Átomos, moléculas y iones

Capítulo 2

Copyright © The McGraw-Hill Companies, Inc.  Permission required for reproduction or display.

• Demócrito: La materia esta formada por partículas muy pequeñas llamadas átomos

No fue apoyado por Platón y Aristóteles

Jonh Dalton: Profesor inglesFormuló una serie de hipotesis sobre la estructura de la materia, basandose en la idea del átomo

La teoría atómica de Dalton (1808)

Los elementos:

• Formados por partículas pequeñas llamadas átomos.

• Todos los átomos de un mismo elemento son idénticos (tamaño, masa y propiedades químicas)

• Los átomos de un elemento son diferentes a los átomos de todos los demás elementos

Los compuestos:

• Están formados por átomos de más de un elemento.

• En cualquier compuesto, la relación del número de átomos entre dos de los elementos presentes siempre es un número entero o fracción sencilla.

Reacción química:

• Reordenamiento, separación o combinación, nunca supone la creación o destrucción de los mismos. 2.1

Ley de las proporciones definidas

Las muestras diferentes de un mismo compuesto siempre contienen los mismos elementos y la misma proporcion de masa.

Ley de las proporciones múltiples

Si dos elementos pueden combinarse para formar mas de un compuesto, la masa de uno de los elementos que se combina con la masa fija del otro mantiene una relación de números enteros pequeños

2

2.1

Dióxido de carbono

El oxígeno en CO y CO2

Monóxido de carbono

8 X2Y

16 X 8 Y+

2.1

Átomos del elemento X

Átomos del elemento Y

Compuesto formado por los elementos X y Y

Teoría atómica de Dalton

Estructura del átomo

ATOMO: La unidad básica de un elemento que puede intervenir en una combinación química

Formado por partículas subatómicas

2.2Pantalla fluorescente

Alto voltaje

Tubo de rayos catódicos

ÁnodoCátodo

Descubrimiento del electrón

Placas metálicas

Thomson, físico ingles determinó la relación carga/masa del electrón y obtuvo un valor de -1,76x108 C

carga e- = -1.60 x 10-19 C

carga de Thomson /masa del e- = -1.76 x 108 C/g

masa del e- = 9.10 x 10-28 g

Masa medida del e-

(1923 Premio Nobel

de física)

2.2

Placa cargada

Atomizador

Visor delmicroscopio

Gota de aceiteen observación

Placa cargada

Orificiopequeño

Gota de aceite

Experimento de Millikan

Físico aleman: RontgenRealizando estudios con los rayos catódicos observó:

•Producian fluorescencia con algunas sustancias

•Eran muy energéticos

•Oscurecían las placas fotográficas

•No podía desviar su trayectoria al utilizar un imán a diferencia de los rayos

catódicos

Radiactividad

No eran rayos catódicos si no una especie de rayos con naturaleza desconocida, debido a esta naturaleza

desconocida les dió el nombre de rayos x

(Compuesto de uranio)

2.2

Cámara de plomo

Sustanciaradiactiva

Tres tipos de rayos emitidos por

elementosradiactivos

Radiactividad

Becquerel: Propiedades fluorescentes de las sustancias

Mismas características de los rayos X

La radiación se emitía de forma espontánea

Marie Curie: Propuso el nombre de radiactividad

Con carga positiva

Con carga negativa

No se ven afectados por el campo eléctrico

2.2

La carga positiva está distribuidasobre toda la esfera

Modelo atómico de Thomson

1. átomos con carga positiva se concentran en el núcleo 2. el protón (p) tiene una carga opuesta (+) del electrón (-) 3. la masa de p es 1840 x la masa de e- (1.67 x 10-24 g)

velocidad de la partícula ~ 1.4 x 107 m/s(~5% velocidad de la luz )

(1908 Premio Nobel de química)

2.2

Diseño experimental de Rutherford

Emisor de partículas

Lámina de oro

Ranura

Pantalla de detección

radio del átomo ~ 100 pm = 1 x 10-10 m

Radio del núcleo ~ 5 x 10-3 pm = 5 x 10-15 m

Modelo del Átomode Rutherford

2.2

´

Experimento de Chadwick (1932)

átomos H - 1 p; átomos He - 2 p

masa del He/masa del H debe ser = 2

masa medida del He/masa del H = 4

El neutrón (n) es neutral (carga = 0)

masa n ~ masa p = 1.67 x 10-24 g

2.2

El neutrón

Partículas subatómicas

Partícula Masa

(g) Carga

(Coulombs) Carga

(unitaria)

Electrón (e-) 9.1 x 10-28 -1.6 x 10-19 -1

Protón (p+) 1.67 x 10-24 +1.6 x 10-19 +1

Neutrón (n) 1.67 x 10-24 0 0

masa p = masa n = 1840 x masa e-

2.2

Número atómico (Z) = número de protones en el núcleo

Número de masa (A) = número de protones + número de neutrones

= número atómico (Z) + número de neutrones

Isotópos son átomos del mismo elemento (X) con diferente número de neutrones en su núcleo

H11 H (D)2

1 H (T)31

U23592 U238

922.3

XAZ

Número de masa

Número atómicoSímbolo del elemento

2.3

¿Cuántos protones, neutrones y electrones están en C146 ?

