TEORIA ATOMICA
SEGUNDO MODULO
Democrito de Abdera
• Democrito: filosofo griego que formulo la
idea de una partícula diminuta e indivisible
de la cual esta formada la materia, dicha
Particula fue llamada átomo (sin división)
Ideas griegas
•El ser son los átomos, que son infinitos y no tienen
entre sí diferencias cualitativas (sólo se diferencian por
su orden, figura y posición).
• El átomo, que llena una porción de espacio, es eterno
e indestructible. Los átomos se mueven en el vacío, el
cual es el lugar del movimiento.
•El movimiento no les viene a los átomos desde afuera.
El movimiento les pertenece desde toda la eternidad de
un modo mecánico, con un orden causal riguroso que
excluye el azar. “Todo acontece por razón y necesidad.”
• Todas las cosas están conformadas por átomos,
incluso las almas (formadas por los átomos de
movimiento más rápido).”
Dalton: el padre de la teoria
atomica
•Los elementos están formados por
partículas discretas, diminutas, e
indivisibles llamadas átomos, que
permanecen inalterables en
cualquier proceso químico.
•Los átomos de un mismo elemento
son todos iguales entre sí en masa,
tamaño y en cualquier otra
propiedad física o química.
•En las reacciones químicas, los
átomos ni se crean ni se destruyen,
solo cambian su distribuición.
Ley de las proporciones múltiples
• Los compuestos químicos
están formados por "atómos
de compuesto" (moléculas),
todos iguales entre sí;
• Cuando dos o más átomos de
diferentes elementos se
combinan para formar un
mismo compuesto lo hacen
siempre en proporciones de
masa definidas y constantes.
NaCl
H2O
Tubo de rayos catódicos
Un pastelito??
Thomson, descubrió la carga eléctrica
negativa del átomo, concibió a este como
un continuo de carga positiva con
partículas positivas embebidas en el,
como pasas en un pastel.
Con esto el átomo deja de ser indivisible
y además adquiere carácter eléctrico
El atomo sigue siendo eléctricamente
neutro
- +
-
-
-
Rutherford..el alumno supera al
maestro…
Rutherford fue discípulo de Thomson,
desarrollo un modelo en el cual el átomo
no es una esfera sólida, sino que esta
compuesto de un pequeño núcleo de
carga positiva alrededor del cual giran los
electrones como en un sistema
planetario
+
-
El átomo ya no es sólido sino que tiene
espacios vacíos entre sus componentes,
además los electrones están en
movimiento…el movimiento provoca campos
eléctricos y esto a su vez implica energía
Experimento de Rutherford
Los niveles de energia
basado en los trabajos de Max
Plank, Niels Bohr propuso un
nuevo modelo atómico, en el cual
introduce el concepto de
cuantización de la energía, Bohr
propone trayectorias circulares y
niveles energéticos cuantizados,
aquí aparece el número cuántico
n
principal , que determina un
nivel de energía.
-
Niels Henrik David Bohr
+
-
-
-
El espectro electromagnético
Una pequeña mejora
Arnold Sommerfeld
mejoró el modelo de
Bohr proponiendo
orbitas elipticas con lo
que nace el segundo
número cuantico l,
que da lugar a la
forma del orbital
El modelo de Born-Schroedinger
Schroedinger
Max Born
El modelo de Born-Schroedinger
+
Erwin Schrodinger creador de la mecánica ondulatoria y Max Born plantearon un
nuevo modelo atómico, basado en Regiones Espacio-Energéticas de Manifestación
Probabilística Electrónica (reempe). Dicho modelo atómico, da cabida a un tercer
número cuantico, m, que toma en cuenta el impulso magnético del electrón y da
posición espacial a los distintos orbitales.
Los neutrones
J. Chadwik descubrió
en 1932 los neutrónes,
partículas sin carga
que se encuentran en
el núcleo del átomo.
Según Chadwick, los
neutrones ayudan a
mantener la estabilidad
del núcleo,
minimizando las
fuerzas de repulsión
entre protones
Línea del tiempo
1933
1913
1911
1887
1808
- - ++
-
-
-
-
-
+
300 A.C
-
-
-- -
-
+
Particulas subatomicas…el nucleo
• El átomo está compuesto de protones,
neutrones y electrones.
• El Núcleo aglutina casi toda la masa del átomo
y contiene los protones y neutrones,
• El protón tiene una masa de 1.673 x10-24 g, y
una carga unitaria de 1.602 x 10-19 C.
• El neutrón el ligeramente más pesado que el
protón con una masa de 1.675 X10-24 g, pero no
tiene carga.
Partículas subatomicas…los
electrones
• El electrón tiene una masa relativamente
pequeña de 9.79 X 10-28 g. (1/1836 veces
la del protón) y una carga de
–1.602 X 10-19 C. (igual en carga pero de
signo opuesto a la del protón).
• La nube de carga electrónica constituye
casi todo el volumen del átomo, pero, sólo
representa un pequeña parte de su masa.
