SEMANA 1 ESTRUCTURA ATÓMICA Y TABLA PERIÓDICA QUÍMICA 2016

CURSO DE QUIMICA, PRIMER AÑO, CICLO 2016  LIBRO DE TEXTO: Timberlake, Karen. Química general, orgánica y biológica. Estructuras de la vida. 4a. ed. Mexico: Pearson Educación; 2013. 936 p. PROGRAMA CORTO: TEMAS Y SUBTEMAS

Semana 1: ESTRUCTURA ATÓMICA Y TABLAPERIÓDICA Partículas subatómicas fundamentales (protón, neutrón, electrón). Tabla periódica Número atómico. Número másico. Isótopo. Definición, representaciones y aplicaciones médicas de isótopos radioactivos. Peso atómico.

Diagramas de Bohr (para átomos e iones). 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). Nomenclatura básica de compuestos inorgánicos según reglas UIQPA (estudio en casa, ver guía de estudio)

ÁTOMO Es la partícula más pequeña (con características determinadas) que forma la materia (los elementos). 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 (cargas + = - )

MODELOS ATÓMICOS

PARTES DEL ÁTOMO

PARTES DEL ÁTOMO NÚCLEO: Parte central, del átomo donde está contenida 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 en constante movimiento. Tiene carga negativa. En los átomos neutros (como están en la Tabla Periódica), el # de electrones = # de protones.

NÚMERO ATÓMICO Se refiere al número de protones que tienen los átomos de cada elemento. No hay átomos de diferentes elementos con el mismo número atómico. No hay átomos de un mismo elemento con diferente número atómico. Es el dato que identifica un elemento.

TABLA PERIÓDICA

NÚMERO MÁSICO ó DE MASA 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 da en otras tablas.

NUMERO DE MASA = # DE PROTONES + # DE NEUTRONES REPRESENTACIÓN:

Ejercicio ¿Cuantos protones, electrones y neutrones hay en cada uno de los siguientes átomos? ATOMO PROTONES ELECTRONES NEUTRONES N 7 Si Al 14 7 26 14 27 13

ELECTRONES GANADOS / PERDIDOS ¿Cuantos protones y electrones hay en cada uno de los siguientes iones? ION PROTONES ELECTRONES ELECTRONES GANADOS / PERDIDOS Na+ O-2 Sn+4 S-2

EJERCICIO Complete la siguiente tabla para átomos neutros: Nombre del elemento símbolo # atómico # de masa # de protones # de neutrones # de electrones N 15 Calcio 42 38 50 14 16 56 138

ISOTOPOS Átomos del mismo elemento con el mismo número atómico (# de protones), pero con distinto número másico (# de neutrones). Reaccionan igual. Algunos son radiactivos.

FORMAS DE REPRESENTAR LOS ISOTOPOS Ejemplo: magnesio-24 Mg-24 24 Mg 12

EJERCICIOS 1. Los dos isotopos mas abundantes del estaño tienen números de masa 120 y 118 . ¿Cuántos protones y neutrones tiene cada isotopo? 2. Escriba el símbolo atómico para isotopos con la siguiente información: a) 4 protones y 5 neutrones b) 26 electrones y 30 neutrones c) Un número de masa 24 y 13 neutrones

Isotopos estables/Isotopos inestables Los isotopos de elementos con # atómicos hasta 19 tienen núcleos estables, son isotopos estables, no emiten radiación. Los isotopos con # atómico de 20 o más 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.

Detección de lesiones óseas, escáner cerebral Tc-99m 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-99m El mas empleado en medicina nuclear Imágenes de esqueleto , musculo cardiaco, cerebro, hígado, pulmones, bazo, riñones y tiroides.

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.

