2. ESTRUCTURA DEL ÀTOMO
Con base en la teoría atómica de Dalton, un átomo se define como la
unidad básica de un elemento que puede intervenir en una
combinación química.
Dalton describió un átomo como una partícula extremadamente
pequeña e indivisible.
Los átomos tienen una estructura interna, es decir, que están formados
por partículas aún más pequeñas, llamadas partículas subatómicas.
Tres partículas: electrones, protones y neutrones.
3. Teoría atómica
El átomo está formado por un núcleo con protones y neutrones y por varios
electrones en sus orbitales, cuyo número varía según el elemento químico.
4. A principios del siglo XIX, el químico inglés J. Dalton retomó
la idea de los átomos en su teoría atómica, en la que
consideró que estos eran esferas indivisibles y elementales
constituyentes de la materia.
Teoría de Dalton
5. John Dalton (1766-1844). Químico,
matemático y filósofo inglés. Además de la
teoría atómica, también formuló varias leyes
sobre los gases y proporcionó la primera
descripción detallada de la ceguera al color,
la cual padecía. Se ha descrito a Dalton como
un experimentador indiferente con muy
pocas habilidades en las áreas del lenguaje y
la ilustración. Su único pasatiempo era el
juego de bolos en césped los jueves por la
tarde. Tal vez, la visión de esos bolos de
madera fue lo que inspiró su idea de la teoría
atómica
6. En 1808, John Dalton enunció su célebre teoría atómica
que justifica estos postulados
La materia está formada por pequeñas partículas, separadas e indivisibles,
llamadas átomos.
La materia que tiene todos sus átomos iguales es un elemento.
Los átomos de los diferentes elementos se distinguen por su masa y sus
propiedades.
Los átomos de elementos distintos pueden unirse en cantidades fijas para
originar compuestos.
Los átomos de un determinado compuesto o átomos compuestos son
también iguales en masa y en propiedades
7. a) De acuerdo con la teoría atómica de Dalton, los átomos del mismo
elemento son idénticos, pero los átomos de un elemento son distintos de
los átomos de otros.
b) Compuesto formado por átomos de los elementos X y Y. En este caso, la
proporción de los átomos del elemento X respecto a la del elemento Y es
de 2:1. Observe que la reacción química produce sólo un reordenamiento
de átomos, no su destrucción o creación.
8. PROTÓN
Es la partícula cargada positivamente que se encuentra en
el núcleo del átomo. Tiene una masa de aproximadamente
1,67 x 10-24 gramos, que es igual a 1 dalton.
El número de protones de un átomo determina el número
atómico del elemento. Por ejemplo, el hidrógeno posee un
solo protón, entonces su número atómico es igual a 1.
9. NEUTRÓN
Es la partícula neutra del núcleo del átomo con masa igual
a la de un protón, es decir, un dalton
10. ELECTRÓN
Los electrones son las partículas subatómicas que orbitan
alrededor del núcleo. El electrón tiene una masa de 9,11 x
10-28 gramos, esto es 1/1800 la masa del protón. Su masa es
tan pequeña que se considera despreciable.
Cada electrón posee una carga negativa. La carga de un
átomo es normalmente neutra, pues tiene tantos protones
como electrones, haciendo que las cargas positivas de uno
se cancelen con las cargas negativas del otro.
11. Tres años más tarde, en 1811, el químico italiano Amadeo
Avogadro denominó moléculas a los átomos compuestos de
Dalton.
12. Teoría de Thomson
En 1904, Joseph J. Thomson propuso un modelo muy elemental: el átomo
está constituido por una esfera de materia con carga positiva, en la que se
encuentran encajados los electrones en número suficiente para neutralizar
su carga.
La distribución de las cargas propuesta por Thomson explicaba la aparición
de los rayos catódicos y los rayos canales:
• Al desprenderse los electrones de los átomos, forman los rayos catódicos,
que se desplazan hacia el ánodo.
• El resto del átomo, con carga positiva, se dirige hacia el cátodo y forma los
rayos canales
13. Teoría de Rutherford
En su experiencia, Rutherford dedujo que en el centro del
átomo hay un diminuto corpúsculo, al que llamó núcleo, en el
que se encuentran las partículas de carga positiva, los
protones. Además, ya intuyó la presencia de neutrones en el
núcleo.
