Estructura Atmica y Tabla Peridica SEMANA 01 2020
Estructura Atómica y Tabla Periódica SEMANA 01 ---- 2020 Isabel Fratti de Del Cid DIAPOSITIVAS CON IMÁGENES, E ILUSTRACIONES, CORTESÍA DE LICDA. : LILIAN GUZMÁN 2020
ATOMO 2 2 2 Partícula mas pequeña de un elemento que mantiene las características de ese elemento. Todos los átomos de un elemento son característicos de ese elemento y diferentes de los átomos de otros elementos. Los átomos son representados por modelos atómicos que han variado y han sido modificados a través del tiempo.
MODELOS ATOMICOS a través del tiempo
Estructura básica del átomo 4 Núcleo: parte central muy pequeña, posee carga positiva, y prácticamente toda la masa del átomo. Aquí hallamos principalmente : Protones (+) y neutrones sin carga(o); por eso la carga del núcleo es positiva. Nube de electrones: región extra nuclear en ella se hallan los electrones (-) moviéndose a altas velocidades. Esta región tiene carga negativa. El átomo tiene igual número de protones (+) que electrones (-), por eso el átomo es NEUTRO.
PARTICULAS SUB-ATOMICAS 5 El átomo esta formado de muchas partículas sub atómicas, Entre las principales tenemos: PROTONES(p, p+): Partícula que se encuentran en el núcleo, tienen una carga positiva y una masa aproximada de 1 uma. NEUTRONES (n, no): Partículas neutras, se encuentran en el , núcleo con una masa un poco mayor de 1 uma. ELECTRONES(e-): Partículas con carga negativa y una masa muy pequeña (respecto al protón, y el neutrón, por eso para efectos prácticos su masa se considera despreciable ) se hallan fuera del núcleo.
Características principales de las partículas subatómicas fundamentales partícula Símbolo Protón p ó p+ Neutrón n ó n 0 Electrón e- Carga Masa (uma) + 1. 007 (positiva) 0 1. 008 (neutra ) 0. 00055 (negativa) Ubicación En el átomo núcleo Fuera del núcleo 1 uma = doceava parte de la masa del átomo de carbono que posee 6 protones y 6 neutrones 12 C
Esquema básico de un átomo 7
Número atómico y número de masa 8 NÚMERO ATÓMICO: ATÓMICO Es igual al número de protones en el núcleo de un átomo. Corresponde al número que ocupa en la tabla periódica. Este número identifica al elemento. Debido a que el átomo es eléctricamente neutro el número atómico también corresponde al número de electrones que el átomo posee. NÚMERO DE MASA: Es la suma del número de protones y el número de neutrones en el núcleo de un átomo.
Procedimiento para determinar el número de protones, electrones y neutrones en un elemento. 9 NUMERO DE MASA = # DE PROTONES + # DE NEUTRONES NUMERO ATOMICO = # DE PROTONES. Por lo tanto el # neutrones se calcula así: #Neutrones = Número de masa- Numero atómico. El número de protones, esta dado por el número atómico. Para átomos ( como son neutros poseen el mismo número de protones y electrones. ). El número de electrones también es igual al número atómico. Note que la resta del número de masa del número atómico, corresponde al número de neutrones.
ISOTOPOS 10 Átomos del mismo elemento que tienen el mismo número atómico pero diferente número de masa. Los isotopos poseen el mismo numero de protones pero diferente número de neutrones. Ejemplo los tres isotopos del Hidrogeno.
Ejemplo de el cálculo de # de protones, electrones y neutrones en isotopos de un mismo elemento. 11 Isotopo Note: En los isotopos 24 No cambia Mg Ni el Número 12 De Protones 25 Ni electrones Mg SOLO el 12 Número de 26 Neutrones 12 Mg # PROTO NES # ELEC TRONES # NEUTRONES ( este numero es el que varia en los isotopos) 12 12 12 13 12 12 14
REPRESENTACIÓN DE LOS ISOTOPOS 12 Los isotopos se pueden representar de las siguientes maneras: 24 Mg 12 Magnesio-24 Mg-24 Note que se hace énfasis en indicar la masa del isótopo (24) ya que el número atómico es el mismo (12) para todos los isótopos del Mg, y de cualquier otro isotopo por eso no es necesario indicarlo en todas las representaciones.
