tema 1 estructura atomica1

Temas QUÍMICA GENERALTemas QUÍMICA GENERAL

1.- Estructura Atómica 2.- Tabla Periódica3.- Enlace Químico

4.- Soluciones

5.- Equilibrio Químico6.- Grado de Ionización7.- Producto de Solubilidad

8.- Ácidos, Bases y Sales9.- pH y Buffer10.- Hidrólisis

11.- Óxido-Reducción12.- Pilas

Estructura Atómica

UNIVERSIDAD CENTRAL DE VENEZUELAFACULTAD DE FARMACIA

CÁTEDRA DE QUÍMICA GENERAL

Caracas, Octubre 2009Prof. Zuleyma Blanco

CONTENIDO1.1. Teoría Ondulatoria y CorpuscularTeoría Ondulatoria y Corpuscular2.2. Radiación electromagnéticaRadiación electromagnética3.3. Naturaleza dual del electrónNaturaleza dual del electrón4.4. Conceptos: longitud de onda, velocidadConceptos: longitud de onda, velocidad de luz y amplitud. Efecto fotoeléctricode luz y amplitud. Efecto fotoeléctrico5. Energía umbral, energía cinética y energía total5. Energía umbral, energía cinética y energía total6. Teoría de Broglie6. Teoría de Broglie7. Principio de incertidumbre de Heinsenberg7. Principio de incertidumbre de Heinsenberg8. Función de onda8. Función de onda9. Modelo de Bohr, Constante de Rydberg9. Modelo de Bohr, Constante de Rydberg10. Espectro de absorción y emisión de hidrógeno10. Espectro de absorción y emisión de hidrógeno11. Átomo mecano- cuántico11. Átomo mecano- cuántico12. Números cuánticos12. Números cuánticos13. Orbitales atómicos13. Orbitales atómicos14. Estructura electrónica de los átomos14. Estructura electrónica de los átomos15. Principio de exclusión de Pauli, 15. Principio de exclusión de Pauli, Regla de multiplicidad de HundRegla de multiplicidad de Hund

BIBLIOGRAFÍA

Atkins, B. y Jones, L. (2006). Principios de Química. Los cambios del descubrimiento. Buenos Aires: Editorial Médica Panaméricana.

Brown, T., LeMary, E. y Bursten. (1998). Química. La ciencia central. México: Prentice Hall. Séptima edición.

Chang, R. (1999). Química. México: McGraw- Hill. Sexta edición.

Mahan, B.(1968). Química. Colombia: Fondo Educativo Interamericano.

OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL

Aplicar los conocimientos teóricos del desarrollo del modelo moderno del átomo sobre la naturaleza de la materia, a partir de experimentos históricos.

OBJETIVOS

OBJETIVO ESPECÍFICOS:

1. Interpretar el efecto fotoeléctrico y aplicarlo en la resolución de problemas

2. Interpretar los espectros de absorción y emisión electromagnética del átomo de hidrógeno

3. Interpretar cualitativamente el principio de incertidumbre de Heisenberg

OBJETIVOS

OBJETIVO ESPECÍFICOS:

1. Interpretar el significado y valor de los números cuánticos.

5. Interpretar las reglas que constituyen los principios de la construcción de átomos.

1. Desarrollar la fórmula electrónica de cualquier elemento, a partir de su número atómico.

7. Describir los números cuánticos de cualquier electrón.

Un átomo es la partícula más pequeña de un elemento que conserva las propiedades

características de dicho elemento.

¿Qué es el átomo?

H2

H

En FÍSICA y QUÍMICA, átomo (del latín atomus, y éste del griego άτομος, indivisible) es la unidad más pequeña de un elemento químico ...

Demócrito460 adC - 370 adC

Platón 427 adC/428 adC – 347 adC

Aristóteles384 adC -322 adC

HISTORIA ATÓMICA

John Dalton1766 - 1844

Wilhelm Rontgen1845 - 1923

PIONERO EN LA TEORÍA ATÓMICA

H.AntoineBecquerel1852 - 1908

Marie Curie1867 - 1934

Pierre Curie1859 - 1906

Thomson1856 – 1940

R. A. Millikan1868 –1953

PIONEROS EN LA TEORÍA ATÓMICA

Ernest Rutherford1871 – 1937

Max Planck1858 - 1947

James Chadwick1891 –1974

HISTORIA ATÓMICA

Albert Einstein1879 - 1955

MECÁNICA CUÁNTICA

Neils Bohr 1885 - 1962

James Maxwell1831- 1889 Louis de Broglie

1892 - 1987

Werner Karl Heisenberg 1901 –1976

Erwin Rudolf Josef Alexander Schrödinger 1887 - 1961

“...Creencia de que la materia estaba formada por partículas indivisibles, muy pequeñas a las que llamó ÁTOMOS”.

