Modelos Atomicos- Conf. Electronica-Tabla Periodica

7/26/2019 Modelos Atomicos- Conf. Electronica-Tabla Periodica

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UNIVERSIDAD PRIVADA ANTENOR ORREGO QUIMICA GENERAL

MODELOS ATMICOS- CONF. ELECTRONICA-TABLA PERIODICA

La Teora Atmica se basa en la suposicin (ratificada despus por datos experimentales)de que la materia no es continua, sino que est formada por partculas distintas. Estateora describe una parte de nuestro mundo material a la que no es posible acceder por

obseracin directa, ! permite explicar las propiedades de las diersas sustancias.El concepto de tomo "a ido pasando por diersas concepciones, cada una de las cualesexplic en su momento todos los datos experimentales de que se dispona, pero con eltiempo fue necesario modificar cada modelo para adaptarlo a los nueos datos. #adamodelo se apo!a en los anteriores, conserando determinados aspectos ! modificandootros La primera aparicin conocida del concepto de tomo procede de una escuelafilosfica $rie$a (%emcrito, Leucipo), la cual consideraba que la sustancia esencial decualquier ob&eto deba permanecer constante, ! trat de conciliar esa idea con el "ec"o deque en la materia se puede obserar un cambio constante.'in embar$o, esta primera aproximacin no puede considerarse una teora cientfica, tal !como la entendemos "o! en da, !a que le faltaba el apo!arse en experimentos ri$urosos(la idea moderna de que el conocimiento cientfico debe apo!arse siempre en

experimentos que cualquiera pueda reproducir, procede del enacimiento, con los traba&osde #oprnico, alileo, *e+ton...). La primera teora cientfica sobre el tomo fue propuestapor o"n %alton a principios del si$lo --, ! a partir de a" se fueron proponiendo diersosmodelos/

Ideas de tomo: CONCEPTOS BSICOS

(Demcrito, Leucipo. ristte!es"Los filsofos $rie$os se pre$untaron de qu estn "ec"as las cosas.La primera aparicin conocida del concepto de tomo procede de una escuela filosfica$rie$a (%emcrito, Leucipo), la cual consideraba que la sustancia esencial de cualquierob&eto deba permanecer constante, ! trat de conciliar esa idea con el "ec"o de que en lamateria se puede obserar un cambio constante.

#ODELO T$#ICO DE: CONCEPTOS BSICOS

#ODELO T$#ICO DE DLTON

ntroduce la idea de la discontinuidad de la materia, es decir, esta es la primera teoracientfica que considera que la materia est diidida en tomos (de&ando aparte aprecursores de la Anti$0edad como %emcrito !Leucipo, cu!as afirmaciones no se apo!aban en nin$1n experimento ri$uroso).Los postulados bsicos de esta teora atmica son/

2. La materia est diidida en unas partculas indiisibles e inalterables, que se denominantomos. Actualmente, se sabe que los tomos s pueden diidirse ! alterarse.

3. Todos los tomos de un mismo elemento son idnticos entre s (presentan i$ual masa ei$uales propiedades).

Actualmente, es necesario introducir el concepto de istopos/ tomos de un mismoelemento, que tienen distinta masa, ! esa es &ustamente la caracterstica que losdiferencia entre s.

4. Los tomos de distintos elementos tienen distinta masa ! distintas propiedades.5. Los compuestos se forman cuando los tomos se unen entre s, en una relacin

constante ! sencilla. Al suponer que la relacin numrica entre los tomos era la ms sencilla posible, %alton

asi$n al a$ua la formula 637, al amonaco la formula *64, etc.


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2.8 Los elementos estn formados por partculas diminutas e indiisibles,llamadas tomos.

3.8

Los tomos del mismo elemento son seme&antes en masa ! tama9o.

4.8 :tomos de elementos distintos tienen masas ! tama9os distintos.

5.8 Los compuestos qumicos se forman por la unin de dos o ms tomosde elementos diferentes.

;.8 Los tomos se combinan para forma compuestos, en relacionesnumricas sencillas como uno a uno, dos a dos, dos a tres, etc.

D. Los tomos del mismo tipo tienen i$ual masa ! propiedades

(no se inclu!e el concepto de istopos)

%DICTI&IDD NT'%L

El fenmeno de la radiactiidad fue descubierto casualmente por HenriBecquerel en 2>


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radiacin mu! penetrante. 'in saberlo Becquerel "aba descubierto lo que Marie Curiellamara ms tarde radiactiidad.

