Estructura Atómica

Ingeniería en Minas

Subtítulo de la Presentación

ASIGNTATURA: Química MineraPROFESOR: María Ignacia Martínez

PENSAMIENTO GRIEGO

Teoría de Demócrito:

“El universo está formado por espacio vacío y un

número (casi) infinito de partículas indivisibles, que

se diferencian unas de otras en su forma, posición, y

disposición… Toda la materia está hecha de

partículas indivisibles llamadas átomos.”

“...no hay sino átomos y espacio, todo lo demás es solamente una opinión”. Democritus de Abdera

JOHN DALTON (1766-1844)

TEORIA ATOMICA DE DALTON

• Los elementos están formados por partículas muy pequeñas e indivisibles llamadas átomos.

• Todos los átomos de un elemento dado son iguales.

• Los átomos de diferentes elementos son distintos.

• Los átomos son indestructibles y retienen su identidad en los cambios químicos.

• Los compuestos se forman cuando átomos de diferentes elementos se combinan entre sí, en una relación sencilla de números enteros, formando entidades definidas (moléculas).

Thomson: Demostró la existencia de los electrones dentro de los átomos. Esfera carga positivamente, con electrones incrustados (1897)

"El átomo se encuentra formado por una esfera de carga positiva en la cual se encuentran incrustadas las cargas negativas (electrones) de  forma similar a como se encuentran las pasas de uva en un pastel. Además, como el átomo es neutro la cantidad de cargas positivas es igual a la cantidad de cargas negativas”".

EL NUCLEO ATOMICO

SIMBOLO NUCLEAR

• Todos los átomos se pueden identificar por el número de protones y neutrones que contienen.

Z: número protones en el núcleo de un átomo (subíndice)A: número total de neutrones y protones presentes en el núcleo de un átomo (exponente)

n° masa= n° de protones + n° de neutrones = n° atómico + n° de neutrones

• EJERCICIOS:

1) El numero de masa de un átomo específico de Boro es 12, y su número atómico es 5, calcule el número de neutrones.

2) Indique el número de Protones, neutrones y electrones para cada una de las siguientes especies:

a) ; b) ; c)Carbono-14

ISOTOPOS DEL HIDROGENO

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TABLA PERIODICA

• Tabla en la que se encuentran agrupados los elementos que tienen propiedades químicas y físicas semejantes

• Están ordenados de acuerdo a su número atómico (aparece sobre el símbolo del elemento)

• En filas horizontales llamados Períodos

• En columnas verticales conocidos como grupos o familia

• Los elementos se dividen en tres categorías:

1) Metales: Buen conductor de calor y electricidad2) No Metales: Mal conductor de calor y electricidad3) Metaloides: Propiedades intermedias entre metales y no metales

Dato: solo 17 elementos son no metales, 8 metaloides

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Período1. Con 2 elementos H y He; son los gases mas livianos en la naturaleza.2. Con 8 elementos, comienza con el Litio (Li) y termina con el Neón (Ne), destacan aquí el

Oxígeno (O) y el Nitrógeno (N), que son los gases del aire.3. Con 8 elementos, comienza con el Sodio (Na), y termina con el Argón (Ar), destacan aquí el

Fósforo (P), y Azufre (S), que son elementos esenciales en la síntesis de ácidos nucleicos y proteínas.

4. Tiene 18 elementos, comienza con el Potasio (K), y termina con el Criptón (Kr), en este período el Hierro (Fe) y el Cobalto (Co) son muy utilizados en las industrias.

5. Tiene 18 elementos, comienza con el Rubidio (Rb) y termina con el Xenón (Xe) aquí se encuentra el Yodo (I) que tiene valor biológico a nivel de la tiroides, evita el bocio.

6. Tiene 32 elementos, comienza con el Cesio (Cs) y termina con el Radón (Rn), aquí se encuentra el Oro (Au), y el Platino (Pt) que son metales preciosos.

7. Comienza con el Francio (Fr) y no tiene termino, por eso se llama periodo incompleto.

TABLA PERIODICA

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Características de los períodos• Son 7 y se expresan por medio de números latinos.• Todos los períodos comienzan con un metal muy activo y terminan con un gas noble

inactivo.

Características de los grupos o familias• Se identifican con números romanos y letras A y B.• Los grupos indican los electrones de valencia de los subniveles en los cuales estos se

ubican.• Todos los elementos que pertenecen a un mismo grupo tienen propiedades similares.Ejemplo: Li, Na, K tienen un e de valencia y reaccionan de igual manera con un ácido.

Li + HCl LiCl + H2

Na + HCl NaCl + H2

K + HCl KCl + H2

Se llaman e de valencia aquellos que pueden entrar en combinación con otros átomos.

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• La electronegatividad es la tendencia que tienen los átomos de un elemento a atraer hacia sí los electrones cuando se combinan con átomos de otro elemento. Por tanto es una propiedad de los átomos enlazados

• La electronegatividad aumenta con el número atómico en un período y disminuye en un grupo.

