Unidad 3: Estructura atómica Química Unidad 3: Estructura atómica

núcleo que se mueve en órbita alrededor Fundamentos del átomo Localización adentro el átomo Partícula Carga Masa protón 1+ en núcleo ~1 a.m.u. neutrón en núcleo ~1 a.m.u. electrón 1 núcleo que se mueve en órbita alrededor ~0 a.m.u. a.m.u.: unidad usada para medir la masa de átomos

Para encontrar la carga neta en un átomo, considerar número atómico: # de p+ 10 Ne 20.1797 -- el número entero en la tabla periódica -- determina identidad del átomo número total: (# de p+) + (# de n0) (No está en “el Table.") Para encontrar la carga neta en un átomo, considerar __ y __. p+ e-

“Cuando veo un catión, veo un ion positivo; un átomo cargado anión: ion de a (-) catión: ion de a (+) -- más e- que p+ -- más p+ que e- -- formado cuando aumento e de los átomos- -- formado cuando los átomos pierden e- Pienso eso a n iones ser negativo iones. “Cuando veo un catión, veo un ion positivo; C A + ion.” es decir, yo…

3 15 31 P3 2+ 38 88 Senior2+ 2 52 19 K1+ Red Carga Atómico Número Masa Ion Símbolo Descripción 15 p+ 16 n0  18 e- 3 15 31 P3 38 p+ 50 n0  36 e- 2+ 38 88 Senior2+ 52 p+ 76 n0 2 52  128  Te2  54 e- 19 p+ 20 n0  1+ 19  39 K1+  18 e-

Isótopos: diversas variedades de los átomos de un elemento -- tener diff. #' s de n0; así, diff. masas -- algunos son radiactivos; otros no son Todos los átomos de un elemento reaccionan iguales, químicamente. Isótopo Masa p+ n0 Nombre común H-1 1 1 protium H-2 2 1 1 deuterio H-3 3 1 2 tritio Átomos C-12 Átomos C-14 6 p+ 6 n0 6 p+ 8 n0 estable radiactivo

Isótopos radiactivos: tener demasiados o demasiados pocos n0 El núcleo intenta lograr un más bajo estado de energía lanzando extraordinariamente energía como ________. radiación e.g., a - o b - partículas, rayos del g período: la época necesaria para      ½ de un radiactivo      muestra a decaer      en materia estable e.g., C-14: -- el período es 5.730 años -- decae en N-14 estable

= C-14 = N-14 presente presente Decir que 120 g la muestra de C-14 es encontrado hoy. = C-14 = N-14 Años de ahora en adelante g de C-14 presente g de N-14 presente 120 5.730 60 60 11.460 30 90 17.190 15 105 22.920 7.5 112.5

I 53 125 1 Terminar la designación atómica … da el Info exacto sobre una partícula atómica masa # atómico # carga (eventualmente) elemento símbolo Bocio debido a carencia del yodo el yodo ahora está agregado a la sal I 53 125 1

Completo Atómico Designación Protones Neutrones Electrones 238 92 U 92 146 92 23 11 1+ Na 11 12 10 79 34 2 SE 34 45 36 59 3+ 32 24 27 Co 27 37 1 20 18 17 Cl 17 55 7+ 30 18 25 Manganeso 25

Democritus y Leucippus Desarrollo histórico del modelo atómico Griegos (~400 B.C.E.) Democritus y Leucippus La materia es discontinua (es decir, “granoso "). Modelo griego del átomo

Indirectas en el átomo científico ** Antonio Lavoisier:     ley de la conservación de la masa ** José Proust (1799): ley de proporciones definidas: cada el compuesto tiene una proporción fija e.g., agua .......................... 8 g O: 1 g H óxido del cromo (ii) ....... Cr de 13 g: 4 g O

2 3 Indirectas en el átomo científico (cont.) ** John Dalton (1803): ley de proporciones múltiples: Cuando dos diversos compuestos tener mismos dos elementos, iguales masa de los resultados de un elemento adentro múltiplo de número entero de la masa de otra. e.g., agua .......................... óxido del cromo (ii) ....... peróxido de hidrógeno ......... óxido del cromo (vi) ...... 2 8 g O : 1 g H 16 g O : 1 g H Cr de 13 g : 3 4 g O Cr de 13 g : 12 g O

