modelos atómicos, radiactividad, configuraciones, tabla periódica

1. ESTRUCTURA ATÓMICA Y TABLA PERIÓDICA Química 3º ESO Carmen Peña , profesora IES. Altaír Getafe

2. 1-NATURALEZA ELÉCTRICA DE LA MATERIA 2-MODELOS ATÓMICOS 3-CONCEPTOS FUNDAMENTALES 5-MODELO ACTUAL Y CONFIGURACIONES ELECTRÓNICAS 6-TABLA PERIÓDICA 4-RADIACTIVIDAD

3. 1-NATURALEZA ELÉCTRICA DE LA MATERIA El ámbar y el vidrio se electrizan con diferente carga cuando son frotados con lana o seda, respectivamente . Cuando se acercan dos cuerpos con carga eléctrica neta del mismo signo, se repelen, y cuando se acercan dos cuerpos con carga eléctrica neta de distinto signo, se atraen. La materia tiene una propiedad llamada carga, que se manifiesta por medio de una serie de fenómenos denominados eléctricos Estos fenómenos eran conocidos ya por Tales de Mileto (640-546 a.C.) que comprobó que el ámbar (elektron, en griego), frotado con un trapo de lana, atraía pelos, virutas de madera y otros objetos ligeros. A finales del siglo XVI, W. Gilbert comprobó que el cuarzo, el vidrio y el azufre compartían las propiedades del ámbar, y llamó a esa desconocida fuerza, electricidad.

4. El electroscopio es un aparato que sirve para detectar cuerpos cargados. En el siglo XVIII, Benjamin Franklín , inventor del pararrayos de puntas, sugirió que se llamase positivo al estado eléctrico de los cuerpos que se comportaban como el vidrio, y negativo al de los cuerpos que se electrizaban como el ámbar. Las cargas eléctricas del mismo signo se repelen y de signos contrarios se atraen Las cargas eléctricas provienen de las partículas que constituyen el átomo. Los protones del núcleo de los átomos tienen carga positiva y los electrones que giran alrededor de núcleo tienen carga negativa. El número de protones de un átomo es igual al número de electrones; por tanto, el átomo es neutro en su conjunto. Ahora bien, un átomo puede ganar electrones, con lo cual queda cargado negativamente; o perderlos, con lo cual queda cargado positivamente. La unidad de carga eléctrica en el Sistema Internacional de unidades es el culombio (C). Equivale a la cantidad de carga eléctrica que poseen 6,3 . 10 18 electrones. Recibe este nombre en honor al físico francés Charles Coulomb (1736-1806)

5. MÉTODOS DE ELECTRIZACIÓN 1-ELECTRIZACIÓN POR FROTAMIENTO Al frotar la varilla con el paño, la varilla adquiere carga negativa, mientras que el paño adquiere carga positiva porque saltan electrones del paño a la varilla. Se consigue cargar un cuerpo neutro al frotarlo con otro. 2-ELECTRIZACIÓN POR CONTACTO Al establecer el contacto entre la varilla electrizada y la bola del péndulo, parte de la carga de la primera pasa a la segunda y ambos cuerpos quedan cargados con cargas eléctricas del mismo signo, por lo que se repelen. Se consigue cargar un cuerpo neutro al ponerlo en contacto físico con un cuerpo electrizado.

6. 3-ELECTRIZACIÓN POR INDUCCIÓN Cuando acercamos la varilla de vidrio electrizada a la bola neutra, se produce una redistribución de las cargas eléctricas en esta última. La carga neta de la bola no varía, pero la mayor proximidad de las cargas negativas a la varilla hace que la bola sea atraída. Se consigue cargar un cuerpo neutro al aproximar otro cuerpo cargado eléctricamente Llamamos MATERIALES CONDUCTORES a aquellos que permiten que las cargas eléctricas se desplacen libremente por su interior . Así, el cobre es el conductor comúnmente empleado para transportar la electricidad por las instalaciones eléctricas de nuestras casas. Llamamos MATERIALES AISLANTES a aquellos que no permiten el libre desplazamiento de las cargas eléctricas por su interior. Por ejemplo el plástico, el vidrio o la ma­dera, no conducen la electricidad, es decir, no permi­ten el movimiento de los electrones por su interior.

