Átomos, moléculas y iones Capítulo 2 Copyright © The McGraw-Hill Companies, Inc.  Permission required for reproduction or display.

Demócrito: La materia esta formada por partículas muy pequeñas llamadas átomos No fue apoyado por Platón y Aristóteles Jonh Dalton: Profesor ingles Formuló una serie de hipotesis sobre la estructura de la materia, basandose en la idea del átomo

La teoría atómica de Dalton (1808) Los elementos: Formados por partículas pequeñas llamadas átomos. Todos los átomos de un mismo elemento son idénticos (tamaño, masa y propiedades químicas) Los átomos de un elemento son diferentes a los átomos de todos los demás elementos Los compuestos: Están formados por átomos de más de un elemento. En cualquier compuesto, la relación del número de átomos entre dos de los elementos presentes siempre es un número entero o fracción sencilla. Reacción química: Reordenamiento, separación o combinación, nunca supone la creación o destrucción de los mismos. 2.1

Ley de las proporciones definidas Las muestras diferentes de un mismo compuesto siempre contienen los mismos elementos y la misma proporcion de masa. Ley de las proporciones múltiples Si dos elementos pueden combinarse para formar mas de un compuesto, la masa de uno de los elementos que se combina con la masa fija del otro mantiene una relación de números enteros pequeños

Ley de las proporciones múltiples El oxígeno en CO y CO2 Monóxido de carbono 2 Dióxido de carbono Ley de las proporciones múltiples 2.1

Teoría atómica de Dalton Ley de la conservación de la masa Compuesto formado por los elementos X y Y Átomos del elemento X Átomos del elemento Y 16 X 8 Y + 8 X2Y Ley de la conservación de la masa 2.1

Estructura del átomo ATOMO: La unidad básica de un elemento que puede intervenir en una combinación química Formado por partículas subatómicas

Descubrimiento del electrón Tubo de rayos catódicos Thomson, físico ingles determinó la relación carga/masa del electrón y obtuvo un valor de -1,76x108 C Placas metálicas Ánodo Cátodo Alto voltaje Pantalla fluorescente 2.2

Experimento de Millikan Placa cargada Gota de aceite Atomizador Masa medida del e- (1923 Premio Nobel de física) Orificio pequeño Visor del microscopio Placa cargada Gota de aceite en observación carga e- = -1.60 x 10-19 C carga de Thomson /masa del e- = -1.76 x 108 C/g masa del e- = 9.10 x 10-28 g 2.2

Físico aleman: Rontgen Radiactividad Físico aleman: Rontgen Realizando estudios con los rayos catódicos observó: Producian fluorescencia con algunas sustancias Eran muy energéticos Oscurecían las placas fotográficas No podía desviar su trayectoria al utilizar un imán a diferencia de los rayos catódicos No eran rayos catódicos si no una especie de rayos con naturaleza desconocida, debido a esta naturaleza desconocida les dió el nombre de rayos x

Mismas características de los rayos X Radiactividad Marie Curie: Propuso el nombre de radiactividad Becquerel: Propiedades fluorescentes de las sustancias Cámara de plomo Sustancia radiactiva Tres tipos de rayos emitidos por elementos radiactivos La radiación se emitía de forma espontánea Con carga positiva No se ven afectados por el campo eléctrico (Compuesto de uranio) Mismas características de los rayos X Con carga negativa 2.2

La carga positiva está distribuida Modelo atómico de Thomson La carga positiva está distribuida sobre toda la esfera 2.2

(1908 Premio Nobel de química) Diseño experimental de Rutherford (1908 Premio Nobel de química) Lámina de oro Emisor de partículas Ranura velocidad de la partícula ~ 1.4 x 107 m/s (~5% velocidad de la luz ) Pantalla de detección átomos con carga positiva se concentran en el núcleo el protón (p) tiene una carga opuesta (+) del electrón (-) la masa de p es 1840 x la masa de e- (1.67 x 10-24 g) 2.2

Modelo del Átomo de Rutherford ´ radio del átomo ~ 100 pm = 1 x 10-10 m Radio del núcleo ~ 5 x 10-3 pm = 5 x 10-15 m 2.2

Experimento de Chadwick (1932) El neutrón átomos H - 1 p; átomos He - 2 p masa del He/masa del H debe ser = 2 masa medida del He/masa del H = 4 El neutrón (n) es neutral (carga = 0) masa n ~ masa p = 1.67 x 10-24 g 2.2

Partículas subatómicas masa p = masa n = 1840 x masa e- 2.2

X H H (D) H (T) U Número atómico (Z) = número de protones en el núcleo Número de masa (A) = número de protones + número de neutrones = número atómico (Z) + número de neutrones Isotópos son átomos del mismo elemento (X) con diferente número de neutrones en su núcleo Número de masa X A Z Símbolo del elemento Número atómico H 1 H (D) 2 H (T) 3 U 235 92 238 2.3