Numero atómico
• El numero atómico es el numero de
PROTONES que tiene un átomo
Por ejemplo el Li, cuyo numero atómico es
el 3, posee tres protones en el núcleo
Isótopos
• El numero de neutrones en un átomo no
siempre es igual, por ejemplo, el carbono
(C) siempre tiene 6 protones pero puede
tener 6, 7 u 8 neutrones en el núcleo,
cada tipo de átomo del mismo elemento
recibe el nombre de isótopo
Isotopos del Carbono
• C12: 6 protones + 6 neutrones,
98.89 % de abundancia en la naturaleza.
• C13: 6 protones + 7 neutrones,
1.11 % de abundancia en la naturaleza.
• C14: 6 protones + 8 neutrones,
menor al 0.01 % de abundancia en la naturaleza.
Peso atomico
• Es en principio la suma del peso de protones
mas el peso de los neutrones que tiene un
átomo, el peso atómico reportado en la tabla
periódica, es el promedio ponderado de los
pesos atómicos de los isótopos de cada
elemento
• El peso atómico esta dado en unidades de
masa atómica (uma)
1 UMA = 1.66 X 10-27 kg
Isotopos del Carbono
• C12: 6 protones + 6 neutrones,
P.A.: 12 UMA,
98.89 % de abundancia en la naturaleza.
• C13: 6 protones + 7 neutrones,
P.A.: 13 UMA,
1.11 % de abundancia en la naturaleza.
• C14: 6 protones + 8 neutrones,
P.A.: 14 UMA,
menor al 0.01 % de abundancia en la naturaleza.
Peso molecular
El peso molecular de una sustancia, es la
suma de los pesos atómicos de los
átomos que la conforman.
Ejemplo: H2O
P.M = (1.008 x 2) + 15.99 = 17.998
El numero de
Avogadro
• No. De avogadro = 6.02 X 1023
• Un at-g (atomo-gramo) es un numero de
Avogadro de átomos
• Un mol es un numero de Avogadro de
moleculas
• Ejemplo: En una docena de huevos, hay
12 huevos
• En un at-g de carbono hay 6.02 X1023
átomos de carbono
• En un mol de H2O hay 6.02 X 1023
moléculas de H2O
Si no me cree calcúlelos….
• El peso atomico en uma de un atomo
de un elemento es igual al peso en g
de un at-g de ese elemento
• El peso molecular en uma de una
molecula de un compuesto es igual al
peso en g de un mol de ese elemento
Energía de los electrones
Segundo modulo
La energía en los electrones del
átomo
• Ya se menciono que los electrones se
mueven alrededor del átomo, el
movimiento electrónico es una de las
manifestaciones de la energía, tal como la
energía cinética que tiene que ver con la
velocidad del electrón.
• “no se puede conocer la velocidad y
posición del electrón simultáneamente”
• Principio de incertidumbre de Heisenberg
• “..no se puede
conocer la velocidad
y posición del
electrón
simultáneamente..”
Principio de
incertidumbre de
Heisenberg
Paquetes de la energía
• En 1900 Planck
propuso que la
emisión de energía
por radiación, se
emitía en forma de
“paquetes” o
“quantos” también
llamados fotones
La energía de Einsten
E = h
Donde:
• E es energía,
• h es la constante de Planck = 6.33x10-34 Js
• y  la frecuencia de la radiación.
Emisión de energía
electromagnética (luz)
Si un electrón
se mueve de
un nivel de
energía a otro
de menor
energía…se
emitirá luz
Absorción de energía
electromagnética (luz)
Si un electrón
se mueve de
nivel de
energía a otro
de mayor
energía…se
absorberá luz
Que energía tiene el nivel??
• Bohr estimó una ecuación con base al
átomo de hidrógeno para calcular la
energía de un nivel dado.
2me4
2p
E=
n2h2
= -13.6 eV
n2
Cuanta energia se pierde o gana?
• Ejemplo:
• Para el nivel de energia 4, n =4
• Para el nivel de energia 3, n = 3
E4 =
-13.6 eV
42
E3 =
-13.6 eV
E =
32
-13.6 eV
nf2- ni2
En =
-13.6 eV
n2
-13.6 eV
E4 - E3 =
42- 32
Subniveles de energía
• Arnold Somerfeld, estudió la teoría de la
relatividad de Albert Einstein, y realizó
modificaciones al modelo atómico de
Bohr, planteando formas distintas para los
orbitales cuantizados de Bohr
Subniveles de energía
• Schroedinger y Born, plantearon las
Regiones espacio energéticas de
manifestación probabilística electrónica.
• Dichas regiones son subniveles de
energía para cada nivel dado, y tienen una
forma geométrica espacial determinada
por la probabilidad de encontrar un
electrón en dicha región,
Números cuánticos
• Son un conjunto de parámetros
que describen la posición y la
energía de un electrón en un
átomo
El numero cuántico principal
n
n
• El numero cuántico indica el nivel de
energía en el cual se encuentra el electrón
n = 1,2,3,4…..