7. Modelo de Dalton Para él tenía que cumplirse, ante todo, que los átomos de un mismo elemento debían tener la misma masa . Con esta idea, Dalton publicó en 1808 su Teoría Atómica que podemos resumir: La materia está formada por partículas muy pequeñas, llamadas átomos , que son indivisibles e indestructibles . Todos los átomos de un mismo elemento tienen la misma masa atómica. Los átomos se combinan entre si en relaciones sencillas para formar compuestos. Los cuerpos compuestos están formados por átomos diferentes. Las propiedades del compuesto dependen del número y de la clase de átomos que tenga. 2-MODELOS ATÓMICOS

8. Físico Británico estudió las propiedades eléctricas de la materia, especialmente la de los gases. Joseph John Thomson (1856-1940) En 1906 le fue concedido el premio Nobel por sus trabajos. Thomson define así su modelo de átomo: Concebía el átomo como una esfera de carga positiva uniforme en la cual están incrustados los electrones.

10. Sólo son posibles ciertas órbitas llamadas ÓRBITAS ESTACIONARIAS El electrón gira alrededor del núcleo en diferentes órbitas circulares sin emitir energía Un electrón puede saltar de una órbita a la siguiente si gana energía o volver a la que estaba si pierde esa misma cantidad de energía. MODELO ATÓMICO DE BÖHR Todo átomo está formado por un núcleo y corteza. El núcleo donde se concentra toda la masa atómica, de muy pequeño tamaño, formado por un número de protones diferente para cada elemento químico (el número de protones que forma cada átomo se llama NÚMERO ATÓMICO). Existiendo un gran espacio vacío entre el núcleo y la corteza donde se mueven los electrones.

11. PARTÍCULAS FUNDAMENTALES Los protones y neutrones determinan la masa de los átomos y los electrones son los responsables de las propiedades químicas . NÚCLEO = Zona central del átomo donde se encuentran protones y neutrones CORTEZA =Zona que envuelve al núcleo donde se encuentran moviéndose los electrones En 1932 el inglés Chadwik al bombardear átomos para romper sus núcleos observó que se emitían una nueva partícula sin carga y de masa similar al protón, acababa de descubrir el NEUTRÓN En el núcleo se encuentran los neutrones y los protones. 3-CONCEPTOS FUNDAMENTALES Partícula Carga Masa PROTÓN p+ +1 unidad electrostática de carga = 1,6. 10 -19 C 1 unidad atómica de masa (u.m.a.) =1,66 10 -27 kg NEUTRON n 0 no tiene carga eléctrica, es neutro 1 unidad atómica de masa (u.m.a.) =1,66 10 -27 kg ELECTRÓN e- -1 unidad electrostática de carga =-1,6. 10 -19 C Muy pequeña y por tanto despreciable comparada con la de p+ y n

12. NÚMERO ATÓMICO (Z) al número de protones que tiene un átomo. Coincide con el número de electrones si el átomo está neutro. Todos los átomos de un mismo elemento tienen el mismo número de protones, por lo tanto, tienen el mismo número atómico. NÚMERO MÁSICO (A) a la suma de los protones y los neutrones que tiene un átomo. ISÓTOPOS átomos de un mismo elemento que se diferencian en el número de neutrones. Tienen por tanto el mismo número atómico(Z) pero diferente número másico(A). Un átomo se representa por:  Su símbolo = una letra mayúscula o dos letras, la primera mayúscula que derivan de su nombre. Ca , H , Li, S, He....  Su número atómico (Z) que se escribe abajo a la izquierda. Su número másico (A) que se escribe arriba a la izquierda. IONES a átomos o grupos de átomos que poseen carga eléctrica porque han ganado o perdido electrones. Pueden ser: CATIONES si poseen carga positiva y, por tanto, se han perdido electrones. ANIONES si poseen carga negativa y , por tanto, se han ganado electrones.

13. 4-RADIACTIVIDAD Se trata de una reacción nuclear, lo que significa que tiene lugar en el núcleo del átomo. Es la ruptura de los núcleos de los átomos al ser bombardeados por neutrones. Ocurre cuando un núcleo pesado se divide en dos o más núcleos pequeños. Igual que una pirámide de naranjas en el supermercado llega a ser inestable si alguien lanza otra naranja en ella a la velocidad correcta.

