UNIDAD 7 “ATÓMOS Y ENLACES” + ANEXO “FORMULACIÓN” FRANCISCO JAVIER GORDILLO ORTIZ COLEGIO Mª INMACULADA. ZAFRA BADAJOZ 4º ESO

Unidad 7. Los átomos y sus enlaces. Objetivos didácticos. Profundizar en la teoría atómica, describir núcleo y corteza de los átomos y relacionarlo con las características de los elementos. Relacionar la teoría atómica con la ordenación periódica de los elementos y con la razón por la que se forman enlaces. Interpretar las propiedades observables en las sustancias con su constitución atómica y su tipo de enlace.

CIENCIAS FÍSICAS CIENCIAS BIOLÓGICAS RAMAS DE LA CIENCIA FÍSICA. QUÍMICA. ASTRONOMÍA. GEOLOGÍA. CIENCIAS FÍSICAS CIENCIAS BIOLÓGICAS BIOLOGÍA. BOTÁNICA. ZOOLOGÍA. MEDICINA.

¿QUÉ ES LA QUÍMICA? ESTUDIA LA COMPOSICIÓN, PROPIEDADES Y TRANSFORMACIONES DE LA MATERIA. ESTUDIA LOS PRINCIPIOS FUNDAMENTALES RELATIVOS A LA CONSTITUCIÓN, PROPIEDADES Y CAMBIOS EN LA MATERIA. GENERAL. INORGÁNICA. ORGÁNICA. BIOQUÍMICA. ESTUDIA LOS ELEMENTOS Y SUS COMPUESTOS A EXCEPCIÓN DE LOS COMPUESTOSNDEL CARBONO. RAMAS DE LA QUÍMICA. ESTUDIA LOS COMPUESTOS DEL CARBONO. ESTUDIA LOS PROCESOS QUÍMICOS QUE OCURREN EN LOS ORGANISMOS VIVOS.

Unidad 7. Los átomos y sus enlaces. DEMOCRITO DE ABDERA (418 a .C.) PRIMERA TEORIA SOBRE LA CONSTITUCION DE LA MATERIA. HABLO DE LA DISCONTINUIDAD DE LA MATERIA Y QUE ESTABA FORMADA POR PEQUEÑAS PARTES LLAMADAS ÁTOMOS Y EL VACIO QUE RESULTABA ENTRE ELLOS. TAMBIEN DIJO QUE LOS ATOMOS ERAN ETERNOS, INDIVISIBLES Y DE LA MISMA NATURALEZA, PERO DIFERIAN EN FORMA, TAMAÑO Y DISTRIBUCION EN UN CUERPO.

Unidad 7. Los átomos y sus enlaces. MODELO ATÓMICO DE DALTON (1803) PRIMERA TEORIA ATÓMICA CON CARÁCTER CIENTÍFICO. LAS IDEAS FUNDAMENTALES DE LA TEORÍA SON: (1) LA MATERIA ESTÁ CONSTITUIDA POR ÁTOMOS. Si Fe y Cu (2) LOS ÁTOMOS SON INDIVISIBLES Y NO SE MODIFICAN DURANTE LAS REACCIONES QUÍMICAS. 2H2+O2 → 2H2O (3) TODOS LOS ÁTOMOS DE UN ELEMENTO QUÍMICO SON IGUALES ENTRE SÍ Y DISTINTOS DE LOS ÁTOMOS DE OTRO ELEMENTO QUÍMICO. = (4) LOS COMPUESTOS SE FORMAN POR LA UNIÓN DE ÁTOMOS DE DISTINTOS ELEMENTOS. O + H = AGUA

Unidad 7. Los átomos y sus enlaces. MODELO ATÓMICO DE THOMSON (1902) DESCUBRIMIENTO DEL ELECTRÓN (RELACIÓN DIRECTA ENTRE LA MATERIA Y LA ELECTRICIDAD). LOS ELECTRONES TIENEN CARGA ERLECTRICA NEGATIVA Y SON IDÉNTICOS EN TODOS LOS ELEMENTOS QUÍMICOS. PARTICULAS SUBATÓMICAS