• El valor máximo será el del grupo 17 y el valor nulo es el de los gases nobles

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CONFIGURACIÓN ELECTRÓNICA• n: número cuántico principal; Indica el nivel energético donde se puede encontrar un

electrón. Tiene relación con la distancia media del electrón al núcleo y nos da una idea del tamaño del orbital.

n: adquiere valores positivos y enteros

Únicamente se encuentran llenos hasta el nivel energético 7, en lo que se conoce como estado basal, debido a que en la tabla periódica los elementos conocidos solo ocupan 7 periodos.

• l: número cuántico secundario (azimutal); Nos da la idea de la forma que tiene el Orbital (zona de probabilidad donde se puede encontrar un electrón)

l: Adquiere valores desde 0 hasta n-1

• m: número cuántico magnético; determina la orientación espacial de las órbitas, de las elipses. Adquiere valores desde -l, pasando por cero, hasta +l.  

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• s: spín; Indica el sentido en el cual se asocia físicamente al electrón como un cuerpo que gira sobre su propio eje. Adquiere valores de +1/2 y -1/2.

La diferencia de signos indica que un electrón “gira” en un sentido y el otro en sentido contrario.

• Ahora bien, debemos saber que los electrones, se representan mediante flechas (en la Configuración Electrónica Gráfica o Vectorial), así que una flecha hacia arriba, indica que el electrón gira hacia la derecha, y por tanto su valor es de +1/2; por el contrario, si la flecha está hacia abajo, el electrón está girando hacia la izquierda, y por tanto su valor es de -1/2.

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Distribución de los electrones en los diferentes orbitales de un átomo: • se aplica la Regla de las Diagonales:

Se toman las flechas de arriba hacia abajo y del extremo superior a la punta, una tras otra. Así que en cada orbital, se deberán llenar con 2 electrones máximo ( Primero el orbital 1s= 2e-; después 2s= con 2e-; después el 2p= 6e- (aquí recordemos que el subnivel p tiene 3 elipses, cada una se llena con 2e-) y así sucesivamente hasta llegar a los subniveles u orbitales d con 10e- (debido a que contiene 5 elipses) y los subniveles f con 14 e- (pues tiene 7 elipses); realizaremos este llenado hasta que completemos el número de electrones que contiene el átomo).

ORBITALES ATOMICOS

ORBITALES ATOMICOS

ORBITALES ATOMICOS

NÚMEROS CUÁNTICOS

NÚMEROS CUÁNTICOS

Sustancias Simples y Compuestas

Sustancia simple: Es aquella que esta integrada solamente por un mismo elemento químico. Es decir que no la podemos desintegrar o separar en otros elementos. Por ejemplo el hierro (Fe), el oxígeno (O2), el nitrógeno (N2), el hidrógeno (H2), el calcio (Ca), etc.

Sustancia compuesta: En estas sustancias existen dos o más elementos diferentes en determinadas relaciones o proporciones. Es decir, que mediante ciertos métodos se los podría separar en los elementos químicos constituyentes. Como ejemplos podríamos citar al agua (H2O) sin dudas una de las más conocidas. De ella se pueden separar al hidrógeno y al oxígeno, de hecho es un proceso industrial muy utilizado. Otros son los óxidos, como los óxidos de hierro (FeO) o (Fe2O3), el de aluminio (Al2O3), hidróxidos como el de calcio Ca(OH)2 o el hidróxido férrico (Fe(OH)3), todas las sales conocidas como los nitratos o sulfatos, etc.

Clasificación de Sustancias Químicas

Compuestos

Binarios

No oxigenados

Hidruros; Hidrácidos; Hidrocarburos; Haluros

Oxigenados

Óxidos Básicos; Óxidos Ácidos; Peróxidos

Ternarios

Hidróxidos; Oxoácidos; Oxisales

Cuaternarios

Oxisales Ácidas

Notación QuímicaNomenclatura

• Elementos: Para representar los elementos, se hará con letra mayúscula, seguido de una minúscula, si así se requiere.

Ejemplo:Aluminio AlCobre Cu

• Compuestos: Se emplean fórmulas

Ejemplo: Agua H20Cloruro de sodio NaCl

Ejercicio: Se han extraído desde diversos yacimientos una serie de minerales para su posterior análisis.

Formulación y Clasificación de los compuestos inorgánicos

La valencia son los electrones que un átomo pone en juego en un enlace. Son los electrones que se ganan, pierden o comparten. La valencia a diferencia del estado de oxidación, no tiene signo.

El número o estado de oxidación tiene signo porque considera a las uniones como iónicas, por lo tanto es positivo si el átomo pierde electrones o los comparte con un átomo que tenga tendencia a ganarlos (más electronegativo). Es negativo si el átomo gana electrones.La tendencia a ganar o perder depende de cuantos electrones tengan en el último nivel por cuanto los átomos reaccionan para alcanzar la configuración de un gas noble u octeto por ser ésta más estable.

Los metales por lo tanto tienen estados de oxidación positivos debido a que ceden electrones por lo que sufren oxidación.