Los átomos no son indivisible. Teoría atómica de John Dalton (1808) Los átomos no son indivisible. 1. Los elementos se hacen de     las partículas indivisibles llamaron los átomos. ¡Isótopos! 2. Los átomos del mismo elemento están exactamente     igualmente; particularmente, tienen el mismo Massachusetts. 3. Los compuestos se forman cerca     el ensamblar de átomos de dos     o más elementos en fijo,     cocientes del número entero. Dalton modelo del átomo e.g., 1:1, 2:1, 1:3, 2:3, 1:2: 1 NaCl, H2O, NH3, FE2O3, C6H12O6

** Guillermo Crookes CRT de la cruz maltesa computadora monitor     El causar de los rayos     la sombra era     emitido de     cátodo. CRT de la cruz maltesa computadora monitor pantalla de radar televisión

líneas del campo eléctrico El Thomsons (~1900) J.J. Thomson descubierto ese los “rayos catódicos” son… … desviado por eléctrico     y campos magnéticos J.J. Thomson líneas del campo eléctrico “rayos catódicos” fosforescente pantalla Tubo de Crooke + + + + + + -- -- -- … (-) partículas electrones

Ciruelo de Thomson modelo del pudín Guillermo Thomson (a.k.a., señor Kelvin): Puesto que el átomo era sabido para ser eléctricamente neutral, él propuso el modelo del pudín de ciruelo. Señor Kelvin -- Cantidades iguales de (+) y (-)    carga distribuida uniformemente    en átomo. + - -- (+) es ~2000X más masivo     que (-) (ciruelo pudín) Ciruelo de Thomson modelo del pudín

foto del líquido H2 compartimiento de burbuja ** James Chadwick     neutrones descubiertos en 1932. -- n0 no tener ninguna carga y ser duro de detectar -- propósito de n0 = estabilidad del núcleo Chadwick foto del líquido H2 compartimiento de burbuja Y ahora sabemos de muchos otras partículas subatómicas: quarks, muons, positrones, neutrinos, piones, etc.

Experimento de la hoja de oro Ernesto Rutherford (1909) Experimento de la hoja de oro Viga del a - partículas (+) dirigidas en la hoja de oro rodeada cerca pantalla fosforescente (de ZnS). oro hoja partícula viga a - fuente plomo bloque ZnS pantalla

La mayoría del a - las partículas pasaron a través, algunos pescadas con caña levemente, y una fracción minúscula despidió detrás. Conclusiones: 1. El átomo es sobre todo espacio vacío. 2. (+) las partículas se concentran en el centro. núcleo = “poca tuerca” 3. (-) núcleo de la órbita de las partículas.

+ - - Modelo del pudín de ciruelo de Thomson Modelo de Dalton (también el Griego) Modelo del Rutherford - + -  N

Modelos atómicos recientes Planck máximo (1900): Propuesto eso las cantidades de energía se cuantifican  solamente se permiten ciertos valores Niels Bohr (1913): e- puede poseer solamente cantidades determinadas de energía, y puede por lo tanto estar solamente seguro   distancias del núcleo. e- encontrado aquí e- nunca encontrado aquí planetario (Bohr) modelo N

Experimento de la biología Para conducir un experimento de la biología, usted necesita 100 ml de la cola por ensayo, y de usted planear conducir 500 ensayos. Si 1 poder contiene 355 ml de cola, y allí   son 24 latas en un caso, y las ventas de cada caso para $4.89, y hay los impuestos sobre venta 7.75%… A. ¿Cuántas cajas debe usted comprar? 6 casos B. ¿Cuánto la cola costará? $31.61

modelo mecánico del quántum modelo de la nube de electrón modelo de la nube de la carga Schroedinger, Pauli, Heisenberg, Dirac (hasta 1940): Según el QMM, nunca sabemos para seguro donde la e- estar en un átomo, pero las ecuaciones del QMM nos dicen la probabilidad que encontraremos electrón en cierta distancia del núcleo.

