TEORÍAS ATÓMICAS

Una Teoría Atómica es un modelo desarrollado para explicar las propiedades y comportamiento de los átomos.

TEORÍA ATÓMICA DE DALTONLa esencia de la teoría atómica de la materia de Dalton (Químico

Inglés 1766-1844) se resume en estos postulados:

1. Toda la materia está compuesta de partículas muy pequeñas llamadas átomos.

2. Todos los átomos de un mismo elemento son semejantes en masa (peso) y otras propiedades, pero los átomos de otro elemento tienen masa y propiedades distintas.

3. Los átomos no pueden crearse ni destruirse durante una reacción química.

4. En las reacciones químicas los átomos se combinan o se separan de otros átomos.

5. En cada uno de sus compuestos, los diferentes elementos se combinan en una proporción numérica sencilla: así por ejemplo, un átomo de A con un átomo de B (AB), o un átomo de A con dos átomos de B (AB2).

PREGUNTA

Which of the following is not a postulate of Dalton's

atomic theory?

• different elements have atoms of different masses

• chemical change is a rearrangement of atoms

• atoms are not created or destroyed in chemical change

• atoms of a single element can have different masses

• atoms combine in simple whole number ratios to form compounds

MODELOS ATÓMICOS

Joseph Thomson1856-1940

Modelo Estático:“El pudín de pasas”Los electrones se

distribuyen uniformemente sobre

una masa de carga positiva.

http://www.youtube.com/watch?v=lv0_OYKdmdw&fe

ature=fvw

Ernest Rutherford1871-1937

Atomo nuclear:Casi toda la masa del átomo se concentra

en el núcleo. Los electrones giran a

grandes distancias en órbitas circulares

alrededor (gran parte es espacio vacío).

Niels Bohr1885-1962

Atomo planetario:Los electrones giran a grandes velocidades

alrededor del núcleo, en diversas

órbitas que determinan

diferentes niveles de energía.

EXPERIMENTO CON TUBO DE RAYOS CATÓDICOS: THOMSON

Observación Hipótesis

Propiedades del rayo no dependen del material del cátodo

Lo que contienen los rayos está en todos los materiales

Los rayos se desvían hacia un plato cargado positivamente.

Son partículas con carga negativa.

TUBO DE RAYOS CATÓDICOS

EXPERIMENTO CON PARTÍCULAS ALPHA: RUTHERFORD

TALLER DE MODELOS ATÓMICOS

(1) Who was the first person to suggest that the atom was made up of smaller parts?

• (a) Ernest Rutherford• (b) J. J. Thomson• (c) James Chadwick• (d) John Dalton (2) Cathode rays are beams of: • (a) alpha particles• (b) electrons• (c) neutrons• (d) protons

TALLER DE MODELOS ATÓMICOS

(3) Based on his experiments, what did Rutherford propose? • (a) the nucleus is positively charged • (b) atoms are mostly empty space • (c) atoms had a dense nucleus • (d) all of the choices(4) The proton has: • (a) the opposite charge and a larger mass than the electron • (b) the opposite charge and a smaller mass than the

electron • (c) the same charge and a smaller mass than the electron • (d) the same charge and the same mass as the electron

(9) Which of the following is a valid definition of atomic weight? Atomic weight is:

• (a) the number of electrons in an atom • (b) the number of protons and electrons • (c) the number of protons and neutrons • (d) the number of protons in an atom

(10) Which is the correct organization of the subatomic particles in an atom?

• (a) Electrons reside inside of a small nucleus. Protons and neutrons revolve around the nucleus.

• (b) Neutrons and electrons reside inside of a small nucleus. Protons revolve around the nucleus.

• (c) Protons and electrons reside inside of a small nucleus. Neutrons revolve around the nucleus.

• (d) Protons and neutrons reside inside of a small nucleus. Electrons revolve around the nucleus.

• (e) Protons and electrons reside inside of a small nucleus. Neutrons revolve around the nucleus.

EL NEUTRÓN

• En 1932, James Chadwick descubrió un tercer tipo de partícula sub-átomica a la que llamó el Neutrón.

• Ayudan a estabilizar los protones en el núcleo del átomo al reducir la repulsión entre ellos .

