FÍSICA Y QUÍMICA. 2º de E.S.O. Unidad 4A ¿Cómo son los átomos?. Angel Román Martín. Pág 1

UNIDAD 4A ¿CÓMO SON LOS ÁTOMOS?

1. Símbolos, moléculas y fórmulas

Elementos o sustancias simples. Compuestos. 2. Estructura atómica

Partículas subatómicas: Protones, neutrones y electrones. Estructura de un átomo: Núcleo y corteza. Distribución de electrones en capas. Los átomos son neutros. 3. Número atómico Z y número másico A

Z nº de protones del núcleo. Se ve en el sistema periódico. A suma de protones y neutrones. El número de neutrones se

obtiene restando A – Z 4. Isótopos. Átomos del mismo elemento que tienen: El mismo Z (el mismo nº de protones). Distinto A (distinto nº de neutrones) Ejemplos: Isótopos del cloro. Isótopos del carbono. Isótopos del hidrógeno. 4.1 Isótopos radiactivos. Radiaciones ionizantes. Tipos de radiaciones. ● ● ● 5. Iones: Átomo que ha ganado o perdido electrones. IÓN negativo o anión: ej: Cl–, S–2 IÓN positivo o catión: ej: Na+, Ca+2, Al+3 6. Metales, no metales y gases nobles.

Propiedades 7. Enlaces entre átomos.

Iónico: metal + no metal Covalente: no metal + no metal Metálico: metales

8. FORMULACIÓN

Tabla de valencias o nº de oxidación.

2 formas de nombrar los compuestos:

Con prefijos Con el número de oxidación

COMPUESTOS CON OXÍGENO: Óxidos (oxígeno + otro elemento)

Óxidos de los metales

Óxidos de los no metales

COMPUESTOS CON HIDRÓGENO (hidrógeno + otro elemento)

Hidrógeno y metal: Hidruros Hidrógeno y no metal: Ácidos hidrácidos

Compuestos de nombre especial.

METAL Y NO METAL

Sales binarias.

OBJETIVOS Cuando termines de estudiar esta unidad, serás capaz de:

Conocer los símbolos de los elementos químicos más importantes.

Diferenciar elementos y compuestos.

Interpretar las fórmulas y dibujar moléculas de elementos y compuestos.

Conocer las características (carga y masa) de las partículas elementales.

Saber que los electrones se distribuyen en capas. Saber el número máximo de electrones en cada capa.

Definir correctamente los conceptos de número atómico y número másico. Representar los átomos de la forma 𝑿𝒁

𝑨 .

Calcular a partir del número atómico y del número másico el número de protones, neutrones y electrones de un átomo

Explicar que son átomos isótopos, e identificar los isótopos de un elemento dado (por ejemplo, hidrógeno, carbono,…)

Conocer que son los isótopos radiactivos, los tres tipos de radiaciones que producen y sus efectos sobre los seres vivos.

Conocer el proceso de formación de iones. Clasificar éstos como aniones o cationes y representarlos correctamente (con su carga).

Identificar cualquier elemento como metal o no metal. Determinar los iones que formará.

Conocer los tres tipos de enlace químico y que tipo de combinación de elementos (metales y no metales) da lugar a cada uno de ellos.

Saber de memoria todas las valencias o números de oxidación de los elementos de la tabla suministrada en los apuntes.

Conocer las dos formas de nombrar los compuestos: con prefijos multiplicadores (mono, di, tri, …) o con el número de oxidación.

Saber que el número de oxidación se pone entre paréntesis en números romanos y sólo cuando el elemento tiene más de uno.

Saber escribir la fórmula y los dos nombres de todos los compuestos estudiados.

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UNIDAD 4A ¿Cómo son los átomos? 1. SÍMBOLOS, MOLÉCULAS Y FÓRMULAS.

