SEMANA 1 ESTRUCTURA ATMICA Y TABLA PERIDICA QUMICA
SEMANA 1 ESTRUCTURA ATÓMICA Y TABLA PERIÓDICA QUÍMICA 2020 1
SEMANA 1 ESTRUCTURA ATÓMICA Y TABLA PERIÓDICA Estructura atómica Partículas subatómicas fundamentales (protón, neutrón, electrón). Tabla periódica. Número atómico. Número másico. Isótopos. Definición, representaciones. Aplicaciones médicas de la radiactividad (libro de texto, página 146). Peso atómico. Diagramas de Bohr (para átomos e iones). Diagrama de orbitales Configuración electrónica de átomos e iones, semidesarrollada y abreviada. Electrones de valencia. Grupos y períodos en la tabla periódica. Clasificación de los elementos (incluir diatómicos). Aplicación de los conceptos en la salud y el ambiente. Lecturas en libro de texto: - La Química en el Ambiente “Toxicidad del Mercurio” “Radón en los hogares” “Bombillas fluorescentes ahorradoras de energía” -La Química en la Salud: “Nombres en latín de elementos de uso clínico” “Elementos esenciales para la salud” “Otros métodos de diagnóstico por imágenes” “Braquiterapia” Nomenclatura básica de compuestos inorgánicos. Estudio en casa. Revisar documento de apoyo “Conocimientos Básicos sobre Nomenclatura” en la Guía de estudio. Laboratorio: Normas de seguridad en el laboratorio de Química. 2
ÁTOMO • Es la partícula más pequeña con características determinadas que forma la materia o sustancia (que son todos los elementos de la tabla periódica). • Está formado por partículas subatómicas fundamentales siendo las principales: protón (carga +1, peso 1 uma), neutrón (carga 0, peso 1 uma), electrón (carga – 1, peso 0). • Es eléctricamente neutro (# de cargas + de sus protones = # de cargas – de sus electrones). . 3
MODELOS ATÓMICOS 9 4
PARTES DEL ÁTOMO NÚCLEO: Parte central, del átomo. Contiene la mayor parte de su masa, contiene los protones y neutrones. Tiene carga positiva. NUBE ELECTRÓNICA: Espacio alrededor del núcleo donde hay una máxima probabilidad de encontrar sus electrones que están en constante movimiento. Tiene carga negativa. • La Tabla Periódica representa los átomos neutros donde el # de electrones = # de protones. • Los electrones de los átomos son los que producen las reacciones químicas. 5
NÚMERO ATÓMICO • Se encuentra en la tabla periódica. Se refiere al número de protones que tienen un átomo de un elemento. • Cada átomo de los diferentes elementos tiene su propio # atómico. • Es el dato que identifica y diferencia a los átomos de los elemento. Ej: si un átomo tiene 56 protones, es un átomo que se encuentra solo en el elemento Bario. • En los átomos neutros (que no tiene carga eléctrica), el # de protones es igual al # de electrones. 6
TABLA PERIÓDICA Ordena los elementos en base al aumento en sus números atómicos (# de protones) 7
NÚMERO MÁSICO ó # DE MASA de los átomos (no es el peso atómico) • Se refiere a la suma de neutrones y protones presentes en el núcleo de un átomo y representan el peso del átomo en umas. (No debe confundirlo con el peso atómico de los elementos en la Tabla Periódica). • El número másico no se encuentra en la Tabla Periódica, se busca en otras tablas. • El # másico se aplica en identificación de los diferentes ISOTOPOS de un elemento. 8
NUMERO DE MASA DE UN ÁTOMO = # de protones + # de neutrones REPRESENTACIÓN: ESTE SE UTILIZA PARA DIFERENCIAR ISÓTOPOS DE UN MISMO ELEMENTO. 9
ISOTOPOS • Son átomos de un mismo elemento con igual número atómico (# de protones) pero con diferente número másico (# protones + # neutrones). 10
EJERCICIO ATOMO 14 7 26 14 N PROTO NES ELECTRON ES NEUTRO NES 7 7 7 NUMERO MÁSICO 14 NUMERO ATÓMICO 7 PESO ATÓMICO 14. 0067 Si 27 13 Al 11
EJERCICIO CON IONES (ión es un átomo que ha ganado o perdido electrones por lo que adquiere carga eléctrica + o -) ION PROTONES (#atómico) ELECTRONES GANADOS / PERDIDOS Na+ O-2 Sn+4 S-2 ¿Cambia el # atómico o el peso atómico? 12
