Teoria atòmica by josrigr

TEORÍA ATÓMICA UN MODELO PARA EXPLICAR LA CONSTITUCIÓN DE LA MATERIA El modelo para explicar la constitución de la materia recibe el nombre de ATÓMICO – MOLECULAR o también CINÉTICO – MOLECULAR (de las dos formas) y explica que toda la materia está constituida por partículas en movimiento. Este movimiento es mayor cuanta más energía tienen las partículas y el movimiento cesa por completo cuando las partículas no tienen nada de energía, lo que ocurre a la temperatura de 0 K (cero absoluto en la escala Kelvin) que equivale a -273º C. (La Cinética es la parte de la Física que estudia el movimiento, y las partículas de las que se hablan es lo que llamamos átomos y moléculas, de ahí el nombre del modelo). Toda la materia se puede presentar en 3 estados de agregación: sólido, líquido y gas

ooooooooooo ooooooooooo ooooooooooo ooooooo SÓLIDO

o o o o

o o o o o o o o o o o o o o o o LÍQUIDO

o o o o

GAS

La diferencia entre los estados de agregación reside en cómo están colocadas las partículas; en el sólido muy juntas y casi no pueden moverse, en los gases muy separadas y con mucha movilidad porque tienen mucho sitio. Cualquier sustancia puede presentarse en los tres estados. Depende de la energía de las partículas, ¡y estas partículas no cambian al cambiar de estado la sustancia! LOS ÁTOMOS La palabra “átomo” significa indivisible en griego. Fueron los griegos los primeros que razonaron que si partías un trozo de materia obtendrías 2 trozos más pequeños, si uno de ellos lo vuelves a partir los trozos serán aún más pequeños y así sucesivamente, hasta que llegaría un momento que tendrías un trozo tan pequeño que ya no lo podrías dividir, es decir, un trozo indivisible (en su lengua: atómico). La ciencia se ha encargado de demostrar que esto no es cierto, tal y como ocurre en las reacciones de fusión (centrales nucleares)

Se puede definir el átomo como la cantidad más pequeña posible de un elemento, así, la cantidad mínima del elemento oxígeno sería un átomo de oxígeno. En un átomo se distinguen dos partes principales: El núcleo y la corteza

CORTEZA

LEE EL DOCUMENTO “MODELOS ATÓMICOS” PARA ENTENDER COMO SE HA LLEGADO A ESTAS CONCLUSIONES

PARTÍCULAS SUBATÓMICAS

En el núcleo está casi toda la masa porque contiene los protones y neutrones que son partículas grandes, mientras que un electrón es unas 1850 veces más pequeño que un protón y su masa es tan pequeña que no la tenemos en cuenta, en cambio su carga eléctrica, de signo –, es igual a la del protón, de signo +. En la corteza se encuentran los electrones distribuidos en capas. Cada electrón está en la capa que está según su nivel de energía, pudiendo cambiar de capa si cambia su nivel de energía (modelo de Bhör). La distribución electrónica es: 2 – 8 – 18 – 32 …(En cursos superiores estudiarás que las capas se nombran con letras mayúsculas y se subdividen en niveles.) Estos números indican que en la 1ª capa puede haber como máximo 2 electrones (excepto en el caso del H que tiene sólo 1), en la 2ª un máximo de 8, en la 3ª un máximo de 18,… Pero como 18 son muchos electrones, muchos átomos “se conforman” con 8, es la llamada REGLA DEL OCTETE.

NÚCLEO

ESTOS SON LOS MÁXIMOS, PERO SERÍA MÁS FRECUENTE LA DISTRIBUCIÓN 2 – 8 – 8 COMO EN EL Ar (argón, 3er gas noble)

En todos los átomos (si no hacemos nada) el número de protones (cargas eléctricas positivas) y el de electrones (cargas eléctricas negativas) es el mismo, por lo tanto las cargas eléctricas se neutralizan y la materia es neutra eléctricamente. PARTÍCULA

LOCALIZACIÓN

MASA

CARGA

SÍMBOLO 1

PROTÒN

NÚCLEO

GRANDE

p 1 1

NEUTRÒN ELECTRÒN

NÚCLEO

GRANDE INSIGNI – FICANTE

CORTEZA

NO TIENE (+/-)

0 0 1

REPRESENTACIÓN DE ÁTOMOS Para aprender a representar átomos seguiremos el modelo de Ruterford. Observa en la tabla periódica, donde están todos los tipos de átomos conocidos, que para abreviar los científicos utilizan símbolos: cuando no hay confusión posible el elemento se representa por una única letra mayúscula, si varios elementos comienzan por la misma letra a uno se le asigna la primera y a los otros se les simboliza por la 1ª, en mayúsculas, y la 2ª o 3ª en minúscula.