¿Cuántos protones, neutrones y electrones están en C116 ?

6 protones, 8 (14 - 6) neutrones, 6 electrones

6 protones, 5 (11 - 6) neutrones, 6 electrones

Ejemplos

2.3

Ejemplos

¿Cual es el elemento que contiene 38 protones y 50 neutrones? ¿Calcule su número de masa o masa atómica?

Número atómico: 38Número de masa: 88

Simbolo SrEstroncio

El Litio que se encuentra en la naturaleza es una mezcla de 6

3Li y 73Li . Dé el número de protones, neutrones y electrones

en el átomo neutro de cada isotopo.Número atómico: 3 = número de protonesNúmero de neutrones: 6-3 = 3Número de electrones: 3

Número atómico: 3 = número de protonesNúmero de neutrones: 7-3 = 4Número de electrones: 3

Periodo

Grupo

Metales alcalinos

Gases nobles

Halógenos

Metales alaclinotérreos

2.4

Tabla periódica moderna

Metaloides

Metales

No metales

Una molécula es un agregado de dos o más átomos en una colocación definitiva que se mantienen unidos a través de fuerzas químicas

H2 H2O NH3 CH4

Una molécula diatómica contiene sólo dos átomos

H2, N2, O2, Br2, HCl, CO

Una molécula poliatómica contiene más de dos átomos

O3, H2O, NH3, CH4

2.5

2.4

Tabla periódica moderna

Metaloides

Metales

No metales

Un ion es un átomo o grupo de átomos que tiene una carga neta positiva o negativa.

catión es un ion con carga positiva. Si un átomo neutro pierde uno o más electrones se vuelve un catión.

anión es un ion con una carga negativa. Si un átomo neutro gana uno o más electrones se vuelve un anión.

Na 11 protones11 electrones

Na+ 11 protones10 electrones

Cl 17 protones17 electrones Cl-

17 protones18 electrones

2.5

Un ion monoatómico contiene solamente un átomo

Un ion poliatómico contiene más de un átomo

2.5

Na+, Cl-, Ca2+, O2-, Al3+, N3-

OH-, CN-, NH4+, NO3

-

2.5

Iones monoatómicos

13 protones, 10 (13 – 3) electrones

34 protones, 36 (34 + 2) electrones

¿Sabe qué son los iones?

2.5

¿Cuántos protones y electrones están en Al2713 ?3+

¿Cuántos protones y electrones están en Se7834

2- ?

Los compuestos iónicos son una combinación de cationes y aniones

• la fórmula siempre es la misma que la fórmula empírica

• la suma de las cargas en el catión(es) y anión(es) en cada una de las fórmulas debe ser igual a cero

El compuesto iónico NaCl

2.6

Fórmula de compuestos iónicos

Al2O3

2.6

2 x +3 = +6 3 x -2 = -6

Al3+ O2-

CaBr2

1 x +2 = +2 2 x -1 = -2

Ca2+ Br-

Na2CO3

1 x +2 = +2 1 x -2 = -2

Na+ CO32-

Nomenclatura química• Nombre de los compuestos

Dos tipos de sistemas

2.7

STOCK ESTEQUIOMETRICOO DE PREFIJOS

Metal + No Metal No Metales

Compuestos

Orgánicos Inorgánicos

Contiene carbono, combianado con

hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y azufre

CO, CO2 y CS2Ionicos

MolecularesAcidos y Bases

Hidratos

Nomenclatura química• Compuestos iónicos

– a menudo un metal + no metal – anión (no metal) + catión (metal)

2.7

Cationes: Nombre del elemento anteponiendo la palabra ion o cation

Cuando el cation tiene mas de un estado de oxidación el nombre del catión + () el estado de oxidación del catión en números romanos

Nomenclatura química• Compuestos iónicos

– a menudo un metal + no metal

2.7

Sales binarias: Se forma a combinar un metal con un halógeno o S-2

1.Metal solo 1 número de oxidación:

2. Metal más números de oxidación

Raíz del nombre del nm

+ uro de

Nombre del m

Raíz del nombre del nm

+ uro de

Nombre del m

() número de oxidación del m en números romanos

Nomenclatura química• Compuestos iónicos

– a menudo un metal + no metal

2.7

Sales binarias/ oxidos metalicos: Se forma a combinar un metal con oxigeno

1.Metal solo 1 número de oxidación:

2. Metal más números de oxidación

Oxido de

Nombre del m

Oxido de

Nombre del m

() número de oxidación del m en números romanos

Hidróxidos

Nomenclatura química

Hidóxido es una sustancia que acepta iones H+ cuando se disuelve en agua

Se forma cuando se combina un metal con el ión OH- (hidroxilo)