Los átomos se representan por “símbolos” formados por una o dos letras para

representar los diferentes tipos de átomos (elementos). En la Tabla Periódica vienen

reflejados los símbolos de todos los elementos conocidos en la actualidad. Algunos de

ellos son, por ejemplo: H (hidrógeno), O (oxígeno), N (nitrógeno), C (carbono),

S (azufre), Na (sodio)…

Molécula es la unidad fundamental de cualquier sustancia pura. Todas las

moléculas de una misma sustancia pura son iguales entre sí.

Las moléculas están formadas por la unión de varios átomos.

• Si son iguales entre sí: forman los elementos o sustancias simples.

• Si son distintos: forman los compuestos.

Dalton (año 1803) representaba los átomos con bolas. Puedes ver ejemplos en

las páginas 80 y 82 del libro.

Para representar las moléculas no se pintan “bolas” como hacía Dalton, sino

que se utilizan las “fórmulas”, en las que se escriben los símbolos de los elementos

presentes en la molécula y detrás un subíndice que indica el número de átomos de ese

tipo que hay por molécula.

Ejemplo:

H2O es la fórmula del agua. En cada molécula hay (completa los números que faltan):

…… átomos de hidrógeno (H) y …… de oxígeno (O).

H2SO

4 es la fórmula del ácido sulfúrico. En cada molécula hay:

…… átomos de hidrógeno (H), …… de azufre (S) y …… de oxígeno (O).

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Actividad

a) Dibuja todas las moléculas que encuentres en las páginas 80 y 82 del libro. Pon al lado la

correspondiente fórmula.

b) ¿Cuál sería la fórmula del carbonato de sodio, molécula compuesta por 2 átomos de sodio, 1

átomo de carbono y tres de oxígeno? ¿Y la del ácido fosfórico (1 átomo de fósforo, 4 átomos de

oxígeno y tres de hidrógeno?

c) Dibuja las siguientes moléculas al estilo de Dalton. (Consulta en Internet como son):

H2O2 (agua oxigenada)

CH4 (metano, gas natural)

C2H6O (alcohol etílico o etanol)

C4H10 (butano)

d) Pon el nombre de los siguientes elementos: (Debes saberte todos ellos de memoria)

H Li Na K Rb Cs

Be Mg Ca Sr Ba Cr

Mn Fe Co Ni Pt Cu

Ag Au Zn Hg B Al

C Si Sn Pb N P

As Sb O S Se Te

F Cl Br I Ar Kr

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2. ESTRUCTURA ATÓMICA.

La sal está formada por átomos de cloro y átomos de sodio. El átomo de cloro

es distinto del de sodio. Pero, ¿sabes en qué se diferencia un átomo de otro?

PARTÍCULAS SUBATÓMICAS.

Lo primero que tienes que saber es que todos los átomos están formados por

tres tipos de partículas:

Los protones, que son partículas con carga eléctrica positiva. de masa muy

pequeña

Su masa es 1 UMA = 1,66 x 10-24

g (UMA significa unidad de masa atómica)

Los neutrones, que no tienen carga (son neutros) y su masa es similar a la

del protón.

Los electrones, que poseen una carga eléctrica negativa y su masa es aún

mucho menor que la de protones y neutrones (en la práctica se considera

despreciable).

Cada átomo se parece a un sistema solar en miniatura, formado por

NÚCLEO: zona central formada por protones y neutrones

CORTEZA: zona alrededor del núcleo donde se encuentran los electrones

girando en diferentes capas.

Más o menos, algo así:

IMPORTANTE:

Hay que tener en cuenta el número de

electrones que caben en cada capa:

En la 1ª capa: máximo 2 e

En la 2ª capa: máximo 8 e

En la 3ª capa: máximo 18 e

En la 4ª capa: máximo 32 e

Y si es la última capa, sólo puede haber de 1 a

8 electrones.

¿Qué átomo está representado en el dibujo anterior? Míralo en el sistema periódico.

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La carga eléctrica de protones y electrones es la misma, sólo que de diferente signo,

de forma que los átomos son neutros (sin carga) y tienen el mismo número de

protones que de electrones.

