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

La teoría atómica de Dalton (1808) Los elementos están formados por partículas extremadamente pequeñas llamadas átomos. Todos los átomos de un mismo elemento son idénticos, tienen igual 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. Una reacción química implica sólo la separación, combinación o reordenamiento de los átomos; nunca supone la creación o destrucción de los mismos. 2.1

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

Ley de la conservación de la masa Teoría atómica de Dalton 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

Tubo de rayos catódicos Ánodo Cátodo Alto voltaje Pantalla fluorescente J.J. Thomson, medida de masa/carga del e- (1906 Premio Nobel de física) 2.2

carga de Thomson /masa del e- = -1.76 x 108 C/g 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

Tres tipos de rayos emitidos por elementos radiactivos Cámara de plomo Sustancia radiactiva (Compuesto de uranio) 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 Si el átomo es el Astrodomo de Houston ´ radio del átomo ~ 100 pm = 1 x 10-10 m Radio del núcleo ~ 5 x 10-3 pm = 5 x 10-15 m Si el átomo es el Astrodomo de Houston Entonces el núcleo es una canica en la línea de 50 yardas 2.2

Experimento de Chadwick (1932) 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 a + 9Be 1n + 12C + energía El neutrón (n) es neutral (carga = 0) masa n ~ masa p = 1.67 x 10-24 g 2.2

Partículas subatómicas (tabla 2.1) 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

¿Sabe qué son los isótopos? C 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

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

catión es un ion con carga positiva 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

¿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

Iones monoatómicos 2.5

Tipos estandar de fórmulas y modelos Hidrógeno Amoniaco Metano Agua molecular Fórmula estructural Modelo de esferas y barras Modelo espacial 2.6

Una fórmula empírica indica cuáles elementos Una fórmula molecular muestra el número exacto de átomos de cada elemento que están presentes en la unidad más pequeña de una sustancia. Una fórmula empírica indica cuáles elementos están presentes y la relación mínima, en número entero, entre sus átomos. H2O molecular empírica H2O C6H12O6 CH2O O3 O N2H4 NH2 2.6

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

Algunos iones poliatómicos (tabla 2.3) 2.7

Nomenclatura química Compuestos iónicos BaCl2 cloruro de bario K2O a menudo un metal + no metal anión (no metal), agregue “uro” al nombre del elemento BaCl2 cloruro de bario K2O óxido de potasio Mg(OH)2 hidróxido de magnesio KNO3 nitrato de potasio 2.7

Metales de transición de los compuestos iónicos indique la carga en el metal con números romanos FeCl2 cloruro ion(II) 2 Cl- -2 así Fe es +2 FeCl3 3 Cl- -3 así Fe es +3 cloruro ion(III) Cr2S3 3 S-2 -6 así Cr es +3 (6/2) sulfuro de cromo (III) 2.7

Compuestos moleculares no metales o no metales + metaloides nombres comunes H2O, NH3, CH4, C60 el elemento izquierdo más lejano en la tabla periódica es 1st el elemento más cercano último del grupo es 1st si más de un compuesto puede formarse de los mismos elementos, use los prefijos para indicar el número de cada clase de átomo últimos extremos del elemento en uro 2.7

Compuestos moleculares HI Yoduro de hidrógeno NF3 Trifluoruro de nitrógeno SO2 Dióxido de azufre N2Cl4 Tetracloruro de dinitrógeno ¡TÓXICO! NO2 Dióxido de nitrógeno N2O monóxido de dinitrógeno Gas risueño 2.7

Un ácido puede definirse como una sustancia que libera iones de hidrógeno (H+) cuando se disuelve en agua. HCl Sustancia pura, cloruro de hidrógeno, Disuelta en agua (H+ Cl -), ácido clorhídrico Un oxiácido en un ácido que contiene hidrógeno, oxígeno, y otro elemento. HNO3 Ácido nítrico H2CO3 Ácido carbónico H2SO4 Ácido sulfúrico 2.7

Nomenclatura de oxiácidos y oxianiones Eliminación de todos los iones H+ Oxiácido Oxianión ácido per…ico per…ato Ácido representativo “…ico” …ato ácido “…oso” …ito ácido hipo …oso hipo…ito 2.7

Una base se define como una sustancia que libera iones hidróxido (OH-) cuando está disuelta en agua. Algunos ejemplos son NaOH hidróxido de sodio KOH hidróxido de potasio Ba(OH)2 hidróxido de bario 2.7