14. Se produce una reacción en cadena donde un neutrón rompe un núcleo que libera tres neutrones que rompen tren núcleos que a su vez liberan cada no tres neutrones etc …

16. El átomo está formado por un núcleo donde se encuentran los neutrones y los protones y los electrones giran alrededor en diferentes orbitales . ORBITAL: ZONA DEL ESPACIO EN TORNO AL NÚCLEO DONDE LA POSIBILIDAD DE ENCONTRAR AL ELECTRÓN ES MÁXIMA 5-MODELO ACTUAL Y CONFIGURACIONES ELECTRÓNICAS

17. Se llama CONFIGURACIÓN ELECTRÓNICA de un átomo a la distribución de sus electrones en los diferentes orbitales, teniendo en cuenta que se van llenando en orden creciente de energía . s 2 p 6 d 10 f 14 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4d 4p 4f 5s 5p 5d 5f 6s 6p 6d 7s 7p 1S 2S 2p 3S 3p 3d 4S 4p 4d 4f 5S 6S 7S 5p 6p 7p 5d 6d 7d 5f 5g 6f 6g 6h 7f 7g 7h

18. A lo largo de la historia, los químicos han intentado ordenar los elementos de forma agrupada, de tal manera que aquellos que posean propiedades similares estén juntos. El resultado final el sistema periódico Los elementos están colocados por orden creciente de su número atómico (Z) La utilidad del sistema periódico reside en que los elementos de un mismo grupo poseen propiedades químicas similares LA TABLA PERIÓDICA SE ORDENA SEGÚN EL NÚMERO ATÓMICO, como es el número de protones pero coincide con el de electrones cuando el átomo es neutro, la tabla periódica queda ordenada según las configuraciones electrónicas de los diferentes elementos. 6-TABLA PERIÓDICA GRUPOS a las columnas de la tabla PERÍODOS a las filas de la tabla Se denominan

19. SISTEMA PERIÓDICO DE LOS ELEMENTOS 58 Ce 140,12 Cerio Lantánidos 6 71 Lu 174,97 Lutecio 70 Yb 173,04 Iterbio 69 Tm 168,93 Tulio 67 Ho 164,93 Holmio 66 Dy 162,50 Disprosio 68 Er 167,26 Erbio 65 Tb 158,93 Terbio 63 Eu 151,96 Europio 62 Sm 150,35 Samario 64 Gd 157,25 Gadolinio 61 Pm (145) Promecio 59 Pr 140,91 Praseodimio 60 Nd 144,24 Neodimio 90 Th 232,04 Torio 103 Lr (260) Laurencio 102 No (255) Nobelio 101 Md (258) Mendelevio 99 Es (254) Einstenio 98 Cf (251) Californio 100 Fm (257) Fermio 97 Bk (247) Berquelio 95 Am 20,18(243) Americio 94 Pu (244) Plutonio 96 Cm (247) Curio 93 Np 237 Neptunio 91 Pa (231) Protoactinio 92 U 238,03 Uranio Actínidos 7 17 Cl 35,45 Cloro 53 I 126,90 Yodo 85 At (210) Astato 9 F 18,99 Flúor 35 Br 79,90 Bromo 18 Ar 39,95 Argón 54 Xe 131,30 Xenón 86 Rn (222) Radón 10 Ne 20,18 Neón 2 He 4,003 Helio 36 Kr 83,80 Criptón 14 Si 28,09 Silicio 6 C 12,01 Carbono 50 Sn 118,69 Estaño 82 Pb 207,19 Plomo 32 Ge 72,59 Germanio 12 Mg 24,31 Magnesio 4 Be 9,01 Berilio 88 Ra (226) Radio 38 Sr 87,62 Estroncio 56 Ba 137,33 Bario 20 Ca 40,08 Calcio 11 Na 22,99 Sodio 3 Li 6,94 Litio 87 Fr (223) Francio 37 Rb 85,47 Rubidio 55 Cs 132,91 Cesio 19 K 39,10 Potasio 89 Ac (227) Actinio 39 Y 88,91 Itrio 57 La 138,91 Lantano 21 Sc 44,96 Escandio 109 Mt (266) Meitnerio 108 Hs (265) Hassio 106 Sg (263) Seaborgio 105 Db (262) Dubnio 107 Bh (262) Bohrio 104 Rf (261) Rutherfordio 48 Cd 112,40 Cadmio 80 Hg 200,59 Mercurio 46 Pd 106,4 Paladio 78 Pt 195,09 Platino 45 Rh 102,91 Rodio 77 Ir 192,22 Iridio 47 Ag 107,87 Plata 79 Au 196,97 Oro 44 Ru 101,07 Rutenio 76 Os 190,2 Osmio 42 Mo 95,94 Molibdeno 74 W 183,85 Wolframio 41 Nb 92,91 Niobio 73 Ta 180,95 Tántalo 43 Tc (97) Tecnecio 75 Re 186,21 Renio 40 Zr 91,22 Circonio 72 Hf 178,49 Hafnio 30 Zn 65,38 Zinc 28 Ni 58,70 Niquel 27 Co 58,70 Cobalto 29 Cu 63,55 Cobre 26 Fe 55,85 Hierro 24 Cr 54,94 Cromo 23 V 50,94 Vanadio 25 Mn 54,94 Manganeso 22 Ti 20,18 Titanio 15 P 30,97 Fósforo 7 N 14,01 Nitrógeno 51 Sb 121,75 Antimonio 83 Bi 208,98 Bismuto 33 As 74,92 Arsénico 16 S 32,07 Azufre 84 Po (209) Polonio 8 O 16,00 Oxígeno 34 Se 78,96 Selenio 52 Te 127,60 Telurio 13 Al 26,98 Aluminio 5 B 10,81 Boro 49 In 114,82 Indio 81 Tl 204,37 Talio 31 Ga 69,72 Galio Metales No metales 4 3 2 7 5 6 1 17 16 18 15 13 14 12 10 9 11 8 6 5 7 4 2 1 3 VII A VI A Gases nobles V A III A IV A II B I B VI B V B VII B IV B II A I A III B VIII Periodo Grupo 1 H 1,008 Hidrógeno Nombre Masa atómica Número atómico Símbolo Negro - sólido Azul - líquido Rojo - gas Violeta - artificial Metales Semimetales No metales Inertes

