TEMA 2 LOS ÁTOMOS Y SUS ENLACES
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.1.- LA MATERIA ES DISCONTINUA Si se observa un montón de arena, nos damos cuenta de que está formado por partes más pequeñas, por granitos. En otros materiales, por ejemplo un plato, no vemos estos granitos porque son mucho más pequeños, pero cualquier materia es discontinua y está formada por partículas muy pequeñas que no se ven.
.2.- LOS ÁTOMOS COMO PARTES MÁS PEQUEÑAS DE LA MATERIA La materia está formada por unas partículas muy pequeñas llamadas átomos. Los átomos de un mismo elemento son todos iguales. Por ejemplo, los átomos de oxígeno son todos iguales. Los átomos de elementos diferentes son distintos. Por ejemplo, un átomo de oxígeno y uno de hidrógeno son diferentes y siempre lo serán. Los átomos se pueden unir unos con otros para formar moléculas.
.3.- ¿CÓMO SON EN REALIDAD LOS ÁTOMOS? Los átomos están formados por las siguientes partículas: Protones. Son partículas que tienen carga eléctrica positiva. Están en el centro del átomo (en el núcleo). Neutrones. No tienen carga eléctrica. También están situados en el núcleo. Electrones. Tienen carga eléctrica negativa. Están siempre dando vueltas alrededor del núcleo del átomo.
.4. LOS MODELOS ATÓMICOS MODELO ATÓMICO DE DALTON Para Dalton el átomo es la parte más pequeña que constituye la materia. El átomo es una esfera uniforme de materia, igual por todas partes, neutra e indivisible.
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MODELO ATÓMICO DE THOMSON Para Thomson el átomo es una esfera uniforme, toda ella con carga positiva, en la que se encuentra distribuidas al azar pequeñas partículas con carga negativa. En conjunto el átomo es neutro. Este modelo se conoce con el nombre de “puding de pasas”.
EXPERIMENTO DE RUTHERFORD Rutherford bombardeó una lámina muy fina de oro con una radiación alfa, que tiene carga positiva. A continuación colocó una pantalla fluorescente para ver dónde llega luz y donde hay sombras.
Observó lo siguiente: Unos rayos de luz atraviesan la lámina como si no hubiera nada. Esto se debe a que atraviesan el espacio comprendido entre dos átomos, que está vacío. Otras zonas están sombrías. Se corresponden con los rayos que pasan por la parte central del átomo, donde está casi toda la materia, y por tanto es como un muro que no pueden atravesar. Otros rayos, los que pasan cerca del núcleo, se desvían alejándose de él. Esto se debe a que el núcleo también tiene carga positiva y los repele. Los rayos que pasan cerca de la corteza, se desvían acercándose al átomo. Esto se debe a que la corteza tiene carga negativa.
MODELO ATÓMICO DE RUTHERFORD El átomo consta de: Una parte central en la que se encuentra casi toda la materia átomo y los protones, que tienen carga positiva. Una corteza en la que se encuentran los electrones, que tienen carga negativa. La parte intermedia entre el núcleo y la corteza está vacía.
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MODELO ATÓMICO DE BOHR El átomo consta de: Una parte central, el núcleo, donde se encuentra casi toda la materia del átomo, los protones, de carga positiva, y los neutrones, que no tienen carga. Una corteza en la que están los electrones, que tienen carga negativa. Estos electrones giran en diferentes órbitas, con diferentes energías. Este modelo se conoce con el nombre de “modelo planetario”.
.5.- NÚMERO ATÓMICO El número atómico de un átomo de un cierto elemento es el número de protones que tiene ese átomo en su núcleo. El número atómico se representa con la letra Z. Por ejemplo: un átomo de hidrógeno siempre tiene 1 protón en su núcleo. Por tanto, en el hidrógeno Z=1. Un átomo de carbono tiene siempre 6 protones en el núcleo. Por tanto, en el carbono Z=6. Los átomos son neutros, es decir, tienen el mismo número de cargas positivas (protones) que negativas (electrones). Por tanto, el hidrógeno ya vimos que sólo tenía un protón, y tiene que tener también un sólo electrón. El carbono, que tenía 6 protones, también tendrá 6 electrones.