El numero cuántico l secundario
o azimutal
• El numero cuantico l determina la forma de la
reempe.
l = 0,1,2,3…(n-1)
Ejemplo: Para n =3
l puede tomar los valores 0,1 o 2,
cada valor, representa una forma diferente de
orbital
El numero cuántico m
• Es el número cuántico de orientación o de
impulso magnético. Se relaciona con el
número de orientaciones espaciales del
subnivel,
m = -l hasta l
Ejemplo: Para l =1
m puede tomar los valores -1,0, 1
Cada valor representa una orientación diferente
para orbitales de la misma forma
El numero cuántico s o espin
• Describe la probabilidad de aceptación de
un electrón en un orbital, está relacionado
con el giro del electrón, y adquiere sólo
dos valores: ½ y – ½ .
Interpretación simple de los
números cuánticos
• Ejemplo 1: un electrón que esta en el nivel 1
• n=1
• l = 0, hasta n-1,
• n -1 = 0 por lo que l solo puede valer 0
Osea que para el nivel 1, la región (orbital) donde
puede moverse el electrón solo puede adquirir
una forma geométrica, especificamente una
esféra, dicha region recibe el nombre de orbital
“s”
Forma del orbital atómico s
• Ahora bien, l = 0….,
• m = -l, 0, l
• Por lo que m solo puede valer 0
o sea: la esfera u orbital s solo puede tener
una orientación espacial.
Finalmente, para nuestro electrón, el
numero cuantico s puede valer -1/2 o 1/2
• Ejemplo 2: un electrón que esta en el nivel 2
•
•
•
•
n=2
l = 0, hasta n-1,…. n-1 = 1
entonces l puede valer 0, o 1
O sea que para el nivel 2, la región donde
puede moverse el electrón puede adquirir
dos formas geométricas,
• Para el caso de l
= 0 (orbital s), el
numero m solo
puede valer 0, es
decir solo una
orientación
espacial.
• Para el caso de l = 1 (orbital p), m puede
valer -1, 0 o 1, o sea tres posiciones
espaciales
z
z
x
y
x
y
m = -1
z
x
y
m=0
m=1
Otros orbitales
• Cuando n = 4,
• l = 0,1, 2 o 3
• En los casos l = 0 y l =1, sabemos que
tendremos orbitales s y p
• En el caso l = 2 tendremos además
orbitales d
Forma y orientaciones espaciales
del orbital d (l = 2)
z
z
m = -2
z
z
z
x
x
x
x
x
y
y
y
y
y
m = -1
m=0
m=1
m=2
• Cuando l = 3, se tienen 7 orbitales tipo f
Forma y orientaciones espaciales
del orbital f (l = 3)
m = -3
m = -2
m = -1
m=0
m=1
m=2
m=3
Electrones en los orbitales
• Ya se menciono que los orbitales son
también regiones donde es probable
encontrar los electrones moviéndose
alrededor del núcleo atómico
• Los electrones pueden moverse en dichas
regiones pero con ciertas limitantes:
Reglas para el llenado de orbitales
• Los orbitales atómicos son ocupados por los
electrones en orden ascendente de energía, es
decir, primero, se llenaran los orbitales de los
niveles mas bajos de energía
• En caso de que haya mas de un orbital con la
misma energía, primero se llenaran
parcialmente los orbitales con un electrón cada
uno y si es necesario se acomodaran dos
electrones por orbital
• Si dos electrones ocupan el mismo orbital,
deberán tener spín opuesto (principio de
exclusión de Pauli)
Configuración electrónica
• Es la manera en como están acomodados
en los diferentes niveles y subniveles los
electrones de un átomo
Ejercicios
• Realice la configuración electrónica de los
siguientes elementos:
• Na11
• Ti22
• Al13
• F9
• Ne10
Tabla periódica
Segundo modulo
El padre de la Tabla periódica
Encontró que algunos
elementos, comparten
propiedades que se
repiten en forma
periódica.
La organización
permitió predecir
propiedades de
elementos que aun no
se habían descubierto
Dimitri Ivanovich Mendeleiev
Trabajos similares… hay que
apurarse a publicarlos
Trabajo en forma
independiente y
simultanea con
Mendeleiev, por su
parte publico una
organización periodica
de los elementos
Lotan Meyer
Electronegatividad
Radio atomico
GRUPOS
periodos
a. Lenntech.com, Tabla periodica, dsiponible en:
http://www.lenntech.com/espanol/tabla-periodica.htm
Configuración electrónica, números
cuánticos y tabla periódica
12
Mg
En que periodo esta???
1s
2s
2p
2p
Cuantos niveles
2p
3s
de energia ocupa ???
3
En que grupo esta???
Cuantos electrones hay en su ultimo nivel ???
2
Ejemplos…..
• Intente con otro elemento de los grupos A……
• Intente ahora con un elemento del grupo B
AAAAhh verdad…. Por que cree
que se llaman de transición??
Mas ejercicios
Un atomo tiene 15 electrones y 15 neutrones en su estado basal, prediga
lo siguiente:
•configuracion electrónica
•Clasificacion del elemento
•Numero atomico
•Peso atomico
A que grupo y periodo pertenece?
Es un buen conductor del calor y
la electricidad?
Por que???
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propedeutico 2do módulo