14. Elementos químicos e isótopos
El número másico, A, de un átomo es el número de nucleones
que contiene su núcleo, es decir, la suma de los protones y
neutrones que lo forman.
Si designamos como N el número de neutrones, resulta el
siguiente valor para el número másico:
A= Z + N
15. Para caracterizar a un isótopo de un elemento, se indican su
número atómico, que identifica al elemento, y su número
másico, que identifica al isótopo
el número atómico (Z);
el número de neutrones (N);
el número másico (A);
16. Determina el número atómico (Z); el número de neutrones (N); el número
másico (A); y el número de electrones del isótopo Pu
el número atómico (Z)= 94
el número de neutrones
el número másico (A)= 244
A = Z + N ⇒
N = A − Z ⇒
N = 244 − 94 = 150
el número de electrones es igual al de protones y, por tanto, igual al
número atómico. Así, hay 94 electrones.
18. El modelo planetario de Bohr
En 1913, el físico danés Niels Bohr propuso un
nuevo modelo atómico. Para Bohr, los electrones
giraban en torno al núcleo en órbitas circulares de
radios definidos, pero no en todas las órbitas, pues
para él existían órbitas permitidas y otras
prohibidas.
19. Teoría de Planck
Los cuerpos sólidos calientes emiten radiación que depende
de la temperatura a la que se encuentren. Por ejemplo, un
hierro muy caliente emite un resplandor rojo, y una lámpara
de incandescencia, luz blanca.
20. MODELO DE SOMMERFELD
En 1915, el físico alemán A. Sommerfeld (1868-1951) propone las órbitas
circulares y elípticas a partir del segundo nivel de energía donde están los
electrones girando alrededor del núcleo.
El electrón se mueve en una órbita circular y también en una órbita
elíptica, como observamos en el gráfico
21. NÚMEROS CUÁNTICOS
Cada electrón del átomo está representado por cuatro
números cuánticos:
n: número cuántico principal.
l: número cuántico orbital o de momento angular.
ml: número cuántico magnético.
ms: número cuántico de spin.
22. Número cuántico principal (n)
El número cuántico principal (n) solo puede tomar valores
naturales 1, 2, 3, 4...
Cada valor designa un nivel, el cual está relacionado con el
tamaño y la energía del orbital.
A mayor valor de n, mayor es la distancia promedio del
electrón respecto al núcleo.
El primer nivel es el de menor energía, y los siguientes, cada
vez más alejados del núcleo, tienen energías mayores.
23. Número cuántico secundario (l)
En número cuántico secundario toma valores enteros ( l = n - 1):
s = 2
p = 6
d = 10
f = 14
Este número está relacionado con la forma del orbital que ocupa el
electrón.
24. Número cuántico magnético (ml)
Sus valores dependen del valor de l, de manera que puede
tomar todos los valores enteros comprendidos entre −l y +l,
incluido el cero
Está relacionado con la orientación del orbital en el espacio.
25. Número cuántico spin (ms)
Solo puede tomar los valores+ 1/2 y – 1/2 Está relacionado
con el giro del electrón respecto a su eje, lo que genera un
campo magnético con dos posibles orientaciones, según el
sentido del giro.
26. La tabla siguiente muestra la distribución de los
electrones por niveles y orbitales
27. Distribución electrónica
Principios de ordenamiento
La configuración electrónica fundamental se obtiene, en la
práctica, a partir de tres reglas o principios:
regla de la construcción,
principio de exclusión de Pauli y
regla de la máxima multiplicidad de Hund.
28. Regla de la construcción
“La configuración electrónica fundamental se obtiene
colocando los electrones uno a uno en los orbitales
disponibles del átomo en orden creciente de energía”.
29. Principio de exclusión de Pauli
Dos electrones de un mismo átomo no pueden tener los
cuatro números cuánticos iguales”
Como cada orbital está definido por los números cuánticos n,
l y ml, solo quedan dos posibilidades, ms = +1/2 y ms =-1/2,
que físicamente queda reflejado en que cada orbital (definido
por n, l y ml) puede contener un máximo de dos electrones, y
estos deben tener spines opuestos (electrones apareados).