EJERCICIO : complete la siguiente tabla con las características de los isotopos dadas. 13 Nombre del Representa elemento ción del isotopo # atómico # de masa # de protones # de neutrones 38 50 15 15 7 N Calcio 42 14 56 16 138 # de electrones
EJERCICIOS para realizar en clase. 14 1 -Los dos isotopos mas abundantes del estaño tienen números de masa 120 y 118. Escriba la representación de cada isótopo. 2. Escriba la representación para isotopos que posen: 5 protones 6 neutrones 27 electrones Masa = 60 56 protones Masa 138
Ejemplo de isótopos usado para el diagnóstico y tratamiento de algunas enfermedades 15 ISOTOPO APLICACIÓN MEDICA Ce-141 Tubo digestivo, medida de flujo sanguíneo hacia el miocardio Ga-67 Imagen abdominal, detección de tumores Ga-68 Detección de cáncer pancreático P-32 Tratamiento de leucemia, cáncer pancreático I-125 Tratamiento de cáncer cerebral , detección de osteoporosis I-131 Imagen tiroidea, tratamiento de cáncer de tiroides y próstata. Sr-85 Detección de lesiones óseas, escáner cerebral Tc-99 m El mas empleado en medicina nuclear Imágenes de esqueleto , musculo cardiaco, cerebro, hígado, pulmones, bazo, riñones y tiroides.
PESO ATÓMICO 16 Masa de un átomo expresada en uma * ( unidades de masa atómica*). Este dato se encuentra en la tabla periódica. *1 uma = doceava parte del isotopo de Carbono que posee 6 protones y 6 neutrones: 12 C Se calcula obteniendo el promedio de los pesos de sus isotopos según el % de su existencia en la naturaleza. Por ésta razón por que en la tabla periódica, la mayoría de los pesos atómicos, no son números enteros sino poseen fracciones. Ejemplo: Hidrogeno (H): 1. 00797 Cloro (Cl) : 35. 453 Antimonio (Sb): 121. 75
Tabla periódica actual 17 Los más de 100 elementos reconocidos ( entre los hallados en la naturaleza y los sintetizados en el laboratorio), se distribuyen en una tabla que posee: A) 18 columnas ( Bloques verticales) conocidos como grupos, identificados con números : Romanos (I al VIII ) ó con números Arábigos ( 1 a la 18). Aquí están agrupados elementos con propiedades físicas , químicas y configuración electrónica similares. B) 7 Periodos ( Hileras Horizontales). Los elementos están colocados en orden creciente a sus números atómicos.
Tabla periódica actual reconocida oficial por la UIQPA (06 -01 -2016) 20
Nombres específicos de algunas familias y grupos 21 I A METALES ALCALINOS II A METALES ALCALINOTERREOS III A FAMILIA DEL BORO IV A FAMILIA DEL CARBONO V A FAMILIA DEL NITROGENO VI A FAMILIA DEL OXIGENO VII A HALOGENOS VIII A GASES NOBLES o INERTES 58 -71 LANTÁNIDOS 89 -103 ACTÍNIDOS
CLASIFICACION DE LOS ELEMENTOS POR METALES, NO METALES Y METALOIDES 22 METALES: Constituyen más del 75 % de los elementos, se localizan a la izquierda de la línea gruesa escalonada. En su mayoría son sólidos ( excepto Ga, Hg, Cs, Fr), brillantes, dúctiles, maleables, buenos conductores del calor y electricidad. NO METALES: Se sitúan a la derecha de la línea escalonada, poseen poco o ningún brillo, malos conductores del calor y la electricidad. Se pueden hallar en estado líquido, solido o gas. METALOIDES ( «Semiconductores» ) Presentan propiedades tanto de metales como de no metales. se encuentran en la región intermedia de la línea escalonada que separa metales y no metales. Ejemplo: Ge- As Sb-Te Po. Todos son sólidos.