Unidad 7. Los átomos y sus enlaces. EXPERIMENTO DE RUTHERFORD (1911) LANZAMIENTO DE PARTÍCULAS a (CON CARGA POSITIVA) SOBRE UNA LÁMINA FINA DE ORO Y RODEADA DE UN NEGATIVO FOTOGRÁFICO PARA EVIDENCIAR LOS IMPACTOS.

Unidad 7. Los átomos y sus enlaces. EXPERIMENTO DE RUTHERFORD (1911) RESULTADOS: LA MAYORÍA DE LAS PARTÍCULAS a TRASPASAN LA LÁMINA DE ORO. UNA MINORÍA SE VEN DESPLAZADAS. ALGUNA INCLUSO REBOTA HACIA ATRÁS.

Unidad 7. Los átomos y sus enlaces. EXPERIMENTO DE RUTHERFORD (1911) CONCLUSIONES: LA MAYORÍA DE LAS PARTÍCULAS a TRASPASAN LA LÁMINA DE ORO. El núcleo es mayoritariamente hueco. UNA MINORÍA SE VEN DESPLAZADAS. Porque rozan o chocan con algunos núcleos. ALGUNA INCLUSO REBOTA HACIA ATRÁS. Porque chocan de frente con los núcleos.

Unidad 7. Los átomos y sus enlaces. MODELO ATÓMICO NUCLEAR EN EL ÁTOMO ENCONTRAMOS DOS REGIONES: EL NÚCLEO: pequeño, con casi toda la masa y contiene los PROTONES (+) y los NEUTRONES (0). La masa del neutrón es ligeramente mayor que la del protón. LA CORTEZA: muy voluminosa, sin apenas masa y contiene los ELECTRONES (-). LOS ÁTOMOS CONTIENEN EL MISMO NÚMERO DE PROTONES QUE DE ELECTRONES PARA CONSEGUIR UN EQUILIBRIO ELÉCTRICO.

Unidad 7. Los átomos y sus enlaces. EL NÚMERO ATÓMICO (Z) = Nº de Protones = Nº de Electrones EL NÚMERO MÁSICO (A) = Nº de Protones + Nº de Neutrones Z = 6 A = 12 CARBONO (C) : N = A - Z A = Z + N TIENE 6 Protones + 6 Electrones + (12 - 6 = 6) Neutrones.

Unidad 7. Los átomos y sus enlaces. Z = 6 A = 12 CARBONO (C) : Tiene 6 Protones + 6 Electrones + (12 - 6 = 6) Neutrones.

Unidad 7. Los átomos y sus enlaces. LOS ÁTOMOS VIENEN DEFINIDOS POR SU NÚMERO ATÓMICO (Z) C12 y C14 EN UN ÁTOMO ESTABLE DEBEN DE COINCIDIR EL NÚMERO DE PROTONES Y EL DE ELECTRONES, PARA QUE EXISTA UN EQUILIBRIO ELÉCTRICO. PERO EL NÚMERO DE NEUTRONES ES VARIABLE. ISÓTOPOS SI UN ÁTOMO SE DESESTABILIZA, SIEMPRE ES A CAUSA DE LA PÉRDIDA O GANANCIA DE ELECTRONES. IONES Pierden electrones Ganan electrones CATIONES (+) ANIONES (-)

Unidad 7. Los átomos y sus enlaces. IONES CATIONES (+) ANIONES (-) Na+ , Mg2+ ó Al3+ Cl - , O2-, ó S2-

Actividades para casa -1 ¿Qué diferencia más importante existe entre el modelo atómico y el modelo nuclear? Con ayuda de la tabla periódica, y redondeando el número másico para evitar cifras decimales, di cuantos protones, electrones y neutrones tienen los elementos Mg, S, F, Zn y Fr. De los elementos del ejercicios anterior, ¿Cuáles crees que posiblemente no tengan isótopos?