Gme. #urie &unto a su esposo ierre #urie, empeCaron a estudiar el raro fenmeno que"aba descubierto Becquerel. Estudiaron diersos minerales ! se dieron cuenta de que otrasustancia el torio, era HradiactiaH, trmino de su inencin.%emostraron que la radiactiidad no era resultado de una reaccin qumica, sino unapropiedad elemental del tomo. El fenmeno de la radiactiidad era caracterstico de losn1cleos de los tomos. En 2> descubren dos nueas sustancias radiactias/ el radio ! elpolonio, muc"o ms actias que el uranio. ierre estudiaba las propiedades de laradiacin, !Garie intentaba obtener de los minerales las sustancias radiactias con el ma!or $rado depureCa posible. ierre prob el radio sobre su piel, ! el resultado fue una quemadura ! una"erida, pronto el radio serira para tratar tumores mali$nos.

Era el comienCo de las aplicaciones mdicas que Gme.#urie dara a la radiactiidad.

En 2>?4 recibieron elpremio *bel de Isica &unto con Becquerel por el descubrimiento dela radiactiidad natural. Al poco tiempo muri ierre #urie en un accidente debilitado comoestaba por el radio. Mme. Curie si$ui traba&ando ! fue la primera mu&er que ocup unpuesto en la Fniersidad de la 'orbona en aris. En 2>22 le fue otor$ado el remio *belde Jumica a Gara #urie, por "aber aislado el adio.'i$ui inesti$ando &unto a Erest %ut)er*ord, quien encontr que la radiacin queemitan las sustancias radiactias, tena tres componentes que denomin/ alfa, beta !$amma. E +- compro/e0perimeta!mete, 1ue !as part2cu!as a!*a era 3c!eosde 4e!io.

Mme.

Curie si$ui estudiando el fenmeno de la radiactiidad durante toda su ida, prestandoespecial atencin a las aplicaciones mdicas de la radiactiidad &unto con los ra!os -,recin descubiertos. A$otada, casi cie$a, los dedos quemados ! marcados por su queridoradio, Mme Curie muri a los


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2. Tienen tra!ectoria rectilnea ( se obsera al pro!ectarse la sombra de la cruC)3. 'on inisibles, inducen la fluorescencia en el idrio.4. 'on desiados por campos elctricos ! ma$nticos "acia el polo positio.5. Tienen masa corpuscular.;. 'on producidos independientemente del material del electrodo ! los $ases residuales

en el tubo.

P%OPIEDDES DE LOS %5OS 6

2. *o estn compuestas por partculas.3. 'on radiaciones electroma$nticas como la luC etc. #on alto poder ma$ntico.4. 'on penetrantes e ioniCantes.

P%OPIEDDES DE LOS %5OS L7

2. 'on n1cleos de "elio3. Tienen car$a positia4. 'on atrados por el polo ne$atio de un campo elctrico5. *o pueden penetrar la piel ! no son peli$rosos externamente;. *o son peli$rosos para los or$anismos ios, salo que sean in$eridos o in"alados.


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ntroduce la idea de que el tomo puede diidirse en las llamadas partculasfundamentales/

T"ompson considera al tomo como una $ran esfera concar$a elctrica positia relatiamente blanda, en la cual sedistribu!en los electrones como peque9os $ranitos (de formasimilar a las pepitas de una sanda o como pasa en un pastel) !tienen un moimiento circular.

Electrones, con car$a elctrica ne$atia rotones, con car$a elctrica positia La car$a ne$atia de los electrones ! la car$a positia

del tomo o esfera $enera un tomo neutro.

E0perimeto de %ut)er*ord +-9 (8eier ; #arsde"".

#onsisti en bombardear una lmina mu! fina de oro (2?84 cm de espesor) con un "aC departculas K.

(Las partculas K son iones 6eM son uno de los tipos de partculas que se producencuando se descompone una sustancia radiactia.).Lamina de oro de espesor/+-N


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En 2>22, ut"erford introduce el modelo planetario, que es el ms utiliCado a1n "o! en da.#onsidera que el tomo se diide en/ un n1cleo central, que contiene los protones !neutrones(! por tanto all se concentra toda la car$a positia ! casi toda la masa del tomo) unacorteCa, formada por los electrones, que $iran alrededor del n1cleo en rbitas circulares,de forma similar a como los planetas $iran alrededor del 'ol.