2.3

Ejemplos C C ? ¿Cuántos protones, neutrones y electrones están en 14 6 ¿Cuántos protones, neutrones y electrones están en ? 6 protones, 8 (14 - 6) neutrones, 6 electrones C 11 6 ¿Cuántos protones, neutrones y electrones están en ? 6 protones, 5 (11 - 6) neutrones, 6 electrones 2.3

Ejemplos ¿Cual es el elemento que contiene 38 protones y 50 neutrones? ¿Calcule su número de masa o masa atómica? Número atómico: 38 Número de masa: 88 Simbolo Sr Estroncio El Litio que se encuentra en la naturaleza es una mezcla de 63Li y 73Li . Dé el número de protones, neutrones y electrones en el átomo neutro de cada isotopo. Número atómico: 3 = número de protones Número de neutrones: 6-3 = 3 Número de electrones: 3 Número atómico: 3 = número de protones Número de neutrones: 7-3 = 4 Número de electrones: 3

Tabla periódica moderna Metales alaclinotérreos Gases nobles Halógenos Metales alcalinos Periodo Grupo Metales Metaloides No metales 2.4

Una molécula diatómica contiene sólo dos átomos Una molécula es un agregado de dos o más átomos en una colocación definitiva que se mantienen unidos a través de fuerzas químicas H2 H2O NH3 CH4 Una molécula diatómica contiene sólo dos átomos H2, N2, O2, Br2, HCl, CO Una molécula poliatómica contiene más de dos átomos O3, H2O, NH3, CH4 2.5

Tabla periódica moderna Metales Metaloides No metales 2.4

Un ion es un átomo o grupo de átomos que tiene una carga neta positiva o negativa. catión es un ion con carga positiva. Si un átomo neutro pierde uno o más electrones se vuelve un catión. Na 11 protones 11 electrones Na+ 11 protones 10 electrones anión es un ion con una carga negativa. Si un átomo neutro gana uno o más electrones se vuelve un anión. Cl- 17 protones 18 electrones Cl 17 protones 17 electrones 2.5

Un ion monoatómico contiene solamente un átomo Na+, Cl-, Ca2+, O2-, Al3+, N3- Un ion poliatómico contiene más de un átomo OH-, CN-, NH4+, NO3- 2.5

Iones monoatómicos 2.5

¿Sabe qué son los iones? Al ¿Cuántos protones y electrones están en ? 27 Al 3+ ¿Cuántos protones y electrones están en ? 13 13 protones, 10 (13 – 3) electrones ¿Cuántos protones y electrones están en Se 78 34 2- ? 34 protones, 36 (34 + 2) electrones 2.5

El compuesto iónico NaCl Los compuestos iónicos son una combinación de cationes y aniones la fórmula siempre es la misma que la fórmula empírica la suma de las cargas en el catión(es) y anión(es) en cada una de las fórmulas debe ser igual a cero El compuesto iónico NaCl 2.6

Fórmula de compuestos iónicos 2 x +3 = +6 3 x -2 = -6 Al2O3 Al3+ O2- 1 x +2 = +2 2 x -1 = -2 CaBr2 Ca2+ Br- 1 x +2 = +2 1 x -2 = -2 Na2CO3 Na+ CO32- 2.6

Nomenclatura química Nombre de los compuestos Dos tipos de sistemas STOCK ESTEQUIOMETRICO O DE PREFIJOS Metal + No Metal No Metales 2.7

Compuestos Orgánicos Inorgánicos Contiene carbono, combianado con hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y azufre CO, CO2 y CS2 Ionicos Hidratos Moleculares Acidos y Bases

Nomenclatura química Compuestos iónicos a menudo un metal + no metal anión (no metal) + catión (metal) Cationes: Nombre del elemento anteponiendo la palabra ion o cation Cuando el cation tiene mas de un estado de oxidación el nombre del catión + () el estado de oxidación del catión en números romanos 2.7

Nomenclatura química Compuestos iónicos a menudo un metal + no metal Sales binarias: Se forma a combinar un metal con un halógeno o S-2 Metal solo 1 número de oxidación: 2. Metal más números de oxidación Raíz del nombre del nm + uro de Nombre del m Raíz del nombre del nm + uro de Nombre del m () número de oxidación del m en números romanos 2.7

Nomenclatura química Compuestos iónicos a menudo un metal + no metal Sales binarias/ oxidos metalicos: Se forma a combinar un metal con oxigeno Metal solo 1 número de oxidación: 2. Metal más números de oxidación Oxido de Nombre del m Oxido de Nombre del m () número de oxidación del m en números romanos 2.7