.6.- NÚMERO MÁSICO En el núcleo de un átomo están los protones y los neutrones. El número másico de un átomo es el número de partículas que contiene el núcleo de ese átomo, es decir, la suma del número de protones y del número de neutrones. Se representa con la letra A. A = nº de protones + nº de neutrones A = Z+ n Un átomo se representa con un símbolo químico, que es una letra, y unos números que van a indicar cuántos protones, neutrones y electrones tiene. 4
EJEMPLO: El símbolo químico del carbono es una C. 6 Si yo veo esto: puedo saber muchas cosas de ese átomo. 12 C El símbolo es una C, luego se que se trata de un átomo de carbono. El número que aparece arriba es el número atómico (Z), es decir, el número de protones que tiene. Por tanto, ese átomo tiene 6 protones. El número de abajo es el número másico (A), es decir, el número de protones y neutrones que tiene el átomo. Por tanto, entre protones y neutrones tiene 12, como 6 de ellos son protones los otros 6 son neutrones. Como un átomo siempre tiene los mismos protones que electrones, este átomo tiene 6 electrones.
CONFIGURACIÓN ELECTRÓNICA
Es el orden con el que los electrones van llenando los niveles y subniveles de energía: 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s…
.7.- ISÓTOPOS Se denominan isótopos a los átomos que tienen el mismo número atómico pero distinto número másico; es decir, tienen el mismo número de protones, pero distinto número de neutrones.
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.8.- IONES Los iones son átomos que han perdido o ganado electrones en su corteza. Pueden ser: - Cationes. Si un átomo neutro pierde electrones, queda con un exceso de carga positiva y se transforma en un ión positivo o catión. - Aniones. Si un átomo neutro gana electrones, adquiere un exceso de carga negativa y se transforma en un ión negativo o anión.
.9.- LOS ELEMENTOS SISTEMA PERIÓDICO
PUEDEN
ORDENARSE:
EL
El sistema periódico es una tabla en la que aparecen todos los átomos diferentes que existen. Aparecen colocados en filas y en columnas que no están completas, hay huecos. Esta tabla nos da mucha información: los símbolos de los elementos, el tamaño, la masa, el nombre, etc. La tabla también nos permite saber si un elemento es un metal, un no metal o un semimetal. Incluso puedo saber si es un gas, un sólido o un líquido. En la actualidad están ordenados por orden creciente de número atómico. Las filas de la tabla periódica se llaman períodos y las columnas se llaman grupos. Los elementos que están en una misma columna o grupo tienen propiedades químicas muy similares. Además, también tienen el mismo número de electrones de valencia, es decir, el mismo número de electrones en la última capa.
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NOMBRES DE LOS GRUPOS -
Grupo 1: alcalinos Grupo 2: alcalinotérreos Grupo 13: térreos Grupo 14: carbonoideos Grupo 15: nitrogenoideos Grupo 16: anfígenos Grupo 17: halógenos Grupo 18: gases nobles
.10. ¿Por qué se unen los átomos? Los sistemas físicos evolucionan hacia estado de mínima energía potencial, que se corresponden con una estabilidad máxima. Por ejemplo, cuando dos átomos de hidrógeno se acercan, se ponen en juego fuerzas que hacen que la energía disminuya y queden unidos. Dos o más átomos se unen si la energía del sistema es menor cuando están unidos que cuando están separados. Esta unión se denomina enlace químico. Estudiaremos tres tipos de enlaces: Enlace iónico: se da entre metal y no metal. Enlace covalente: entre no metal y no metal. Enlace metálico: entre elementos metálicos. En el grupo de los no metales se incluyen también los semimetales y el H, que para los enlaces se comportan como no metales.
