Estructura Atómica y Tabla Periódica SEMANA 01 ---- 2017 Isabel Fratti de Del Cid Diapositivas con imágenes, e ilustraciones, cortesía de Licda.: Lilian Guzmán 2017

ATOMO 22 Es la partícula mas pequeña de un elemento que mantiene sus características. Todos los átomos de un elemento son característicos de ese elemento y diferentes de los otros elementos. Los átomos son representados por modelos atómicos que han variado y han sido modificados a través del tiempo.

MODELOS ATOMICOS a través del tiempo

Estructura básica del átomo Núcleo: parte central muy pequeña, posee carga positiva, y prácticamente toda la masa del átomo. Aquí hallamos Protones (+) y neutrones sin carga(o); por eso la carga del núcleo es positiva. Nube de electrones: región extranuclear en ella se hallan los electrones (-) a altas velocidades.Esta región tiene carga negativa. Recordar que el átomo tiene igual número de protones (+) que electrones (-), por eso el átomo es NEUTRO.

PARTICULAS SUB-ATOMICAS El átomo esta formado de muchas partículas sub atómicas, Entre las principales tenemos: PROTONES(p, p+): Partículas que tienen una carga positiva y una masa que es aproximada de 1 uma ( se halla en el núcleo). NEUTRONES (n, no): Partículas neutras con una masa un poco mayor 1uma(se halla en el núcleo) ELECTRONES(e-): Partículas con carga negativa y una masa muy pequeña (respecto al protón, y el neutrón, por eso para efectos prácticos se considera despreciable ) se hallan fuera del núcleo.

Partículas subatómicas fundamentales Símbolo Carga Masa (uma) Ubicación En el átomo Protón p ó p+ + (positiva) 1.007 núcleo Neutrón n ó n0 0 (neutra ) 1.008 Electrón e - - (negativa) 0.00055 Fuera del núcleo

Esquema básico de un átomo

NÚMERO ATÓMICO: Es igual al número de protones en el núcleo de un átomo. Es igual al número que ocupa en la tabla periódica. Este número identifica al elemento. Debido a que el átomo es eléctricamente neutro el número atómico también corresponde al número de electrones que el átomo posee. NÚMERO DE MASA: Es la suma del número de protones mas el número de neutrones en un átomo. ( tanto protones como neutrones se hallan en el núcleo).

Números usados para determinar el # de protones, electrones y neutrones en un átomo. NUMERO DE MASA = # DE PROTONES + # DE NEUTRONES NUMERO ATOMICO = # DE PROTONES. Por lo tanto el # neutrones se calcula así: #Neutrones = Número de masa- Numero atómico.

ISOTOPOS Átomos del mismo elemento que tienen el mismo número atómico pero diferente número de masa, lo que se debe a que poseen diferente número de neutrones.

Ejemplo de el # de protones, electrones y neutrones en isotopos de un mismo elemento. Note: No cambia Ni el Número De Protones Ni electrones SOLO el Número de Neutrones Isotopo # PROTO NES # ELEC TRONES # NEUTRONES 24 Mg 12 25 13 26 12Mg 14

REPRESENTACIÓN DE LOS ISOTOPOS Los isotopos se pueden representar de las siguientes maneras: Note que se hace énfasis en indicar la masa del isótopo (24) ya que el número atómico es el mismo (12) para todos los isótopos del Mg, y de cualquier otro isotopono es necesario indicarlo en todas las representaciones. 24 Mg Magnesio-24 Mg-24 12

EJERCICIO : complete la siguiente tabla con las características de los isotopos dadas. Nombre del elemento Representación # atómico # de masa # de protones # de neutrones # de electrones 15 7N Calcio 42 38 50 14 16 56 138

EJERCICIOS para realizar en clase. 1-Los dos isotopos mas abundantes del estaño tienen números de masa 120 y 118 . Escriba la representación de cada isótopo y calcule :cuántos protones y neutrones tiene cada isotopo. 2. Escriba la representación para isotopos que posen: a) 4 protones y 5 neutrones____________ b) 26 electrones y 30 neutrones__________ c) Un número de masa 24 y 13 neutrones:

Ejemplo de isótopos usado para el diagnóstico y tratamiento de algunas enfermedades ISOTOPO APLICACIÓN MEDICA Ce-141 Tubo digestivo, medida de flujo sanguíneo hacia el miocardio Ga-67 Imagen abdominal, detección de tumores Ga-68 Detección de cáncer pancreático P-32 Tratamiento de leucemia, cáncer pancreático 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 Es la masa de un átomo expresada en uma (unidades de masa atómica). Se calcula obteniendo el promedio de los pesos de sus isotopos según el % de su existencia en la naturaleza. Esta es la razón por que en la tabla periódica, la mayoría de los pesos atómicos, no son números enteros sino poseen fracciones. Ejemplo: Hidrogeno (H): 1.00797 Cloro (Cl) : 35.453 Antimonio (Sb): 121.75

Tabla periódica actual Los más de 100 elementos reconocidos ( entre los hallados en la naturaleza y los sintetizados en el laboratorio), se distribuyen en una tabla que posee: A) 18 columnas ( Bloques verticales) conocidos como grupos, identificados con números : I al VIII ó con números Arábigos ( 1 a la 18). Aquí están agrupados elementos con propiedades físicas , químicas y configuración electrónica similares. B) 7 Periodos ( Hileras Horizontales). Los elementos están colocados en orden creciente a sus números atómicos.

Esquema de la tabla períodica

Tabla periódica actual reconocida oficial por la UIQPA (06-01-2016)

Nombres específicos de algunas familias y grupos 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 HALOGENOS VIII A GASES NOBLES o INERTES

CLASIFICACION DE LOS ELEMENTOS POR METALES, NO METALES Y METALOIDES METALES: Constituyen más del 75 % de los elementos, se localizan a la izquierda de la línea gruesa escalonada. En su mayoría son sólidos ( excepto Ga, Hg, Cs, Fr), brillantes, dúctiles, maleables, buenos conductores del calor y electricidad. NO METALES: Se sitúan a la derecha de la línea escalonada, poseen poco o ningún brillo, malos conductores del calor y la electricidad. Se pueden hallar en estado líquido, solido o gas. Metaloides («Semiconductores») Presentan propiedades tanto de metales como de no metales. se encuentran en la región intermedia de la línea escalonada que separa metales y no metales. Ejemplo: Ge- As Sb-Te Po-At . Todos son sólidos.

ELEMENTOS DIATOMICOS Son siete : H2, N2, O2, F2, Cl2, Br2, I2 Se les encuentra en la naturaleza formando moléculas diatómicas ( uniones entre dos átomos iguales) : Son siete : H2, N2, O2, F2, Cl2, Br2, I2 Observe que todos corresponden a No Metales.

Localización en la tabla periódica de los ELEMENTOS DIATOMICOS FLOUR HIDROGENO NITROGENO OXIGENO CLORO BROMO YODO

Clasificación de los elementos y su posición en la tabla periódica REPRESENTATIVOS: Situados en las primeras dos y en las ultimas seis columnas. Se les identifica e con las letras A o solo con números: ELEMENTOS DE TRANSICION Se encuentran en la región central de la tabla periódica, Se identifican con las letras B o números: ELEMENTOS DE TRANSICION INTERNA ( Tierras raras). Constituyen dos series: Lantánidos del 57( La) hasta el 71 (Lu) Actínidos del 89(Ac) hasta 103 (Lr) *. Se ubican en dos líneas horizontales en la parte baja de la tabla periódica. Actualmente son reconocidos 118 elementos. IA IIA IIIA IVA VA VIA VIIA VIIIA 1 2 13 14 15 16 17 18 IIIB IVB VB VIB VIIB VIIIB IB IIB 3 4 5 6 7 8,9,10 11 12

Localización en la tabla periódica de elementos Representativos, de transición y transición interna.