Nomenclatura química Hidróxidos Hidóxido es una sustancia que acepta iones H+ cuando se disuelve en agua Se forma cuando se combina un metal con el ión OH- (hidroxilo) 1. Metal con solo 1 números de oxidación nombre del metal Hidróxido de 1. Metal con varios números de oxidación nombre del metal Hidróxido de () número de oxidación

Nomenclatura química Compuestos iónicos Sales ternarias: Combinación entre el metal + oxíanion o amonio + no metal Sales de los oxianiones poliatómicos Metal solo 1 número de oxidación: 2. Metal más números de oxidación de Nombre del m Nombre del oxianion o radical oxigenado () número de oxidación del m en números romanos de Nombre del m Nombre del oxianion o radical oxigenado 2.7

Algunos iones poliatómicos (tabla 2.3) 2.7

Nomenclatura química Compuestos iónicos Sales ternarias y cuaternarias de amonio: Amonio es un catión especial, es un cation poliatómico, se puede combinar con radicales simples y con radicales oxigenados Cuando se une con radicales simples: 2. Cuando se une con radicales oxigenados: + uro de amonio Raíz del radical simple o no metal de amonio Nombre del oxianion o radical oxigenado 2.7

Nomenclatura química Compuestos iónicos Sales Hidrogenadas o ácidas: Se forman cuando se combina un oxianion hidrogenado con un metal o con amonio Cuando solo hay 1 hidrógeno: 2. Cuando hay más de un hidrógeno: ácido de Hidrogenado de Metal o amonio Nombre del radical oxigenado o oxianion 2 di 3 tri 4 tetra 5 penta ácido de Hidrogenado de Metal o amonio Nombre del radical oxigenado o oxianion 2.7

Nomenclatura química Hidruros metálicos: Se forma cuando se combina un metal con el H-1 en forma de anion Cuando el metal tiene 1 número de oxidación: 2. Cuando el metal tiene más de 1 número de oxidación: metal Hidruro de () Número de oxidación del metal en números romanos metal Hidruro de 2.7

Nomenclatura de Oxidos no Metálicos Nomenclatura química Compuestos moleculares Por lo general estan formados de elementos no metálicos. No hay transferencia de electrones durante la formación del compuesto, la transferencia es parcial. Nomenclatura de Oxidos no Metálicos Se utiliza el sistema estequiométrico, el cual se basa en el uso de prefijos que se anotan antes del nombre de cada elemento. Prefijo Número de átomos mono 1 di 2 tri 3 Prefijo Número de átomos tetra 4 penta 5 hexa 6 Prefijo Número de átomos hepta 7 octa 8 nona 9

Nomenclatura de Oxidos no Metálicos Nomenclatura química Compuestos moleculares Nomenclatura de Oxidos no Metálicos Se utiliza el sistema estequiométrico, el cual se basa en el uso de prefijos que se anotan antes del nombre de cada elemento. óxido de Prefijo del número de oxígenos Prefijo del número de átomos del no metal Nombre del no metal

Radical simple + no Metal Nomenclatura química Compuestos moleculares Radical simple + no Metal Se utiliza el sistema estequiométrico, el cual se basa en el uso de prefijos que se anotan antes del nombre de cada elemento. Nombre del radical simple Prefijo del número del radical Prefijo del número de átomos del no metal Nombre del no metal

Ácidos o ácidos hidrácidos Nomenclatura química Compuestos moleculares Ácidos o ácidos hidrácidos Ácido es una sustancia que libera iones H+ cuando se disuelve en agua Se forma cuando se combina un radical simple con el hidrógeno 1. Cuando el compuesto se forma en disolución Raíz del nombre del no metal ácido hídrico 1. Cuando el compuesto no se forma en disolución Raíz del nombre del no metal uro de hidrógeno

Compuestos moleculares Nomenclatura química Compuestos moleculares Oxácidos Se forma cuando se combina un radical oxigenado con el hidrógeno 1. Cuando el nombre del radical oxigenado termina en ito Raíz del oxianion ácido oso 1. Cuando el nombre del radical oxigenado termina en ato Raíz del oxianion ácido ico

Compuestos moleculares Nomenclatura química Compuestos moleculares Hidratos Son compuestos que tienen un número específico de moléculas de agua unidas a ella Estas moléculas de agua se pueden separar mediante calentamiento. Cuando la sal pierde todas sus moléculas de agua, se le conoce como sal anhidra aguas o hidratos Nombre de la sal Número de moléculas de agua

Nomenclatura química Hidrocarburos Compuestos orgánicos La química de los compuestos orgánicos esta determinada por sus grupos funcionales OH alcohol NH2 amina COOH ácido carboxilico = alqueno = alquino