TOMOS Y MOLCULAS

EL TOMO - Modelos Atmicos

Modelo de DaltonModelo de ThomsonModelo de BohrProfesor.- Juan Sanmartn Fsica y QumicaRecursos subvencionados por el

Cmo est formada la materia en su interior?Desde los tiempos de la antigua Grecia ,los pensadores venan hacindose esta pregunta, acerca de cmo estaba constituida la materia en su interior.Demcrito (Siglo V a.c.) introduce el trmino de tomo como la parte mas pequea de la materia.

MODELO ATMICO DE DALTONEn 1808 Dalton enunci su teora atmica. Dalton imaginaba los tomos como esferas macizas indivisibles.El modelo de Dalton no dice nada sobre la constitucin interna del tomo porque en su poca no se haban descubierto las partculas que lo constituyen.

Evolucin en el estudio de la materia.PRINCIPIOS FUNDAMENTALES DE LA TEORA ATMICA DE DALTON:Trataba de explicar las leyes de la poca sobre la composicin de las sustancias (leyes ponderales).La materia est constituida por pequeas partculas separadas e indivisibles llamadas tomos.Todos los tomos de un elemento son iguales en masa y propiedades. La sustancia que tiene todos los tomos iguales es un elemento.

TEORA ATMICA DE DALTON (1766-1844).

PRINCIPIOS FUNDAMENTALES DE LA TEORA ATMICA DE DALTON:Los tomos de diferentes elementos son diferentes en masa y propiedades.Los tomos de elementos distintos pueden unirse en cantidades fijas para originar compuestosLos tomos de cada clase suele estar en una relacin numrica constante.Los tomos compuestos tienen la misma masa e idnticas propiedades.

En 1808 la Teora Atmica de Dalton proporcion una base para interpretar el comportamiento de las sustancias en las reacciones qumicas.Con el tiempo, los cientficos descubrieron hechos que indicaban que el tomo a su vez estaba constituido por diversas partculas ms pequeas llamadas subatmicas

CRITICA A LA TEORIA DE DALTONtomos indivisibles?tomos de un mismo elemento idnticos en masa y propiedades?tomos-compuestos?

AVANCES EN EL ESTUDIO DE LA MATERIAEn la ltima dcada del siglo XIX y comienzos del XX se precipitaron una serie de descubrimientos que dejaron en evidencia la teora de la indivisibilidad atmica.

Estos descubrimientos dieron lugar a los diferentes modelos atmicos.

MODELO DE THOMSON (1897).Se bas en su experiencia ,con el tubo de descarga.En el interior existe un gas sometido a una diferencia de potencial.Desde polo negativo (ctodo) se emite una radiacin hacia el polo positivo (nodo). La radiacin es emitida por el gas

Si la radiacin viaja en sentido del ctodo(-) al nodo(+),su naturaleza ser NEGATIVA.Adems estar formada por partculas discretas al terminar impactando en forma de chasquidos en la placa del final del tubo.Se haba descubierto una partcula constitutiva de la materiaEL ELECTRN.

En 1897 el fsico britnico Joseph J. Thomson (1856 1940) demostr que en el interior de los tomos hay partculas diminutas, con carga elctrica negativa a las que denomin electrones.Como la materia es elctricamente neutra, Thomson consider que el tomo deba ser una esfera maciza de materia cargada positivamente, en cuyo interior estaban incrustados los electrones.

Se trata de un modelo esttico y no nuclear en el que los tomos pueden perder electrones, con lo que justificaba fenmenos como la electrizacin.Modelo atmico de Thomson

ElectronesCarga negativaMateria Carga positiva

En base a su experiencia desarrolla su modelo del tomo de la siguiente forma:El tomo posee partculas negativas llamada electrones.Intua ,dada la neutralidad de la materia, la existencia de carga positiva en el tomo.Por tanto, anuncia que el tomo es UNA ESFERA MACIZA CARGADA POSITIVAMENTE Y EN SU INTERIOR SE DISTRIBUYEN LOS ELECTRONESSimil: sanda (pepitas=electrones fruto=tomo cargado positivamente)

ElectronesCarga negativaMateria Carga positivaModelo atmico de Thomson

Descubrimiento del Protn.En 1886, el fsico alemn Eugen Goldstein, empleando un tubo catdico con un ctodo perforado, descubri una nueva radiacin, que flua por los orificios del ctodo en direccin opuesta a la de los rayos catdicos. Se le denomin "rayos canales".Puesto que los rayos canales se mueven en direccin opuesta a los rayos catdicos de carga negativa , sta era de naturaleza positiva.