HIDRÓGENO

OXÍGENO

CARBONO

Fe HIERRO

Li LITIO

Zn ZINC

(Algunos elementos toman el símbolo de su palabra latina: sulfur (azufre), argentum (plata), aurum (oro), kalium (potasio), natium (sodio), ferrum (hierro),…. A este símbolo se le colocan dos números para indicarnos cómo representar el átomo:

C 6

NÚMERO DE MASA ATÓMICA

NÚMERO ATÓMICO

ESTOS 2 NÚMEROS EN CURSOS SUPERIORES LOS NOMBRARÁS CON LETRAS.

El número de masa atómica indica el número total de partículas del núcleo (p + n). El número atómico indica el número de protones del núcleo. Como el átomo eléctricamente es neutro el número de electrones ha de ser el mismo (p = e). El número de neutrones será la resta de ambos números (n = nº masa – nº atómico). No en todos los átomos el número de protones y de neutrones es el mismo, por ejemplo el Li tiene en el núcleo 3 p + 4 n = 7 de masa atómica. Habrás observado que la masa de algunos átomos contiene decimales: ¿Están formados con trozos de partículas? ¡No! Tienen ISÓTOPOS (Ya explicaremos esto en clase). LA TABLA PERIÓDICA DE LOS ELEMENTOS Se llama TABLA PERIÓDICA o SISTEMA PERIÓDICO a la ordenación de todos los elementos conocidos (unos 120) en orden creciente de número atómico: desde el más sencillo, el H, al más pesado. Se llama elemento a cada tipo de átomo. Todos los átomos están formados por las 3 mismas partículas y organizados de la misma forma. Lo único que cambia de uno a otro es el número de partículas que lo forman. Todos los átomos de H del universo forman el elemento H, todos los átomos de C forman el elemento C, ...

DIMITRI

IVANOVICH

MENDELEIEV

Nació el 8 de febrero de1834 en Tobolsk (Siberia) y murió el 2 de febrero de 1907 en San Petesburgo (Rusia). Publicó en 1869 la obra “PRINCIPIOS DE QUÍMICA”, donde explicó la Tabla periódica y presento la 1ª de ellas. (Otros científicos estaban trabajando en lo mismo, aunque desde otros puntos de enfoque). Al estudiar cualquier propiedad de los elementos observó que se llegaba a unos valores máximos para después bajar a unos mínimos, y esta secuencia se repetía de forma periódica. Para que se cumpliera esta periodicidad y otras condiciones se le dio a la Tabla Periódica la forma que tiene y se apartaron los grupos llamados lantánidos y actínidos (las dos filas “rompen” en el lantano y el actinio), que son grupos de metales conocidos como “tierras raras”

TABLA PERIÓDICA DE LOS ELEMENTOS

Si observas la Tabla Periódica verás que, resumiendo, hay tres tipos de elementos: METALES, NO METALES y GASES NOBLES. Son metales los elementos que tienden a perder electrones de la última capa para completar las que les quedan, por esta razón se convierten en elementos electropositivos (pierden cargas negativas). Un elemento es más metal cuanto más a la izquierda de la tabla se encuentra; desde este punto de vista es más metálico el Na que el Fe. Los no metales son elementos que tienden a ganar electrones para completar sus capas, convirtiéndose en electronegativos. Los gases nobles son inertes (no reaccionan con otros elementos y no forman compuestos) porque ya tienen todas sus capas de electrones completas (hay que tener en cuenta LA REGLA DEL OCTETE). Ya se ha dicho que la forma de la tabla periódica tiene su razón de ser. Aprende que esta organizada en GRUPOS (las columnas) y PERIODOS (las filas). Todos los elementos de la misma columna (grupo) tiene el mismo número de capas de electrones. Todos los elementos de la misma fila (periodo) tienen el mismo número de electrones en la última capa. La tabla es una gran ayuda para todos: químicos y estudiantes.

EL ENLACE ATÓMICO: LAS MOLÉCULAS Los gases nobles son inertes (no reaccionan con otros elementos) porque tienen todas sus capas de electrones completas. Los demás átomos se unen unos con otros para completar su última capa de electrones, con lo que forman los compuestos. Mientras que elementos hay unos 120, compuestos existen millones y son la unión de dos o más átomos diferentes. Podemos definir la molécula como la unión de 2 ó más átomos iguales o diferentes. Si los átomos son iguales pertenecerá a un elemento. Si son diferentes a un compuesto.

