átomo nos permitirá entender con mayor
amplitud los siguientes temas:
La ubicación de los elementos en un lugar especifico
dentro del la tabla periódica.
Las propiedades físicas y químicas de metales, no metales,
metaloides y gases nobles.
El mecanismo por el cual átomos iguales se unen para
generar sustancias elementales y de la misma forma
átomos de diferentes elementos para formar compuestos.
En esta segunda parte del tema se hará mención de los
eventos más importantes que contribuyen en el
conocimiento de la forma como los electrones se
distribuyen en el átomo:
Bohr: El “estado basal” de un átomo es cuando éste
representa un sistema de mínima energía como resultado
de la ubicación de los electrones en únicamente “niveles
permitidos”. Cuando el átomo absorbe energía, se dice
que se encuentra en “estado excitado”
De Broglie: Basado en el postulado de Planck que la luz
es de naturaleza corpuscular postula la idea del
movimiento ondulatorio del electrón dentro del átomo.
Heisemberg:
Determina
el
postulado
de
la
incertidumbre respecto a la ubicación exacta del
electrón dentro de un átomo para un instante
determinado.
Shrodinger: Resuelve una ecuación de función de
onda basado en el movimiento ondulatorio del electrón
y en base a probabilidad de su ubicación. Del resultado
se obtienen los “números cuánticos”, los que nos dá
una información más probable de la ubicación del
electrón dentro del átomo.
TABLA Nº 3: CARACTERÍSTICAS DE LOS NÚMEROS
CUÁNTICOS
Número
nominación
equivalencia
Valores
n
Principal
Nivel de energía
1, 2, 3, 4,……..∞
l
Secundario ó
Subnivel de energía
0, 1, 2, 3……(n-1)
cuántico
azimutal
0=s 1=p 2=d 3=f
mℓ
Magnético
Orbital
ms
Spin
Giro del electrón
- ℓ……o…….+ℓ
+½
,
-½
Ejercicio nº 2:
¿Qué valores de ℓ son posibles para un n = 4?
Para un nivel de energía 4, los valores posibles del ℓ son: 0, 1, y 3
0 = subnivel s
2 = subnivel d
1 = subnivel p
3 = subnivel f
Ejercicio nº 3:
¿Es posible la combinación de números cuánticos (2, 3, -4, 1)?
No es posible, porque:
ℓ no puede ser igual ó mayor que n, máximo puede ser
(n-1). Si n = → 2 ℓ = 0
ó
ℓ = 1.
Los valores de mℓ solo pueden estar entre – ℓ…..0…..+ ℓ, ó
sea entre – 1, 0, +1 cuando ℓ = 1
ms sólo puede ser + ½ ó – ½
Para llevar a cabo en forma adecuada la distribución
electrónica es necesario tener en cuenta:
1. El principio de construcción de AUFBAU: Los
electrones se distribuyen siempre en el orden de menor a
mayor energía.
2. El principio de exclusión de Pauli: Dos electrones
dentro de u átomo no puede tener los mismos números
cuánticos.
3. La Regla de Hund: Cuando los electrones ingresan a
un subnivel (se considera a partir del subnivel p) lo hacen
de uno a uno hasta semicompletar el subnivel con espines
paralelos y luego ingresan para completar el subnivel con
espines contrarios.
Ejercicio nº 4:
Señale la secuencia correcta verdadero (V) ó falso con respecto
al 25Mn en su estado basal
I) Su configuración electrónica es 1s22s22p63s23p64s23d5
II) (3,2,+2,-1/2) son los números cuánticos de su último electrón.
III) Tiene 5 electrones desapareados
IV) Se puede representar como [Ar]
4s
3d
Todas proposiciones son correctas excepto la preposición (II),
porque se tiene el último electrón en:
3d5 { - - - - - }
–2 –1 0 +1 +2
 n=3
ℓ=2
mℓ = +2
s = + 1/2
EJERCICIOS PROPUESTOS:
1. Indique el número de protones, neutrones y
electrones respectivamente que hay en la especie o-2
2. Para un nivel de energía n = 2, el número máximo
de subnivel (“ℓ”), orbitales (“mℓ”) y electrones
respectivamente es:…….......
Rpta: 2 , 4 , 8
3. Indique el número de electrones que hay en el
tercer nivel de un átomo cuyo número atómico es 26.
Rpta: 14
4. Determine Z para un elemento cuyo último electrón
tiene los números cuánticos: (4,2, +1 , +1/2)
I) Su número atómico es 42
II) Su configuración termina en 4d2
III) Tiene 4 electrones en su último nivel
IV) Tiene 2 electrones de valencia desapareados.
Rpta: V V F F
Descargar

Diapositiva 1