Actividades para casa -1 Señala cuáles de los siguientes átomos son isótopos del mismo elemento: De los siguientes elementos determina: El que tiene mayor número de neutrones. El que tiene menor número de protones. El que tiene menor número de electrones. ¿De que elementos se trata? Arsénico (As) 75-33=42 24-12=12 Magnesio (Mg)

Unidad 7. Los átomos y sus enlaces. CORTEZA ATÓMICA Y NIVELES ENERGÉTICOS: Bohr basándose en el descubrimiento del electrón por parte de Rutherford afirmó que: Los electrones de la corteza están ordenados y organizados en distintas capas en función de su energía.

Unidad 7. Los átomos y sus enlaces. Los electrones se colocan en capas sucesivas: 1(K), 2(L), 3(M), 4(N), … En la capa 1 o K únicamente caben 2 e-. En la capa 2 o L entran 8 e-. En la capa 3 o M caben 18 e-. En la capa 4 o N se admiten hasta 32 e-. Por lo tanto en la capa o nivel n se pueden situar 2n2 electrones.

Unidad 7. Los átomos y sus enlaces. Pero las capas a su vez presentan subcapas o subniveles. Subnivel s: entran 2 electrones como máximo. Subnivel p: entran 6 electrones como máximo. Subnivel d: entran 10 electrones como máximo. Subnivel f: entran 14 electrones como máximo. La capa 1 o K presenta únicamente subnivel s (2 e-) máximo. La capa 2 o L presenta subnivel s y p (2+6=8 e-) máximo. La capa 3 o M presenta subniveles s, p y d (2+6+10=18 e-) máximo. La capa 4 o N y sucesivas, presentan subniveles s, p, d y f (2+6+10+14=32 e-) máximo.

Representación de la distribución de electrones en un átomo: En el átomo de CLORO: Z= 17, presenta 17 electrones que se distribuyen de la siguiente manera: 1s2,2s2 p6, 3s2 p5. En el átomo de SODIO: Z= 11, presenta 11 electrones que se distribuyen de la siguiente manera: 1s2,2s2 p6, 3s1.

Configuración electrónica Para obtener la configura-ción electrónica de un elemento se van rellenan-do los orbitales siguiendo el orden de las flechas, lo que se conoce como diagrama de Moeller.

Ejemplo: Escribir la configuración electrónica del oro. Au (Z = 79) Miramos en la tabla periódica el nº atómico (Z) del oro (Au) y vemos que es 79. El nº de electrones si el átomo es neutro será el mismo, es decir 79. Vamos rellenando los orbitales teniendo en cuenta el esquema anterior (Diagrama de Moeller)

Au (Z = 79) 2 2 6 2 6 10 10 14 2 6 2 6 9 2 PERIODO 1 s2 2 s2 p6 3 s2 p6 d10 4 s2 p6 d10 f14 5 s2 p6 d9 6 s2 GRUPO

Relación entre configuración electrónica y la posición en la Tabla periódica de un elemento. Au 1 s2 2 s2 p6 3 s2 p6 d10 4 s2 p6 d10 f14 5 s2 p6 d9 6 s2

Actividades para casa -2 Escribir la configuración electrónica del níquel (Ni) Z = 28, del yodo (I) Z = 53 y del bario (Ba) Z = 56, siguiendo el diagrama de Moeller. Aprenderse los grupos 1 y 2 de la tabla periódica.

