2.- Estructura Atómica

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Text of 2.- Estructura Atómica

ESTRUCTURA ATMICA* tomo * Nmero atmico * Nmero de masa * Notacin de un tomo

* Partculas subatmicas* Partculas fundamentales del tomo * Iones atmicos

* tomos especiales* Istopos del hidrgeno * Quarks

El tomo es un sistema energtico, elctricamente neutro. Tiene una parte interna llamado ncleo atmico y una parte externa conocida como corteza atmica, envoltura electrnica, nube electrnica, zona cortical o zona extranuclear.El tomo es la mnima expresin de un elemento qumico. Es la porcin hasta donde el elemento conserva sus propiedades y se manifiesta como un sistema material y energtico en equilibrio. El tomo se describe matemtico y probabilstico. mediante un modelo

El ncleo atmico es aproximadamente 10000 veces ms pequeo que el tomo; en l est concentrada toda la carga elctrica positiva y casi la totalidad de la masa atmica. Debido a su pequeo volumen y a su gran masa , posee una gran densidad, en comparacin con la envoltura electrnica que tiene un gran volumen y poca masa.

X

Y

Z

En el ncleo atmico se encuentran los protones y neutrones (nucleones).En la corteza atmica se encuentran los electrones ,los cuales se mueven en rbitas no definidas; se ubican en orbitales electrnicos o R.E.E.P.E.S. (regiones espacio energticas demxima probabilidad electrnica).PROTN

NCLEO ATMICO

+

+ + +

ELECTRNNEUTRN

CORTEZA ATMICA

NMERO ATMICO : Equivale al nmero de protones. Tambin se conoce como nmero casillero carga nuclear. Este nmero (Z) identifica al elemento qumico y se utiliza para ubicarlo en la tabla peridica.

Z = #p+CARGAS ELCTRICAS : El tomo es elctricamente neutro.

#p+ = # e-

NMERO DE MASA O NMERO MSICO : Es la suma de los protones y neutrones. Representa el total de nucleones fundamentales que tiene un tomo.

A = #p+ + #n0Luego, tambin se puede escribir:

A = Z + #n0De donde se concluye:

#n0 = A ZEl nmero de masa es diferente a la masa atmica.

NOTACIN : Se escribe el smbolo del elemento qumico; adems en la parte inferior izquierda el nmero atmico y en la parte superior izquierda el nmero de masa.

A ZESPECIE16 8 35 17 200 80 238 92

E#p+ 8 17 80 92 #e8 17 80 92 #n0 8 18 120 146

Z 8 17 80 92

A 16 35 200 238

O Cl Hg U

Los estudiosos e investigadores del tomo han descubierto algo ms de 230 partculas subatmicas, las cuales se pueden clasificar en leptones y hadrones. Los primeros tienen masa muy pequea y lo contrario sucede con los segundos. Mientras que los mesones estn formados por un quark y un antiquark; los bariones estn formados por tres quarks.

Cabe mencionar que el fotn es una cantidad discreta de energa , no tiene quark y posee masa en reposo=0.

Respecto a las masas se cumple:

mbariones>mmesones>mleptonesLa PARTCULAS DE INTERCAMBIO como los gravitones, gluones y bosones vectoriales intermedios no han sido confirmados como tales en forma experimental.

PARTCULAS SUBATMICAS

Hadrones

Leptones

Bariones Protones, neutrones, hiperones

MesonesPiones, kaones, etaones, tauones

E lectrones, positrones, neutrinos

De las partculas subatmicas, tres son las partculas estables o fundamentales:PARTCULA FUNDAMENTAL MASA ABSOLUTA (g) 1,67482.10-24 1,67252.10-24 CARGA ABSOLUTA (C) 0 +1,6.10-16 LO DESCUBRI NOTACIN

NeutrnProtn Electrn

Chadwick Rutherford

n1 0p1 +1 e0 -1

9,1.10-28

-1,6.10-16

Thomson

Nota: Las investigaciones y estudios del sabio peruano Santiago Antnez de Mayolo, constituyeron un gran aporte para el descubrimiento del neutrn.

Santiago Antnez de Mayolo

James Chadwick

Un tomo se transforma en in positivo o en in negativo cuando pierde o gana, uno o ms, electrones respectivamente. Los IONES POSITIVOS se conocen como cationes:

E - ne E0 -

+n

Ejemplos: Al0 3e-Al+3 S0 6e-S+6 P0 5e-P5+

Los IONES NEGATIVOS se conocen como aniones:

E + ne E0 -

-n

Ejemplos: Cl0 + 1e-Cl-1

S0 + 2e-S-2P0 + 3e-P3Si queremos calcular los electrones de un in atmico:

#e-=Z-qEn la electrlisis ,los cationes se orientan hacia el ctodo y los aniones hacia el nodo.NOTA: Los iones poliatmicos estn formados por varios tomos y pueden tener exceso o defecto de electrones.

NOTACIN : Como en el caso de los tomos, se escribe el smbolo del elemento qumico ( E ); en la parte inferior izquierda el nmero atmico( Z ), en la parte superior izquierda el nmero de masa ( A ) y en la parte superior derecha la carga elctrica relativa ( q ).

A ZESPECIE14 7 35 17 80 35

E

q#e4 12 36 #n0 7 18 45

Z 7 17 35

A 14 35 80

#p+ 7 17 35

N 3 Cl 5 Br 1

ISTOPOS: Son tomos de qumico, con igual nmero diferente nmero de masa. 13 14 Ejemplos: 12 6 6 6

un mismo elemento atmico, pero con234 92

C, C, C

U, U, U

235 92

238 92

ISBAROS: Son tomos de diferentes elementos qumicos, con diferente nmero atmico, pero con igual nmero de masa. Ejemplos: 40 19

K , Ar , Ca

40 18

40 20

14 8

O, N , C

14 7

14 6

ISTONOS: Son los tomos con igual nmero de neutrones.

Ejemplos:

12 6

C , B, N1 40 18 40 20

11 5

13 7

39 19

K , Ca, Ar2

40 20

38 18

ISOELECTRNICOS: Especies con igual cantidad de electrones. Ejemplos:40 19

K , Ar , Ca , S

2 32 16

ISODIFEROS: tomos que tienen el mismo exceso de neutrones (#n0-Z). Ejemplos: 235 231 92 143 90 141

U

, Th

ISTOPOS DEL HIDRGENOISTOPO S DEL HIDRGENOP R O TIO+

D E UT ER IO+

TR ITIO+

1 1H

2 1H

3 1H

A bundancia=99,98%

A bundancia=0,018%

A bundancia=0,002%

H2O Au c mn ga o

D2O

T2 O

Agua isotpica, Agua tritiada, agua pesada agua hiperpesada

As como los leptones, los quarks son partculas elementales, ya que no se pueden dividir en otras partculas ms pequeas. Ya por los aos 1964 Mrray Gell-Man y George Zweig predijeron la existencia de estas partculas elementales. Fridman , Kendall y Taylor (1990) establecen que los quarks son la mnima expresin de la materia. Por lo menos existen seis quarks diferentes: Up (arriba),, down (abajo), charm (encanto), strange (extrao), top (cima) y botton (profundo).

El quark up (arriba) tiene carga +2/3 y el quark down (abajo) carga -1/3.

u

d

El protn est formado por dos quarks up y un quark down, por lo que su carga resulta ser +1.

u

u

d

El neutrn est formado por un quark up y dos quarks down, resultando su carga igual a 0.

u

d

d