La teoria cuantica y la estructura electrónica de los átomos
Átomos, moléculas y iones Capítulo 2 Copyright © The McGraw-Hill Companies, Inc. Permission...
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Átomos, moléculas y iones
Capítulo 2
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• 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