Estructura Atómica

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Presentado por: Prof. Evana Astudillo. Cátedra: Materiales I Cumaná, Octubre de 2009

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Conceptos básicos

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Presentado por:

Prof. Evana Astudillo.

Cátedra: Materiales I

Cumaná, Octubre de 2009

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Tiene una masa de 1.673 x 10-24 g y una carga unitaria de +1.602 x 10-19 culombius (C)

Es ligeramente mas pesado que el protón y tiene una masa de1.675 x 10-24g pero no tiene carga

Tiene una masa relativamente pequeña de 9.109 x 10-28 g (1/1836 de la del protón) y una carga unitaria de -1.602x 10-19 C.

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El hidrógeno es un elemento químico representado por el símbolo H y con un número atómico de 1. En condiciones normales de presión y temperatura, es un gas diatómico (H2) incoloro, inodoro, insípido, no metálico y altamente inflamable.

Con una masa atómica de 1,00794(7) u, el hidrógeno es el elemento químico más ligero y es, también, el elemento más abundante, constituyendo aproximadamente el 75% de la materia visible del universo.

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Es el átomo más simple y consta de un electrón que rodea a un núcleo de un protón.

El movimiento del hidrógeno sólo permite determinados niveles (orbitales) de energía definidos. Orbital atómico: representa tan sólo el estado energético del electrón.

El electrón de hidrogeno, al no pasar a un nivel energético superior, se absorbe una cantidad definida de energía. De igual forma si el electrón cae a un nivel energético inferior, se emite una cantidad de finida de energía. Esta energía en forma de radiación electromagnética se llama fotón.

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Son valores numéricos discretos que nos indican las características de los electrones de los átomos

Los números atómicos más importantes son cuatro:

Número Cuántico Principal.Número Cuántico Secundario.Número Cuántico Magnético.Número Cuántico de Spin.

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Indica en que nivel se encuentra el electrón, este valor toma valores enteros del 1 al 7.

Cuando mayor sea el valor de n, mayor será la energía electrónica y la posibilidad de que el electrón esté más alejado del núcleo.

Específica los subniveles de energía dentro de los niveles energéticos principales (subórbita) donde la probabilidad de encontrar un electrón es alta si ese nivel energetico esta ocupado.

Los valores permitidos son I = 0, 1, 2, 3, n -1. las letras s, p, d y f se emplean para denominar los subniveles energéticos l de la siguiente manera:

Número de denominación: l = 0 1 2 3 Letra de denominación: l = s p d f

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El número cuántico magnético nos indica las orientaciones de los orbitales magnéticos en el espacio, los orbitales magnéticos son las regiones de la nube electrónica donde se encuentran los electrones,  el número magnético depende de l y toma valores desde -l hasta l.

El número cuántico de spin nos indica el sentido de rotación en el propio eje de los electrones en un orbital, este número toma los valores de -1/2 y de 1/2.De esta manera entonces se puede determinar el lugar donde se encuentra un electrón determinado, y los niveles de energía del mismo, esto es importante en el estudio de las radiaciones, la energía de ionización, así como de la energía liberada por un átomo en una reacción.

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Representa la distribución de los electrones en sus orbitales. Las configuraciones electrónicas están escritas en una notación convencional que enumera en primer lugar al del número cuántico principal, seguido de una letra que indica el orbital s, p, d y f.

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Gases Nobles:

Son un grupo de elementos químicos con propiedades muy similares: bajo condiciones normales, son gases monoatómicos inodoros, incoloros y presentan una reactividad química muy baja. Se sitúan en el grupo 18 (8A) de la tabla periódica (anteriormente llamado grupo 0). Los seis gases nobles que se encuentran en la naturaleza son helio (He), neón (Ne), argón (Ar), Kriptón (Kr), xenón (Xe) y el radioactivo radón (Rn).

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Elementos electropositivos

Se llaman elementos electropositivos aquellos que tienen tendencia a perder electrones transformándose en cationes; a ese grupo pertenecen los metales.

El número de electrones cedidos por átomo electropositivo de un elemento se indica por un número de oxidación positivo. Los elementos más electropositivos están en los grupos 1A y 2ª de la tabla periódica.

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Elementos electronegativos

Son los que toman con facilidad electrones transformándose en aniones; a este grupo pertenecen los metaloides.

El número de electrones aceptados por un átomo electronegativo de un elemento es indicado por un número de oxidación negativo.

Los elementos más electronegativos están en los grupos 6A y 7ª de la tabla periódica.

Algunos elementos de los grupos 4A hasta 7A de la tabla periódica pueden comportarse de manera electropositiva o electronegativa. Ej.: carbono, silicio, germanio, arsénico, antimonio y fósforo.

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Es el proceso físico responsable de las interacciones atractivas entre átomos y moléculas, y que confiere estabilidad a los compuestos químicos diatómicos y poliatómicos. En general, los enlaces químicos entre los átomos pueden dividirse en dos grupos: primarios (fuertes) y secundarios (débiles)

Son fuerzas intramoleculares, que mantienen a los átomos unidos en las moléculas. El tipo de enlace fuerte depende de la diferencia en electronegatividad y la distribución de los orbitales electrónicos disponibles a los átomos que se enlazan. A mayor diferencia en electronegatividad, con mayor fuerza será un electrón atraído a un átomo particular involucrado en el enlace, y más propiedades "iónicas" tendrá el enlace ("iónico" significa que los electrones del enlace están compartidos inequitativamente). A menor diferencia de electronegatividad, mayores propiedades covalentes (compartición completa) del enlace.