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METALES
NO METALES
Los elementos metálicos
- no metales - semimetales -H
.11. La regla del octeto. Los gases nobles poseen átomos muy estables que no se combinan con otros átomos y no modifican su estructura electrónica. Curiosamente, todos ellos tienen 8 electrones en su último nivel, salvo el helio que tiene 2. Por ello, se deduce que la colocación de los electrones de un gas noble es particularmente estable y se llama disposición de octeto. Regla del octeto: En la formación de compuestos, los átomos intercambian electrones hasta adquirir 8 electrones en su última capa. La situación más estable para un átomo es: tener 8 electrones en la última capa o, tener la última capa de electrones completa.
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.12. Moléculas y cristales. Los átomos se pueden agrupar en moléculas o en cristales. Las moléculas Están formadas por un número definido de átomos, generalmente pequeño. Se denominan diatómicas si tienen dos átomos, triatómicas si tienen tres,….
Los cristales Las redes cristalinas o cristales están formados por un número variable de átomos, generalmente muy grande, que se disponen formando una estructura regular en tres dimensiones.
diamante
.13. Enlace iónico. De acuerdo con la regla del octeto, muchos átomos tienden a ganar o perder electrones para adquirir mayor estabilidad. - Los metales tienden a perder electrones, formando iones positivos o cationes. - Los no metales tienden a ganar electrones, formando iones negativos o aniones. Estos iones, al tener cargas opuestas, se atraen y permanecen unidos por fuerzas eléctricas. Cuando un número muy grande de iones positivos interaccionan con un número muy grande de iones negativos, el conjunto adquiere estabilidad y se forma un cristal iónico. 8
Propiedades de las sustancias iónicas.
Son sólidos a temperatura ambiente. Son duros, difíciles de rayar. Son solubles en agua. En estado sólido no conducen la electricidad, por que los iones están fijos en la estructura cristalina, pero fundidos o disueltos si son conductores.
El ejemplo más característico de los cristales iónicos es el de sal común, que es el cloruro de sodio (NaCl). Los elementos metálicos se unen con elementos no metálicos, mediante enlaces iónicos, constituyendo cristales iónicos.
.14. Enlace covalente. La unión entre dos átomos de elementos no metálicos entre sí se produce porque comparten electrones, y se denomina enlace covalente. Los átomos de los elementos no metálicos se comparten algunos electrones para completar su octeto. Esta unión se representa mediante el diagrama de Lewis. Los puntos representan electrones de la capa de valencia. Se utilizan distintos símbolos o diferentes colores para distinguir qué electrones son de cada átomo. El par de electrones compartido se llama par de enlace.
Propiedades de las moléculas covalentes
Están formadas por moléculas, como por ejemplo H2, O2, H2O y NH3. A temperatura ambiente la mayor parte son gases, o líquidos volátiles. No conducen el calor ni la electricidad Son poco solubles en agua, salvo excepciones.
Propiedades de los cristales covalentes
pueden formar redes cristalinas muy estables, por ejemplo el diamante (C) y el cuarzo (SiO2). Son sólidos muy duros a temperatura ambiente con puntos de fusión muy elevados. No conducen el calor ni la electricidad. Son insolubles en agua. 9
.15. Enlace metálico. Los átomos de los metales tienden a ceder electrones para ser más estables con la última capa de electrones completa, por lo que forman iones positivos. Estos iones se colocan ordenadamente en los nudos de una red y todos comparten los electrones cedidos, que forman una nube o gas electrónico en toda la red.
Los iones se colocan en el espacio del modo más compacto posible y de forma ordenada, originando redes tridimensionales cuya geometría depende del tamaño de los iones.
Propiedades de los metales
Son sólidos a temperatura ambiente, excepto el mercurio. Son buenos conductores del calor y de la electricidad. Son maleables (se pueden deformar en láminas) y dúctiles (se pueden transformar en hilos), ya que la deformación no altera la estructura de la red. Tienen brillo metálico.
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