Capitulo 2Átomos, moléculas e iones

Teoría atómica de la materia Demócrito (460-370 AC): partículas

diminutas llamadas átomos Platón y Aristóteles: desvanecieron la teoría

atómica Europa sXVII : surgió de nuevo el concepto

de la existencia del átomo John Dalton (1803-1807): teoría atómica

química

Postulados de la teoría atómica1. Cada elemento se compone de partículas

extremadamente pequeñas: átomos 2. Todos los átomos de un elemento son idénticos, los

átomos de elementos distintos son diferentes y tienen propiedades distintas

3. Los átomos de un elemento no se transforman en átomos diferentes durante la rxs químicas

4. Cuando se combinan elementos diferentes, se forman compuestos, siempre tienen el mismo número relativo de la misma clase de átomos

La teoría atómica de Dalton Átomos son las partículas más pequeñas que

conservan la identidad química de cada elemento: bloques de construcción Elementos: un solo tipo de átomos Compuestos 2 o más tipos de elementos

La teoría atómica de Dalton Ley de la composición constante: postulado 4 Ley de la conservación de la masa: postulado 3 Ley de las proporciones múltiples: si A y B se

combinan para formar más de un compuestos, la masa de B que se puede combinar con la masa de A está en proporciones de números enteros pequeños

Descubrimiento de la estructura atómica

Átomo: estructura compleja Compuesto de partículas subatómicas Partículas carga positiva Partículas carga negativa Partículas carga neutra

Partículas con la misma carga se repelen, mientras que partículas con carga distinta se atraen

Tubo de rayos catódicos: descubrimiento del electrón

Tubo de rayos catódicos Thomson: descubrimiento del electrón

Tubo de rayos catódicos Thomson: descubrimiento del electrón

Relación carga masa del electrón

1.76 x 108 coulombs/g Coulombs: unidad SI para carga eléctrica

Experimento: gota de aceite de Millikan 1909

Calculó la masa del electrón utilizando su valor experimental para la carga del e- Carga e-: 1.6 x 10-19 C Relación carga/masa: 1.76 x 108 C/g Masa del e-: 9.10 x 10-28g

Experimentos cruciales

Henri Becquerel 1896: Radiactividad Ernest Rutherford: tres tipos de radiactividad Thomson XX: “pudín de pasas” Rutherford 1910: dispersión de partículas alfa Rutherford 1911: región pequeña y muy

densa llamada núcleo

Visión moderna de la estructura atómica

Sólo tres partículas subatómicas afectan el comportamiento químico

Protón, electrón y neutrón Carga de protón: +1.6 x 10-19 C: +1 Carga del electrón: -1.6 x 10-19 C:-1 Neutrones: partículas neutras Átomos neutros: igual cantidad de electrones

y protones

uma: unidad de masa atómica 1 uma: 1.66054 x 10-24 g

Protón: 1.0073 uma Neutrón: 1.0087 uma Electrón: 5.486 x 10-4 uma

Tamaños atómicos

Muy pequeños Diámetros: 1 x 10-10m y 5 x 10-10m Unidad de SI A: angstrom: 1 x 10-10m Diámetros del núcleo ≈ 10-4 A Densidad núcleo grande: 1013– 1014 g/cm3

Isótopos, números atómicos y números de masa

Neutros: igual número de protones y electrones

Si difieren en el número de neutrones: isótopos

Número de protones: número atómico Número de masa: protones + neutrones Núclido: átomo de un isótopo

Pesos atómicos

Escala de la masa atómica 100g de agua: 11.1g H y 88.9g O Relación de masa de O a H: 88.9/11.1=8 Arbitrariamente se asignó masa de 1 al H Masa H: 1.6735 x 10-24g : 1.0078 uma Masa O: 2.6560 x 10-23g : 15.9949 uma Masa atómica promedio: peso atómico

Tabla periódica de los elementos

Moléculas y compuestos moleculares

Fórmula química : representa la forma molecular Molécula diatómica: dos átomos Compuestos moleculares: compuestos por no

metales Fórmula molecular: indica el # y tipo de átomos que

forman la molécula Fórmula empírica: número relativo de átomos que la

componen

Representación de moléculas

Fórmula estructural: muestra la unión de átomos entre si No muestra la geometría real de la molécula

Iones y compuestos ionicos

El núcleo nunca cambia durante los procesos químicos

Los átomos pueden ganar o perder electrones para formar iones Gana electrones: iones negativos: aniones Pierde electrones: iones positivos: cationes

En general los metales forman cationes y los no metales forman aniones

Compuestos iónicos: se forman por la unión de cationes y aniones (metales + no metales) Iones monoatómicos Iones poliatómicos

Compuestos moleculares: solo no metales

Nomenclatura Para nombrar los compuestos químicos

inorgánicos se siguen las normas de la IUPAC (unión internacional de química pura y aplicada).

Se aceptan tres tipos de nomenclaturas 1. la nomenclatura sistemática2. la nomenclatura de stock 3. la nomenclatura tradicional.

Nomenclatura

VALENCIA: Es la capacidad que tiene un átomo de un elemento para combinarse con los átomos de otros elementos y formar compuestos.

La valencia es un número, positivo o negativo, que nos indica el número de electrones que gana, pierde o comparte un átomo con otro átomo o átomos.

Compuestos inorgánicos LAS VALENCIAS DE LOS ELEMENTOS

SE INTERCAMBIAN ENTRE ELLOS Y SE PONEN COMO SUBÍNDICES. (Si la valencia es par se simplifica).