TABLA PERIÓDICA ordena los elementos en base al aumento en sus números atómicos

PERIODOS Son las 7 filas horizontales de elementos. El # de período indica cuantos niveles de energía tienen los átomos. GRUPOS o FAMILIAS Son las columnas verticales de elementos ( tienen propiedades similares). Tienen nombres específicos. El # de columna indica cuantos electrones de valencia tienen los átomos. 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 FAMILIA DE LOS HALOGENOS VIII A FAMILIA DE LOS GASES NOBLES

TABLA PERIODICA

ELEMENTOS DIATOMICOS HIDROGENO NITROGENO OXIGENO FLOUR CLORO BROMO YODO

CONFIGURACIÓN ELECTRÓNICA DE ÁTOMOS Y DE IONES Se refiere al arreglo u ordenamientos que tienen los electrones (según el # atómico)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)

DIAGRAMAS DE BOHR Niels Bohr propuso un modelo atómicos donde se distribuyen los electrones alrededor del núcleo del átomo en espacios definidos de energía (niveles). Según este diagrama, los electrones giran alrededor del núcleo en niveles de energía que pueden ir del n=1 al n=7. En modelos posteriores ya se utilizan niveles, subniveles, orbitales para las configuraciones electrónicas. El # máximo de electrones por cada nivel = 2n2

EJEMPLO DE DIAGRAMA DE BOHR (ver en la tabla el # atómico = # de electrones y el período = niveles de energía en los que se distribuyen)

No. máximo de electrones En el modelo actual cada nivel de energía tiene un número de subniveles igual al # del nivel, que se identifican como s, p, d, f. Además cada subnivel tiene un número de orbitales (debe aprenderlos, ver el cuadro). Cada orbital acepta un máximo de 2 electrones girando en dirección opuesta (spin opuesto). Pueden estar apareados o no apareados (solo 1 electrón en el orbital). Sub-nivel No. de orbitales No. máximo de electrones s 1 2 p 3 6 d 5 10 f 7 14 g 9 18

Nivel Subnivel Designación de sub-niveles 1 1s 2 2s,2p 3 3s,3p,3d 4 4s,4p,4d,4f 5 5s,5p,5d,5f,5g

32 Los orbitales p se encuentran en tres planos px2, py2, pz2 (se resume p6). Cada uno se llena con 2 electrones. ¿A qué elemento corresponde esta representación?¿Porque tiene electrones no apareados? Aumento de energía   2p 2s 1s

Como escribir la configuración electrónica: Ej: 1 s 2 (1=nivel, s=subnivel, 2=electrones) Ej: El Sodio (Na, #atómico atómico 11) se encuentra en el 3er período de la tabla, tiene 3 niveles de energía, n1, n2 y n3 y 11 electrones. 1s2,2s2,2p6,3s1

LLENADO DE ORBITALES utilizando la REGLA DIAGONAL 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s 5p 5d 5f 6s 6p 7s 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s 5p 5d 5f 6s 6p 7s Cuando tienen más de 18 electrones, se producen traslapes de energía, se altera el orden de llenado.

CONFIGURACIÓN ELECTRÓNICA SEMIDESARROLLADA Hierro, Fe, # atómico 26=26 electrones, 4º período=4 nivele de energía. Fe: 1s2,2s2,2p6,3s2,3p6,4s2,3d6 Presenta traslape de energía entre el nivel 4s y el subnivel 3d.

CONFIGURACIÓN ELECTRÓNICA ABREVIADA Se busca el gas noble anterior al elemento , se encierra en corchetes su símbolo, se escriben solo los electrones que hacen falta. Ej: Fe: 1s2,2s2,2p6,3s2,3p6,4s2,3d6 [Ar] 4s2,3d6

Ejercicios Escriba la configuración electrónica semidesarrollada y abreviada para los siguientes átomos a) azufre (S) b) potasio (K) c) Magnesio (Mg) Escriba la configuración electrónica para los siguientes iones d) ion calcio (Ca+2) e) S-2

ELECTRONES DE VALENCIA Son los electrones que se encuentran en el último nivel de energía, son los más externos en el átomo. Son los que intervienen en las reacciones química y forman compuestos. En los elementos representativos el # de columna corresponde a los electrones de valencia.

Ejemplos : Cuantos electrones de valencia presentan los siguientes átomos a) Na b)Ge c) Mg d) S e) F FIN