(Ni) Z = 28 2 2 6 2 6 8 PERIODO 2 1 s2 2 s2 p6 3 s2 p6 d8 4 s2 GRUPO

Relación entre configuración electrónica y la posición en la Tabla periódica de un elemento. 1 s2 2 s2 p6 3 s2 p6 d8 4 s2

(I) Z = 53 2 2 6 2 6 10 10 2 6 2 5 1 s2 2 s2 p6 3 s2 p6 d10 4 s2 p6 d10 f14 5 s2 p5

Relación entre configuración electrónica y la posición en la Tabla periódica de un elemento. 1 s2 2 s2 p6 3 s2 p6 d10 4 s2 p6 d10 f14 5 s2 p5

(Ba) Z = 56 2 2 6 2 6 10 10 2 6 2 6 2 1 s2 2 s2 p6 3 s2 p6 d10 4 s2 p6 d10 f14 5 s2 p6 d9 6 s2

Relación entre configuración electrónica y la posición en la Tabla periódica de un elemento. Ba 1 s2 2 s2 p6 3 s2 p6 d10 4 s2 p6 d10 f14 5 s2 p6 d9 6 s2

Actividades para casa -3 ACTIVIDADES 3 y 4 (Página 183). ACTIVIDAD 25, 28 y 32 (Página 194) . Realiza la configuración electrónica del hierro (Fe) y de yodo (I-) siguiendo el diagrama de Moeller. Aprenderse los grupos 3-4-5-6 y 7 de la tabla periódica.

SISTEMA PERIÓDICO

SISTEMA PERIÓDICO

Periodos y grupos. Periodos:Son las filas. Hay 7. Grupos: son las columnas. Hay 18. Los elementos se clasifican en: Metales (A la izquierda). No metales (A la derecha). Semimetales (Situados entre los metales y no metales). Hidrógeno (Características propias). Gases nobles (Grupo 18). Tierras raras (Son dos series de elementos que quedan fuera de la Tabla periódica). Lantánidos Actínidos

Nombres de los grupos principales. Grupo 1: Metales alcalinos. Grupo 2: Metales alcalinos–térreos. Grupos 3–12: Metales de transición. Grupo 13: Metales térreos. Grupo 14: Carbonoideos. Grupo 15: Nitrogenoideos. Grupo 16: Anfígenos. Grupo 17: Halógenos. Grupo 18: Gases nobles.

SISTEMA PERIÓDICO DE LOS ELEMENTOS f

Grupo 1: Metales alcalinos. Símbolo Elemento Li Litio Na Sodio K Potasio Rb Rubidio Cs Cesio Fr Francio Conf. Elect. última capa 2 s1 3 s1 4 s1 5 s1 6 s1 7 s1

Grupo 2: Metales alcalinos–térreos. Símbolo Elemento Be Berilio Mg Magnesio Ca Calcio Sr Estroncio Ba Bario Ra Radio Conf. Elect. última capa 2 s2 3 s2 4 s2 5 s2 6 s2 7 s2

Grupos 3–12: Metales de transición. Símbolo Elemento Sc Escandio Ti Titanio V Vanadio Cr Cromo Mn Manganeso Fe Hierro Co Cobalto Ni Niquel Cu Cobre Zn Cinc Conf. Elect. última capa 3 d1 4 s2 3 d2 4 s2 3 d3 4 s2 3 d4 4 s2 3 d5 4 s2 3 d6 4 s2 3 d7 4 s2 3 d8 4 s2 3 d9 4 s1 3 d10 4 s2

Grupo 13: Metales térreos. Símbolo Elemento B Boro Al Aluminio Ga Galio In Indio Tl Talio Conf. Elect. última capa 2 s2 p1 3 s2 p1 4 s2 p1 5 s2 p1 6 s2 p1

Grupo 14: Carbonoideos. Símbolo Elemento C Carbono Si Silicio Ge Germanio Sn Estaño Pb Plomo Conf. Elect. última capa 2 s2 p2 3 s2 p2 4 s2 p2 5 s2 p2 6 s2 p2