Masa atómica media (masa atómica, AAM) Ésta es la masa media cargada de todos los átomos de un elemento, medido en a.m.u. Para un elemento con isótopos A, B, etc.: El Ti tiene cinco naturalmenteisótopos de ocurrencia AAM = masa A (% de A) + B total (% de B) +… % de la abundancia (utilizar la forma decimal de los %; e.g., uso 0.253 para 25.3%)

El litio tiene dos isótopos. Los átomos Li-6 tienen amu de la masa 6.015; Los átomos Li-7 tienen amu de la masa 7.016. Li-6 compone 7.5% de todos los átomos de Li. Hallazgo AAM de Li. Baterías de Li AAM = masa A (% de A) + B total (% de B) AAM = 6.015 amu del amu (0.075) + 7.016 (0.925) AAM = 0.451 amu + amu 6.490 AAM = amu 6.94 ** El número decimal en la tabla se refiere… masa molar (en g) O EL AAM (en amu). 6.02 x 1023 átomos 1 átomo del “promedio”

AAM = MA (% de A) + MB (% de B) + MC (% de C) 28.086 % abundancia Isótopo Masa Si-28 amu 27.98 92.23% Si-29 amu 28.98 4.67% Si-30 ¿? 3.10% AAM = MA (% de A) + MB (% de B) + MC (% de C) 28.086 = 27.98 (0.9223) + 28.98 (0.0467) + X (0.031) 28.086 = 25.806 + 1.353 + 0.031X 28.086 = 27.159 + 0.031X 0.927 = 0.031X 0.031 0.031 X = MSi-30 = amu 29.90

Configuraciones del electrón “e- ” Reglas que activan 1. Máximo de dos e- por la pista que activa (es decir, orbital). 2. Orbitarios más fáciles se llenan primero. orbitario de s (llano) orbitario de p (Rolling Hills) orbitario de d (colinas escarpadas) 3. e- debe ir 100X alrededor. 4. Todos los orbitarios de la dificultad igual deben tener uno e- antes de doblar para arriba. 5. e- en el mismo orbitario debe ir enfrente de maneras.

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6… orbitario 3s orbitarios 3p (1 de éstos, 2 e-) (3 de éstos, 6 e-) (3 de éstos, 6 e-) orbitario 2s (1 de éstos, 2 e-) orbitario 4s (1 de éstos, 2 e-) orbitarios 3d (5 de éstos, 10 e-) orbitario 1s orbitarios 4p (1 de éstos, 2 e-) (3 de éstos, 6 e-) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6… 1.2 3.4 5-10 11.12 13-18 19.20 21-30 31-36

Configuraciones del electrón de la escritura: Donde está la e-¿? (probablemente) H 1s1 Él 1s2 Li 1s2 2s1 N 1s2 2s2 2p3 Al 1s2 2s2 2p6 3s2 3p1 Ti 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d2 Como 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p3 Xe 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6…

Secciones de la tabla periódica a saber s-bloquear p-bloquear d-bloquear f-bloquear

Tres principios sobre electrones 3d10… 4s2 Principio de Aufbau: 3p6 e- tomará bajo-energía orbitario disponible 3s2 2p6 2s2 Regla de Hund: 1s2 Friedrich Hund para los orbitarios de la igual-energía, cada uno debe tener una e- antes cualesquiera tardan un segundo Wolfgang Pauli Principio de exclusión de Pauli: dos e- en el mismo orbitario tener diversas vueltas

Diagramas orbitales … vueltas de la demostración de e- y en que el orbitario cada uno está O 1s 2s 2p 3s 3p P 1s 2s 2p 3s 3p

Configuración del electrón de la taquigrafía (S.E.C.) Para escribir S.E.C. para un elemento: 1. Poner el símbolo del gas noble que precede elemento en soportes. 2. Continuar la escritura e- config. de ese punto. S [Ne] 3s2 3p4 Co [AR] 4s2 3d7 En [Kr] 5s2 4d10 5p3 Cl [Ne] 3s2 3p5 Rb [Kr] 5s1

