T.P Nº1, DE ESCUELA TECNICANº1, 304. INT. A LA FISICOQUIMICA

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quimica para indus,sbnº15, sbnº4,sbnº9

Historia: modelos atómicos

Desde la Antigüedad, el ser humano se ha cuestionado de qué estaba hecha la materia. Unos 400 años antes de Cristo, el filósofo griego Demócrito consideró que la materia estaba constituida por pequeñísimas partículas que no podían ser divididas en otras más pequeñas. Por ello, llamó a estas partículas átomos, que en griego quiere decir "indivisible". Demócrito atribuyó a los átomos las cualidades de ser eternos, inmutables e indivisibles. Sin embargo las ideas de Demócrito sobre la materia no fueron aceptadas por los filósofos de su época y hubieron de transcurrir cerca de 2200 años para que la idea de los átomos fuera tomada de nuevo en consideración.

Año Científico Descubrimientos experimentales Modelo atómico 1808 John Dalton Durante el s.XVIII y principios del XIX algunos científicos habían investigado distintos aspectos de las reacciones químicas, obteniendo las llamadas leyes clásicas de la Química. La imagen del átomo expuesta por Dalton en su teoría atómica, para explicar estas leyes, es la de minúsculas partículas esféricas, indivisibles e inmutables, iguales entre sí en cada elemento químico. 1897 J.J. Thomson Demostró que dentro de los átomos hay unas partículas diminutas, con carga eléctrica negativa, a las que se llamó electrones. De este descubrimiento dedujo que el átomo debía de ser una esfera de materia cargada positivamente, en cuyo interior estaban incrustados los electrones. (Modelo atómico de Thomson.) 1911 E. Rutherford Demostró que los átomos no eran macizos, como se creía, sino que están vacíos en su mayor parte y en su centro hay un diminuto núcleo. Dedujo que el átomo debía estar formado por una corteza con los electrones girando alrededor de un núcleo central cargado positivamente. (Modelo atómico de Rutherford.) 1913 Niels Bohr Espectros atómicos discontinuos originados por la radiación emitida por los átomos excitados de los elementos en estado gaseoso. Propuso un nuevo modelo atómico, según el cual los electrones giran alrededor del núcleo en unos niveles bien definidos. (Modelo atómico de Bohr.)

Símbolos y fórmulas:A cada átomo se le asigna un símbolo. Los símbolos provienen en su mayoría del latín, (Fe = Ferrum, Au = Aurum, Ag = Argentum, Cu = Cuprum, etc.), o de lenguas germánicas (Na = natrium, K = kalium), o del lugar donde se descubrieron (Ge, Po).Se definen las moléculas como la mínima cantidad posible de una sustancia que posee todas sus propiedades.Las moléculas se representan por fórmulas (agua=H₂O;  amoniaco=NH₃).

¿Qué es la tabla periódica? Se trata de una ordenación de los elementos de acuerdo con sus propiedades químico-físicas (actualmente el criterio de ordenación es el número atómico, es decir, el número de protones que contiene el núcleo del átomo). La tabla periódica indica ciertas propiedades químico físicas de cada elemento. En las más sencillas, suele indicarse el símbolo, el número atómico y la masa. En las tablas más completas se indica un gran número de propiedades, como la electronegatividad -la electronegatividad mide la tendencia que tiene un átomo de atraer hacia sí los electrones compartidos en un enlace covalente-, potenciales de ionización -se trata de la energía necesaria para extraer un electrón de un átomo y convertirlo en un ion positivo- , temperaturas de fusión y ebullición, estructura cristalina, etc.

Cómo usar la Tabla Periódica:

Significado de los símbolos que aparecen en las diferentes Tablas Periódicas:

Grupos o familias: Columnas del Sistema Periódico. Corresponden a elementos que poseen la misma estructura electrónica en la última capa, aunque ésta es distinta para cada uno de ellos. Como consecuencia, tienen propiedades parecidas. Hay 18. Se numeran de tres formas:

·                                                          La recomendada por la IUPAC (Unión Internacional de Química Pura y Aplicada) comienza por el 1 (Metales alcalinos) y termina en el 18 (Gases nobles).