Número máximo de electrones por nivel El máximo número de electrones en cada nivel de energía es igual a : Nivel 1 2(1)2 = 2 Nivel 2 2(2)2 = 8 Nivel 3 2(3)2 = 18 Nivel 4 2(4)2= 32 2n2

Configuración electrónica Es la disposición de los electrones de un átomo o de un ión en niveles ( 1 al 7), subniveles ( representados por las letras : s, p, d, f ) y orbitales. Se colocan de menor a mayor energía. Debe usarse la regla diagonal, ya que ésta incluye los traslapes de orbitales y la configuración electrónica de las tablas periódicas no incluyen éstos traslapes.

Llenado de orbitales usando la regla diagonal. Empiece de arriba abajo, siguiendo la dirección de las flechas ó líneas.. El número máximo de electrones que se coloca en cada subnivel es el siguiente: s………..2 electrones p………..6 electrones d………..10 electrones f……….. 14 electrones Nota: NO debe colocar más electrones que los que le corresponden al átomo o al ión representado.

LLENADO DE ORBITALES usando la regla diagonal El llenado queda en el siguiente orden: 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s …. 1s 2s 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

Significado de los datos en una configuración electrónica El número y localización de electrones en átomos se especifican con los siguientes símbolos. 2 p5 # DE ELECTRONES NIVEL SUB -NIVEL

No. máximo de electrones Subniveles, orbitales y electrones en cada nivel ( del 1 al 4) y su representación de estos sub-niveles tiene también un número máximo de electrones. Nivel Sub-nivel No. de orbitales No. máximo de electrones Designación # total de e- por nivel 1 s 2 1s2 2s2 2p6 8 p 3 6 3s23p63d10 18 d 5 10 4 4s24p64d104f14 32 f 7 14

Los electrones en un mismo orbital tienen espines opuestos ( GIRAN EN SENTIDO CONTRARIO) Cuando un orbital esta lleno con sus dos electrones decimos que sus electrones están apareados. Cuando un orbital tiene un solo electrón decimos que el electrón es no apareado. En el siguiente ejemplo, poseemos cuatro electrones apareados y 3 no apareados. Ejemplo: 7N = 1s2 2s2 2p3  1s2 2s2 2px1 2py1 2pz1 32 Aumento de energía 2px 1 2py 1 2pz1   2p3 2s2 1s2

Figuras para representarlos subniveles s, p, d.

Número máximo de electrones que deben asignarse en las configuraciones electrónicas. Atomos: El número de electrones máximo a distribuirse corresponde al número atómico del elemento. Cationes: Al número de electrones del átomo se le restan los electrones perdidos( éstos corresponden a la carga del catión) ejemplo: Ca+2: Posee 18 electrones ( 20 del átomo -2 perdidos) Aniones: Al número de electrones del átomo se le suman los electrones ganados (estos corresponden a la carga del anión) Ejemplo: F- :Posee 10 electrones ( 9 del átomo + 1 ganado)

Representación de la configuración electrónica desarrollada , semidesarrollada y abreviada. Desarrollada: Si el subnivel posee más de un orbital, deben representarse separadamente Ej: los subniveles p poseen los orbitales px, py, pz, se representan por separado. Semidesarrollada: Se escriben en los subniveles el número total de electrones que posee: K = 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 Abreviada: Se escribe entre corchetes el símbolo del gas noble del periodo anterior y luego los electrones de más que posee: K= [ Ar] 4s1 K =1s2 2s2 2px2 2py2 2pz2 3s2 3px2 3py2 3pz24s1

IONES : CATIONES Y ANIONES. Iones: son partículas de materia con carga eléctrica. Se dividen en: Cationes: poseen carga positiva (+) porque han perdido electrones ( cargas negativas). Ej. De cationes monoatómicos K + ( el K perdió 1e-) Mg +2 ( el Mg perdió 2e-) Aniones: Poseen carga negativa pues han ganado electrones ( cargas negativas) .Ej. De aniones monoatómicos. F- ( el F ganó 1 e-) S-2 (el S ganó 2e-) Si poseen más de un átomo, se dice que son poli atómicos . Catión poli atómico : NH4+ Aniones poli atómicos : SO4 -2 , HCO3-

Iones poliatómicos Aniones poli atómicos : SO4 -2 , HCO3- S0n partículas cargadas , pero poseen más de un átomo se dice que son poli atómicos . Catión poli atómico : NH4+ Aniones poli atómicos : SO4 -2 , HCO3-

