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La Materia y sus Transformaciones.

Etapa 2. Estructura atómica y elementos químicos

Introducción

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.

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

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

2.1 Evolución de las ideas, modelos y teorías del átomo

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.

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

Primera teoría atómica de John Dalton

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.

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.

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

• 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

Modelo atómico de J.J. Thomson

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 Ernest Rutherford

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

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

Radiactividad

• 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.

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.

Modelo atómico de Niels Bohr

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

Teoría ondulatoria

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

• 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

Teoría cuántica de Planck

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

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

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

2.2 Teoría cuántica

Ecuación de onda Describe 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.

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.

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.

Modelo cuántico-ondulatorio y los orbitales atómicos

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

Número cuántico principal (n)

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).

Número cuántico spin (ms)

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

Número cuántico magnético (m)

La configuración electrónica

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

Principio de exclusión de Pauli

Partículas atómicas fundamentales

Estructura del átomo y sus características

Z= número atómico= Protones= Electrones

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

Masa atómica y número atómico

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

2.3 Simbología de los elementos

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)

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)

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

Los elementos químicos, el planeta Tierra y los seres humanos

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