·                                                          Emplea números romanos y letras mayúsculas o minúsculas. Estas dos son las más usadas.

·                                                          La tercera numera de IA a VIIA seguido, las tríadas del hierro, Cobalto y Níquel como VIII y, a partir de cobre hasta flúor se usan los mismos números romanos pero con la letra B detrás. Menos usada que la anterior.

Períodos: Filas del Sistema Periódico. En cada período se sitúan los elementos que tienen igual nivel energético superior (en sus configuraciones electrónicas el número cuántico principal será el mismo).

El símbolo del elemento: una o dos letras del nombre latino o latinizado del elemento del elemento. A partir del elemento 110 se usan, provisionalmente, tres letras.

En la parte inferior: masa atómica (tablas Sistema Periódico, Metales y no metales, Grupos, Estado físico, Llenado de orbitales), energías (de ionización, afinidad electrónica, de fusión y vaporización), y otros valores periódicos (electronegatividad, radio atómico, radio iónico (y carga del ion), volumen atómico, densidad, puntos de fusión y ebullición). El color del texto o del fondo (salvo en la tabla denominada Sistema Periódico) ayuda visualizar las variaciones correspondientes.

Características Generales de la Tabla Periódica

Tengamos presente que la forma de la tabla periódica de los elementos más usada en nuestros días que es la tabla larga. En la figura  se muestran algunas características generales de la tabla periódica de los elementos y se hace referencia a su nomenclatura.

BLOQUES DE LA TABLA PERIÖDICA

La tabla periódica se puede también dividir en bloques de elementos según el orbital que estén ocupando los electrones más externos.

•                  Los bloques se llaman según la letra que hace referencia al orbital más externo: s, p, d y f. Podría haber más elementos que llenarían otros orbitales, pero no se han sintetizado o descubierto; en este caso se continúa con el orden alfabético para nombrarlos.

                               Modelo atómico de BOHR

    . Los electrones en los átomos están localizados en orbitas o niveles de energía circulares alrededor del núcleo.

    . Los electrones en orbitas mas cercanas al núcleo tienen menor energía que los que están en orbitas mas alejadas.

    . Un electrón en un átomo puede tener solo ciertos valores de energía permitidos. Esta energía determina que orbita ocupa el electrón.

    . Los electrones pueden saltar de una orbita a otra, ganando o perdiendo una cantidad concreta de energía que se conoce como CUANTO.

   . El número de un nivel, indica que nivel de energía ocupa un electrón. El nivel de menor energía es el que corresponde a n=1, o sea el mas cercano al núcleo.

   . El número cuantico secundario da cuenta del subnivel que ocupa el electrón y la forma de los orbitales.

   . Orbital atómico: Zona del espacio en torno al núcleo donde es máxima la probabilidad de hallar un electrón.

   . Números cuanticos: Los cuatro números que nos indican la energía de un electrón en un átomo.

     Con las hipótesis de Bohr. Otro científico Sommerfeld; introdujo un nuevo concepto, el desdoblamiento de cada nivel de energía en subniveles                                 

                                                                Configuración electrónica

    Se ha demostrado que las propiedades de los elementos dependen de los electrones existentes en sus átomos. De            aquí, la importancia de conocer la configuración electrónica determinando la cantidad de electrones y su distribución alrededor del núcleo.

1-               Los electrones de un átomo se distribuyen en niveles de energía discretos que se denominan niveles de energía principales y se designan por números enteros simbolizados por “n”; n=1,2,3… El numero máximo de electrones esta dado por: 2. n ²

2-               Cada nivel de energía principal contiene uno o más tipos de orbitales que se llaman subniveles.

3-               El numero de subniveles presentes en un nivel de energía dado es igual a n. Poe ejemplo; el nivel 1 contiene un subnivel( 1s) , el nivel 2 contiene dos subniveles, el subnivel 2s y tres orbitales 2p.

