ESTRUCTURA ATOMICA, QUIMICA, CIENTIFICAA

ETIMOLOGÍA
A : Sin
TOMOS : División
Maestro
Discípulo
Robert Boyle: Decía que “la materia estaba en
realidad dividida en pequeñas partículas de
tamaños y formas diferentes”

MODELOS ATÓMICOS
QUÍMICA – TEORÍA ATÓMICA DOCENTE: EDUARDO LOZANO MELCHOR
1. JHON DALTON (1803)
Dio a conocer la primera escala de pesos
atómicos relativos
➢ El átomo es una esfera maciza
✓ Indivisible
✓ Impenetrable
✓ indestructible
➢ Todos los átomos de un elemento
tienen la misma masa y
propiedades.
➢ Los átomos de diferentes elementos
tienen distinta masa y propiedades.
➢ Distintos átomos se combinan entre sí en una relación
numérica sencilla y dan lugar a un compuesto, siendo los
átomos de un mismo compuesto iguales.

MODELOS ATÓMICOS
2. JOSEPH JOHN THOMSON (1904)
➢ El átomo es de forma esférica, con
masa compacta y positiva distribuida
homogéneamente.
“BUDÍN CON PASAS”
CARGA POSITIVA
(ESFERA)
CARGA NEGATIVA
(ELECTRONES)
=
EL ÁTOMO ES ELECTRICAMENTE NEUTRO
Electrones
Incrustados
Robert Millikan
EXPERIMENTO: GOTA DE ACEITE
qelectrón = 1,591x10-19C

MODELOS ATÓMICOS
3. JEAN PERRIN Y NAGAOKA
➢ modificó el modelo de Thompson,
sugiriendo que las cargas negativas
son externas al átomo, por primera
vez se habla de “electrones”
periféricos.
Electrones
Periféricos

MODELOS ATÓMICOS
4. ERNEST RUTHERFORD
➢ El átomo tiene una parte central
denominada núcleo, diminuto y de
carga positiva, compacto y macizo
A) NUCLEO
B) ZONA EXTRANUCLEAR
EXPERIMENTO: PAN DE ORO (1909)
MODELO :
SISTEMA PLANETARIO SOLAR EN MINIATURA (1911)
➢ Concentra el 99,98% de
la masa del átomo
➢ Zona de mayor densidad
➢ Lugar donde se
encuentran los
nucleones
DA = 10 000 DN
VA = 1012 VN
Protón
Neutrón
➢ Concentra el 99,98% de del volumen
del átomo
➢ Lugar donde se encuentran los
electrones
Electrón
Trayectos indefinidos
Órbitas circulares

MODELOS ATÓMICOS
5. NIELS BOHR (1913) NIVELES Y SUB NIVELES DE ENERGÍA
Electrón
Órbitas circulares
rn = a0.n2
Donde:
rn : Radio de una órbita en el nivel “n”
a0 = 0,529Å ≈0,53
n : nivel de energía u órbita
n=1
2
3
4
r 1 r2
r3
Si n=3
2
0,53(3)
n
r =
Si n=2
2
0,53(2)
n
r =
2,12
n
r =
4,77
n
r =

ENERGÍA DE UN ELECTRÓ EN UNA ÓRBITA
1
2
n
E
E
n
=
1 13,6
E eV
= −
19
1 1,6 10
eV x J
−
=
EMISIÓN Y ABSORCIÓN DE ENERGÍA
2 2
1 1
13,6
a b
b a
E E E eV
n n
 
 = − = −
 
 
Ea:Energía del nivel más alejado
Eb:Energía del nivel más cercano
Ejemplo: Determine la energía de un fotón emitido cuando un electrón realiza una transición del tercer nivel
hacia el nivel basal
2 2
1 1
13,6
1 3
E eV
 
 = −
 
 
3
1
a
b
E
E
=
=
n=1
2
3
Emisión de energía
2 2
1 1
13,6
b a
E eV
n n
 
 = −
 
 
1 1
13,6
1 9
E eV
 
 = −
 
 
8
13,6
9
E eV
 
 =  
 
12,09
E eV
 =
19
1,6 10
12,09
1
x J
E eV
eV
−
 
 =  
 
19
193,44 10
E x J
−
 =

MODELOS ATÓMICOS
6. ARNOLD SUMMERFIELD Y NIELS BOHR (1915)
Electrón
Órbitas elípticas
1.A partir del segundo nivel energético existen uno o más subniveles en el mismo nivel.
2.El electrón es una corriente eléctrica minúscula.