Los experimentos de ut"erford, ei$er ! Garsden demostraron que el n1cleo es mu!peque9o comparado con el tama9o de todo el tomo/ el tomo est prcticamente "ueco.7a!!as de! mode!o de %ut)er*ord.'e contradeca con las le!es delelectroma$netismo de Gax+ell, las cualesestaban ampliamente comprobadas mediantenumerosos datos experimentales.

'e$1n las le!es de >: N? atmico de! 3c!eo.>e: cara de! 3c!eo

Gax+ell, una car$a elctrica en moimiento(como es el electrn) debera emitir ener$acontinuamente en forma de radiacin, con lo que lle$ara un momento en que el electrncaera sobre el n1cleo ! la materia se destruiraM esto debera ocurrir en un tiempo mu!bree.*o explicaba los espectros atmicos.#omo el peso atmico de los elementos tena un alor muc"o ma!or que el calculado abase de los protones del n1cleo, ut"erford su$iri que en los n1cleos de los tomostenan que existir otras partculas de masa casi i$ual a la del protn, pero sin car$aelctrica, por lo que las llam eutroes.

El neutrn fue descubierto experimentalmente en 2>43 por C)ad@icA, quien, albombardear el berilio con partculas K, obser que se producan unas partculas queidentific con los neutrones predic"os por ut"erford.

Part2cu!a Cara e!ctrica

(Cou!om/s" #asa (A" e!ectr +,-+ F +-+ ,+-+ F +-G+ prot H +,-+ F +-++,9 F +-9 eutr J +,9.Esta radiacin emitida, al ser obserada con un espectroscopio, aparece como una Pseriediscreta de ra!asQ, cada una de ellas con un color o lon$itud de onda particular. Lasposiciones e intensidades de las ra!as son caractersticas.En 2;, o"ann Balmer, analiC el espectro emitido por el "idr$eno preiamenteexcitado, midiendo con $ran precisin cada ra!a (lon$itud de onda), obserando que stascaan en un arre$lo matemtica, llamado serie.

SINTESIS DEL #ODELO DE %'T4E%7O%D


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El tomo es increblemente tenue ! delicado Es un espacio aco en su totalidad osee un n1cleo central mu! peque9o. Este n1cleo es pesado ! denso. El n1cleo tiene car$a positia. El tomo posee una enoltura de electrones que rotan alrededor del n1cleo. Los electrones irradian ener$a 'e mantienen $irando en un cierto niel por que la fuerCa de atraccin debido a la

car$a positia del n1cleo es i$ual a la fuerCa centrifu$a.

#ODELO DE SO##E%7ELD

osteriormente, quedo demostrado de acuerdo al modelo atmico actual o tomo mecanocuntico que las lneas espectrales correspondientes a los nieles de ener$ticos sediiden en otras ms finas, debido a que los electrones ocupan ciertas re$ionesener$ticas dentro de un mismo niel considera tra!ectorias elpticas, denominados'FB*RELE' de ener$a (l) que se desi$nan con los alores/ s, p, d, f.

E! S'BNI&EL/ Es el con&unto de orbitales.'ubniel s un solo orbital s'ubniel p tres orbitales p'ubniel d cinco orbitales d'ubniel f siete orbitales f

E! NI&EL: Es el con&unto de subnieles, el cual es en n1mero i$ual al niel que pertenece:

*iel 2 2 subniel 2s

*iel 3 3 subnieles 3s, 3p

*iel 4 4 subnieles 4s, 4p, 4d

*iel 5 5 subnieles 5s, 5p, 5d, 5f

Iinalmente el con&unto de nieles forma la nube electrnica.

#ODELO TO#ICO DE BO4%

El modelo atmico de ut"erford lleaba a unas conclusiones que se contradecanclaramente con los datos experimentales.ara eitar esto, B@"r plante unos postulados que no estaban demostrados en principio,pero que despus lleaban a unas conclusiones que s eran co"erentes con los datosexperimenta8lesM es decir, la &ustificacin experimental de es8te modelo es a posteriori.

POST'LDOS DE BO4%

P%I#E% POST'LDO

El electrn $ira alrededor del n1cleo en rbitas circulares sin emitir ener$a radiante.