30. Regla de la máxima multiplicidad de Hund
“Cuando varios electrones ocupan orbitales degenerados, de
la misma energía, lo harán en orbitales diferentes y con spines
paralelos (electrones desapareados), mientras sea posible”
31. Diagrama de Moeller
La distribución de los electrones de un átomo en orbitales
recibe el nombre de configuración electrónica. Cuando esta es
la de menor energía, se trata de la configuración electrónica
fundamental.
32. NÚMEROS CUÁNTICOS
Cada electrón del átomo está representado por cuatro números
cuánticos:
n: número cuántico principal.
l: número cuántico orbital o de momento angular.
ml: número cuántico magnético.
Reglas
Si termina en s : l=0
Si termina en p: l=1
Si termina en d: l= 2
Si termina en f: l= 3
ms: número cuántico de spin.
33. EJERCICIO
Realice la configuración electrónica de los siguientes elementos
Poner el resultado de los números cuánticos:
Período= 3
n: número cuántico principal.
n=3
l: número cuántico orbital o de momento angular.
l= 1
ml: número cuántico magnético.
ml= +1
ms: número cuántico de spin.
ms= +1/2
34. Es decir hay dos formas para representar a
un átomo.
35. Realice la configuración electrónica de los
siguientes elementos:
a. Sodio
b. Helio
c. Cloro
d. Calcio
e. Neón
36. ENLACE QUÍMICO
Las fuerzas que unen a los átomos, los iones o las moléculas
que forman las sustancias químicas (elementos y compuestos)
de manera estable se denominan enlaces químicos.
En la formación de un enlace, los átomos tienden a ceder,
ganar o compartir electrones hasta que el número de estos
sea igual a ocho en su nivel de valencia
37. REPRESENTACIÓN DE LEWIS
El químico estadounidense Gilbert Newton Lewis introdujo la
llamada notación de Lewis para representar los átomos y sus
enlaces.
Para representar un átomo, escribimos el símbolo del
elemento y lo rodeamos de tantos puntos como electrones de
valencia tenga.
38. Regla del octeto
Los gases nobles no presentan ninguna tendencia a reaccionar ni a
formar agrupaciones de átomos y ello es debido a que poseen una gran
estabilidad.
El análisis de sus configuraciones electrónicas muestra que, a excepción
del helio, los gases nobles tienen ocho electrones en su nivel más
externo.
Por ello, en general, y aunque existen excepciones, se admite que los
átomos de los elementos se rodeen de ocho electrones en el subnivel
más externo para ganar estabilidad.
39. Nos permite identificar los electrones de valencia que tiene
un elemento y como es que se unen para formar los enlaces
químicos. Consiste en usar el símbolo del elemento químico
rodeado de puntos, cada punto representa el número de
electrones de valencia que tiene el elemento.
Regla del octeto
40.
41. Para representar una molécula, colocamos los electrones del enlace entre los
átomos que lo forman:
46. Clases de enlaces
Según sean los enlaces tenemos diferentes clases de
sustancias con sus propiedades características.
47. ENLACE IÓNICO
Los iones son átomos o grupos de átomos que poseen cargas
positivas o negativas por haber cedido o adquirido electrones.
Según sea su estructura electrónica, cada átomo cede o recibe
un número determinado de electrones hasta adquirir la
configuración estable de gas noble.
De esta forma adquiere una cierta carga positiva o negativa, a
la que denominamos valencia iónica. La valencia iónica de un
elemento es la carga que adquieren sus átomos al convertirse
en iones positivos o negativos.
48. Es la unión de metal y un no metal
Los metales transfieren electrones a los No metales
Si pierde electrones es carga positiva
Si gana electrones es carga negativa
NaCl
Na + Cl
Na +1 Catión
Cl -1 Anión
49. ENLACES COVALENTES
En ocasiones los átomos neutros que forman algunas
sustancias permanecen unidos por un enlace distinto del
iónico: el enlace covalente. Los átomos enlazados de esta
forma suelen formar entidades discretas que denominamos
moléculas.
Se llama enlace covalente a un tipo de enlace
químico que ocurre cuando dos átomos se
enlazan para formar una molécula.