Grupo 15: Nitrogenoideos. Símbolo Elemento N Nitrógeno P Fósforo As Arsénico Sb Antimonio Bi Bismuto Conf. Elect. última capa 2 s2 p3 3 s2 p3 4 s2 p3 5 s2 p3 6 s2 p3

Grupo 16: Anfígenos. Símbolo Elemento O Oxígeno S Azufre Se Selenio Te Teluro Po Polonio Conf. Elect. última capa 2 s2 p4 3 s2 p4 4 s2 p4 5 s2 p4 6 s2 p4

Grupo 17: Halógenos. Símbolo Elemento F Flúor Conf. Elect. última capa Cl Cloro Br Bromo I Iodo At Astato Conf. Elect. última capa 2 s2 p5 3 s2 p5 4 s2 p5 5 s2 p5 6 s2 p5

Grupo 18: Gases nobles. Símbolo Elemento He Helio Ne Neón Ar Argón Kr Kriptón Xe Xenón Rn Radón Conf. Elect. última capa 1 s2 2 s2 p6 3 s2 p6 4 s2 p6 5 s2 p6 6 s2 p6

Actividades para casa - 4 Realiza la configuración electrónica de los siguientes elementos e iones: Mn, Cr2+, As, Sn, Ag+, Co, O2- y Ne. Aprenderse bien todos los elementos desde el grupo 1 al 7 de la tabla periódica.

Actividades para casa - 4 RESPUESTA: Mn (Z=25) Cr2+ (Z=24) As (Z=33) Sn (Z=50) Ag+ (Z=47) Co (Z=27) O2- (Z=8) Ne (Z=10) 1 s2 2 s2 p6 3 s2 p6 d5 4s2 1 s2 2 s2 p6 3 s2 p6 d2 1 s2 2 s2 p6 3 s2 p6 d10 4 s2 p3 1 s2 2 s2 p6 3 s2 p6 d10 4 s2 p6 d10 5 s2 p2 1 s2 2 s2 p6 3 s2 p6 d10 4 s2 p6 d8 5 s2 1 s2 2 s2 p6 3 s2 p6 d7 4 s2 1 s2 2 s2 p6 1 s2 2 s2 p6

Actividades para casa - 5 ACTIVIDADES 5 y 7 (Página 185). ACTIVIDAD 30 y 33 (Página 194) . Aprenderse los grupos 8-9-10-11 y 12 de la tabla periódica.

Unidad 7. Los átomos y sus enlaces. UNIONES ENTRE ATÓMOS

ENLACE QUÍMICO. EN LA NATURALEZA SON MUY POCOS LOS ÁTOMOS QUE SE ENCUENTRAN LIBRES Y AISLADOS. Ej.) He o el Ne. NORMALMENTE LOS ÁTOMOS SUELEN UNIRSE A OTROS SEMEJANTES PARA FORMAR ELEMENTOS, O BIÉN SE UNEN A OTROS ÁTOMOS DISTINTOS PARA DAR LUGAR A COMPUESTOS.

ENLACE QUÍMICO. UN ENLACE QUÍMICO ES LA UNIÓN ENTRE DOS ÁTOMOS O MÁS, PARA FORMAR UN SISTEMA ESTABLE, EL CUAL TIENE MENOS ENERGÍA QUE LOS ÁTOMOS POR SEPARADO. La energía desprendida en el proceso se conoce como energía de enlace, y coincide con la energía necesaria para romper dicho enlace. Las agrupaciones de átomos dependen del número y del tipo de átomos que se unen, y se clasifican en dos grupos: MOLÉCULAS y CRISTALES.