1. Metal con solo 1 números de oxidación

nombre del metal

Hidróxido de

1. Metal con varios números de oxidación

nombre del metal

Hidróxido de () número de oxidación

Nomenclatura química• Compuestos iónicos

2.7

Sales ternarias: Combinación entre el metal + oxíanion o amonio + no metalSales de los oxianiones poliatómicos

1.Metal solo 1 número de oxidación:

2. Metal más números de oxidación() número de oxidación del m en números romanos

de

Nombre del mNombre del oxianion o radical oxigenado

de

Nombre del mNombre del oxianion o radical oxigenado

Algunos iones poliatómicos (tabla 2.3)

NH4+ amonio SO4

2- sulfato

CO32- carbonato SO3

2- sulfito

HCO3- bicarbonato NO3

- nitrato

ClO3- clorato NO2

- nitrito

Cr2O72-

dicromato SCN- tiocianato

CrO42- cromato OH- hidróxido

2.7

Nomenclatura química• Compuestos iónicos

2.7

Sales ternarias y cuaternarias de amonio: Amonio es un catión especial, es un cation poliatómico, se puede combinar con radicales simples y con radicales oxigenados

1.Cuando se une con radicales simples:

2. Cuando se une con radicales oxigenados:

+ uro de amonio

Raíz del radical simple o no metal

de amonio

Nombre del oxianion o radical oxigenado

Nomenclatura química• Compuestos iónicos

2.7

Sales Hidrogenadas o ácidas: Se forman cuando se combina un oxianion hidrogenado con un metal o con amonio

1.Cuando solo hay 1 hidrógeno:

2. Cuando hay más de un hidrógeno:

ácido deHidrogenado de

Metal o amonio

Nombre del radical oxigenado o oxianion

ácido deHidrogenado de

Metal o amonio

Nombre del radical oxigenado o oxianion

2 di3 tri4 tetra5 penta

Nomenclatura química

2.7

Hidruros metálicos: Se forma cuando se combina un metal con el H-1 en forma de anion

1.Cuando el metal tiene 1 número de oxidación:

2. Cuando el metal tiene más de 1 número de oxidación:

metalHidruro de

metalHidruro de () Número de oxidación del metal en

números romanos

Por lo general estan formados de elementos no metálicos.No hay transferencia de electrones durante la formación del compuesto, la transferencia es parcial.

Nomenclatura de Oxidos no Metálicos

Nomenclatura químicaCompuestos moleculares

Se utiliza el sistema estequiométrico, el cual se basa en el uso de prefijos que se anotan antes del nombre de cada elemento.

Prefijo Número de átomos

mono 1

di 2

tri 3

Prefijo Número de átomos

tetra 4

penta 5

hexa 6

Prefijo Número de átomos

hepta 7

octa 8

nona 9

Nomenclatura de Oxidos no Metálicos

Nomenclatura químicaCompuestos moleculares

Se utiliza el sistema estequiométrico, el cual se basa en el uso de prefijos que se anotan antes del nombre de cada elemento.

Prefijo del número de átomos del no metal

Prefijo del número de oxígenos

óxido de

Nombre del no metal

Radical simple + no Metal

Nomenclatura químicaCompuestos moleculares

Se utiliza el sistema estequiométrico, el cual se basa en el uso de prefijos que se anotan antes del nombre de cada elemento.

Prefijo del número de átomos del no metal

Prefijo del número del radical

Nombre del radical simple

Nombre del no metal

Ácidos o ácidos hidrácidos

Nomenclatura químicaCompuestos moleculares

Ácido es una sustancia que libera iones H+ cuando se disuelve en agua

Se forma cuando se combina un radical simple con el hidrógeno

1. Cuando el compuesto se forma en disolución

Raíz del nombre del no metal

ácido hídrico

Raíz del nombre del no metal

uro de hidrógeno

1. Cuando el compuesto no se forma en disolución

Oxácidos

Nomenclatura químicaCompuestos moleculares

Se forma cuando se combina un radical oxigenado con el hidrógeno

1. Cuando el nombre del radical oxigenado termina en ito

Raíz del oxianion

ácido oso

1. Cuando el nombre del radical oxigenado termina en ato

Raíz del oxianion

ácido ico

Hidratos

Nomenclatura químicaCompuestos moleculares

Son compuestos que tienen un número específico de moléculas de agua unidas a ellaEstas moléculas de agua se pueden separar mediante calentamiento.Cuando la sal pierde todas sus moléculas de agua, se le conoce como sal anhidra

Número de moléculas de agua

Nombre de la sal

aguas o hidratos

• HidrocarburosLa química de los compuestos orgánicos esta

determinada por sus grupos funcionales

OH alcohol

NH2 amina

COOH ácido carboxilico

= alqueno

= alquino

Nomenclatura químicaCompuestos orgánicos