50. Es la unión de No metal y un No metal
Comparten electrones
𝑂2
O + O
51. ENLACE METÁLICO
El enlace metálico es la fuerza atractiva que existe en los
metales entre los iones positivos y los electrones móviles de
valencia que los rodean.
Los metales son los elementos más numerosos de la tabla
periódica y están situados a la izquierda y en el centro de
esta.
Así, son metales el sodio, el magnesio, el titanio, el hierro o la
plata
52. Unión de metales
Se forma con los electrones libres de los dos elementos
metálicos
Se genera una nube electrónica
Los metales son un conjunto de iones positivos.
Es un conjunto iones con carga positiva, y se tiene una
neutralidad eléctrica.
Los metales brillan y son buenos conductores del calor y la
electricidad.
53. Fuerzas de atracción intermolecular
Las fuerzas intermoleculares son las fuerzas de atracción que
existen entre las moléculas de las sustancias covalentes.
Las fuerzas intermoleculares pueden ser de dos clases: fuerzas
de Van der Waals y enlace de hidrógeno.
54. Fuerzas de Van der Waals
Dipolo-dipolo: Son fuerzas atractivas que aparecen entre
dipolos eléctricos constituidos por moléculas polares. Cuanto
mayor es el momento dipolar de las moléculas, mayor es la
fuerza atractiva. Es el caso de las interacciones entre
moléculas HCl en estado líquido o sólido
55. Ion-dipolo: Existe una fuerza ion-dipolo entre un ion y la carga parcial de
un extremo de una molécula polar. Los iones positivos son atraídos hacia
el extremo negativo de un dipolo, mientras que los iones negativos son
atraídos hacia el extremo positivo. La magnitud de la atracción aumenta al
incrementarse la carga del ion o la magnitud del momento dipolar. Las
fuerzas ion-dipolo tienen especial importancia en las disoluciones de
sustancias iónicas en líquidos polares, como una disolución de NaCl en
agua.
56. Fuerzas de London
También llamadas fuerzas de dispersión, son fuerzas atractivas
que aparecen entre moléculas no polarizadas
La existencia de estas fuerzas se explica admitiendo que en un
momento dado la molécula no polar experimenta un ligero
desplazamiento de la carga electrónica y crea un dipolo
instantáneo.
La distribución de la carga cambia rápidamente, de modo que
el momento dipolar promedio es nulo.
57. Pero el dipolo instantáneo puede
polarizar otra molécula cercana y
generar un dipolo inducido. A
temperaturas bajas, la atracción
entre dipolos mantiene las
moléculas en estado líquido o
sólido.
Por ejemplo, entre los átomos de
He, entre las moléculas de O2 , de
N2 y otras.
58. TAREA 3
Realicen las representaciones de Lewis de los siguientes elementos: zinc, francio,
helio, bario y wolframio.
Grafiquen la estructura de Lewis del óxido de dicloro (Cl2 O).
Realiza la distribución electrónica de los gases nobles He, Ne, Ar, Kr, Xe y Ra.
Teniendo en cuenta el número atómico de los elementos siguientes, indica cuántos
electrones tiene cada uno en el nivel más externo: carbono
(Z = 6), nitrógeno (Z = 7), oxígeno (Z = 8) y cloro (Z = 17). — Señala cuántos
electrones debe adquirir cada uno de ellos para conseguir el octeto electrónico
59. Deduzcan la estructura de Lewis de las moléculas siguientes: 𝐻2 O, N 𝐻3 , Be𝐶𝑙2 , B
𝐶𝑙3 , S 𝐶𝑙2 , C 𝑂2 , S 𝑂2 , S 𝑂3 , C 𝐻4 , HClO, 𝐻2 C 𝑂3 , HN 𝑂2
60.
61. ¿Cuál es la principal diferencia entre los dos tipos de fuerzas
intermoleculares: las fuerzas de Van der Waals y el enlace o
puente de hidrógeno?
El cobre es el metal utilizado comúnmente para fabricar los
hilos de las instalaciones eléctricas. ¿En qué propiedades del
metal se basa esta importante aplicación práctica?