MODELO DE RUTHERFORD.REVOLUCION EN LA CONCEPCIN ATMICA DE LA MATERIA.La experiencia de Ernest Rutherford , y posteriormente la presentacin de su modelo ,invalida en gran parte el modelo anterior y supone una revolucin en el conocimiento intimo de la materia.

Experiencia de RUTHERFORD.Rutherford bombarde una fina lmina de oro con partculas alfa (ncleos de Helio, provenientes de la desintegracin del Polonio)Observ que la mayor parte de las partculas que atravesaban la lmina seguan una lnea recta o se desviaban un ngulo muy pequeo de la direccin inicial. Solamente, muy pocas partculas se desviaban grandes ngulos, lo que contradeca el modelo atmico propuesto por Thomson. Rutherford supuso que dichas desviaciones provenan de una nica interaccin entre la partcula proyectil y el tomo.

Mineral de PolonioPlomo

Partculas

Experiencia de RUTHERFORD.

Mineral de PolonioPlomo

Lmina de oro

Partculas La mayora de las partculas alfa atravesaba la lmina de oro sin desviarse.Una de cada 10 000 partculas alfa rebotaba al llegar a la lmina y volva hacia atrs.Una pequea proporcin de partculas alfa atravesaba la lmina, pero sufran una leve desviacin.

Las partculas alpha son ncleos de helio

MODELO DE RUTHERFORDRutherford concluy que el hecho de que la mayora de las partculas atravesaran la hoja metlica, indica que gran parte del tomo est vaco

El rebote de las partculas indica un encuentro directo con una zona fuertemente positiva del tomo y a la vez muy densa de la masa.

Partculas

MODELO DE RUTHERFORD.Podemos mencionar que el modelo de Rutherford ofreca las siguientes afirmaciones: El tomo esta constituido por una parte central a la que se le llama ncleo y la que se encuentra concentrada casi toda la masa del ncleo y toda la carga positiva.En la parte externa del tomo se encuentra toda la carga negativa y cuya masa es muy pequea en comparacin con el resto del tomo, esta est formada por los electrones que contenga el tomo.Los electrones giran a gran velocidad en torno al ncleo, en orbitas circulares.El tamao del ncleo es muy pequeo en comparacin con el del tomo, aproximadamente 10000 veces menor

INVALIDACION DEL MODELO DE THOMSON EN BASE A LA EXPERIENCIA DE RUTHERFORD.

Partculas

Partculas

En 1911 el fsico neozelands Ernest Rutherford (1871- 1937) demostr que los tomos no son macizos, sino que estn vacios en su mayor parte.En su experiencia, Rutherford dedujo que en el centro del tomo hay un diminuto corpsculo, al que llam ncleo, en el que se encuentran las partculas de carga positiva, los protones. Adems, Rutherford ya intuy la presencia de neutrones en el ncleo.El modelo presenta un tomo dinmico y nuclear, en el que los electrones, en igual nmero que los protones, giran alrededor del ncleo en rbitas circulares.

MODELO DE BOHR.Niels Bohr(1885-1962) propuso un nuevo modelo atmico, a partir de los descubrimientos sobre la naturaleza de la luz y la energa.Los electrones giran en torno al ncleo en niveles energticos bien definidos.Cada nivel puede contener un nmero mximo de electrones.Es un modelo precursor del actual.

Descubrimiento del neutrn.Investigando las diferencias entre el nmero de protones y la masa del tomo ,descubri una nueva partcula: EL NEUTRN.Poseen masa similar al protn.Sin carga elctrica.El neutrn permite explicar la estabilidad de los protones en el ncleo del tomo, mantenindolos unidos, y por tanto justificando la no repulsin de estos en dicho ncleo, a pesar de poseer el mismo signo de carga (+).

