Estructura Atómica y Tabla Periódica QUIMICA INDUSTRIAL Semana 2

2 ATOMO Es la partícula mas pequeña de un elemento que mantiene sus características. 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 modelos atómicos han variado y han sido modificados a través del tiempo. 2 2

3 MODELOS ATOMICOS a través del tiempo 3

4 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. 4

5 PARTICULAS SUB-ATOMICAS El átomo esta formado de muchas partículas sub atómicas, Entre las principales tenemos: 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, n o ): Partículas neutras con una masa un poco mayor 1uma(se halla en el núcleo) NEUTRONES (n, n o ): 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. 6

6 Partículas subatómicas fundamentales partícula SímboloCargaMasa (uma) Ubicació n En el átomo Protónp ó p + + (positiva)1.007núcleo Neutrón n ó n 0 0 (neutra) 1.008núcleo Electrón e - - (negativa) Fuera del núcleo

7 Esquema básico de un átomo 7

8 NÚMERO ATÓMICO Es igual al número de protones en el núcleo de un átomo. Es igual al número que 0cupa en la.NÚMERO ATÓMICO: Es igual al número de protones en el núcleo de un átomo. Es igual al número que 0cupa 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 el número de protones mas el número de neutrones en un átomo. ( tanto protones como neutrones se hallan en el núcleo).NÚMERO DE MASA: Es el número de protones mas el número de neutrones en un átomo. ( tanto protones como neutrones se hallan en el núcleo). 8

9 Números usados para determinar el # de protones, electrones y neutrones en un átomo. 9 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.

10 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.

11 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 11 Isotopo PROTO NES ELECTRO NES NEUTRONES 24 Mg Mg Mg 12 14

12 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, no es necesario indicarlo en todas las representaciones. 12 Mg 24 Magnesio-24Mg-24

13 EJERCICIO: complete la siguiente tabla con las características de los isotopos dadas. 13 Nombre del elemento Represe ntación # atómico # de masa # de protones # de neutro nes # de electrones 15 7 N 15 Calcio

14 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 14

15 Ejemplo de isótopos usado para el diagnóstico y tratamiento de algunas enfermedades ISOTOPOAPLICACIÓN 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-85Detección de lesiones óseas, escáner cerebral Tc-99mEl mas empleado en medicina nuclear Imágenes de esqueleto, musculo cardiaco, cerebro, hígado, pulmones, bazo, riñones y tiroides. 15

16 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 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. Ej: Cloro (Cl) : Antimonio (Sb):

17 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 romanos : 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 ( Bloques Horizontales). Los elementos están colocados en orden creciente a sus números atómicos. 17

18 Esquema de la tabla períodica

19 I AMETALES ALCALINOS II AMETALES ALCALINOTERREOS III AFAMILIA DEL BORO IV AFAMILIA DEL CARBONO V AFAMILIA DEL NITROGENO VI AFAMILIA DEL OXIGENO VII A HALOGENOS VIII A GASES NOBLES o INERTES Nombres específicos de algunas familias y grupos

20 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. se encuentran en la región intermedia de la línea escalonada que separa metales y no metales. Ej: Ge- As Sb-Te. Todos son sólidos. 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. Ej: Ge- As Sb-Te. Todos son sólidos. 20

21 ELEMENTOS DIATOMICOS Se les encuentra en la naturaleza formando moléculas diatómicas entre ellos mismos : Son siete : H 2, Son siete : H 2, N 2, O 2, F 2, Cl 2, Br 2, I 2 Observe que todos corresponden a No Metales. 21

22 Localización en la tabla periódica de los ELEMENTOS DIATOMICOS 22 HIDROGENO NITROGENO OXIGENO FLOUR CLORO BROMO YODO

23 Clasificación de los elementos en: REPRESENTATIVOS :ituados en las primeras dos columnas y en las ultimas seis columnas de la tabla periódica. Se les identifica en algunas tablas con la letra A. REPRESENTATIVOS :Situados en las primeras dos columnas y en las ultimas seis columnas de la tabla periódica. Se les identifica en algunas tablas con la letra A. ELEMENTOS DE TRANSICION Se encuentran en la región central de la tabla periódica, Se identifican con las letras B. ELEMENTOS DE TRANSICION INTERNA ( Tierras raras). Constituyen dos series Lantánidos del 58 hasta el 71 Lantánidos del 58 hasta el 71 Actínidos del 90 hasta 103. Actínidos del 90 hasta 103. Se encuentran en dos líneas horizontales en la parte baja de la tabla periódica. Se encuentran en dos líneas horizontales en la parte baja de la tabla periódica. 23