Compuestos binarios Compuestos ternarios

Nomenclatura de compuestos binarios

COMPUESTOS BINARIOS: están formados por dos elementos diferentes. Dependiendo de su composición estos se clasifican en:

1. COMPUESTOS OXIGENADOS U ÓXIDOS

2. COMPUESTOS BINARIOS HIDROGENADOS

3. SALES BINARIAS

1. COMPUESTOS OXIGENADOS U ÓXIDOS

1. COMPUESTOS OXIGENADOS U ÓXIDOS:

Los óxidos están formados por oxígeno y otro elemento. Si el elemento es un metal, se llaman óxidos metálicos, y óxidos no metálicos si el otro elemento es un no metal.

Óxidos metálicos, u óxidos básicos. (M + O2)

Nomenclatura Tradicional: si el metal tiene más de una valencia se agrega al nombre del metal la terminación "oso" para la valencia menor o "ico" para la valencia mayor

Nomenclatura Stock: consiste en indicar la valencia mediante un número romano

Óxidos no metálicos, u òxidos ácidos (NM + O2)

Nomenclatura sistemática Para nombrar compuestos químicos según esta

nomenclatura se utilizan los prefijos: MONO, DI TRI TETRA PENTA HEXA, etc

2. COMPUESTOS BINARIOS HIDROGENADOS.

En este grupo se pueden distinguir dos subgrupos:

Los hidruros (H-1): compuestos formados por hidrógeno y un metal. Se les nombra con la palabra genérica "hidruro" seguida del nombre del metal: Forma MHX

Donde M es un metal y la X la valencia del metal.

2. COMPUESTOS BINARIOS HIDROGENADOS.

Los hidrácidos: compuestos formados por hidrógeno (H+1) y un no-metal.

EJEMPLOS:HCl cloruro de hidrógeno ó ácido clorhídricoHBr bromuro de hidrógeno ó ácido bromhídricoH2S sulfuro de hidrógeno ó ácido sulfhídricoNH3 nitruro de hidrógeno ó amoniacoPH3 fosfuro de hidrógeno ó fosfamina

3. Sales binarias

compuestos binarios que contienen un metal y un no-metal

Se les denomina utilizando el nombre del no-metal terminado en el sufijo "uro" y colocando a continuación el nombre del metal

Mediante un número romano se indica el estado de oxidación del metal cuando éste presenta más de una valencia.

COMPUESTOS TERNARIOS

Se llaman compuestos ternarios a aquellos que están formados por tres elementos diferentes. hidróxidos. ácidos oxigenado u oxiácidos. sales derivadas de los ácidos oxigenados

HIDRÓXIDOS Formados por un metal y el grupo

monovalente OH- (radical hidróxilo). Por lo tanto, la formulación de los hidróxidos sigue la misma pauta que la de los compuestos binarios.EJEMPLO: hidróxido de aluminio.

se escribe el símbolo de Al y el grupo OH encerrado entre paréntesis: Al(OH)

se intercambian las valencias: Al1(OH)3 se suprime el subindice 1: Al(OH)3

HIDROXIDOS

La fórmula general de los hidróxidos es : M(OH)n , donde "n" indica el número de grupos OH unidos al metal.

Para nombrar los hidróxidos se utiliza la palabra "hidróxido" seguida del nombre del metal, indicando con número romano la valencia del metal, cuando es del caso.

ÁCIDOS OXIGENADOS U OXIÁCIDOS.

Están constituidos por H, un no-metal y O. Para escribir las fórmulas de los oxiácidos

Resultan de la combinación de un ión poliatómico y H+1

Para dar el nombre a este tipo de compuestos se utiliza la palabra ácido más el nombre del ión poliatómico

ÁCIDOS OXIGENADOS U OXIÁCIDOS.

En el caso del ión poliatómico la terminación: -ato cambia por –ico -ito cambia por –oso

Ejemplo: se intercambian valencias: H2(SO4)1

Se suprime el subindice 1: H2SO4

Nombre: ácido sulfúrico

SALES DE ÁCIDOS OXÁCIDOS.

Se obtienen a partir de los ácidos oxácidos sustituyendo los hidrógenos de éstos por un metal.

Dos tipos de sales de ácidos oxácidos las sales neutras las sales ácidas.

Sales neutras

Se obtienen sustituyendo todos los hidrógenos de un ácido oxácido por un metal.

La valencia del metal se le pone como subíndice al resto del ácido sin los hidrógenos.

La valencia del ion poliatómico se coloca como subindice en el metal

Sales neutras

Para dar el nombre Se nombra primero el ion poliatómico

seguido del nombre del metal Si el metal posee varias valencias, esta se

indica entre paréntesis y número romano

Sales ácidas Se obtienen sustituyendo PARTE DE LOS

HIDRÓGENOS de un ácido oxácido por un metal. El número de hidrógenos que se le quitan al ácido se

le pone como subíndice al metal y la valencia del metal se le pone como subíndice al resto del ácido.

Se nombran con la palabra hidrógeno precedida de los prefijos di- (H2), tri- (H3) seguido del nombre de la sal correspondiente.

Peróxidos

Se caracterizan por llevar el grupo Peroxo representado O2

2-

Se nombra primero con la palabra peróxido y el nombre del metal

Siempre si el metal posee varias valencias, esta se indica entre parétesis y con números romanos

Otros

CN-: cianuros N3-: nitruros