RADIACIONES ELECTROMAGNÉTICAS
RAYOS CATÓDICOS
Flujo de electrones, con alta energía cinética,
por lo tanto, es de naturaleza corpuscular
RAYOS X
No poseen carga eléctrica ni masa; esto significa que no
son flujos de ninguna clase de partículas, por lo que son
radiaciones energéticas o electromagnéticas
Onda Electromagnética
CRESTA
VALLE
AMPLITUD (A)
λ
LONGITUD DE ONDA
NODO

LONGITUD DE ONDA ( λ )
Distancia en re dos crestas adyacentes o la
distancia correspondiente en un ciclo u
oscilación
3 000 Å
λ
LONGITUD DE ONDA
y
3λ=3000Å λ=1000Å
Determinación de la longitud de onda ( λ )
Conversión de Å a cm
λ=10-5cm
Equivalencias
1Å=10-8cm
1nm=10-1Å
FRECUENCIA (V )
Es el número de longitudes de onda (oscilaciones
completas o ciclos) que atraviesan un punto dado
por unidad de tiempo (segundo)

PERIODO ( T )
Es el tiempo que demora en realizar un ciclo
o recorrer una longitud una longitud de
onda. Es inversamente proporcional a la
frecuencia
λ
Ejm:
Determinación de la frecuencia
3,5λ = 700Å
Determinar la frecuencia de la radiación electromagnética
para el siguiente gráfico.
Unidad : Segundo
NÚMERO DE ONDAS ( )
Es el número de longitudes de onda o
número de ciclos presentes en una distancia.
Unidad : cm-1
V
V
y
700 A
C = λ . V
C : Velocidad de la Luz
λ : Longitud de onda
V : Frecuencia
C = λ . V
*Determinación de la longitud de onda
λ = 200Å
*Como la longitud de onda está
en cm entonces la velocidad de la
luz será:

TEORÍA CUÁNTICA DE LA RADIACIÓN ELECTROMAGNÉTICA
La radiación electromagnética (REM) emitida o absorbida por un cuerpo se efectúa en forma de pequeñas
unidades discretas llamadas “cuantos”
E = h . V
E: Energía de un fotón
h : Constante de Planck
V : Frecuencia
C : Velocidad de la Luz
λ : Longitud de onda
Ejm.: Determine la energía del fotón en joule para la siguiente radiación electromagnética en el siguiente
gráfico
110 µs
t = 110 µs
#ciclos = 5,5 ciclos

Zona Interna: Núcleo (Rutherford) Zona Externa: Nube Electrónica
- Constituye la parte central del
átomo.
- Es de naturaleza positiva (+)
- Es pequeño y contiene casi
toda la masa del átomo (es
muy denso)
- Contiene protones p+
neutrones(n°) y otras
partículas
- Diámetro núcleo = 10-12 cm,
del átomo
-Constituye la parte externa del
núcleo
-Es de naturaleza negativa
-constituye el 99,98 del volumen
del atómico
-contiene al electrón como
partícula subatómica
Partícula:
* Electrones: (Thompson = 1896)
- Carga negativa (-)
- Masa menor que el protón
ESTRUCTURA ATÓMICA

Leptones
PARTÍCULAS SUB ATÓMICA
Hadrones
Neutrino (v)
Muón (µ)
Tauón (t)
Partículas
ligeras de
interacción débil
Formados por 3
Quarks
BARIONES
MESONES
Formados por 2
Quarks
➢ Protón
➢ Neutrón
➢ Hiperón lambda
➢ Hiperón sigma
➢ Hiperón cascada
➢ Hiperón omega
➢ Mesón pión
➢ Mesón Kaon
Partículas
pesadas de
interacción fuerte
QUARK
-Son las mínimas expresiones de materia hasta ahora encontradas.
-Hoy conocemos 6 tipos de Quark.
Quark Significado Símbolo Spin Carga
up arriba u 1/2 +2/3
down abajo d 1/2 -1/3
charm encanto c 1/2 +2/3
strange extraño s 1/2 -1/3
top cima t 1/2 +2/3
botton profundo b 1/2 -1/3
u
d
u
– 1/3
+ 2/3
+ 2/3
qp =
2
3
+
2
3
+
1
3
– + 1
=
qp =+ 1
(carga del protón)
d
u
d
+2/3
– 1/3
qn =
2
3
+
1
3
– 0
=
qn = 0
(carga del neutrón)
– 1/3
1
3
–
Protón Neutrón