A partir de los descubrimiento sobre la naturaleza de la luz y la energa, en 1913, el fsico dans Niels Bohr (1885 1962) propuso un nuevo modelo atmico.Para Bohr los electrones giran en torno al ncleo en orbitas circulares de radios definidos. No todas las orbitas son posibles: existen rbitas permitidas y otras prohibidas.En cada una de estas rbitas slo puede haber un nmero dado de electrones, con una energa determinada en cada caso

Niveles energticos

Energa creciente de los Niveles Energticos.Ncleo

El descubrimiento de una nueva partcula fundamental en el ncleo por parte de James Chadwick (1891 1974), el neutrn, cuya masa es similar a la del protn y sin carga elctrica, complet la descripcin del modelo atmico desarrollado a lo lardo del siglo XX.Tenemos as que el tomo tiene dos partes bien diferenciadas: el ncleo y la corteza.Ncleo (protones + neutrones)Corteza (electrones (e-)

Tamao de un partculaPara que os hagis una idea del tamao de una partcula, protn o neutrn, pensad que:

Que un protn es a una personaLo que una persona al planeta Tierra

Modelo actual.Los electrones no describen orbitas definidas ,sino que se distribuyen en una determinada zona llamada ORBITAL.En esta regin la probabilidad de encontrar al electrn es muy alta (95%)Se distribuyen en diferentes niveles energticos en las diferentes capas.

NUMERO ATMICO Y NMERO MSICO.Nmero atmico (Z): Es el nmero de protones que tienen los ncleos de los tomos de un elemento. Todos los tomos de un elemento tienen el mismo nmero de protones. Como la carga del tomo es nula, el nmero de electrones ser igual al nmero atmico. Nmero msico (A):Es la suma del nmero de protones y de neutrones.

Tabla: Nmero Z, AA (nmero Msico)DefinicionesNcleo (protones + neutrones)Corteza (electrones (e-)Z (protones (p+))+N (neutrones)

Z (nmero Atmico)= protones A = Z + NN = A - Z

El conocimiento del nmero atmico Z, permite establecer una nueva definicin de elemento qumico.

Elemento qumico es toda sustancia cuyos tomos tienen todos el mismo nmero atmico.

En el Sistema Peridico actual los elementos estn dispuestos en orden creciente de su nmero atmico.

Numero atmico y msico.La forma aceptada para denotar el numero atmico Z y el numero msico A de un elemento X es:

ISTOPOS.tomos que tienen el mismo nmero atmico, pero diferente nmero msico. Por lo tanto la diferencia entre dos istopos de un elemento es el nmero de neutrones en el ncleo.

Istopos de carbono:

Istopos de hidrgeno:

La forma ms comn es el hidrgeno, que no tiene neutrones en su ncleo.

Istopos son las formas atmicas de un mismo elemento que se diferencian en su nmero msico.

Los istopos son tomos que pertenecen al mismo elemento, pero se diferencian en el nmero de neutrones y por tanto tienen distinto nmero msico. Los istopos del hidrgeno son

HidrgenoDeuterioTritioprotnneutrn

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IONES.Los tomos pueden a su vez perder o ganar electrones para estabilizarse.Cuando un tomo gana electrones, adquiere un exceso de carga negativa.Formando un in negativo o anin ,que se representa como : X-Cuando un tomo pierde electrones , tiene defecto de carga negativa .O ms carga positiva que negativa. Formando un in positivo o catin: X+

IONESUn in es un tomo o grupo de tomos cargados elctricamente, bien porque han perdido electrones, o bien porque los han ganado. La carga del in es la diferencia entre el nmero de protones y electrones del tomo.Clases de iones:Cationes: iones positivos, porque el tomo ha perdido electrones. Ejemplo: Aniones: iones negativos, porque el tomo ha ganado electrones. Ejemplo:

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IonesCatinnmero de electrones < nmero de protonesEj: Ca2+ tiene dos electrones menos que protones

tomo neutronmero de protones = nmero de electronesAninnmero de electrones > nmero de protonesEj: Cl1- tiene un electrn ms que protones

IONES.

tomo de HierroCatin de Hierro

EspecieQumicaNmeroAtmico(Z)ProtonesElectronesNeutronesNmero Msico(A)Catin o AninCa+21840W110184Nd60144Y3949N+3714Po-286126

Tabla atmica.

