UNIDAD 2UNIDAD 2

Tema 2.1 Tema 2.1 Estructura del átomo.Estructura del átomo. Partículas subatómicas. Partículas subatómicas. Número Número

atómico, masa atómica, número de atómico, masa atómica, número de masa.masa. Isótopos. Isótopos.

11

Teoría atómica de la materiaTeoría atómica de la materia

DemócritoDemócrito (460(460--370 a.C.): 370 a.C.): el mundo material está el mundo material está formado de pequeñas partículas formado de pequeñas partículas indestructibles indestructibles (átomos), desprovistas de cualidades, que no se (átomos), desprovistas de cualidades, que no se distinguen entre sí más que por la forma y dimensión, distinguen entre sí más que por la forma y dimensión, y que por sus diversas combinaciones en el vacío y que por sus diversas combinaciones en el vacío constituyen a los diferentes cuerpos.constituyen a los diferentes cuerpos.

AristótelesAristóteles ((384384--322322 aa..CC..)):: nono creecree enen elel atomismo,atomismo, parapara élél nono existeexiste elel vacíovacío yy lala materiamateria eses continuacontinua.. ProponePropone queque lala materiamateria estáestá compuestacompuesta porpor loslos cuatrocuatro elementoselementos:: agua,agua, aire,aire, fuegofuego yy tierratierra..

La perspectiva atómica de la materia quedó La perspectiva atómica de la materia quedó estancada por muchos años gracias a que la estancada por muchos años gracias a que la filosofía aristotélica dominó la cultura occidental.filosofía aristotélica dominó la cultura occidental. 22

Evolución de la teoría atómicaEvolución de la teoría atómica

33

John Dalton (1766John Dalton (1766--1844)1844) Su concepto de átomo es mucho más Su concepto de átomo es mucho más

detallado y específico que el de Demócrito.detallado y específico que el de Demócrito.

No intentó describir la estructura o No intentó describir la estructura o composición de los átomos.composición de los átomos.

Tampoco tenía idea de cómo era un Tampoco tenía idea de cómo era un átomo, pero al analizar datos átomo, pero al analizar datos experimentales de elementos diferentes se experimentales de elementos diferentes se dio cuenta de que sólo se explicaban si dio cuenta de que sólo se explicaban si sus átomos eran diferentes.sus átomos eran diferentes.

44

Teoría atómica de DaltonTeoría atómica de Dalton

Un Un átomoátomo es la es la unidad básica de un unidad básica de un elemento que puede intervenir en elemento que puede intervenir en una reacción química.una reacción química.

55

John Dalton John Dalton (1808)(1808) 1.1. Los elementos están formados por partículas Los elementos están formados por partículas

extremadamente pequeñas (átomos).extremadamente pequeñas (átomos).

2.2. Los átomos son indivisibles.Los átomos son indivisibles.

3.3. Los átomos de un mismo elemento son Los átomos de un mismo elemento son idénticos (mismo tamaño, masa y propiedades idénticos (mismo tamaño, masa y propiedades químicas) y diferentes a los átomos de otros químicas) y diferentes a los átomos de otros elementos.elementos.

4.4. Los compuestos están formados por átomos de Los compuestos están formados por átomos de más de un elemento, relacionados siempre en más de un elemento, relacionados siempre en un número entero o en fracciones sencillas.un número entero o en fracciones sencillas.

5.5. Una reacción química implica sólo la separación, Una reacción química implica sólo la separación, combinación o reordenamiento de los átomos; combinación o reordenamiento de los átomos; ni se crean ni se destruyen.ni se crean ni se destruyen.

66

ESTRUCTURA DEL ÁTOMOESTRUCTURA DEL ÁTOMO Algunos descubrimientos importantes que llevaron a la Algunos descubrimientos importantes que llevaron a la

construcción del modelo actual del átomo:construcción del modelo actual del átomo:

-- Electricidad animalElectricidad animal: Luigi : Luigi GalvaniGalvani (1786)(1786)

-- Baterías:Baterías: AlessandroAlessandro Volta (1800)Volta (1800)

-- Descubrimiento de elementos químicos obtenidos por Descubrimiento de elementos químicos obtenidos por electrólisiselectrólisis: : HumpreyHumprey DavyDavy (1778(1778--1829)1829)

-- Métodos para licuar gasesMétodos para licuar gases, diseño del primer generador , diseño del primer generador eléctrico, estudios con la electrólisis: Michael eléctrico, estudios con la electrólisis: Michael FaradayFaraday (1791(1791--1867)1867)

-- Tubos Tubos de de GeisslerGeissler-- JuliusJulius PlückerPlücker ..