HISTORIA ATÓMICA

(460-370 a.C) Democritus de Abdera

“materia infinitamente divisible ”

Aristóteles428-347 a.C

Platón

(384-322 a.C.)

HISTORIA ATÓMICA

Jonh Dalton 1803-1807

• Esferas macizas.• Combinación en ciertas proporciones.• Agrupamiento de átomos para formar moléculas.

 MODELO ATÓMICO

TEORÍA ATÓMICA

Hizo la primera descripción detallada de la ceguera al color

Marcó el inicio de la Química como Ciencia.Desarrollo algunas de las leyes de la Química

1.- Cada elemento se compone de partículas extremadamente pequeñas llamadas átomos.

2.- Todos los átomos de un elemento dado son idénticos, los átomos de los elementos diferentes tienen diferentes propiedades (incluida la masa).

POSTULADOS

TEORÍA ATÓMICA

Jonh Dalton

3.- En una reacción química ningún átomo de ningún elemento desaparece o cambia en otro átomo o en otro elemento

POSTULADOS

1. Ley de la conservación de la masa: (propuesta por el químico Antoine Lavoisier en 1789. La masa total de los materiales presentes después de una reacción química es la misma que la masa total antes de la reacción.

TEORÍA ATÓMICA

Jonh Dalton

4.- Cuando se combinan átomos de más de un elemento se forman compuestos; un compuesto dado siempre tiene el mismo número relativo de la misma clase de átomos.

POSTULADOS

2. Ley de la composición constante o definida: Joseph Proust en 1799 observó que en un compuesto dado los números relativos y las clases de átomos son constantes.

TEORÍA ATÓMICAJonh Dalton

Elemento vs Compuesto

TEORÍA ATÓMICA de Dalton

Elemento: átomos todos con el mismo número de protones en su núcleo. Compuesto: sustancia formada por 2 o más elementos de la T.P. en una razón fija.

3. Ley de las proporciones múltiples: si dos elementos se pueden combinar para formar más de un tipo de compuesto, las masas de uno de los elementos que se combinan con una masa fija del otro elemento están en relaciones de números enteros pequeños.

TEORÍA ATÓMICA

si dos elementos A y B se combinan para formar más de un compuesto, las masas de B que se pueden combinar con una masa de A están en proporciones de números enteros pequeños.

H2O H2O2 (1:2)

CO CO2 (1:2)

Cl2O Cl2O3 (1:3)

Naturaleza eléctrica de la materia

Tubo de Rayos Catódicos

Tubo de rayos catódicos construido por el físico alemán

Ferdinand Braun en 1897William Crookes 1870

Naturaleza eléctrica de la materia

Tubo de Rayos Catódicos

Esquema de tubo de vidrio con un gas a alto vacío

RAYOS CATÓDICOS

Naturaleza eléctrica de la materia

Experimento de los Rayos Catódicos de J.J Thomson 1895 (1856-1940)

Premio Nobel

en 1906

Los rayos catódicos viajan en línea recta y por ello proyectan la sombra de cualquier cuerpo que se

interponga a su paso

Naturaleza eléctrica de la materia

Descubrió que los rayos se desvían hacia una placa con

carga +

Sabiendo que existían cargas negativas deberían

existir cargas positivas

 MODELO ATÓMICO DE THOMSON

Naturaleza eléctrica de la materia

Modelo atómico del pudín de pasas

Los rayos catódicos tienen carga negativa

Naturaleza eléctrica de la materia

Experimento de los Rayos Catódicos de J.J Thomson 1895 (1856-1940)

Resultado: Determinó la relación carga eléctrica/masa del electrón: 1.76x108 coulombs/gramo.

Thomson descubrió que el neón de origen natural era una mezcla de isótopos Ne-20 (90,5%) Ne-21 (0,2%) Ne-22 (9,3%)

ISÓTOPOS Átomos que tienen el mismo número atómico (Z)pero diferente masa atómica (A)

Naturaleza eléctrica de la materia

ISÓTOPOS Átomos que tienen el mismo número atómico (Z)pero diferente masa atómica (A)

Número atómico (Z): # de protones en el núcleo de c/átomo. # de protones (p+) = # de electrones (e-) ZN = 7 7 protones = 7 electrones

Masa atómica (A): # total de protones y neutrones (N) en el núcleo de un átomo de un elemento

A = # (p+) + N A = Z + N

AXZ

X-A

1H1 Hidrógeno H-12H1 Deuterio H-23H1 Tritio H-3

Ejercicios

1.- Uno de los isótopos de hierro se puede representar por 26Fe 57 o por Fe-57 pero no por 26Fe. Explique.

2.- El isótopo de sodio 11Na24 se usa como trazador en los coágulos de Sangre. Diga cuántos: a) protones tiene el núcleo b) neutrones tiene el núcleo c) electrones hay en un átomo de Na-24 d) electrones y protones hay en un ión sodio

Conclusiones: Viajan en línea recta. Tienen carga eléctrica negativa. Tienen masa. Son partículas universales.