Partículas sub atómicas fundamentales
Partícula Símbolo Masa Carga Descubridor
En g En uma Relativa Absoluta
Electrón e- 9,11.10-28
0,00055 -1 -1,6.10-19
C Thompson
Protón p+ 1,672.10-24
1,0073 +1 +1,6.10-19
C Rutherford
Neutrón nº
1,675.10-24
1,0087 0 0 Chadwick
T Ru Cha
. Relación de masas
n p e
m m m
+ −
  

Núclido
Es todo átomo de un elemento que tiene una composición nuclear definida, es
decir con un número de protones y neutrones definidos y se representa de la
siguiente manera
E
A
Z n°
Pesoatómico
Masaatómica
Nucleonesfundamentales
Numeroatómico
Carganuclear
Numerodeneutrones
Nucleonesneutros
Símbolo
E E E
A A A
Z Z Z
n° n° n°
+
=
= =
-
-
A = Z + N Z = A - N N = A - Z
SÓLO EN ÁTOMOS NEUTROS SE CUMPLE
# #
p e Z
−
= =

TIPOS DE NÚCLIDOS
1. ISÓTOPOS O HÍLIDOS (1913 - Soddy)
Son átomos del mismo elemento. Los
primeros isótopos descubiertos fueron el
Neón por Aston y luego el plomo por
Soddy
• Tienen igual Z.
• Diferente A
• Sus propiedades químicas son similares
Ejemplo:
Para el Hidrogeno:
1
1
A
Z N
E 2
2
A
Z N
E
3
3
A
Z N
E
+ + +
PROTIO DEUTERIO TRITIO
99,98% 0,018% 0,002%
2
H O 2
D O 2
T O
Agua Agua
pesada
Agua
Superpesada
No todos los elementos tienen isótopos, existen cerca de 20 elementos que no
poseen isótopos naturales como He, Be, F,Na,P,Sc,Co,As
1
1 0
H 2
1 1
H 3
1 2
H

2. ISÓBAROS O ISOMÁSICOS
•Átomos de elementos diferentes.
•Diferente Z.
•Igual “A”.
Ejemplo:
1 1
A
Z N
E
2 2
A
Z N
D 3 3
A
Z N
U
42
19 K 42
20Ca 42
21Sc
A = 42
Z = 19
N = 23
A = 42
Z = 20
N = 22
A = 42
Z = 21
N = 21
3. ISÓTONOS O ISONEUTRÓNICOS
• Diferentes elementos.
• Diferentes Z, A
• Igual cantidad de neutrones.
Ejemplo:
1
1
A
Z N
E
A = 31
Z = 15
N = 16
A = 32
Z = 16
N = 16
2
2
A
Z N
D 3
3
A
Z N
U
31
15 16
n
P =
32
16 16
n
s =

4. ISODIÁFEROS
Cuando la diferencia de neutrones y
protones es constante.
IONES
O
17
8
Na 12
11
9
23
N - Z = N - Z
1 1 2 2
9 - 8 12 - 11
= s
Cationes (+)
Aniones (-)
arg
e Z C a
−
= −
X
z E+
P ierd e 3
15
3e
P P +
−
⎯⎯⎯⎯⎯
→
Y
zE−
Ga n a 2
16
2e
S S −
−
⎯⎯⎯⎯
→
A = 27
Z = 13
#P = 13
+
N = 14
#e– = 13 – 3 = 10
Si: Se tiene:
Al
27
13
+3
Pierde electrones
Gana electrones

ESPECIES ISOELECTRÓNICA
Igual cantidad de electrones
1 –
17C # e 17 1 18
−
= + =
3
21SC # e 21 - 3 18
+ −
= =
10 Ne 2
8O− 3
13 Al+
#e = 10 #e = 10 #e = 10

QUÍMICA NUCLEAR
RADIACTIVIDAD
Es el fenómeno de emisión de
partículas y/o energía por
parte de una sustancia
teniendo como origen la
desintegración de los núcleos
inestables de algunos átomos
llamados radiactivos.
• Desintegración
espontánea de
núcleos inestables
• Descubierto por Henry
Beckerel en 1896 al
analizar la
fluorescencia d e una
sal de uranio
(Pechblenda)
• Los esposos Curie
descubrieron el radio
y el polonio
• Desintegración de
Materiales
Radiactivos
Electrón Núcleo de Helio
RADIACTIVIDAD NATURAL
PLECHBLENDA