Actividad:

a) Dibuja un átomo con 4 protones, 5 neutrones y 4 electrones distribuidos en dos

capas.

b) Dibuja un átomo con 11 protones, 13 neutrones y 11 electrones distribuidos en tres

capas.

3 NÚMERO ATÓMICO (Z) y NÚMERO MÁSICO (A).

Unos elementos se diferencian de otros porque sus átomos tienen distinto número de

protones, (aunque también puede variar el número de electrones y de neutrones). Así,

por ejemplo, todos los átomos de hidrógeno (H) tienen 1 sólo protón, todos los de

carbono tienen 6 protones, los de cloro (Cl) tienen 17 protones y los de sodio (Na)

tienen 11 protones. Esto lo puedes ver consultando el sistema periódico.

Todos los átomos se identifican con 2 números (es como si fueran el carnet de

identidad del átomo):

NÚMERO ATÓMICO Z:

Es el número de protones del núcleo.

También es igual al número de electrones que hay en la corteza de los átomos

neutros. El número atómico es característico de cada elemento y según sea su

valor el elemento se denominará con un nombre específico.

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En la Tabla Periódica los elementos están ordenados según su número atómico,

de forma que si sabes el número atómico puedes saber de qué elemento se trata,

y viceversa.

Por ejemplo, el número atómico del hidrógeno (H) es “1” porque tiene 1 protón en su

núcleo. El número atómico del sodio (Na) es “11” y el del cloro (Cl) es “17” porque

tienen 11 y 17 protones respectivamente.

NÚMERO MÁSICO A

Es la suma de protones y neutrones del núcleo.

El número de neutrones “N” de un átomo es “A – Z”.

El número másico nos da idea de la masa de un átomo, ya que son los protones

y neutrones las principales partículas subatómicas con masa significativa (los

electrones a efectos prácticos los consideraremos sin masa).

Por ejemplo,

El átomo de sodio tiene de número atómico Z = 11 y de número másico A = 23. Esto

significa que tiene 11 protones, 12 neutrones y 11 electrones.

Los átomos se representan de la siguiente forma:

𝑋𝑍𝐴

X es el símbolo del átomo.

Z es su número atómico.

A es el número másico.

Un átomo de sodio es: Un átomo de hierro es:

𝑁𝑎1123 𝐹𝑒26

56

Actividad:

Completa los datos para los dos átomos anteriores:

P = P =

N = N =

e = e =

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1.- El hierro es el elemento de número atómico Z=26 y número másico A = 56.

¿Cuantos protones, neutrones y electrones tiene un átomo de Fe? Represéntalo.

2.- Cuantos protones y electrones tiene un átomo de cloro.

3.- Un átomo tiene 80 protones y 121 neutrones en su núcleo. Escribe el átomo

correspondiente.

27 35

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4. ISÓTOPOS

Fíjate en los dos átomos siguientes:

𝐶𝑙1735 𝐶𝑙17

37

Completa los datos para los dos átomos anteriores:

P = P =

N = N =

e = e =

¿Qué tienen en común?

¿Qué tienen diferente?

Estos dos átomos se llaman isótopos.

ISÓTOPOS. Definición:

Son átomos del mismo elemento que tienen:

El mismo número de protones. Y por lo tanto el mismo número atómico Z.

Distinto número de neutrones. Y por lo tanto distinto número másico A.

Aquí tienes otros tres ejemplos de átomos que son isótopos. Dibuja el primero con

electrones.

El hidrógeno tiene tres isótopos. Completa la siguiente tabla con los datos de los tres:

Z A Protones Neutrones Electrones

𝑯𝟏𝟏

𝑯𝟏𝟐

𝑯𝟏𝟑

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4.1 ISÓTOPOS RADIACTIVOS

En el sistema periódico hay 118 elementos, pero si contamos los isótopos de todos

ellos, sale que en la Naturaleza existen más de 1000 átomos distintos, y a todos ellos

los llamamos isótopos.

