Curso formación continua Neodigital

Etapa 2. Estructura atómica y elementos químicos

La Materia y sus Transformaciones.

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El universo se conforma por materia, la cual se integra por átomos, átomos que al combinarse pueden formar numerosos compuestos que constituyen la estructura y función de todas las formas de vida.Átomo: unidad más pequeña de materia que conserva todas las propiedades químicas de un elemento.

Introducción

Siglo V a.C. (antigua Grecia)Leucipo y Demócrito primeros en hacer referencia al concepto de átomo, se sugirió que la materia estaba compuesta por diminutas partículas disponibles.

2.1 Evolución de las ideas, modelos y teorías del átomo

Negado por Aristóteles, asegurando que la sustancia está formada por aire, fuego, tierra y agua.

Siglo XVIIJohn Dalton presentó la teoría atómica. "Los átomos son partículas indestructibles, pequeñas, en forma de esfera, sólidas y con un peso fijo"

Ley de conservación de la materia"La materia no se crea. ni se destruye"Mostró que en una reacción química la cantidad de materia siempre es la misma, al inicio y al final de la reacción.

Primera teoría atómica de John Dalton

Ley de las proporciones definidasLos elementos se combinan para formar compuestos, y siempre lo hacen en proporciones definidas.

Antoine Laurent Lavoisier

Joseph Louis Proust

Ley de las proporciones múltiplesLos elementos se pueden combinar más de una proporción, y que cada conjunto corresponde a un compuesto diferente.

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Postulados de Tepría atómica de Dalton:

• Todos los elementos están formados por partículas pequeñas llamadas átomos.
• Los átomos de un mismo elemento son idénticos; tienen igual tamaño, masa y propiedades químicas.
• Los átomos de un elemento no se crean ni se destruyen durante la reacción química, sólo se reordenan.
• Los compuestos se forman por átomos de varios elementos.

Estableció la diferencia entre los compuestos formados por un solo elemento y lo formados por dos o más elementos distintos a los que llamó moléculas. Modelo atómico de Dalton

John Dalton Publicó "Un nuevo sistema de filosofía química"

Modelo atómico de J.J. Thomson

• El átomo está formado por partículas de carga negativa incrustadas en una esfera de carga positiva, que lo hace lucir como pudín de pasas.
• Las partículas eléctricamente negativas las llamó corpúsculos, que luego se llamaron electrones, están repartidos de manera uniforme en el átomo

Estableció que el átomo es neutro y concibió al átomo como una partícula compacta e indivisible

Joseph John Thomson Sus experimentos llevaron a inventar el primer espectrómetro de masas

Experimentos con rayos catódicos, en los que sometió a estos rayos a un campo magnético externo. Le ayudaron a descubrir una nueva partícula más ligera que el hidrógeno llamada electrón.

Modelo atómico de Ernest Rutherford

1. El átomo está formado por dos regiones: una corteza y un núcleo donte el protón es un componente
2. El centro del átomo es positivo y alrededor están los electrones en diferentes trayectorias, modelo planetario
3. La partículas positivas se llamaron protones
4. El núcleo posee casi toda la masa del átomo

Modelo atómico de Rutherford

Ernest Rutherford

Experimento de lámina de oro de Rutherford Algunas partículas radiactivas al llegar al átomo chocaban y se regresaban, mientras que otras se desviaban y la mayoría de ellas atravesaban el átomo.

Radiactividad

Fenómeno de emisión espontánea de partículas y radiaciones de alta energía en núcleos de átomos inestables, para convertirse en otros más estables.

Henri Becquerel realizaba investigaciones sobre la fluorescencia con sales de uranio, al observar que el uranio velaba las placas fotográficas envueltas en papel negro.Investigaciones posteriores permitieron identificar tres componentes principales de los elementos radiactivos:

• Partículas alfa
• Partículas beta
• Rayos gamma

Antoine Henri Becquerel

• Partículas alfa: flujo de partículas positivas constituido por dos protones y dos neutrones. Desintegración de uranio, radio y polonio.
• Partículas beta: partículas pequeñas y rápidas de carga eléctrica negativa que poseen masa. Se producen por desintegración de núcleos radiactivos.
• Rayos gamma: similar a luz visible, pero tiene energía mucho más alta. Se denominan fotones.