62. SÍMBOLOS DE LOS ELEMENTOS QUÍMICOS
Desde la antigüedad los alquimistas
empleaban símbolos para representar los
elementos y compuestos, que hasta entonces
conocían. Dalton fue el primero en utilizar un
sistema de signos para los diferentes
elementos y para algunos compuestos. Los
símbolos modernos se deben a Berzelius
quien propuso utilizar, en vez de signos
arbitrarios, la primera letra del nombre latino
del elemento. Ejemplo: oxígeno O, nitrógeno
N, hidrógeno H.
63. En el caso de que varios elementos tuvieran la misma inicial,
se representaban añadiendo la segunda letra del nombre. Así,
por ejemplo, el cobre Cu, níquel Ni. Observemos que la
primera letra se escribe en mayúscula, mientras que la
segunda, cuando está presente, se escribe en minúscula
La gran diversidad de los nombres de los elementos en la
tabla periódica se debe a diversos factores:
64. Hidrógeno (H) quiere
decir engendrador de
agua, cromo (Cr) color,
cloro (Cl) amarillo
verdoso.
Nobelio (No) en
honor a Alfred Nobel,
Laurencio (Lw) en
honor a Ernest
Lawrence
Por el lugar de su
descubrimiento
Germanio (Ge) de
Alemania, Francio (Fr)
de Francia, Polonio
(Po) de Polonia.
El nombre de
planetas
Uranio (U) de
Urano, neptunio
(Np) de Neptuno,
plutonio (Pu)
65. Fórmulas Químicas
Una fórmula es una expresión simbólica de la composición y
estructura de una sustancia química.
Cada compuesto químico se designa mediante una fórmula
específica, que contiene símbolos de los elementos que la
componen, y unos subíndices, que expresan la relación
numérica entre los elementos.
66.
67. La clase de fórmula elegida para representar un compuesto
depende de la complejidad de éste.
En esta unidad nos centraremos en los compuestos
inorgánicos, que se identifican por su fórmula empírica o
molecular.
Los compuestos inorgánicos son todos los compuestos
químicos, excepto los del carbono, y, además, el dióxido de
carbono, el monóxido de carbono y los carbonatos
69. Valencia y número de oxidación
En la ley de Proust (1799) se enunció que los elementos
químicos se combinan en proporciones definidas y
constantes.
Esta capacidad de combinación de un átomo con otros, para
formar un compuesto, recibió el nombre de valencia.
En la actualidad, para formular con mayor facilidad, se prefiere
utilizar el número de oxidación.
72. Número de oxidación de un elemento viene a ser equivalente
a su capacidad de combinación con un signo positivo o
negativo.
73. REGLAS PARA CONOCER EL NÚMERO DE
OXIDACIÓN
El número de oxidación de los elementos en estado libre es cero.
El número de oxidación del hidrógeno (H) en sus compuestos es +1,
salvo en los hidruros metálicos que es -1.
El número de oxidación del oxígeno en sus compuestos es -2, salvo en
peróxidos que es -1.
El número de oxidación de los metales alcalinos (grupo I) es siempre +1 y
el de los alcalinos térreos (grupo II) es siempre +2.
En las sales de hidrácidos, el número de oxidación de los halógenos
(grupo VII) es -1 y el número de oxidación de los oxigenados (grupo VI)
es -2.
74. Para indicar en el nombre de una sustancia el número de
átomos o grupos de átomos de una fórmula se van a emplear
en ocasiones prefijos numerales griegos. Tales son:
•mono: 1
•di: 2
•tri: 3
•tetra: 4
•penta: 5
•hexa: 6
•hepta: 7
•octa: 8
•nona: 9
•deca: 10
•undeca: 11
•dodeca: 12
75. SUSTANCIAS SIMPLES
Se llaman sustancias simples a aquellas que están constituidas por átomos
de un solo elemento.
77. Compuestos Binarios
Se escriben los elementos en un orden: primero el menos
electronegativo y segundo el más electronegativo.
Se intercambian los números de oxidación pero prescindiendo del
signo.
Siempre que sea posible se simplifica.
El compuesto se lee de derecha a izquierda.
78. Sistemas de Nomenclaturas
Sistemática (propuesta por la IUPAC)
Stock
Tradicional (el sistema más antiguo)
79. ¿Cómo distinguirlas?
Tradicional: OSO, ICO, HIPO – OSO, PER- ICO.
Sistemática: DI, TRI, TETRA, etc..