ELEMENTOS DIATOMICOS 23 Se les encuentra en la naturaleza formando moléculas diatómicas ( uniones entre dos átomos iguales) : Son siete : H 2, N 2, O 2, F 2, Cl 2, Br 2, I 2 Observe que todos corresponden a No Metales. 4 de ellos (F 2, Cl 2, Br 2, I 2 )pertenecen a los halógenos ( grupo VIIA ó 17 )
Localización en la tabla periódica de los ELEMENTOS DIATOMICOS 24 HIDROGENO NITROGENO OXIGENO FLUOR CLORO BROMO YODO
Clasificación de los elementos y su posición en la tabla periódica 25 REPRESENTATIVOS: Situados en las primeras dos y en las ultimas seis columnas. Se les identifica e con las letras A o solo con números: IA IIIA IVA VA VIIA VIIIA 1 2 13 14 15 16 17 18 ELEMENTOS DE TRANSICION Se encuentran en la región central de la tabla periódica, Se identifican con las letras B o números: IIIB IVB VB VIIB VIIIB IB IIB 3 4 5 6 7 8, 9, 10 11 12 ELEMENTOS DE TRANSICION INTERNA ( Tierras raras). Constituyen dos series: Lantánidos del 57( La) hasta el 71 (Lu) Actínidos del 89(Ac) hasta 103 (Lr) *. Se ubican en dos líneas horizontales en la parte baja de la tabla periódica. Actualmente son reconocidos 118 elementos.
Localización en la tabla periódica de elementos Representativos, de transición y transición interna. 26
Configuración electrónica 27 Es la distribución de los electrones de un átomo o de un ión en niveles ( 1 al 7), subniveles ( representados por las letras : s, p, d, f ) y orbitales. Se colocan de menor a mayor energía. Para elaborar la configuración electrónica, Debe usarse la regla diagonal, ya que ésta incluye los traslapes de orbitales y la configuración electrónica dadas en las tablas periódicas no incluyen éstos traslapes.
Diagrama de Orbitales • Los orbitales del subnivel “s” son los que tienen menor energía que los del sub nivel “p” y estos y este menor del “d ” y así sucesivamente. Al orden de llenado de los orbitales en los sub niveles se le llama orden de Aufbau (construir).
LLENADO DE ORBITALES usando la regla diagonal El llenado queda en el siguiente orden: 1 s 2 s 2 p 3 s 3 p 4 s*3 d 4 p 5 s* 4 d 5 p 6 s …. 1 s 2 s 2 p 3 s 3 p 3 d 1 s 4 s 4 p 4 d 4 f 2 s 2 p 5 s 5 p 5 d 5 f 3 s 3 p 3 d 4 s 4 p 4 d 4 f 5 s 5 p 5 d 5 f 6 s 6 p 6 s 7 s 6 p * Aquí se pueden observan los primeros traslapes de orbitales 7 s
Llenado de orbitales usando la regla diagonal. 30 Empiece de arriba abajo, siguiendo la dirección de las flechas ó líneas. . El número máximo de electrones que se coloca en cada subnivel es el siguiente: s………. . 2 electrones p………. . 6 electrones d………. . 10 electrones f………. . 14 electrones Nota: NO debe colocar más electrones que los que le corresponden al átomo o al ión representado.
Número máximo de electrones por nivel 31 El máximo número de electrones en cada nivel de energía es igual a : 2 n 2 Nivel 1 2(1)2 = 2 Nivel 3 Nivel 4 2(2)2 = 8 2(3)2 = 18 2(4)2= 32
Significado de los datos en una configuración electrónica 32 El número y localización de electrones en átomos se especifican de la siguiente manera. NIVEL 2 p 5 SUB -NIVEL # DE ELECTRONES
Subniveles, orbitales y electrones en cada nivel ( del 1 al 4) y su representación de estos sub-niveles tiene 33 también un número máximo de electrones. Nivel 1 2 3 4 Sub-nivel s s No. de orbitales 1 1 No. máximo de electrones Designación # total de epor nivel 2 1 s 2 2 2 p 3 6 s 1 2 p 3 6 d 5 10 f 7 14 2 s 2 2 p 6 8 3 s 23 p 63 d 10 18 4 s 24 p 64 d 104 f 14 32
Diagrama de Orbitales • Los orbitales del subnivel “s” son los que tienen menor energía que los del sub nivel “p” y estos y este menor del “d ” y así sucesivamente. Al orden de llenado de los orbitales en los sub niveles se le llama orden de Aufbau (construir).