4-               El valor “n” siempre se emplea para marcar los orbitales de un nivel principal dado y va seguido de una letra que indica el tipo y forma de un orbital. Por ejemplo, la designación 3p significa que el orbital del nivel 3 tiene dos lóbulos.

El átomo tiene el mismo número de electrones que de protones puesto que en su carga neta total es otro. Los niveles y subniveles de energía se ubican alrededor del núcleo según energías crecientes.

                               

EJEMPLOS: Para el fósforo (número atómico 15), tenemos: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p³.

Sin embargo, existen excepciones, como ocurre en los elementos de transición al ubicarnos en los grupos del cromo y del cobre, en los que se promueve el electrón dando así una configuración fuera de lo común.

Se presenta en elementos de los grupos VIB e IB

Grupo VIB:

24Cr 1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p6, 4s2, 3d4 : es incorrecto

24Cr 1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p6, 4s1, 3d5 : es correcto
Grupo IB:
29Cu: 1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p6, 4s2, 3d9 : es incorrecto
29Cu: 1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p6, 4s1, 3d10 : es correcto
EJERCICIOS:
1-Realizar los diagramas de Bohr de los siguientes elementos: Ca, K, Co, P, S, Ti, y  Br.
2- ¿Cuál de las siguientes configuraciones electrónicas corresponde al átomo de cobre (Cu), de número atómico 29? (En la notación se indican los niveles por números colocados como coeficientes y los índices de las letras indican el número de electrones en ese subnivel): Marca con una cruz la opción correcta.

1-               1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4p¹

2-               1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s²

3-               1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s¹

4-               1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s¹⁰ 4p²

3- ¿Qué tienen en común las configuraciones electrónicas de los átomos de Li, Na, K y Rb?: Marca con una cruz la opción correcta.

1.                Que poseen un solo electrón en su capa o nivel más externo

2.                Que poseen el mismo número de capas o niveles ocupados por electrones

3.                Que tienen completo el subnivel s más externo

4.                Sus configuraciones electrónicas son muy diferentes y no tienen nada en común

4- ¿Qué tienen en común las configuraciones electrónicas de los átomos de Ca, Cr, Fe, Cu y Zn? Señala las afirmaciones correctas: Marca con una cruz la opcion correcta.

1.                Todos tienen el mismo número de capas o niveles ocupados por electrones

2.                Tienen el mismo número de orbitales ocupados por electrones

3.                Todos tienen el mismo número de electrones en su nivel más externo

4.                Tienen pocos electrones en su nivel más externo

5-  a) Escriba la configuración electrónica de: Sr ;  Cr ;   I ; Cl

    b) Clasifique y explique a qué grupo, período y bloque de la Tabla Periódica pertenece cada uno

6-Completa la tabla:

SIMBOLO	NOMBRE	A	Z	n	P+	e-	Configuración electrónica	C.E.E
	BARIO
Fe
Se
	TELURIO
Co
	ORO
Cs

7-Indicar la estructura nuclear de un atomo con Z=40 y A=84

8-Dar tres ejemplos de isotopos del atomo Hidrogeno, busca los nombres correspondientes.

9- Dar las configuraciones electronicas de los atomos de los elementos de:

Z=3,11,19,37,55 ¿encuentra alguna analogia?

10- Escriba las configuraciones electronicas completas y la C.E.E de los siguientes elementos:

Z=6,12, 20,31,42,50 ¿a que elemento pertenecen, a que grupo, periodo y bloque?

11- Escribe tres isotopos del elemento Aluminio

12- Indicar V o F, y justificar las falsas: para un atomo dado:

a- los protones ocupan la zona nuclear

b- el nuemro atomico es la suma de protones y neutrones

c- los electrones forman parte del nucleo

d- los neutrones ocupan la zona extranuclear

e- el numero de protones es igual al numero de electrones

f- con el numero atomico se puede determinar el numero de neutrones

g- la zona nuclear ocupa un pequeño volumen sin masa