Stock: (Número romano junto al elemento)
80. Nomenclatura Sistemática (IUPAC)
Consiste en la utilización de prefijos numerales griegos para indicar el
numero de átomos de cada elemento presente en la fórmula.
Los prefijos que se utilizan son: mono(1), di (2), tri (3), tetra (4), penta (5),
Hexa (6), hepta (7),
El prefijo mono puede omitirse.
81. Nomenclatura de Stock
Consiste en indicar el numero de oxidación con números
romanos y entre paréntesis, al final del nombre del elemento.
Si este tiene numero de oxidación único, no se indica.
83. La unión de solamente dos átomos de dos elementos forman un
compuesto binario. Pueden haber distintos tipos de compuestos
binarios dependiendo de la reacción que ocurra.
88. ÓXIDO ÁCIDO
Se les denomino anhídridos. Es la combinación del oxigeno
con un NO metal.
89. PERÓXIDOS
Es la combinación de metal con un oxígeno peróxo.
Son combinaciones binarias del oxígeno generalmente con un metal. Son
derivados del los óxidos que contiene el agrupamiento
O – O (peróxo). El número de oxidación del oxigeno es 1, pero se presenta
siempre en forma de dímero.
Formulación: se escribe el símbolo del metal con subíndice del grupo
peróxo entre paréntesis con la valencia del metal como subíndice.
90. Se escribe el símbolo del metal con subíndice 2 seguido del
grupo peróxo entre paréntesis con la valencia del metal como
subíndice.
91. HIDRUROS
Son combinaciones del hidrógeno con cualquier elemento
químico.
Hidruro metálicos
Hidruros no metálicos o Hidrácidos.
92. HIDRUROS
Son combinaciones del hidrógeno con cualquier elemento
químico.
Es la combinación del Hidrógeno (-1) con un metal.
93. HIDRÁCIDOS: hidruros no metálicos
Es la combinación del hidrógeno (+1) con un no metal de los
grupos VIA y VIIA.
94. Hidruros volátiles (hidruro no metálicos)
Es la combinación del hidrógeno (+1) con un no metal de los
grupos IIIA, IVA, y VA.
95. SALES BINARIAS
Son combinaciones de dos elemento, que no son ni el
Oxígeno ni el Hidrógeno.
SALES NEUTRAS: Son combinaciones de un metal y un no
metal.
96.
97. COMPUESTOS TERNARIOS
Como su nombre lo indica un compuesto ternario va a estar
formado por tres elementos.
98. HIDRÓXIDOS
Los hidróxidos están formados por un ion metálico y el grupo
OH- , ion hidróxido, que actúa como si fuera un elemento con
número de oxidación -1. Los hidróxidos también se
denominan bases y, a efectos de formulación, se comportan
como compuestos binarios
99. Formulación: Para formular a los hidróxidos escribimos en
primer lugar el metal y, a continuación, el ion hidróxido o
hidroxilo, después se intercambian las valencias.
100. OXOÁCIDOS
Las combinaciones binarias del hidrógeno con halógenos y
calcógenos son ácidos (excepto el agua, 𝐻2 O). Otros
compuestos con propiedades ácidas, caracterizados por
contener oxígeno en la molécula, son los oxoácidos. Estos
responden a la siguiente fórmula general:
101. Óxido ácido + Agua = Oxoácido
Ejemplo:
Cl = +1, +3, +5, +7
1) Formar el óxido ácido
𝐶𝑙2𝑂1
2) Óxido ácido + agua
𝐶𝑙2𝑂1 + 𝐻2𝑂 = 𝐻2𝐶𝑙2𝑂2
𝐻1𝐶𝑙1𝑂1
HClO
Nomenclatura
Sistemática (IUPAC)
Nomenclatura Stock Nomenclatura
Tradicional
Oxoclorato de
hidrógeno
Clorato de hidrógeno Ácido hipocloroso
102. OXISALES NEUTRAS
Al hacer reaccionar un hidróxido con un oxoácido, obtenemos
una sal oxisal neutra y agua.
En general, esta sal ternaria está formada por un elemento
metálico o un ion poliatómico positivo y un anión procedente
de un oxoácido.
Hidróxido + Oxoácido= Oxisal neutra