Generalmente como nivel # aumentos de energía, e-… La importancia de electrones En “activar sigue” analogía, las pistas representan orbitarios: regiones de espacio donde una e- puede ser encontrado En una e genérica- config (e.g., 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6…): coeficiente # del nivel de energía exponente # de e- en esos orbitarios Generalmente como nivel # aumentos de energía, e-… TENER MÁS ENERGÍA SER MÁS LEJANO DE NÚCLEO Y

en niveles de energía internos; electrones del núcleo: electrones de la valencia: en niveles de energía internos; cerca de núcleo en nivel de energía externo IMPLICADO ADENTRO PRODUCTO QUÍMICO VINCULACIÓN Él: 1s2 (2 v.e-) Ne: [Él] 2s2 2p6 (8 v.e-) AR: [Ne] 3s2 3p6 (8 v.e-) Kr: [AR] 4s2 3d10 4p6 (8 v.e-) Los átomos del gas noble tienen cáscaras COMPLETAS de la valencia. Son estables, de poca energía, y unreactive.

Otros átomos “quieren” ser como los átomos del gas noble. ** Dan lejos o adquieren e-. regla del octeto: la tendencia para los átomos “quiere” 8 e- en la cáscara de la valencia -- no se aplica a él, Li, sea, B (que quieren 2)      o a H (que quiere 0 o 2) átomo del flúor, F átomo de la clorina, Cl 17 p+, 17 e- Cómo estar como ¿un gas noble…? 9 p+, 9 e- robar 1 e- robar 1 e- 9 p+, 10 e- F1 17 p+, 18 e- Cl1 El átomo de F algo ser F1 ion. El átomo del Cl algo ser Cl1 ion.

átomo del litio, Li átomo del sodio, Na Cómo estar como 3 p+, 3 e- ¿un gas noble…? 3 p+, 3 e- 11 p+, 11 e- perder 1 e- perder 1 e- 3 p+, 2 e- Li1+ 11 p+, 10 e- Na1+ El átomo de Li algo ser Li1+ ion. El átomo del Na algo ser Na1+ ion.

Saber las cargas en estas columnas de la tabla: Grupo 1: Grupo 2: Grupo 13: Grupo 15: Grupo 16: Grupo 17: Grupo 18: 1+ 2+ 3+ 3 2 1+ 1 2+ 3+ 3 2 1

Nombramiento de los iones El nombre de elemento del uso de los cationes y entonces dice el “ion” e.g., Ca2+ ion del calcio Cs1+ ion del cesio Al3+ ion de aluminio Conclusión del cambio de los aniones del nombre de elemento al “ide” y entonces decir el “ion” e.g., S2 ion del sulfuro P3 ion del fosfuro N3 ion del nitruro O2 ion del óxido Cl1 ion del cloruro

Cuando toda la e- estar en el estado de energía posible más bajo, Luz Cuando toda la e- estar en el estado de energía posible más bajo, un átomo está en el __________. estado de tierra e.g., Él: 1s2 ENERGÍA (CALOR, LUZ, ELÉCTRICOS, ETC.) Si la cantidad “correcta” de energía es absorbida por una e-, puede “saltar” a un nivel de una energía más alta. Éste es un inestable, la condición momentánea llamó el __________. estado emocionado e.g., él: 1s1 2s1

Cuando e- caídas de nuevo a una bajo-energía, más estable orbitario (puede ser que sea el orbitario que comenzó adentro, solamente él la fuerza no), átomo lanza la cantidad “correcta” de energía como luz. LUZ EMITIDA Cualquier-viejo-valor de la energía a ser se absorbe o lanzado NO AUTORIZACIÓN. Esto explica las líneas de color en espectro de emisión.

Espectro de emisión para un átomo de hidrógeno Serie de Lyman: Descarga de H tubo, con energía fuente y espectroscopio e- cae al 1r nivel de energía Serie de Balmer: e- cae al 2do nivel de energía Serie de Paschen: e- cae al 3ro nivel de energía espectro de emisión típico

Lyman Balmer Paschen (ULTRAVIOLETA) (visible) (IR) ~ ~ ~ ~ ~ ~ 6TH E.L. 5TH E.L. 4TH E.L. ~ ~ ~ ~ ~ ~ 3RD E.L. 2ND E.L. 1ST E.L.