EJERCICIO CON ÁTOMOS NEUTROS Nombre del elemento símbolo # # de atómico masa N # de protones # de neutron es 38 50 # de electro nes 15 Calcio 42 14 56 16 138 13
FORMAS DE REPRESENTAR ISOTOPOS magnesio-24 Mg-24 EJERCICIO El Carbono tiene tres isotopos: C-12, C-13, y C-14 C-12 C-13 C-14 ¿cuantos? Protones ______ Neutrones ______ Electrones ______ 14
EJERCICIO CON ISÓTOPOS 1. ¿Cuál de los siguientes pares de isotopos corresponden al mismo elemento y cuál es el símbolo del elemento? 2. ¿En cuál par de isótopos los dos átomos tienen 8 neutrones? A. 12 6 B. 12 6 C. 15 7 X 15 7 Z 14 6 Z 16 8 X Z Z 15
EJERCICIOS 1. Los dos isotopos mas abundantes del estaño tienen números de masa 120 y 118. ¿Cuántos protones y neutrones tiene cada isotopo? 2. Cuál es el símbolo atómico de los isotopos que presentan los siguiente: a) 4 protones y 5 neutrones b) 26 electrones y 30 neutrones c) Número de masa 24 y 13 neutrones 16
Isotopos estables/Isotopos inestables • Los isotopos de elementos con # atómicos hasta 19 generalmente tienen núcleos estables, son isotopos estables, no emiten radiación. • Los isotopos con # atómico de 20 o más generalmente tienen núcleos menos estables y presentan uno a más isotopos inestables que emiten radiación y se conocen como Isótopos Radiactivos o Radioisotopos. Algunos tienen aplicaciones medicas. 17
ISOTOPO APLICACIÓN MEDICA Ce-141 Tubo digestivo, medida de flujo sanguineo hacia el miocardio Ga-67 Imagen abdominal, detección de tumores Ga-68 Detección de cáncer pancreático P-32 Tratamiento de leucemia 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 El mas empleado en medicina nuclear Imágenes de esqueleto , musculo cardiaco, cerebro, hígado, pulmones, bazo, riñones y tiroides. 18
PESO ATÓMICO o MASA ATÓMICA de los ELEMENTOS • Es un valor que se encuentra en la Tabla Periódica, para cada elemento. • Se calculó utilizando el peso promedio de los diferentes isótopos de un mismo elemento, tomando en cuenta su peso y su abundancia en la naturaleza. 19
DIAGRAMAS DE BOHR (Niels Bohr) una forma simple pero no real de representar los electrones del átomo • Es un modelo atómicos que representa los electrones girando alrededor del núcleo del átomo en espacios definidos de energía llamados niveles de energía. • Como averiguar cuantos niveles de energía tiene un átomo? Se ve en que período o fila horizontal de la tabla periódica se encuentra. Si esta en el primer período tiene un nivel n=1 (con mínima energía), si esta en el segundo tiene dos n=2, n=3, n=4, n=5, n=6 hasta un máximo de n=7 (con mayor energía). En modelos posteriores ya se utilizan niveles, subniveles, orbitales para ubicar los electrones en las configuraciones electrónicas. • El número máximo de electrones en un nivel se calcula con # max. electrones por nivel = 2 xn 2 (n=# de nivel). 20
COMO DIBUJAR DIAGRAMAS DE BOHR Ver en la tabla el # atómico = # de electrones y el período = # de niveles de energía en los que se distribuyen sus electrones DIAGRAMAS DE BOHR DEL OXIGENO COMO IÓN Y COMO ATÓMO 21
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• • EN EL MODELO ACTUAL Cada átomo tiene su numero de niveles Cada nivel de energía tiene un número de subniveles igual al # del nivel y se les llama subnivel s, p, d, f, g. Cada subnivel tiene un número de orbitales (debe aprenderlos, ver el cuadro). Cada orbital acepta un máximo de 2 electrones girando en dirección opuesta o spin opuesto. Pueden estar apareados (2 e-) o no apareados (solo 1 electrón en el orbital). Sub-nivel No. de orbitales No. máximo de electrones s p d f g 1 3 5 7 9 2 6 10 14 18 24
MÁXIMA CAPACIDAD DE ELECTRONES POR SUBNIVEL 25