Ejemplo de estructura electrónica de iones A- Cationes: 20Ca+2 = 1s22s22p63s23p6 Note: Se distribuyeron 18 e-, pues el Ca tenia 20e-, pero perdió 2e- al formar Ca+2., llegando a tener la configuración del gas noble anterior a su periodo, que es el Argón que tiene 18 e-. Forma abreviada: 20Ca+2 = [Ar]

B- Aniones ( ganan e-, poseen más electrones que el átomo que los origino : 9F- = 1s22s22p6 Note: se distribuyeron 10 e- pues el F posee 9 e-, pero ganó 1e- al formar F-, llega a tener la configuración del gas noble del período que ocupa que es el Neón, que tiene 10 e-. Forma abreviada : 9F - = [ Ne]

Configuración electrónica del ión . ION # PROTONES # ELECTRONES # e- ganados ó perdidos Es anión / catión Configuración electrónica del ión Na+ O-2 Ge+4 S-2

Diagrama de Bohr, para átomos y iones Se coloca el # de protones*(algunos autores colocan también el # de neutrones ó el símbolo del elemento)dentro de un círculo, que representa al núcleo y en líneas concéntricas que representan los niveles de energía el número total de electrones en cada nivel**. *#Protones =Número atómico del elemento( posición numérica en la tabla periódica ) **: Se calculan en base a la configuración electrónica del elemento ó ión

1er nivel 2e- 2do nivel 8 e- 3er.nivel 8e- 4to nivel 1e- Ejemplo de como se calculan los electrones por nivel para hacer un diagrama de Bohr Ej :Potasio ( K): tiene en la tabla periódica número 19, entonces tiene 19 protones ( +) y por lo tanto también 19 electrones(-):Queda así su configuración electrónica: 19 K: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 1er nivel 2e- 2do nivel 8 e- 3er.nivel 8e- 4to nivel 1e- Ej :Potasio ( K): tiene en la tabla periódica número 19, entonces tiene 19 protones ( +) y por lo tanto también 19 electrones(-):Queda así su configuración electrónica: 19 K: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 1er nivel 2e- 2do nivel 8 e- 3er.nivel 8e- 4to nivel 1e- El diagrama de Bohr quedará :

Ejemplo de DIAGRAMAS DE BOHR, de átomos y sus respectivos iones

Realice los diagramas de Bohr para los siguientes átomos y sus respectivos iones A) Ca B) Ca +2 C) S D) S-2

Electrones de valencia : se hallan en el nivel más externo del átomo Electrones de valencia : se hallan en el nivel más externo del átomo. En los elementos representativos, corresponden al número de columna en que se halla el átomo Elemento / Estructura electrónica # columna Electrones en el último nivel de energía =Electrones de valencia N 1s22s2p3 VA Ultimo nivel = 2 2s22p3 = 5 Ca 1s22s22p63s2 IIA Ultimo nivel =3 3s 2 = 2 Cl 1s22s22p63s2 3p5 VIIA Ultimo nivel = 3 3s23p5 = 7 K 1s22s22p63s23p64s1 IA 4s1 = 1

A-Ubicado en columna VIA y tercer período___ Resuelva los siguientes ejercicios, colocando en el espacio el símbolo del elemento con esas características A-Ubicado en columna VIA y tercer período___ B-Metal líquido del 4to período _______ C- Su configuración es: [Ne]3s23p3 ______ D-Posee 76 protones___________ E- Elemento de mayor electronegatividad ______ F-Su configuración electrónica termina en 3s23p5 __ G-Lantánido sintetizado artificialmente_______ H-Gas noble del 6to período_____________ J-Metaloide del 4to período con 5 e- de valencia ___

Ejercicios del libro de texto recomendados 3.7 ; 3.9 : 3.11 ; 3. 13 ; 3.15 ; 3.17 ; 3.29 ; 3.31 , 3.47 ; 3.49 ; 3.51 ; 3.53 , 3.81 ; 3.83 ; 3.85 ; 3.93 ; 3.95 ; 3.99 ; 3.111 . Vea las respuestas a éstos problemas en las páginas 124, 125.