Naturaleza eléctrica de la materia

Experimento de los Rayos Catódicos de J.J Thomson 1895 (1856-1940)

Y... sin embargo no fue Thomson quién  les dio el nombre de electrones sino George J. Stoney en 1874.

Conclusión: Rayos catódicos constituidos por partículas invisibles a las que llamó ELECTRONES

Naturaleza eléctrica de la materia

Thomsom

Hantaro Nagaoka1865 –1961

Los electrones giraban alrededor de un núcleo (carga +). Similar a saturno con sus anillos.Modelo atómico saturniano

Electrones incrustados en una esfera con carga +

1904

Wilhelm Rontgen1845 - 1923

Observó que cuando los rayos catódicos incidían sobre vidrio y metales se emitían rayos desconocidos de alta energía y podrían penetrar la materia. Oscurecían las placas fotográficas

Los llamó RAYOS X

Equipo de Rayos X desarrollado por Rongten

Naturaleza eléctrica de la materia

H.A. Becquerel1852 - 1908

Marie Curie1867 - 1934

Pierre Curie1859 - 1906

Naturaleza eléctrica de la materia

Propiedades fluorescentes de las sustancias Descubrió compuestos de uranio podían Oscurecer placas fotográficas Semejante a Rayos catódicos

Radiactividad Elementos radiactivos pueden emitir 3 tipos de rayos: α (+) β (-) γ (sin carga)

Naturaleza eléctrica de la materia

Experimento de la gota de aceite de Robert Millikan (1868-1953)

Microscopio graduado

Dispositivo de rayos X

Placas metálicas

conectadas a una fuente de

alto voltaje

Naturaleza eléctrica de la materia

Relación carga eléctrica/masa del electrón=1.76x108 coulombs gramo

Experimento de los Rayos Catódicos de J.J Thomson 1895 (1856-1940)

Experimento de la gota de aceite de Robert Millikan (1868-1953)

Premio Nobel 1923

Carga del electrón= 1.6x10-19C

Masa del electrón = 1.60 x 10-19 C = 9.10 x 10-28g 1.76 x 108 C/g

Ernest Rutherford (1871-1937)

Naturaleza eléctrica de la materia

Naturaleza eléctrica de la materia

Modelo atómico

1.- El átomo está constituido por una zona central, a la que se le llama núcleo, en la que se encuentra concentrada toda la carga positiva y casi toda la masa del átomo.

2.- Hay otra zona exterior del átomo, la corona, en la que se encuentra toda la carga negativa y cuya masa es muy pequeña en comparación con la del núcleo. 3.- Los electrones se están moviendo a gran velocidad en torno al núcleo.

4.- El tamaño del núcleo es muy pequeño en comparación con el del átomo (unas 100.000 veces menor)

5.- Los electrones no caían en el núcleo, ya que la fuerza de atracción electrostática es contrarrestada por la tendencia del electrón a continuar moviéndose en línea recta.

Naturaleza eléctrica de la materia

Ernest Rutherford (1871-1937)

Objeciones al modelo de Rutherford

No explica la:1.- Estabilidad de los átomos.

De acuerdo con las leyes del electromagnetismo, un electrón o todo objeto eléctricamente cargado que es acelerado o cuya dirección lineal es modificada, emite o absorbe radiación electromagnética.

Naturaleza eléctrica de la materia

Ernest Rutherford (1871-1937)

Objeciones al modelo de Rutherford

No explica la:2.-.Aparición de espectros lineales (espectros discontinuos)

Espectro continuo

“ Si los electrones están perdiendo constantemente energía, los espectros de los elementos deberían ser continuos” …siendo en realidad discontinuos.

Naturaleza eléctrica de la materia

Espectro continuo

Espectro discontinuo

Litio

Bario

Mercurio

Neon

Chadwick: Descubrió el neutrón

“Possible existence of a neutron”.

Nature, p. 312 (Feb. 27, 1932)

Naturaleza eléctrica de la materia

James Chadwick1891 –1974

Naturaleza eléctrica de la materia

PARTÍCULA CARGAMASA

uma* g

Protón + 1 1.0073 1.67252x10-24

Neutrón Ninguna 1.0087 1.67495x10-24

Electrón - 1 5.846x10-4 9.1095x10-28

* Unidad de masa atómica.

Una uma es igual a 1.66054x10-24g

Las cargas del electrón y el protón = 1,6022 x 10-19 C

(con signos opuestos)

INVESTIGAR PARA PRÓXIMA CLASE

Naturaleza ondulatoria de la luz.

Efecto fotoeléctrico.

Unidades en que expresa la energía (con sus equivalencias)

Unidades y equivalencias: Angstrom, metro, nanómetro, picómetro, micrómetro.

• Elaborar una línea de tiempo sobre el tema estructura atómica