-- Estudio de la Estudio de la interacción de los rayos catódicos interacción de los rayos catódicos con con diversos objetos: Johan W. diversos objetos: Johan W. HittorfHittorf (1869)(1869)

-- TubosTubos de William de William CrookesCrookes (1879)(1879)

-- Rayos XRayos X: : WilhemWilhem C. C. RöntgenRöntgen (1895)(1895)

-- FosforescenciaFosforescencia: Henri Becquerel (1896): Henri Becquerel (1896)

77

ESTRUCTURA DEL ÁTOMOESTRUCTURA DEL ÁTOMO

Experimentos con rayos catódicos de J.J. Experimentos con rayos catódicos de J.J. ThomsonThomson (relación carga/masa del e(relación carga/masa del e--).).

Experimento de R. Experimento de R. MillikanMillikan (carga y masa (carga y masa del electrón)del electrón)

Descubrimiento de las radiaciones Descubrimiento de las radiaciones αα, , ββ y y δδ (E. Rutherford)(E. Rutherford)

Descubrimiento del neutrón (J. Descubrimiento del neutrón (J. ChadwickChadwick))

88

ESTRUCTURA DEL ÁTOMOESTRUCTURA DEL ÁTOMO

Investigaciones iniciadas a mediados del s. XIX demostraron que los átomos tienen una estructura interna (partículas subatómicas).

De 1897 a 1932 se descubren 3 partículas subatómicas: e-, p+ y nº.

99

ESTRUCTURA DEL ÁTOMOESTRUCTURA DEL ÁTOMO

Estudios con rayos catódicosEstudios con rayos catódicos

J. J. J. J. ThomsonThomson (1856(1856--1940)1940)

1010

ESTRUCTURA DEL ÁTOMOESTRUCTURA DEL ÁTOMO

Experimento de R. Experimento de R. MillikanMillikan (1909)(1909)

1111

Estudios sobre la radiactividadEstudios sobre la radiactividad

E. E. RutherfordRutherford

1212

Modelo atómico deModelo atómico de

J. J. J. J. ThomsonThomson (1902)(1902)

1313

ESTRUCTURA DEL ÁTOMOESTRUCTURA DEL ÁTOMO

Experimento de Rutherford (1910)Experimento de Rutherford (1910)

1414

1515

Como la mayor parte del volumen de cada átomo de oro es espacio vacío, la mayoría de las partículas cruzan la laminilla sin desviarse. Pero cuando una partícula pasa muy cerca de un núcleo, es repelida lo que ocasiona que su trayectoria modifique.

Modelo atómico de RutherfordModelo atómico de Rutherford

1616

ESTRUCTURA DEL ÁTOMOESTRUCTURA DEL ÁTOMO

Experimento de J. Experimento de J. ChadwikChadwik (1932)(1932) Bombardeó una lámina delgada de Bombardeó una lámina delgada de

berilio con partículas berilio con partículas y se emitió y se emitió radiación de muy alta energía, similar a radiación de muy alta energía, similar a los rayos los rayos ..

Experimentos posteriores demostraron Experimentos posteriores demostraron que esos rayos eran de un tercer tipo que esos rayos eran de un tercer tipo de partícula subatómica, que de partícula subatómica, que ChadwikChadwik llamó llamó neutrones neutrones por ser por ser eléctricamente neutras.eléctricamente neutras.