MONOATÓMICA (METAL O GAS NOBLE)

DIATÓMICA

TRIATÓMICA

PENTATÓMICA

(NO METAL)

AGUA

METANO

H2O

CH4

La cantidad mínima de un compuesto es una molécula de ese compuesto. Las combinaciones de unión entre átomos que se pueden dar serán: 1- Metal + metal

2 - metal + no metal

3 - no metal + no metal

Por lo tanto hay 3 tipos de enlace atómico. 1.- EL ENLACE METÁLICO (METAL + METAL) En un clavo hay millones de átomos de Fe. Los átomos comparten una nube electrónica con electrones de las últimas capas de los átomos que se han desprendidos, con lo que se distinguen unas zonas de predominio de cargas positivas y otras de cargas negativas en movimiento. Por esta razón son buenos conductores del calor y de la electricidad.

- -

2.- EL ENLACE IONICO (METAL + NO METAL)

Cl 17

Si con la ayuda de la tabla periódica estudias los átomos de Cl y Na verás que el Cl tiene en la última capa 7 electrones, es decir, le falta 1 para completarla, por eso se une a un átomo de Na que le da el único electrón que tiene en su última capa: el resultado es que el cloro se queda con una distribución electrónica de 2 - 8 - 8 (3 capas completas, igual que un gas noble) y el sodio queda con 2 - 8 (2 capas completas, igual que un gas noble). Pero al unirse de esta forma han provocado un desequilibrio en las cargas eléctricas (han perdido la neutralidad) y se han convertido en iones, que quedan unidos por fuerzas eléctricas al ser de signos diferentes.

NOTA: EN LAS FÓRMULAS DE LOS COMPUESTOS, DE LAS QUE HABLAREMOS LUEGO, SE ESCRIBE 1º EL ELEMENTO QUE ACTUA COMO IÓN POSITIVO, PERO SE LEE PRIMERO EL QUE ACTUA COMO IÓN NEGATIVO (NORMAS IUPAC)

3.- EL ENLACE COVALENTE (NO METAL + NO METAL)

Entre no metales no se ceden electrones unos átomos a otros, sino que los comparten. Observa los átomos de F (flúor) (sólo se ha dibujado la última capa con electrones, de diferente color para distinguirlos). El F tiene 7 electrones en la última capa. Si dos átomos de flúor se colocan de forma que compartan uno de los electrones de la última capa de cada uno, ambos quedarán con la capa completa, con una distribución electrónica de 2- 8, igual que un gas noble. Se ha formado una molécula de flúor (F2). Por esto la inmensa mayoría de los no metales se escribe el símbolo y un 2 en el subíndice: H2 , O2, N2, …

(NÚCLEOS)

MOLÉCULA DE AGUA: H2O

MOLÉCULA DE HIDRÓGENO: H2 (OBSERVA QUE EN LAS MOLÉCULAS COVALENTES, AUNQUE NO SE FORMEN IONES, HAY UNAS ZONAS CON PREDOMINIO DE CARGA POSITIVA Y OTRAS DE PREDOMINIO DE CARGA NEGATIVA, Y REALIZAN UNAS UNIONES MÁS FUERTES QUE LAS IÓNICAS.)

LAS FÓRMULAS

H 2 S O4 (ácido sulfúrico) Las fórmulas son la forma que tienen los químicos de expresar cómo es una molécula mediante los símbolos de los elementos y expresando las cantidades de cada uno por medio de subíndices. Estos subíndices no se pueden cambiar porque cada elemento que interviene lo hace en unas proporciones determinadas con respecto a los demás. Si estudias la fórmula del ejemplo verás que te indica que está formada por 3 elementos: H, S y O con un total de 7 átomos, de los cuales 2 son de H, 1 de S y 4 de O. El ácido sulfúrico es así y de ninguna otra forma (los químicos comprueban las fórmulas y hoy hasta las diseñan) y para “leer” estas fórmulas ya hemos dicho que existen unas normas (que te volverán loco en cursos superiores). MIDIENDO LAS MASAS DE ÁTOMOS Y MOLÉCULAS En las reacciones, por ejemplo, hay que medir masas de sustancias reaccionantes y saber qué cantidad de productos se obtienen. Para ello hace falta una unidad de masa. En un principio se pensó en el átomo de H como unidad (casi la misma masa que un protón) pero más tarde los químicos pensaron que para evitar errores acumulativos (el H tiene isótopos) era mejor definir una unidad de masa atómica y la llamaron así : 12

UNIDAD DE MASA ATÓMICA (uma) = C

12 6

(1 uma = a la doceava parte de la masa del átomo de C normal) (éste elemento también tiene isótopos de los que el más famoso es el C14, utilizado para datar fósiles).