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SE8'NDO POST'LDO

'lo son posibles aquellas rbitas en las que el electrn tiene un momento an$ular que esm1ltiplo entero de ) K ( F "uesto que el momento an$ular se define como L = m M r, tendremos/

As, el 'e$undo ostulado nos indica que el electrn no puede estar a cualquier distanciadel n1cleo, sino que slo "a! unas pocas rbitas posibles, las cuales ienen definidas porlos alores permitidos para un parmetro que se denomina n1mero cuntico, .


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TE%CE% POST'LDO

La ener$a liberada al caer el electrn desde una rbita a otra de menor ener$a se emiteen forma de fotn, cu!a frecuencia iene dada por la ecuacin de lancS/

Ea E/= ) F

As, cuando el tomo absorbe (o emite) una radiacin, el electrn pasa a una rbita dema!or (o menor) ener$a, ! la diferencia entre ambas rbitas se corresponder con unalnea del espectro de absorcin (o de emisin).


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C'%TO POST'LDO

#uando el electrn salta de una car$a superior a otra inferior pierde o emite un fotn deluC (cuanto de ener$a)M en cambio si salta de una car$a inferior a otra superior, absorbe o$ana un fotn de luC (cuanto de ener$a)

LOS N'#E%OS C'NTICOS

N'#E%O C'NTICO P%INCIPL ("

En el modelo ori$inal de B@"r, se precisa un 1nico parmetro (el n1mero cunticoprincipal, n), que se relaciona con el radio de la rbita circular que el electrn realiCaalrededor del n1cleo, ! tambin con la ener$a total del electrn.

%etermina el tama9o del orbital ! el niel en que se encuentra el electrn.Tiene alores de n1meros enteros ! positios/2,3, 4, 5, ;,


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or e&emplo, si el n1mero cuntico secundario ale ! = , los alores permitidos para msern/ , +, -, +,

El efecto Zeemann se debe a que cualquier carga elctrica en movimiento crea un campomagntico; por lo tanto tambin el electr!n lo crea as" que deber# sufrir la influencia decualquier campo magntico e$terno que se le aplique.

N#E%O C'NTICO DE ESPRN (ms".

Indica el sentido de giro del electr!n en torno a su propio e%e. &uede tomar s!lo dosvalores' ()*+ ,)*+.

Eemp!o de !os 3meros cuticos para !os primeros tres iMe!es de eer2a.

n O 2 l O ? m O ?'O2W3

s O 8 2W3

n O 3

l O ? m O ?s O 2W3

s O 82W3

l O 2

m O 82s O 2W3

s O 82W3

m O ?

s O 2W3

s O 82W3

m O 2s O 2W3

s O 82W3

n O 4l O ? m O ?

s O 2W3

s O 82W3

l O 2m O 82

s O 2W3

s O 82W3

m O ? s O 2W3


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s O 82W3

m O 2s O 2W3

s O 82W3

l O 3

m O 83 s O 2W3s O 82W3

m O 82s O 2W3

s O 82W3

m O ?s O 2W3

s O 82W3

m O 2s O 2W3

s O 82W3

m O 3s O 2W3

s O 82W3

#ODELO TO#ICO C'NTICO OND'LTO%IO CT'L

. Las ecuaciones del modelo mecano8cuntico describen el comportamiento de los

electrones dentro del tomo, ! reco$en su carcter ondulatorio ! la imposibilidad depredecir sus tra!ectorias exactas As establecieron el concepto de orbitalre$in delespacio del tomo donde la probabilidad de encontrar un electrn es mu! $rande.#aractersticas de los orbitales/

La ener$a est cuantiCada. Lo que marca la diferencia con el modelo de B@"r es que este modelo no determina

la posicin exacta del electrn, sino la ma!or o menor probabilidad. %entro del tomo, el electrn se interpreta como una nube de car$a ne$atia, !

dentro de esta nube, en el lu$ar en el que la densidad sea ma!or, la probabilidad deencontrar un electrn tambin ser ma!or.

Aspectos caractersticos/ %ualidad onda8partcula/ Bro$lie propuso que las partculas materiales tienen

propiedades ondulatorias, ! que toda partcula en moimiento llea una ondaasociada.

rincipio de indeterminacin/ 6eisenber$ di&o que era imposible situar a un electrnen un punto exacto del espacio.

#ODELO TO#ICO CT'L

8*1meros cunticosEn el modelo mecano8cuntico actual se utiliCan los mismos n1meros cunticos queen el modelo de B@"r, pero cambia su si$nificado fsico (orbitales).