ENLACE QUÍMICO. MOLÉCULAS CRISTALES NÚMERO Fijo y en general pequeño. Variable y alto. TIPO Átomos. Átomos o iones. ESTADO Sólidos, líquidos o gases. Sólidos. ORDENACIÓN No presentan. Ordenación regular 3D. TIPOS Elementos (Si átomos iguales) o Compuestos (Si átomos distintos) Metálicos, Covalentes e iónico. EJEMPLOS

ENLACE QUÍMICO. Ne Ar K+ Al3+ I- 1 s2 2 s2 p6 1 s2 2 s2 p6 3 s2 p6 LA “REGLA DEL OCTETO” ES UNA REGLA PRÁCTICA APROXIMADA QUE PRESENTA NUMEROSAS EXCEPCIONES, PERO QUE SIRVE PARA PREDECIR EL COMPORTAMIENTO DE MUCHAS SUSTANCIAS. MUCHOS ÁTOMOS TIENDEN A TENER OCHO ELECTRONES EN SU ÚLTIMA CAPA PARA CONSEGUIR LA ESTABILIDAD DEL GAS NOBLE MÁS CERCANO, LA CUAL SE LOGRA CON 8 ELECTRONES, O BIÉN, TENIENDO COMPLETA SU ÚLTIMA CAPA. Ej: Ne 1 s2 2 s2 p6 Ar 1 s2 2 s2 p6 3 s2 p6 K+ 1 s2 2 s2 p6 3 s2 p5 Al3+ 1 s2 2 s2 p6 3 s2 p1 I- 1 s2 2 s2 p6 3 s2 p6 d10 4 s2 p6 d10 f14 5 s2 p5 p6 p6

Actividades para casa - 6 Aprenderse bien todos los elementos de la tabla periódica.

TIPOS DE ENLACE QUÍMICO. ENLACE IÓNICO ENLACE COVALENTE ENLACE METÁLICO

Enlace iónico Se dará un enlace de este tipo en la unión de átomos que tiendan a ceder electrones con facilidad (METALES), con otros que tiendan a cogerlos fácilmente (NO METALES). Los elementos que forman este enlace están separados a ambos lados en la Tabla Periódica. Ejemplos: Na y Cl ; Li y F ; K y I ….. Cuando se unen dan lugar a un SÓLIDO CRISTALINO.

¿Cómo se forma el enlace iónico? Los átomos que se unen tenderán a tener 8 electrones en su última capa. 11Na :1s22s2p63s1 -1 e Na+ -Si el SODIO pierde un electrón, tendrá ocho electrones en la capa 2. 17Cl=1s22s22p63s23p5 +1electrón 8 electrones 17 Cl- = 1s22s22p63s23p6

¿Cómo se forma el enlace iónico? Se han formado los iones Na+ y Cl- El sodio le cedió un electrón al cloro que lo ganó. Ambos iones de signo contrario se atraen y se unen formando un compuesto :NaCl

Propiedades de compuestos iónicos. Forman estructuras cristalinas . Donde los átomos ocupan posiciones muy ordenadas. Son duros pero frágiles ya que se rompen con facilidad. Tienen altos puntos de fusión y ebullición. Conducen la corriente eléctrica en disolución.

Enlace covalente. Se establece entre átomos de la derecha del sistema periódico, o entre dos átomos de un mismo elemento. Los átomos comparten algunos de sus electrones para obtener ocho electrones en su última capa.

Enlace covalente.

Enlace covalente.

Propiedades de compuestos covalentes. Poseen bajos puntos de fusión y ebullición. Por lo que son líquidos o gases a temperatura ambiente. Son aislantes del calor y la electricidad.

Enlace metálico. Lo forman la asociación de átomos de carácter metálico del sistema periódico al unirse entre sí. Los núcleos de los átomos se unen entre si formando una red. Los electrones se sitúan libres alrededor de la red positiva formando lo que se llama UNA NUBE DE ELECTRONES.

Propiedades de compuestos metálicos Los electrones siempre están en movimiento, y es esta movilidad lo que le da su brillo metálico característico, tal como se puede ver en el oro, cromo y otros metales. Este movimiento de electrones libres explica el que los metales conduzcan la electricidad y el calor.

Actividades para casa - 7 ACTIVIDADES 34-38-39 y 41 (Página 194) .