• Los neutrones siempre residen en el núcleo de los átomos y son aproximadamente del mismo tamaño que los protones.

• No tienen una carga eléctrica, más bien son eléctricamente neutrales.

ISÓTOPOS, NÚMERO ATÓMICO Y NÚMERO MÁSICO

NÚMERO ATÓMICO (Z) ES EL N. PROTONES = N. ELECTRONES (Átomo neutro). El N. de protones de un elemento no cambia.

NÚMERO MÁSICO (A) : PROTONES + NEUTRONES DE UN ÁTOMO

ISÓTOPOS: ÁTOMOS DE UN MISMO ELEMENTO, PERO CON DIFERENTE CANTIDAD DE NEUTRONES EN EL NÚCLEO.

ISÓTOPOSEn general las propiedades químicas de un elemento están

determinadas fundamentalmente por los protones y electrones de sus átomos y en condiciones normales los neutrones no

participan en los cambios químicos. Por ello los isótopos de un elemento tendrán un comportamiento químico

similar, formarán el mismo tipo de compuestos y reaccionarán de manera semejante.

MASA ATÓMICA

• La masa atómica relativa de un elemento, es la masa en gramos de 6.02 ·1023 átomos (número de Avogadro, NA) de ese elemento. El átomo de carbono, con 6 protones y 6 neutrones, es el átomo de carbono 12 y es la masa de referencia para las masas atómicas.

• Una unidad de masa atómica (u.m.a), se define exactamente como 1/12 de la masa de un átomo de carbono que tiene una masa 12 u.m.a. una masa atómica relativa molar de carbono 12 tiene una masa de 12 g en esta escala.

TALLERVERDADERO O FALSO 1. Dos compuestos de igual peso molecular se dice que son

isótopos. ____2. El átomo de potasio, K, se convierte en ión potasio

perdiendo un electrón. Por tanto si el peso atómico del K es 39, el del ión potasio será 40. ____

3. La estructura del átomo de aluminio (número atómico, 13; número másico 27) es la siguiente: El núcleo está formado por 13 protones y 14 neutrones; la nube electrónica presenta 13 electrones. ____

4. ¿Cuáles de los siguientes pares son isótopos?2H+ y 3H 3He y 4He 12C y 14N+ 3H y 4He+

5. Un elemento con número atómico 79 y número másico 197 tiene: 79 protones, 118 neutrones y 79 electrones 78 protones, 119 neutrones y 79 electrones 79 protones, 118 neutrones y 197 electrones 118 protones, 118 neutrones y 79 electrones

DESCRIPCIÓN DEL ÁTOMO SEGÚN LA MECÁNICA CUÁNTICA

Los objetos de gran tamaño obedecen las leyes dela mecánica clásica (Newton).

Partículas muy pequeñas como electrones, átomos y moléculas no las siguen, su comportamiento es

descrito por la

MECANICA CUÁNTICAbasada en las propiedades ondulatorias de la

materia.

RADIACIÓN ELECTROMAGNÉTICA

En 1873 James Maxwell propuso que la luz visible se compone de ondas electromagnéticas, con un componentede campo eléctrico y un componente de campo magnético.

Ambos tienen la misma longitud de onda y frecuencia, y viajan en planos perpendiculares entre si.

La radiación electromagnética es la emisión y transmisiónde energía en forma de ondas electromagnéticas.

c = ƛ.νc Velocidad de la luzƛ Longitud de onda

ν Frecuencia

UNIDADES:ƛ = m, cm o nm

ν = Hertz, Hz = 1 ciclo/segHz = 1/s

TEORÍA CUÁNTICA DE PLANCK

Max Planck en 1900, propuso que los átomos y las moléculas emiten o absorben energía solo en cantidades discretas, como si esta estuvieraempaquetada en pequeñas unidades.

Cuanto: Mínima cantidad de E que se puede emitir.

E = hv

E: Energía de 1 cuanto

h: Constante de Planck= 6,63x10-34 J.s

ALBERT EINSTEIN

Un rayo de luz es un torrente de partículas llamadas FOTONES.