EspecieQumicaNmeroAtmico(Z)ProtonesElectronesNeutronesNmero Msico(A)Catin o AninCa+22020182040CatinW747474110184-Nd60606084144-Y3939394988-N+3774714CatinPo-2848486126210Anin

Tabla atmica. Solucin

DISTRIBUCIN DE LOS ELECTRONES EN LA CORTEZA.Segn modelo fijado en nuestro trabajo, los electrones se distribuyen en diferentes niveles, que llamaremos capas. Con un nmero mximo de electrones en cada nivel o capa.NivelNumero mximo de electrones1228318432532

DISTRIBUCIN DE LOS ELECTRONES EN LA CORTEZA.As , en un elemento como el potasio en estado neutro:17 protones; 17 electrones; 18 neutrones

1capa : 2 e-2capa : 8 e-3capa : 7 e-

Cloro

DISTRIBUCIN ELECTRONICA (CONTINUACIN.)Hemos visto como los tomos se distribuyen en niveles o capas de energa.Dentro de cada nivel ,existen adems subniveles con probabilidad de encontrarnos electrones.NivelMax de e-subnivelMax de e-12s228s2p6318s2p6d10

NivelMax de e-subnivelMax de e-432s2p6d10f14532s2p6d10f14618s2p6d10

REGLA NEMOTCNICA1s2s 2p3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f5s 5p 5d 5f6s 6p 6d 6f7s 7p 7d 7fSiendo el orden de llenado de los orbitales o subniveles:1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s

Y los orbitaless 2p 6d10f14

Configuracin Electrnica

Entonces la configuracin abreviada de Uranio ser

Uranio

Configuracin abreviada.Sabiendo que la configuracin del Gas Noble anterior es el Radn

Configuracin Electrnica

La configuracin abreviada de Plomo ser

Plomo

Configuracin abreviada.Sabiendo que la configuracin del Gas Noble anterior es Xenn

Configuracin Electrnica

La configuracin abreviada de Circonio ser

Circonio

Configuracin abreviada.Sabiendo que la configuracin del Gas Noble anterior es el Kriptn

Formacin de iones ms probables.Un in perder o ganar electrones , hasta que se estabilice.La forma ms comn de estabilizacin es la de formar estructuras electrnicas de gas noble.PORQU DE GAS NOBLE?Los gases nobles son los elementos que menos tienden a perder o ganar electrones ,no reaccionan apenas, solo bajo condiciones extremas. Por tanto todos los tomos tienden a adquirir una estructura electrnica similar a la de estos.

Formacin de iones ms probables.Porque buscan lograr la estabilidad, como la piedra que cae rodando por una montaa logra su estabilidad cuando se detiene, cada elemento de la tabla peridica logra su estabilidad cuando adquiere la estructura electrnica del gas noble(ltimo grupo del S.P.) ms cercano. Quedando el ltimo nivel de energa de cada uno de stos tomos con ocho electrones.Excepto los tomos que se encuentran cerca del Helio, que completan su ltimo nivel con slo dos electrones.Por sta razn se denomina a sta REGLA DEL OCTETO

Configuracin Electrnica

La configuracin abreviada de Bromo ser

Bromo

Configuracin abreviada.Sabiendo que la configuracin del Gas Noble siguiente es

Configuracin Electrnica

La configuracin abreviada de Aluminio ser

Aluminio

Configuracin abreviada.Sabiendo que la configuracin del Gas Noble (Helio) anterior es

Configuracin Electrnica

La configuracin abreviada del Catin Plata ser

Plata

Configuracin abreviada.Sabiendo que la configuracin del Gas Noble anterior es

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