24 Localización en la tabla periódica de elementos Representativos, de transición y transición interna. 24

25 Número máximo de electrones por nivel El máximo número de electrones en cada nivel de energía es igual a : 25 2n 2 Nivel 1 2(1) 2 = 2 Nivel 2 2(2) 2 = 8 Nivel 3 2(3) 2 = 18 Nivel 4 2(4) 2 = 32

26 Configuración electrónica Es la disposición de los electrones de un átomo 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. 26

27 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. 27

28 LLENADO DE ORBITALES usando la regla diagonal 1s 2s2p 3s3p3d 4s4p4d4f 5s5p5d5f 6s6p 7s 28 1s 2s2p 3s3p3d 4s4p4d4f 5s5p5d5f 6s6p 7s

29 Significado de los datos en una configuración electrónica El número y localización de electrones en átomos se especifican con los siguientes símbolos p 5 NIVEL SUB -NIVEL # DE ELECTRONES # DE ELECTRONES

30 Subniveles, orbitales y electrones en cada nivel y su representación de estos sub- niveles tiene también un número máximo de electrones. 30 NivelSub-nivelNo. de orbitales No. máximo de electrones Designación # total de e- por nivel 1s121s s 1 2 2s 2 2p 6 8 p36 3 s12 3s 2 3p 6 3d p36 d510 4 s12 4s 2 4p 6 4d 10 4f p36 d510 f714

31  Los electrones en un 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. 31   2p  2s 1s Aumento de energía 31

32 Formas esquemáticas para representar diferentes subniveles.

33 Número máximo de electrones que deben asignarse en las configuraciones electrónicas. Atomos: El número de electrones 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) ej: 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)Ej: F - :Posee 10 electrones ( 9 del átomo + 1 ganado) 33

34 Representación de la configuración electrónica desarrollada y 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. 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: Semidesarrollada: Se escriben en los subniveles el número total de electrones que posee: K = 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1 K = 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1 Abreviada: Se escribe entre corchetes el símbolo del gas noble del periodo anterior y luego los electrones de más que posee: K= [ Ar] 4s 1 34 K =1s 2 2s 2 2p x 2 2p y 2 2p z 2 3s 2 3p x 2 3p y 2 3p z 2 4s 1

35 Ejemplo de estructura electrónica de iones A- Cationes: 2o Ca +2 = 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 Note: Se distribuyeron 18 e-, pues el Ca tenia 20e-, pero perdió 2e- al formar Ca+2. Forma abreviada: 20 Ca +2 = [Ar] B- Aniones: 9 F - = 1s 2 2s 2 2p 6 Note: se distribuyeron 10 e- pues el F posee 9 e-, pero ganó 1e - al formar F -. Forma abreviada : 9F - = [ Ne] 35

36 IONES : CATIONES Y ANIONES. IONES : CATIONES Y ANIONES. Iones: son partículas de materia con carga eléctrica. Y se dividen en: Cationes: poseen carga positiva (+) porque han perdido electrones ( cargas negativas). Ej. De cationes monoatómicos K + ( el K perdió 1e-) Mg +2 ( 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-) Cuando poseen más de un átomo, se dice que son poli atómicos Ej : Catión poli atómico : NH 4 + Cuando poseen más de un átomo, se dice que son poli atómicos Ej : Catión poli atómico : NH 4 + Aniones poli atómicos : SO 4 -2, HCO

37 Complete el siguiente cuadro. ION #PROTO NES # ELECTRONE S ´# e- ganados ó perdidos Configuración electrónica del ión Na + O -2 Sn +4 S -2 37

38 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. 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. **: Se calculan en base a la configuración electrónica. 38

39 EJEMPLOS DE DIAGRAMA DE BOHR 39

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

41 ELECTRONES DE VALENCIA Se hallan en el nivel de energía más externo del átomo. En la mayoría de elementos, corresponden a el número de columna en que se hallan. Se hallan en el nivel de energía más externo del átomo. En la mayoría de elementos, corresponden a el número de columna en que se hallan. 41 Elemento / Estructura electrónica # colum na Electrones en el último nivel de energía =Electrones de valencia N 1s 2 2 s 2p 3 VA 2s 2 2p 3 = 5 Ca 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 IIA3s 2 = 2 Cl 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5 VIIA3s 2 3p 5 = 7 Na 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 IA 3s 1 = 1

42 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]3s 2 3p 3 ______ D-Posee 76 protones___________ Elemento de mayor electronegatividad ______ Su configuración electrónica termina en 3s 2 3p 5 __ Lantánido sintetizado artificialmente_______ Gas noble del 6to período_____________ Metaloide del 4to período con 5 e- de valencia ___ 42