QUÍMICA GENERAL QQ-103

Estructura del átomo y teoría atómica moderna

Cuantificación molecular

Átomo: protones, neutrones, electrones

• Partículas subatómicas:– Protones (carga positiva)– Neutrones (neutro)– Electrones (carga negativa)Los protones rechazan a otros protones (cargas iguales se repelen) y atraen a los electrones (cargas opuestas se atraen)

El núcleo contiene protones y neutrones, es pequeño y densoLos electrones se encuentran en la región que rodea al núcleo, pero la mayor parte de un átomo es espacio vacío

Partículas subatómicasNombre

de partícula

Ubicación en el

átomoCarga Símbolo

Masa relativa (uma)

Protón Núcleo 1 + p, p, H 1

Electrón Alrededor de núcleo 1 - e, e-1, e 1/1837

Neutrón Núcleo 0 n, n 1 0-1

10

11

11

El número de protones determina cuál esel elemento que representa el átomo

El número atómico describe el número de protones contenidos en el núcleo de cualquier átomo de dicho elementoLa carga eléctrica de un protón cancela la de un electrón, el número atómico indica cuantos electrones hay en un átomo

La identidad de un elemento está determinada por el número de protones en su núcleo, su número atómico (Z)

Masa atómica (media) es el promedio de las masas atómicas de la mezcla de todos los isótopos naturales de un elemento y es el que se presenta en las tablas periódicas.Los protones y neutrones tienen una masa de 1,7 x 10-24 g, los e- tienen una masa de 1/1837 de la de un protón

Número de masa es el número de protones + el número de neutrones en el núcleo del átomo

Número de masa = protones + neutronesM = p + n

M 23 Z 11Cual es el número de masa?Número atómico? M=p + n, p= 11 e-= 1123=11 + n12=nComo se puede representar el símbolo de un átomo de sodio?Sodio-23, 23Na y

X Na

Isótopos son átomos de un elemento específico que tienen diferente número de neutrones y por lo tanto, diferente masa.La mayor parte de los elementos tienen varios isotopos.El Sn es el elemento con mayor número de isotopos estables.

Masa atómica relativa

También llamada masa atómica promedio o media: Es el promedio ponderado de las masas de todos los isótopos naturales de un elemento.

La mayor parte de los elementos tienen varios isotopos de origen natural.

La masa de los átomos del isotopo de carbono 12 se ha definido como exactamente 12uma.

Las masas relativas de todos los demás atomos se establecen comparandolas con ese patrón.

Masa atómica relativa

• Ejemplo 1: En una muestra de Br, aproximadamente la mitad de los átomos tiene una masa atómica de 79uma, y la otra mitad, de 81uma. Con 50% Br-79 y 50% Br-81, la masa sería exactamente 80uma.

• Ejemplo 2: Alrededor del 75% de los átomos de cloro gaseoso tienen una masa atómica de 35uma, y aproximadamente el 25% la tienen de 37uma. La masa atómica media del cloro es de 35,5uma.

Isotopos naturales de algunos elementos

Isótopo Masa (uma) Abundancia Natural (%)

Isótopo Masa (uma) Abundancia natural (%)

1H 1,0078 99,985 35Cl 34,9688 75,772H 2,0140 0,015 37Cl 36,9659 24,2310B 10,0129 20,0 63Cu 62,9296 69,2011B 11,0093 80,0 65Cu 64,9278 30,8012C 12,0000 98,89 79Br 78,9183 50,6913C 13,0033 1,11 81Br 80,9163 49,31

23Na 22,9898 100,00 84Sr 83,9134 0,5024Mg 23,9850 78,99 86Sr 85,9094 9,9025Mg 24,9858 10,00 87Sr 86,9089 7,0026Mg 25,9826 11,01 88Sr 87,9056 82,6027Al 26,9815 100,00 127I 126,9044 100,00

• La masa y el número de partículas son proporcionales.

• Las masa atómicas medias (que se muestran en la tabla periódica) del hidrógeno, el carbono, y el oxígeno son 1,01 uma, 12,01 uma, 16,00 uma de manera que, sea cualquier cantidad que tengamos de cada uno de estos tres átomos se tendrá la mismas masas relativas.

• Se tomó como patrón el isótopo C-12, o sea que el número de átomos N, presentes en exactamente 12 g del isotopo carbono-12. Para el Hidrógeno este número de átomos N, tienen una masa media de 1,008g.

• A este número extremadamente grande N, se le dio el nombre

de número de Avogadro. En Honor al químico Amadeo Avogadro.

átomo-gramo, mol-gramoDe un elemento se puede tomar una cantidad de gramos que sea igual al número expresado por su peso atómico (átomo-gramo).Ejem: El peso atómico del hidrógeno es 1,0079; luego, 1,0079 g de hidrógeno equivalen a un átomo-gramo de hidrógeno.

La molécula-gramo de una sustancia es el número de gramos de esa sustancia igual a su peso molecular. Ejem: El peso molecular del hidrógeno (H2) es 2,0158; luego, 2,0158 g de hidrógeno equivalen a una molécula-gramo de hidrógeno.

número de avogadro, 6,022x1023 se le llama número de avogadro, en hornor al físico químico Italiano, Amadeo Avogadro.

La cantidad de sustancia que contiene el número de Avogadro se partículas se llama mol.

Un mol de cualquier sustancia contiene el número de partículas (átomos, moléculas o iones) unitarias de esa sustancia.

Un mol de átomos de carbono contiene 6,022x1023 átomos en 12g de carbono-12.

El mol-gramo, es el peso en gramos de un mol de moléculas (6,022x1023 moléculas) de una sustancia química. Se determina expresando el peso molecular en gramos.

Ejercicio 1: Consultar las masas atómicas indicadas en a tabla periódica según sea necesario.1. ¿Cuántos átomos hay en 1 mol de He, Fe y Au?2. Determinar las masas de 1 mol de He, Fe y Au.3. Determinar las masas de 0,60 mol de He, Fe y Au.

Ejercicio 2:4. ¿Cuántos átomos hay en un mol de calcio y un

mol de plomo?5. Indicar las masas de 1 mol de calcio y plomo.6. Indicar las masas de 0,750 mol de calcio y de

plomo.

Masas molares(masa atómica absoluta) y fórmulas químicas

• La masa de un mol de cualquier sustancia expresada en gramos es la masa molar.

• La masa de un mol de cualquier elemento monoatómico es simplemente la masa atómica expresada en gramos.

• La suma de las masas atómicas en uma se denomina peso formula.

• Si la sustancia se compone en moléculas, esta suma también se designa como peso molecular del compuesto.

• Para conocer la masa de un mol (la masa molar) de un compuesto, simplemente suma las masas atómicas de todos los átomos representados en la fórmula y expresa esta cantidad en gramos en vez de unidades de masa atómica.– Ejemplo: CO2

• Cuando una formula química tiene paréntesis, cada cantidad comprendida dentro del paréntesis se multiplica por el subíndice que sigue inmediatamente al par del paréntesis.

– Ejemplo: (NH4)3PO4

Ejercicio:Utilizar la fórmula del fosfato de calcio Ca3 (PO4)2, para efectuar los cálculos siguientes.a. ¿Cuál es la masa de 1 mol de fosfato de calcio?b. ¿Cuál es la masa de 1,464 mol de fosfato de

calcio?c. ¿Cuántas unidades de formula de Ca3(PO4)2 hay

en 1,464 moles de fosfato de calcio?