1717

Dimensiones atómicasDimensiones atómicas

1818

DENSIDAD DE UN NÚCLEO ATÓMICO: entre 1013 y 1014 g/cm3

Partículas subatómicasPartículas subatómicas

1919

Partícula Masa (g) Masa (uma)

Unidad de carga

Carga (coulomb)

Electrón 9.10938x10-28 5.486x10-4 -1 1.6022x10-19

Protón 1.67262x10-24 1.0073 +1 1.6022x10-19

Neutrón 1.67493x10-24 1.0087 0 0

Arseniuro de galio. . ImagenImagen obtenidaobtenida con con microscopíamicroscopía de de

escaneoescaneo porpor efectoefecto túneltúnel. Se . Se añadióañadió color color parapara diferenciardiferenciar

a los a los átomosátomos de de galiogalio ((esferasesferas azulesazules) de los ) de los átomosátomos de de

arsénicoarsénico ((esferasesferas rojas).rojas).

¿Podemos “ver” a los átomos?¿Podemos “ver” a los átomos?

2121

Imágenes tomadas con un microscopio de efecto túnel, inventado en 1981.

ÁTOMOSÁTOMOS

No son esferas duras e indivisibles, No son esferas duras e indivisibles, pero sí las partículas más pequeñas de pero sí las partículas más pequeñas de una sustancia elemental.una sustancia elemental.

Son partículas muy pequeñas (1 a 5 Son partículas muy pequeñas (1 a 5 ÅÅ).).

Están conformadas por protones, Están conformadas por protones, neutrones y electrones.neutrones y electrones.

Su estructura y enlaces determinan las Su estructura y enlaces determinan las propiedades físicas y químicas de los propiedades físicas y químicas de los materiales.materiales.

2222

TestTest postpost--FiestasFiestas patriaspatrias

1)1) ¿Cómo definimos actualmente a un átomo?¿Cómo definimos actualmente a un átomo?

2)2) ¿En qué difieren los modelos atómicos de ¿En qué difieren los modelos atómicos de ThomsonThomson y de Rutherford?y de Rutherford?

3)3) ¿Cómo se determinó la existencia de las ¿Cómo se determinó la existencia de las subpartículassubpartículas atómicas?atómicas?

4)4) ¿Cuáles son las características principales de las ¿Cuáles son las características principales de las partículas subatómicas?partículas subatómicas?

5)5) ¿Qué carga eléctrica tiene cada una de ellas?¿Qué carga eléctrica tiene cada una de ellas?

6)6) ¿Cuál de esas partículas tiene la mayor masa?¿Cuál de esas partículas tiene la mayor masa?

7)7) ¿Cuál tiene la menor masa?¿Cuál tiene la menor masa?

8)8) ¿¿Cuál partícula subatómica define la identidad Cuál partícula subatómica define la identidad de un elemento?de un elemento?

2323

Número atómico (Número atómico (ZZ))

Es el número de Es el número de PROTONESPROTONES que que tiene en su núcleo un átomo de tiene en su núcleo un átomo de cualquier elemento.cualquier elemento.

Si dicho átomo es eléctricamente Si dicho átomo es eléctricamente neutro, el número de electrones que neutro, el número de electrones que posee es igual a su número de posee es igual a su número de protones.protones.

El número atómico de cada elemento El número atómico de cada elemento es lo que define su identidad.es lo que define su identidad.

2424

Número de masa (Número de masa (AA))

Es la Es la suma del número de protones y suma del número de protones y de neutrones de neutrones que hay en un núcleo que hay en un núcleo atómico.atómico.

Los átomos de un elemento dado Los átomos de un elemento dado pueden diferir en el nº de neutrones pueden diferir en el nº de neutrones que contienen y, en consecuencia, en que contienen y, en consecuencia, en su número de masa y masa atómica.su número de masa y masa atómica.

2525

IsótoposIsótopos

Son Son átomos de un mismo elemento átomos de un mismo elemento que son que son diferentes en el número de diferentes en el número de neutrones neutrones que contienen, y por lo que contienen, y por lo tanto tienen distinto nº de masa y tanto tienen distinto nº de masa y masa atómica diferente. masa atómica diferente.

Descubridores: J. J. Descubridores: J. J. ThomsonThomson en 1913 y en 1913 y posteriormente F. W. Aston en ese mismo posteriormente F. W. Aston en ese mismo año.año.

2626

SIMBOLOGÍASIMBOLOGÍA

CarbonoCarbono--1212

Para cualquier elemento:Para cualquier elemento:

2727

AZX

Isótopos del carbonoIsótopos del carbono

2828

El Berilio y el Flúor tienen un único isótopo estable.