Regla de Hund: Los electrones en un subnivel tienden a ocupar el máximo numero de orbitales posibles. Esto quiere decir que para cualquier conjunto de orbitales de un subnivel, los electrones buscar estar no apareados» . Ejemplo el subnivel « 2 p» posee 3 orbitales ( px, py, pz ), si hay disponibles 3 electrones para ese nivel. Cada electrón ocupara un orbital diferente. Ejemplo de un diagrama de orbitales. 2 2 s 2 2 p 3 N 1 s 7 1 s 2 s 2 p ↑↓ ↑↓ ↑ ↑ ↑ 2 px 2 py 2 pz
Los electrones en un mismo orbital tienen espines opuestos ( GIRAN EN SENTIDO CONTRARIO) 36 Cuando un orbital esta lleno con sus dos electrones Aumento de energía decimos que sus electrones están apareados. Cuando un orbital tiene un solo electrón decimos que el electrón es no apareado. En el siguiente ejemplo, poseemos cuatro electrones apareados y 3 no apareados. Ejemplo: 2 2 3 2 2 1 1 1 7 N = 1 s 2 s 2 px 2 py 2 pz 2 px 1 2 py 1 2 pz 1 2 p 3 2 s 2 1 s 2 36
Figuras para representarlos subniveles s, p, d. 37
Número máximo de electrones que deben asignarse en las configuraciones electrónicas. 38 Atomos: El número de electrones máximo a distribuirse corresponde al número atómico del elemento. Cationes: Al número de electrones del átomo se le restan los electrones perdidos( éstos corresponden a la carga del catión) ejemplo: Ca+2: Posee 18 electrones ( 20 del átomo -2 perdidos) Aniones: Al número de electrones del átomo se le suman los electrones ganados (estos corresponden a la carga del anión) Ejemplo: F- : Posee 10 electrones ( 9 del átomo + 1 ganado)
Representación de la configuración electrónica desarrollada , semidesarrollada y abreviada. 39 Desarrollada: Si el subnivel posee más de un orbital, deben representarse separadamente Ej: los subniveles p poseen los orbitales px, py, pz, se representan por separado. K =1 s 2 2 px 2 2 py 22 pz 2 3 s 2 3 px 2 3 py 2 3 pz 24 s 1 Semidesarrollada: Se escriben en los subniveles el número total de electrones que posee: K = 1 s 2 2 p 6 3 s 2 3 p 6 4 s 1 Abreviada: Se escribe entre corchetes el símbolo del gas noble del periodo anterior y luego los electrones de más que posee: K= [ Ar] 4 s 1
IONES : CATIONES Y ANIONES. 40 Iones: son partículas de materia ( átomos o grupo de átomos ) con carga eléctrica debido a que ganaron o perdieron electrones. Se dividen en: Cationes: poseen carga positiva (+) porque han perdido electrones ( cargas negativas). Ej. De cationes monoatómicos K + ( el K perdió 1 e-) Mg +2 ( el Mg perdió 2 e-). Aniones: Poseen carga negativa pues han ganado electrones (cargas negativas) Ej. De aniones monoatómicos. F- ( el F ganó 1 e-) S-2 (el S ganó 2 e-)
Iones poliatómicos 41 S 0 n partículas cargadas , pero poseen más de un átomo se dice que son poli atómicos. Catión poli atómico : NH 4+ Aniones poli atómicos : SO 4 -2 , HCO 3 - ; PO 4 -3
Ejemplo de estructura electrónica de cationes 42 A- Cationes: +2 = 1 s 22 p 63 s 23 p 6 Ca 20 Note: Se distribuyeron 18 e-, pues el Ca tenia 20 e-, pero perdió 2 e- al formar Ca+2. , llegando a tener la configuración del gas noble anterior a su periodo, que es el Argón que tiene 18 e-. Forma abreviada: +2 = [Ar] Ca 20