QUÍMICA – QUÍMICA NUCLEAR DOCENTE: EDUARDO LOZANO MELCHOR
fluorescencia d e una
sal de uranio
(Pechblenda)
• Los esposos Curie
descubrieron el radio
y el polonio
• Desintegración de
núcleos atómicos
debido al bombardeo
de partículas y/o
energía
• Descubierta por Irene
Curie en 1935 al
bombardear Al – 27
con rayos alfa.
n
P
He
Al 1
0
30
15
4
2
27
13
+
→
+
con esta reacci ón se
obtuvo el primer
radioisótopo artificial
Materiales
Radiactivos
Electrón Núcleo de Helio
RADIACTIVIDAD ARTIFICIAL
Sustancia
no
radiactiva
Sustancia
radiactiva
PIER CURIE Y MARIE SKLODOWSKA (1988) IRENE CURIE
300 000
VECES MAS
RADIOACTIVO
400 VECES
MAS
RADIOACTIVO

ELEMETOS QUÍMICOS RADIACTIVOS
Z > 83
A > 200
Un elemento es radioactivo por lo general cuando:
ELEMETOS QUÍMICOS ESTABLES
NÚMEROS MÁGICOS
Los núcleos cuya cantidad de
protones o neutrones son: 2, 8,
20, 28,50, 82 y 126

ECUACIÓN NUCLEAR
NOTACIÓN SIMPLIFICADA
Núcleo Partícula de Partícula de Núcleo
bombardeo emisión
( ; )
padre Hijo
A X Y B
Núcleo Partícula de Núcleo Partícula de
bombardeo emisión
padre Hijo
A X B Y
+ → +
LEY DE SODDY - FAJANS
LEY DE LA CONSERVACIÓN DEL NÚMERO DE
MASA
LEY DE LA CONSERVACIÓN DEL NÚMERO
ATÓMICO
REACTANTES PRODUCTOS
A A
=
 
REACTANTES PRODUCTOS
Z Z
=
 

REACCIONES QUÍMICAS
REACCIONES NUCLEARES
1. Sólo intervienen los electrones
externos del átomo.
1. Sólo intervienen los núcleos
atómicos
2. Están involucradas pequeñas
cantidades de energía (energía
química)
2. Están involucradas grandes
cantidades de energía (energía
nuclear)
3. La velocidad de reacciones
está influenciada por factores
externos como la presión, la
temperatura y los catalizadores
3. La velocidad de reacciones no
está influenciada por factores
externos como la presión, la
temperatura y los catalizadores
4. Los átomos reactantes no
pierden su identidad
4. Los átomos reactantes pierden
su identidad, formando nuevos
núcleos.

TIPOS DE EMISIONES
4
2
A A
Z Z
E X 
−
−
→ +
1. EMISIÓN ALPHA (α)
4
2 He
235 4
92 2
A
Z
E X 
→ +
Ejm:
REACT PROD
A A
=
 
235 = A + 4
231 = A
REACT PROD
Z Z
=
 
92 = Z + 2
90 = Z
4
2

1
A A
Z Z
E X 
+
→ +
2. EMISIÓN BETA (β)
210
84 1
A
Z
Po X 
−
→ +
Ejm:
REACT PROD
A A
=
 
210 = A + 0
210 = A
REACT PROD
Z Z
=
 
84 = Z - 1
85 = Z
0
1e
−
0
1
−

A A
Z Z
E E 
→ +
3. EMISIÓN GAMMA (ϒ)
230 230
90 90
Th Th 
→ +
Ejm:
Reorganización nuclear
0
0

ATRACCIÓN POR CAMPOS MAGNÉTICOS PODER DE PENETRACIÓN
+ + + + + + + + + +
Material Radiactivo
21 < 22
Pantalla fluorescente de ZnS
Bloque de plomo
Polo negativo
Polo positivo
"
$
(
21
22

Partícula Notación en ecuaciones
nucleares
Notación simplificada
Alfa He
4
2

Electrón (beta negativo) e
0
1
0
1 −
− ;
 -
; 
Positrón (beta positivo) e
0
1
0
1 +
+ ;
 +
Neutrón n
1
0
n
Deuterón H
2
1
d
Tritión H
3
1
t
Protón H
1
1
p
Gamma (*) y
0
0
y