Hay un tipo especial de isótopos que son especiales: son inestables. Esto significa que

sus núcleos se pueden romper y cuando se rompen, emiten unas partículas y unas

radiaciones que son muy peligrosas, ya que son capaces de atravesar la materia y si

están cerca de un ser vivo, cuando lo atraviesan destruyen sus células y pueden

causarle la muerte.

Este tipo de radiaciones se llaman ionizantes.

El uranio, el plutonio, el radio y el radón son ejemplos de este tipo de isótopos.

En las centrales nucleares se utiliza uranio para producir electricidad. Los residuos

que se producen son muy peligrosos y deben ser almacenados bajo condiciones muy

estrictas de seguridad para que no contaminen el agua o el aire.

Actividad:

Tienes que ver la presentación del siguiente enlace y explicar que tres tipos de

radiaciones ionizantes existen y las características de cada una.

https://www.csn.es/documents/10182/1007670/Las%20radiaciones%20(infograf%C3

%ADa)

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5. IONES

Un ión es un átomo que ha ganado o perdido electrones, normalmente en su última

capa. Cuando el átomo es un ión, tiene carga eléctrica.

Hay que tener en cuenta que los electrones son negativos.

Cuando un átomo los gana, tiene más electrones que protones

y su carga será negativa.

Cuando un átomo los pierde, tiene más protones y su carga

será positiva

El núcleo es muy estable y no es posible que un átomo gane o

pierda protones en su núcleo

Hay dos tipos de iones:

ANIÓN: Es un átomo que ha ganado electrones y que tiene carga negativa.

Ejemplos:

Cl– es un átomo de cloro que ha ganado un electrón y tiene una carga de –1

S–2

es un átomo de azufre que ha ganado 2 electrones y tiene una carga de –2

CATIÓN: Es un átomo que ha perdido electrones y que tiene carga positiva.

Ejemplos:

Na+ es un átomo de sodio que ha perdido un electrón y tiene una carga de +1

Ca+2

es un átomo de calcio que ha perdido 2 electrones y tiene una carga de +2

Actividad

Utiliza el sistema periódico para mirar cuantos protones y electrones tiene cada uno de

los iones siguientes:

Z Protones Electrones Anión o catión

Li+

Ba+2

Al+3

O–2

P–3

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6. METALES, NO METALES Y GASES NOBLES. Fíjate en el sistema periódico del libro (pág 81) y observa los diferentes colores con

que están representados los elementos:

Metales (violeta) : parte izquierda.

Son sólidos y conducen bien el calor y la electricidad.

Todos ellos tiene 1, 2 o 3 electrones en su última capa, y tienen tendencia a

perderlos formando iones positivos.

No metales y semimetales (naranja y marrón claro): parte derecha.

Son sólidos, líquidos y gases.

Todos tienen 3, 4, 5, 6, 7 electrones en la última capa.

Los que tienen 5, 6 y 7 tienen tendencia a ganar electrones para quedarse con 8,

y se convierten en iones negativos.

Los que tienen 3 o 4 comparten sus electrones con otros átomos, para tener 8

Gases nobles: columna derecha.

Tienen 8 electrones en la última capa, excepto el He que tiene 2, y no forman

iones positivos ni negativos. Por eso se llaman nobles.

7. ENLACES ENTRE ÁTOMOS. Aunque en la Naturaleza sólo existen 90 átomos, (el resto hasta 118 son sintéticos o

artificiales) estos se pueden combinar entre sí y forman millones de compuestos.

Se llama enlace a la fuerza que mantiene unidos a los átomos para formar un

compuesto. Hay tres tipos de enlace:

ENLACE IÓNICO

Se forma entre un metal y un no metal. Por ejemplo, el cloruro de sodio o sal

(NaCl)

La sal es un cristal sólido formado por iones positivos (Na+) y por iones

negativos (Cl–) que se atraen entre sí.

ENLACE COVALENTE

Se forma entre átomos no metales: por ejemplo H2, O2, H2O.

ENLACE METÁLICO

Lo forman todos los metales. Los átomos de los metales están ordenados

formando un cristal que conduce la electricidad.

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