Modelo atómico de Niels Bohr

Propuso una explicación a los espectros discontinuos de emisión de luz en átomos de hidrógeno.Postulados:

1. Los electrones giran en órbitas definidas y cada una tiene una cantidad de energía (niveles de energía)
2. Los electrones en estado basal giran en torno a su nivel de energía. Si el electron salta a un nivel de energía superior, adquiere un estado excitado.

La distancia de la órbita al núcleo se determina de acuerdo con el número cuántico n y el radio de la órbita r=0.529 x n2

Niels Bohr

Teoría ondulatoria de la luzBusca explicar la naturaleza de la luz y la considera una onda electromagnética.

Teoría ondulatoria

Teoría corpuscular Propuso que la luz está compuesta por partículas luminosas llamadas corpúsculos, que explica los fenómenos de refracción y reflexión de la luz.

Christiaan Huygens

Isaac Newton

Teoría cuántica de Planck

• Longitud de onda (λ): distancia entre dos crestas adyacentes
• Frecuencia (f): Número de longitudes de onda o ciclos que ásan por un punto determinado cada segundo
• Amplitud (A): Distancia vertical de la línea media de una onda a su cresta

2.2 Teoría cuántica

Teoría cuántica de PlanckLa energía puede ser emitida y absorbida por los átomos en paquetes energéticos llamados cuantos.

Principio de dualidadLa materia se comporta igual que la luz, las partículas como el electrón también cumplen con el dualismo; de onda y de partícula.

Principio de incertidumbreEs imposible conocer de manera simultánea la velocidad y posición de un electrón.

Louis de Broglie

Werner Heisenberg

Ecuación de ondaDescribe en términos del comportamiento ondulatorio del electrón.La función de probabilidad de encontrar un electrón en determinado punto del espacio. Estos espacios son llamados orbitales atómicos.

Erwin Schrödinger

Modelo cuántico-ondulatorio y los orbitales atómicos

El orbital atómico es una región en el espacio alrededor del núcleo donde puede encontrarse con mayor probabilidad al electrón y donde la energía en esta región es constante.

Hay tres números cuánticos que permiten establecer la energía del electrón y presecir su ubicación en la nube electrónica; n, l, m.Existe spin (ms) que depende del giro del electrón.

Número cuántico principal (n)

Número cuántico del momento angular o número cuántico secundario (l)

Determina el tamaño y la energía del electrón; a medida que n aumenta

El valor de l se designa con las letras s, p, d, f

Número cuántico magnético (m)

Describe la orientación de los subniveles en el campo magnético del átomo, además de definir a los orbitales.

Número cuántico spin (ms)

Hace referencia a dos posibles giros del electrón, uno en el sentido de las manecillas (+1/2) y el otro en sentido contrario (-1/2).

Principio de exclusión de Pauli

Distribución de los electrones:Dos electrones de un mismo átomo no pueden tener el mismo conjunto de números cuánticos n, l, m y ms.

La configuración electrónica

Wolfgang Pauli

Estructura del átomo y sus características

Partículas atómicas fundamentales

Masa atómica y número atómico

• Número atómico: Número de protones en el núcleo de un átomo
• Número másico: suma de protones y de neutrones en el núcleo

Z= número atómico= Protones= Electrones

Henry Moseley Estudió la cantidad de las tres partículas fundamentales en diferentes elementos químicos

2.3 Simbología de los elementos

Los nombres de los elementos tienen un origen etimológico, debido a que proceden del latín, griego, inglés, o llevan el nombre de sus descubridores.

Los elementos se representan por símbolos formados por una, dos o tres letras. La primera letra debe ser mayúscula

Los elementos químicos, el planeta Tierra y los seres humanos

Actualmente se conocen 118 elementos químicos, muchos de ellos encontrandose en pequeñas cantidades en la Tierra.

96% Carbono (C), Hidrígeno (H), Oxígeno (O), Nitrógeno (N)3% Calcio (Ca) y Fósforo (P)1% Potasio (K), Azufre (S), Sodio (Na), Cloro (Cl), Magnesio (Mg), Yodo (I), Hierro (Fe), Zinc (Zn)

46.6% Oxígeno (O)27.7% Silicio (Si)8.1% Aluminio (Al)5.0% Hierro (Fe)3.6% Calcio (Ca)2.8% Sosio (Na)2.6% Potasio (K)2.1% Magnesio (Mg)

Cuerpo humano constituido por 20 elementos químicos

Tan solo 8 elementos representan el 98.5% de la capa externa de la Tierra. Mientras su atmósfera está compuesta principalmente de Nitrógeno (78.08%) y Oxígeno (20.95%)

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