El Estaño tiene nueve isótopos estables.

Hasta hoy se han descubierto aproximadamente 1500 núclidos

diferentes; de ésos sólo 264 son estables (no emiten radiación espontáneamente).

Símbolo del

isótopo N° protones N° electrones N° neutrones

11C 6 6 5

12C 6 6 6

13C 6 6 7

14C 6 6 8

2929

Resolver la colección de ejercicios Resolver la colección de ejercicios

sobre sobre SubpartículasSubpartículas atómicasatómicas

(pág. 89, Garritz(pág. 89, Garritz--GasqueGasque--Martínez)Martínez)

3030

La escala de masa atómicaLa escala de masa atómica

Los científicos del s. XIX no sabían sobre Los científicos del s. XIX no sabían sobre partículas subatómicas, pero admitían que los partículas subatómicas, pero admitían que los átomos de diferentes elementos tenían diferentes átomos de diferentes elementos tenían diferentes masasmasas..

Las masas atómicas de los elementos primero se Las masas atómicas de los elementos primero se determinaron en relación con el hidrógeno; determinaron en relación con el hidrógeno; actualmente están referidas al carbonoactualmente están referidas al carbono--12.12.

Las masas de los átomos están dadas en Las masas de los átomos están dadas en unidades de masa atómicaunidades de masa atómica ((umauma).).

1 1 umauma = 1.66054 x 10= 1.66054 x 10--24 24 gg

1 g = 6.02214 x 101 g = 6.02214 x 102323 umauma 3131

Masas atómicas promedioMasas atómicas promedio

La mayoría de los elementos se La mayoría de los elementos se encuentran en la Naturaleza como encuentran en la Naturaleza como mezclas de isótopos.mezclas de isótopos.

Las masas atómicas reportadas en la Las masas atómicas reportadas en la tabla periódica son tabla periódica son masas atómicas masas atómicas promediopromedio calculadas con las masas calculadas con las masas de sus diferentes isótopos y su de sus diferentes isótopos y su abundancia fraccionariaabundancia fraccionaria::

3232

Masas atómicas promedioMasas atómicas promedio

CARBONOCARBONO: 98.93% de : 98.93% de carbonocarbono--1212 y 1.07% de y 1.07% de carbonocarbono--1313, cuyas masas son 12 , cuyas masas son 12 umauma y y 13.00335 13.00335 umauma, respectivamente., respectivamente.

(0.9893)(12 (0.9893)(12 umauma ) ) ++ (0.0107)(13.00335 (0.0107)(13.00335 umauma))== 12.01 12.01 umauma

A este dato también se le conoce como A este dato también se le conoce como peso atómicopeso atómico. .

3333

EjercicioEjercicio

El plomo elemental (Pb) tiene cuatro El plomo elemental (Pb) tiene cuatro isótopos naturales, cuyas masas y isótopos naturales, cuyas masas y abundancia, son:abundancia, son:

¿Cuál es la masa atómica promedio ¿Cuál es la masa atómica promedio del plomo? del plomo? ¿Coincide con el dato que ¿Coincide con el dato que se reporta en la tabla periódica?se reporta en la tabla periódica? 3434

isótopo Masa (uma) Abundancia (%)

1 207.97663 52.4

2 205.97444 24.1

3 206.97587 22.1

4 203.97302 1.4

UNIDAD 2 UNIDAD 2 Tema 2.2 Tema 2.2

TAREATAREA. Hacer sus apuntes sobre: . Hacer sus apuntes sobre:

a)a) Antecedentes históricos de la Antecedentes históricos de la clasificación periódica de los clasificación periódica de los elementos químicos.elementos químicos.

b)b) Aportaciones de:Aportaciones de:

-- Johann W. Johann W. DöbereinerDöbereiner

-- John A. R. John A. R. NewlandsNewlands

-- Dimitri MendeleievDimitri Mendeleiev

-- Henry Henry MoseleyMoseley

3535

¿Fuentes de consulta?¿Fuentes de consulta?

Lecturas que se expusieronLecturas que se expusieron

Libros de Química General UniversitariaLibros de Química General Universitaria

3636