“La radiación tiene propiedades tanto corpusculares como ondulatorias: es una onda que al interactuar

con la materia manifiesta un comportamientocorpuscular”

PREGUNTACalcule la energía en Joules de un fotón con una longitud de onda de 5x104 nm. (1 nm= 1x10-9 m)

PRINCIPIOS FUNDAMENTALES DE LA MECÁNICA CUÁNTICA

• Ppio. De incertidumbre de Heisenberg (1927):

“Es imposible determinar con exactitud el momentum (mv) y la posición de un electrón, de manera simultánea (o de cualquier otra partícula

de tamaño muy pequeño)”.

1. Los átomos y moléculas solo pueden existir en determinados estados de energía. En cada estado tienen energía definida. Cuando cambian de estado de energía, deben emitir o absorber suficiente energía para llegar al nuevo estado.

PRINCIPIOS FUNDAMENTALES DE LA MECÁNICA CUÁNTICA

2. Los átomos y moléculas emiten o absorben radiación (luz) cuando sus energías cambian.

3. Los estados de energía permitidos para los átomos y moléculas pueden describirse mediante conjuntos de números conocidos como números cuánticos.

• Ppio. De exclusión de Pauli (1900/58):

“Dos electrones de un mismo átomo no pueden tener sus cuatro números cuánticos iguales”

LA ECUACIÓN DE SCHRODINGER

• Desarrollada por el físico austriaco Erwin S. en 1925 y representa las probabilidades de resultados de todas las medidas posibles de un sistema.

• La evolución temporal de se describe por la ecuación de Schrödinger :

NÚMEROS CUÁNTICOS

NÚMEROS CUÁNTICOS

LA ECUACIÓN DE SCHRODINGERDescribe un estado de energía posible para los

electrones del átomo. Cada solución se compone de 3 números cuánticos que concuerdan con el cálculo

experimental de la probabilidad de ubicar un electrón. De aquí se deducen los orbitales atómicos.

NÚMEROS CUÁNTICOS

• Un orbital atómico, es la región del espacio en la que hay mayor probabilidad de encontrar un

electrón.

1. Número cuántico principal, n, describe el nivel de energía principal que el electrón ocupa.

n = 1, 2, 3, 4…

2. Número cuántico subsidiario (o azimutal), lindica el subnivel o la forma de la región delespacio que ocupa el electrón.

l = 0, 1, 2, 3…(n-1)

s, p, d, f …..

3. El número cuántico magnético, ml

indica la orientación espacial del orbital atómico. En cada subnivel, puede valer entre –l y +l pasando por el cero (0)

p.e. para el subnivel 1 o p, hay 3 orbitales atómicos: -1, 0 y 1 o px, py y pz

4. El número cuántico de giro, ms

Se refiere al giro del electrón y a la orientación delcampo magnético que este produce y puede ser:

ms=+1/2 o ms=-1/2

NÚMEROS CUÁNTICOS

Número cuántico Valores posibles

n 1, 2, 3,...

l 0,..., (n-1)

m -l,..., 0,....,+l (2l+1)

ms -1/2, +1/2

NÚMEROS CUÁNTICOS

LLENADO DE ORBITALES

• La forma en que los electrones están dispuestos en el átomo se llama Configuración Electrónica del átomo.

• En los diagramas de orbitales, cada orbital se representa con una raya y un electrón con una flecha hacia arriba o hacia abajo según su spin:

Litio: Li __ __

• La Notación Electrónica resume la configuración electrónica en números y letras, así:

1s1

CONFIGURACIÓN ELECTRÓNICA

PREGUNTAS

1. El átomo de Oxígeno tiene un total de 8 electrones, escriba los 4 números cuánticos para cada electrón en su estado fundamental.

2. Escriba las configuraciones electrónicas del azufre (S) y del paladio (Pd) en su estado fundamental.

RESPUESTAS

Electrón n l ml ms Orbital

1 1 0 0 +1/2 1s

2 1 0 0 -1/2

3 2 0 0 +1/2 2s

4 2 0 0 -1/2

5 2 1 -1 +1/2 2px, 2py, 2pz

6 2 1 0 +1/2

7 2 1 1 +1/2

8 2 1 1 -1/2