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Es un enlace químico que mantiene unidos los átomos (unión entre cationes y los electrones de valencia) de los metales entre sí.

Estos átomos se agrupan de forma muy cercana unos a otros, lo que produce estructuras muy compactas

Se trata de redes tridimensionales que adquieren la estructura típica de empaquetamiento compacto de esferas.

Debido a la baja electronegatividad que poseen los metales, los electrones de valencia son extraídos de sus orbitales y tienen la capacidad de moverse libremente a través del compuesto metálico, lo que otorga a éste las propiedades eléctricas y térmicas.

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Las características básicas de los elementos metálicos son producidas por la naturaleza del enlace metálico. Entre ellas destacan:

- Suelen ser sólidos a temperatura ambiente, excepto el mercurio, y sus puntos de fusión y ebullición varían notablemente.- Las conductividades térmicas y eléctricas son muy elevadas (esto se explica por la enorme movilidad de sus electrones de valencia).- Presentan brillo metálico, por lo que son menos electronegativos.- Son dúctiles y maleables (la enorme movilidad de los electrones de valencia hace que los cationes metálicos puedan moverse sin producir una situación distinta, es decir, una rotura).- Pueden emitir electrones cuando reciben energía en forma de calor.- Tienden a perder electrones de sus últimas capas cuando reciben cuantos de luz (fotones), fenómeno conocido como efecto fotoeléctrico.

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Es la unión que resulta de la presencia de fuerzas de atracción electrostática entre los iones de distinto signo. Se da cuando uno de los átomos capta electrones del otro.

El metal dona/cede uno o más electrones formando un ion con carga positiva o cationes, con configuración electrónica estable.

Estos electrones luego ingresan en el no metal, originando un ion cargado negativamente o anión, que también tiene configuración electrónica estable. La atracción electrostática entre los iones de carga opuesta causa que se unan y formen un enlace.

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Los compuestos iónicos forman redes cristalinas constituidas por iones de carga opuesta unidos por fuerzas electrostáticas.

Este tipo de atracción determina las propiedades observadas.

Si la atracción electrostática es fuerte, se forman sólidos cristalinos de elevado punto de fusión e insolubles en agua; si la atracción es menor, como en el caso del NaCl, el punto de fusión también es menor y, en general, son solubles en agua e insolubles en líquidos apolares como el benceno.

Es una partícula cargada constituida por un átomo o conjunto de átomos neutros que ganaron o perdieron electrones, fenómeno que se conoce como ionización.

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- Son sólidos de estructura cristalina en el sistema cúbico.

- Este enlace se produce una transferencia de electrones de un metal a un no metal formando iones

- Altos puntos de fusión y ebullición.

- Son enlaces resultantes de la interacción entre los metales de los grupos I y II y los no metales de los grupos VI y VII.- Son solubles en solventes polares y aun así su solubilidad es muy baja.

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a) Anión: Es un ión con carga negativa, lo que significa que los átomos que lo conforman tienen un exceso de electrones. Comúnmente los aniones están formados por no metales, aunque hay ciertos aniones formados por metales y no metales. Los aniones más conocidos son (el número entre paréntesis indica la carga):F(-) fluoruroCl(-) cloruroBr(-) bromuroI(-) yoduro S(2-) sulfuro SO4(2-) sulfato NO3(-) nitrato PO4(3-) fosfato

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Catión: Al contrario que los aniones, los cationes son especies químicas con déficit de electrones, lo que les otorga una carga eléctrica positiva. Los más comunes son formados a partir de metales, pero hay ciertos cationes formados con no metales.

Na(+) sodioK(+) potasioCa(2+) calcioBa(2+) barioMg(2+) magnesioAl(3+) aluminioPb(2+) plomo (II) ó plumboso

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Las reacciones entre dos átomos no metales producen enlaces covalentes. Se produce cuando existe electronegatividad polar y se forma cuando la diferencia de electronegatividad no es suficientemente grande como para que se efectúe transferencia de electrones covalentes.

En el enlace químico covalente, los electrones de enlace son compartidos por ambos átomos. En el enlace covalente, los dos átomos no metálicos comparten un electrón, es decir se unen por uno de sus electrones del último orbital, el cual depende del número atómico del átomo en cuestión.

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Sustancias covalentes moleculares: los enlaces covalentes forman moléculas. Tienen las siguientes propiedades:

Temperaturas de fusión y ebullición bajas.En condiciones ordinales (25 ºC aprox.) pueden ser sólidos, líquidos o gaseososSon blandos en estado sólido.Aislantes de corriente eléctrica y calor.Solubilidad. Las moléculas polares son solubles en disolventes polares y las apolares son solubles en disolventes apolares (semejante disuelve a semejante).covalentes.

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Redes: además las sustancias covalentes forman redes, semejantes a los compuestos iónicos. Tienen estas propiedades:

- Elevadas temperaturas de fusión y ebullición.- Sólidos en condiciones ordinales.- Son sustancias muy duras (excepto el grafito).- Aislantes (excepto el grafito).- Insolubles.- Neocloridas