CONFIGURACIÓN ELECTRÓNICA DE ÁTOMOS Y DE IONES • Es la representación del arreglo u ordenamiento que tienen los electrones alrededor del núcleo en la nube electrónica de los átomos. • (Los electrones determinan las propiedades químicas y físicas de los elementos) • Alrededor del núcleo existen 7 niveles de energía (según el período donde está el elemento) n=1, n=2, n=3, n=4, n=5, n=6, n=7 • El n=1 es el de menor energía (cercano al núcleo) • El n=7 es el de mayor energía (alejado del núcleo) 26
COMO ESCRIBIR CONFIGURACIONES ELECTRÓNICAS Ej: 1 s 2 Significa: 1=nivel, s=subnivel, 2= electrones Ej: • El Aluminio (neutro) Al, su # atómico es 13: tiene 13 electrones, se encuentra en el 3 er período de la tabla: tiene 3 niveles de energía, n 1, n 2 y n 3 por lo que su configuración es: 1 s 2, 2 p 6, 3 s 13 p 2 • El Aluminio (ión) Al+3 , # atómico 13, perdió 3 electrones: 10 electrones: 1 s 2, 2 p 6 27
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LLENADO DE ORBITALES utilizando la REGLA DIAGONAL para representar los traslapes de energía en las configuraciones 1 s 2 s 3 s 4 s 5 s 6 s 7 s 2 p 3 p 4 p 5 p 6 p 1 s 3 d 4 d 5 d 4 f 5 f 2 s 2 p 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 7 s Si un átomo tienen más de 18 electrones, se producen traslapes de energía y se altera el orden de llenado. Ya no coincide con la configuración de la tabla periódica y hay traslapes a partir del 3 d. 29
CONFIGURACIÓN ELECTRÓNICA SEMIDESARROLLADA (no se representan los orbitales x, y, z) Hierro, Fe: # atómico 26 (26 electrones) 4º período (4 nivele de energía). Configuración semidesarrollada: • Fe: 1 s 2, 2 p 6, 3 s 2, 3 p 6, 4 s 2, 3 d 6 • Presenta traslape de energía entre el nivel 4 s y el subnivel 3 d. 30
CONFIGURACIÓN ELECTRÓNICA ABREVIADA • Se utiliza el símbolo del gas noble anterior al elemento para abreviar electrones , se encierra en corchetes el símbolo, se escriben solo los electrones que hacen falta. • Ej: Fe: 1 s 2, 2 p 6, 3 s 2, 3 p 6, 4 s 2, 3 d 6 Fe: [Ar] 4 s 2, 3 d 6 31
DIAGRAMA DE ORBITALES (Otra forma de representar la distribución de los electrones en el átomo. Se representan los orbitales con cuadros y los electrones con flechas) 32
DIAGRAMA DE ORBITALES Aumento de energía • Los orbitales p se encuentran en tres planos px 2, py 2, pz 2 (se resume p 6). Cada uno se llena con 2 electrones. • ¿A qué elemento corresponde esta representación de diagrama de orbitales? • ¿Porque tiene electrones no apareados? 33
Ejemplo de Configuraciones 34
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EJERCICIOS 1. Escriba la configuración electrónica semidesarrollada y abreviada para los átomos: a) Potasio (K) b) Aluminio (Al) c) Selenio (Se) 2. Escriba la configuración electrónica para los iones: d) ion calcio (Al+3) e) ion selenio (Se-2) 36
LA TABLA PERIÓDICA 37
PERIODOS Son las 7 filas horizontales de elementos. El # de período indica cuantos niveles de energía tienen los átomos. GRUPOS O FAMILIAS IA II A IV A VA VIII A METALES ALCALINOS METALES ALCALINOTERREOS FAMILIA DEL BORO FAMILIA DEL CARBONO FAMILIA DEL NITROGENO FAMILIA DEL OXIGENO FAMILIA DE LOS HALOGENOS FAMILIA DE LOS GASES NOBLES Son las columnas verticales de elementos ( tienen propiedades similares). Tienen nombres específicos. El # de columna indica cuantos electrones de valencia tienen los 38 átomos.
ELECTRONES DE VALENCIA • Son los electrones que se encuentran en el último nivel de energía, son los más externos en el átomo. • Son los responsables de intervenir en las reacciones química y formar compuestos. • En los elementos representativos el # de columna corresponde a los electrones de valencia. 39
Ejercicios : ¿Cuantos electrones de valencia presentan los siguientes átomos? 40 a) Li b) Ba c) Al d) N e) Br
CLASIFICACION DE LOS ELEMENTOS 41
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ELEMENTOS DIATÓMICOS 43
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