FISIÓN NUCLEAR La reacción en cadena es iniciada por un neutrón lento y termina en una
explosión en el caso de una arma nuclear.
En este principio se basa
la bomba atómica, la
cual fue diseñada por
los científicos Otto
Hahn; Fritz Strassmann
y Enrico Fermi, y que
estalló por primera vez
el 16 de julio de 1945 en
el desierto Alamo Gordo
(Nuevo México).
En la bomba atómica de Hiroshima se utilizó
como material fisionable al U – 235.
En la bomba atómica de Nagasaki se utilizo como
material fisionable al Pu – 239.
VENTAJAS DESVENTAJAS
• Es fácil crear una
planta
• Proporciona más
energía que los
combustibles
fósiles
• El combustible U – 235
es muy escaso por lo
tanto es muy costoso
• Deja desechos
radiactivos
• Las plantas de energía
de fisión no son seguras.

FUSIÓN NUCLEAR Es el proceso de unión de dos núcleos livianos para formar un nuevo
núcleo más pesado y más estable este proceso no es contaminante.
energía
n
He
H
H 1
0
4
2
3
1
2
1 +
+
→
+
Para realizar este proceso se requiere
de 10 000 °C por lo que recibe el
nombre de termonuclear. Se considera
que el sol es un gran reactor
termonuclear.
VENTAJAS DESVENTAJAS
• No deja residuos que
contaminan el medio
ambiente
• El combustible es
abundante, por lo tanto
es barato
• Generamos más
energía que la fisión.
• Tecnológicamente es
muy difícil ya que no hay
materiales que soporten
las altas temperaturas.

Es el tiempo
durante el cual
se desintegra el
50% de los
núcleos de un
material
radioactivo. Es
independiente
de la cantidad
de sustancia.
Masa Tiempo transcurrido (t)
i
m
2
i
m
2
2
i
m
3
2
i
m
0
1
2
t
1
2
2 t
1
2
3 t
1
2
n t
2
i
n
m
final
m
inicial
m
Número de vidas medias
o períodos
La
masa
disminuye

2
i
n
m
final
m
final
m
inicial
m
= = 2n
1
2
t
1
2
t =
=
t
t X
En lugar de la masa inicial y la
masa final, se puede también
representar por núcleos
iniciales() y núcleos finales
Utilizando como operador el logaritmo
podemos expresar
2n
o
f
N
N
=
1
2
0,3
log i
f
m t
m t
 
=
 
  1
2
0,3
log i
f
N t
N t
 
=
 
 

APLICACIONES DE LA RADIOACTIVIDAD
EN LA MEDICINA
l – 131: Combate hipertiroidismo
l – 131, P – 32, U – 198: Detectan tumores maligno en diferentes órganos
As-74: Se emplea para localizar tumores cerebrales
C-11: Sirve para detectar zonas enfermas del cerebro con la técnica de la tomografía
Na – 24: Se emplea en análisis de problemas circulatorios.
Tl-201: Sirve para detectar si el tejido cardiaco ha muerto después de un ataque cardiaco y
si la sangre fluye libremente a través de los conductos coronarios.
Tc – 99: Para placas radiográficas , detecta males del hígado, pulmón, páncreas mediante al
técnica de la gammagrafía
Sm – 153; Lu – 177: Paliativo para calmar los dolores que ocasiona el cáncer a los huesos
(Perú, pionero en Latinoamérica en la fabricación de Sm – 153)
Co – 60: Destruye tumores cancerígenos

EN ARQUEOLOGÍA
C – 14 : Antigüedad de fósiles, identifica la antigüedad de todo el material orgánico; es
decir restos fósiles humanos, animales y/o vegetales hasta 50 000 años. Más allá de este
límite no es confiable.
K – 40, U – 238 : Antigüedad de rocas
K-Ar: Permite calcular antigüedades entre 50 000 y 106 años.
U-Pb: Se emplea para minerales terrestres o de otros planetas con antigüedad de varios
millones de años

EN AGRICULTURA
P – 32 : Conserva mayor tiempo los vegetales
·Análisis del C –14 en la fotosíntesis, para llegar a producir alimentos artificialmente, en el
futuro.
·Estudio de absorción de fertilizantes.
·En la ganadería, para determinar la preñez de las vacas y para aumentar la producción de
leche y carne.
·Para extinguir los insectos.
En la preservación de alimentos

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