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Los n1meros cunticos se utiliCan para describir el comportamiento de los electronesdentro del tomo. 6a! cuatro n1meros cunticos/

rincipal (n)/ ener$a del electrn, toma alores del 2 al D. 'ecundarioW aCimutal (l)/ subniel de ener$a, sus alores son (n82). Ga$ntico (m)/ orientacin en el espacio, sus alores an del 8l a l. Espn (s)/ sentido del $iro del electrn sobre su propio e&e, sus alores son

el 82W3 ! 2W3. Xrbita/ cada una de las tra!ectorias descrita por los electrones alrededor del

n1cleo.

7rbital/ re$in del espacio alrededor del n1cleo donde "a! la mxima probabilidadde encontrar un electrn

El comportamiento de los electrones dentro del tomo se describe a tras de losn-meros cu#nticos

Los n1meros cunticos se encar$an del comportamiento de los electrones, !la confi$uracin electrnica de su distribucin.

P%TRC'LS S'BT$#ICS

Part2cu!asu/atmica

P%OT$N NE'T%$N ELECT%$N

S2m/o!o pH -

e

#asa re!atiMa + + cero

#asa rea! +.9 0 +-


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Las masas del protn ! del neutrn son casi i$uales, la diferencia es mnima. En cambio lamasa del electrn con respecto a estas partculas es prcticamente despreciable. 'enecesitaran 24Delectrones para tener la masa equialente de un solo protn.

Todo elemento qumico se representa mediante un smbolo qumico se9alandodeterminados parmetros que identifican el tomo de cada elemento.

'mbolo nuclear.8Es una representacin $rfica de un elemento que nos da informacinsobre el n1mero de partculas presentes en dic"o elemento.

= N#E%O DE #S =

P%OTONESHNE'T%ONES> = N#E%O T$#ICO = N#E%O DEP%OTONES

E! tomo es eutro por !o tato:

?=N#E%O DE P%OTONES = N#E%O DEELECT%ONES

E ua reacci 1u2mica ordiaria, u tomo puede perder o aar e!ectroes,*ormdose uio, e! cua! puede ser eatiMo o positiMo.

ION POSITI&O = CTI$N:Se *orma cuado e! tomo pierde e!ectroes.

E

H >


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ION NE8TI&O = NI$N:Se *orma cuado e! tomo aa e!ectroes.

E

>

EUE%CICIO. Comp!ete !a siuiete ta/!a co !a i*ormaci adecuada.

S2m/o!ouc!ear

HG-

Protoes(pH"

+9

Neutroes( - "

9

E!ectroes(e"

+

GH


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N3mero atmico (>"


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E&./ Los istopos #824 reaccionan con el ox$eno para formar #7 ! #7

(propiedad qumica). 'in embar$o el #7 tiene un punto de fusin de 82>>Y#,

mientras que el #7 tiene un punto de fusin de 83?DY# (propiedad fsica).

El n1mero de istopos de cada elemento ! el porcenta&e de abundancia en lanaturaleCa de cada uno de ellos, ara de acuerdo al elemento.El "idr$eno es el 1nico elemento que cuenta con nombres para cada uno de susistopos.

'us nombres ! caractersticas se muestran a continuacin/

Nom/re de!istopo

(pH Ho"

>(V pH"

N3mero deeutroes

Notaciisotpica

P%OTIO + + No tiee+

4+

DE'TE%IO + +

4+

T%ITIO G + G

4+


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IS$TOPOS %DICTI&OS

#iertos n1cleos son inestables en su estado natural. Esto se debe adiferencias en las atracciones ! repulsiones en el interior del n1cleo. %e losistopos naturales que emiten de manera espontnea partculas alfa o beta, o

ra!os $amma de alta ener$a, se dice que poseen una radiactiidad natural.%e los aproximadamente 4;? istopos presentes en la naturaleCa alrededorde ? de ellos son radiactios.

Los cientficos de una amplia diersidad de campos utiliCan istoposradiactios como marcadores en sistemas fsicos, qumicos ! biol$icos.A continuacin se muestra una tabla con al$unos de los istopos utiliCadoscomo marcadores.

'SOS DE LOS%DIOIS$TOPOS

%DIOIS$TOPO SR#BOLO 'SOS

Car/oo +

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