Ejemplo estructura electrónica de aniones B- Aniones ( ganan e- ), poseen más electrones que el átomo que los origino : - = 1 s 22 p 6 3 s 2 3 p 6 Cl 17 Note: se distribuyeron 18 e- pues el Cl posee 17 e-, pero ganó 1 e- al formar Cl-, llega a tener la configuración del gas noble del período que ocupa que es el Argón, que tiene 18 e-. Forma abreviada : 17 Cl - = [ Ar]
Resuelva los siguientes ejercicios: . ejercicios 44 ION Na+ O-2 Ge+4 F- # PR OT ON ES # ELEC TRO NES # eganados ó perdidos Es anión / catión Configuración electrónica del ión
Diagrama de Bohr, para átomos y iones 45 Se coloca dentro de un círculo, que representa el núcleo ; el # de protones*(algunos autores colocan también el # de neutrones ó el símbolo del elemento). Y en líneas concéntricas que representan los niveles de energía se pone el número total de electrones en cada nivel**. • *#Protones =Número atómico del elemento ó ión. • ( posición numérica en la tabla periódica ) • ** Se calculan en base a la configuración electrónica del elemento ó ión.
Ejemplo de como se calculan los electrones por nivel para hacer un diagrama de Bohr 46 Ej : Potasio ( K): tiene en la tabla periódica número 19, entonces tiene 19 protones ( +) y por lo tanto también 19 electrones(-): Queda así su configuración electrónica: 19 K: 1 s 2 2 p 6 3 s 2 3 p 6 1 er nivel 2 e- 2 do nivel 8 e- 3 er. nivel 8 e. El diagrama de Bohr quedará : 4 s 1 4 to nivel 1 e-
Ejemplo de DIAGRAMAS DE BOHR, de átomos y sus respectivos iones 47 O 8
Realice los diagramas de Bohr para los siguientes átomos y sus respectivos iones A) Ca B) Ca +2 C) S D) S-2 48
Electrones de valencia : se hallan en el nivel más externo del átomo. En los elementos representativos, corresponden al número de columna en que se halla el átomo 49 Elemento / Estructura electrónica # colum na Electrones en el último nivel de energía =Electrones de valencia N 1 s 22 s 2 p 3 VA Ultimo nivel = 2 2 s 22 p 3 = Ca 1 s 22 p 63 s 2 IIA Cl 1 s 22 p 63 s 2 3 p 5 VIIA Ultimo nivel = 3 3 s 23 p 5 = 7 K 1 s 22 p 63 s 23 p 64 s 1 IA 4 s 1 Ultimo nivel =3 = 3 s 2 = 5 2 1
Resuelva los siguientes ejercicios, colocando en el espacio el símbolo del elemento con esas características 50 A-Ubicado en columna VIA y tercer período___ B-Metal líquido del 4 to período _______ C- Su configuración es: [Ne]3 s 23 p 3 ______ D-Posee 76 protones______ E- Elemento de mayor electronegatividad ______ F-Su configuración electrónica termina en 3 s 23 p 5 __ G-Lantánido sintetizado artificialmente_______ H-Gas noble del 6 to período_______ J-Metaloide del 4 to período con 5 e- de valencia ___
Ejercicios del libro de texto recomendados 51 3. 7 ; 3. 9 : 3. 11 ; 3. 15 ; 3. 17 ; 3. 29 ; 3. 31 , 3. 47 ; 3. 49 ; 3. 51 ; 3. 53 , 3. 81 ; 3. 83 ; 3. 85 ; 3. 93 ; 3. 95 ; 3. 99 ; 3. 111. Vea las respuestas a éstos problemas en las páginas 124, 125.
- Slides: 51