20. Configuración electrónica y periocidad Litio Sodio Potasio Rubidio Cesio 1s 2 2s 1 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 1s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1 1s 2 2s 2 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 1 1s 2 2s 2 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 10 5p 6 6s 1 ns 1 Todos los elementos de un mismo grupo tienen en su capa de valencia el mismo número de electrones en orbitales del mismo tipo Las propiedades químicas de un elemento están relacionadas con la configuración electrónica de su capa más externa Elemento Configuración electrónica Configuración más externa

21. A) Elementos representativos B) Metales de transición C) Metales de transición interna  Su electrón diferenciador se aloja en un orbital s o un orbital p  Su electrón diferenciador se aloja en un orbital d Se distinguen varios bloques caracterizados por una configuración electrónica típica de la capa de valencia  El hidrógeno de configuración 1s 1 no tiene un sitio definido dentro de los bloques  Su electrón diferenciador se aloja en un orbital f

22. d p s ns 2 np x ns 2 ns 2 (n  1)d x ns 2 (n  1)d 10 (n  2) f x f d 10 d 8 d 7 d 9 d 6 d 4 d 3 d 5 d 2 d 1 p 5 p 4 p 6 p 3 p 1 p 2 s 2 f 10 f 8 f 7 f 9 f 6 f 4 f 3 f 5 f 2 f 1 f 14 f 12 f 11 f 13 s 2 s 1

24. A continuación se muestra con el tamaño relativo de los átomos de los elementos representativos. Los radios están expresados en nm (1 nm = 10 -9 m) Los radios de los átomos varían en función de que se encuentren en estado gaseoso o unidos mediante enlaces iónico, covalente o metálico Los átomos e iones no tienen un tamaño definido, pues sus orbitales no ocupan una región del espacio con límites determinados. Sin embargo, se acepta un tamaño de orbitales que incluya el 90% de la probabilidad de encontrar al electrón en su interior, y una forma esférica para todo el átomo.

25. Los iones positivos (cationes) son siempre menores que los átomos neutros a partir de los que se forman Los iones negativos (aniones) son siempre mayores que los átomos neutros a partir de los que se forman Li (1,23 ) F ( 0, 64 ) F ( 1, 36 ) Pierde 1 e - Gana 1 e -

26. Los gases nobles. Regla del octeto “ En la formación de un compuesto, un átomo tiende a intercambiar electrones con otros átomos hasta conseguir una capa de valencia de ocho electrones” Los gases nobles tienen una configuración electrónica externa ns 2 np 6 es decir, tienen 8 electrones en su última capa (excepto el He que tiene 2)  Una capa de valencia con 8 electrones se denomina octeto, y Lewis enunció la regla del octeto diciendo:  1 1 7 +1 2 2 6 +2 3 3 5 +3 4 4 4 +-4 5 5 3  3 6 6 2  2 7 7 1  1 8 0 0 0 Grupo Nº de electrones en la capa de valencia Sobran para el octeto Faltan para el octeto Carga del ión ALCALINOS ALCALINO-TÉRREOS TÉRREOS CARBONOIDEOS NITROGENOIDEOS ANFÍGENOS HALÓGENOS GASES NOBLES