ESTRUCTURA ATÓMICA

ESCUELA SECUNDARIA N° 7 “HÉROES DE MALVINAS”
FÍSICA y QUÍMICA 3° A-B
TEMA 1
ESTRUCTURA ATÓMICA
PROFESORES
Boffelli Mariel - Follonier Analía
ALUMNO
…………………………………………………………
1
2
ÁTOMO
REACCIONES QUÍMICAS
COMPOSICIÓN
NÚCLEO
NEUTRÓN
N° MÁSICO-A
ÓRBITAS
PROTÓN
ELECTRÓN
N° ATÓMICO-Z
CONFIGURACIÓN ELÉCTRICA
CAPAS
GRUPO
TABLA PERIÓDICA
METAL
NO METAL
IONES
GAS INERTE
PERÍODO
ORBITALES
REPRESENTATIVO
TRANSICIÓN
GAS INERTE
3
TEORIA ATÓMICA DE DALTON
a) La materia está formada por partículas muy pequeñas, denominadas átomos. Éstos no se pueden
dividir, crear ni destruir.
b) Átomos de un mismo elemento son iguales entre sí y tiene la misma masa. Átomos de elementos
diferentes son distintos entre sí, fundamentalmente en la masa.
c) Los átomos se combinan para formar “átomos compuestos”.
d) Durante las transformaciones químicas cambian las combinaciones entre átomos, pero éstos no se
crean ni destruyen. Los átomos que forman un compuesto, lo hacen siempre en la misma proporción.
………………………………………..
.
HIPÓTESIS MOLECULAR DE AVOGADRO




Cada sustancia está formada por pequeñas partículas materiales, llamadas moléculas, que presentan
todas las propiedades de la sustancia.
Cada molécula está integrada por dos o más partículas materiales
denominadas átomos.
Las moléculas de sustancias simples, están formadas por átomos
del mismo elemento.
Las moléculas de sustancias compuestas, están constituidas por lo
menos, por dos clases diferentes de átomos.
………………………………………..
4
ACTIVIDADES DALTON Y AVOGADRO
1. Busca la biografía de Dalton y Avogadro
2.
Indica cuál es el gráfico que corresponde a cada una de las teorías de Dalton:
3. En la lista se simbolizan átomos y moléculas, subraya aquellos que representan a moléculas. Expresa como se lee
cada uno de ellos.
Elemento
Átomo
Molécula
Se lee
Na
Fe2 O3
Co
CO
Cl
Cl2
4. Indica si son moléculas de sustancias simples o compuestas
Na2O
O2
Cl2
O3
FeO
Br2
Si O
C Cl4
COMPOSICIÓN y DIVISIBILIDAD de la MATERIA
o
Glosario
UNIVERSO: Todo lo que existe, básicamente compuesto por materia (lo concreto) y
energía (lo que produce cambios o transformaciones).
o
MATERIA: Es todo los que forma el Universo que tiene masa e impresiona los
sentidos.
o
CUERPO: Porción de materia con forma propia.
o
SUSTANCIA o MATERIAL: Tipos o clases de materia. Puede ser orgánica o inorgánica, natural o
artificial, simple o compuesta, homogénea o heterogénea, etc.
o
PARTÍCULA: Porción pequeña de materia sin forma propia.
o
MOLÉCULA: Menor porción de sustancia, que puede existir sin perder sus propiedades. Una molécula
es un conjunto de dos o más átomos.
o
ÁTOMO: menor porción de materia.
5
ACTIVIDADES COMPOSICIÓN Y DIVISIBILIDAD DE LA MATERIA
1. Clasifica en cuerpo, sustancia simple o sustancia compuesta teniendo cuenta la Hipótesis de Avogadro y la
subdivisión de la materia.
MESA
CINC
LIBRO
MADERA
HIERRO
PAPEL
AGUA
HIERRO
OXÍGENO
AIRE
PETRÓLEO
ASPIRINA
PELOTA
CLORO
AZUFRE
CEMENTO
2. Escribe cómo están formadas las moléculas siguientes, teniendo en cuenta que el subíndice indica la cantidad
de átomos del elemento precedente.
Ejemplo: H2O = molécula de agua, formada por 2 átomos de hidrógeno (H) y 1 átomo de oxígeno (O).
a)
b)
c)
d)
e)
f)
Dióxido de carbono C O 2 (gas del aire)
Si O2 (arena)
Ácido clorhídrico: H Cl (ácido del estómago)
O 3 (ozono)
C 6 H 12 O 22 (glucosa, azúcar)
O 2 (oxígeno)
6
ÁTOMO
Definición: menor porción de materia.
Cada tipo de átomo se denomina elemento químico, que se representa con un símbolo
(letra imprenta, la primera mayúscula, la segunda minúscula, si la hay). Todas las
propiedades de los elementos químicos están en la Tabla Periódica de los Elementos.
COMPOSICIÓN DEL ÁTOMO
Núcleo: Es la zona central del átomo donde
se encuentran: los protones (partículas con
carga positiva) y los neutrones (partículas sin
carga). En él se concentra la mayor parte de
la masa del átomo.
Los átomos
tienen un
diámetro de 1-5 x
10-10 m, siendo el
núcleo 0,0001
parte del átomo.
Si comparamos
el núcleo con una
moneda de 1 cm
de diámetro, el
átomo es del
tamaño de una
cancha de fútbol.
Zona extra-nuclear: Es allí donde se encuentran los electrones
(partículas con carga negativa), que están en constante
movimiento describiendo órbitas alrededor del núcleo.
La cantidad de partículas que forman el átomo se encuentran expresadas en la Tabla Periódica:
7
8
Igual a la cantidad de electrones e- porque el
átomo es neutro.
Número atómico:
cantidad de protones p+
Número másico o masa
atómica:
cantidad de protones p+
y neutrones n0
A – Z = cantidad de
neutrones n0
………………………………………..
En símbolos:
Ejemplo.
En la tabla periódica
En símbolos:
N° atómico: Z = 19
Nombre: potasio
N° másico A = 39
39
19𝐾
Protones: 19
Electrones 19
Neutrones: A – Z = 20
Actividades ÁTOMO
9
1) Indica el nombre de los elementos químicos y el número atómico Z:
B
Hg
Ne
P
Mn
2) Escribe el número másico A de los átomos:
Si
P
S
Cl
Ar
3) Indica la cantidad de protones en cada caso:
Mg
Kr
Th
Mo
Zn
4) ¿Cuántos electrones tienen los siguientes átomos?
He
Xe
Ni
Ru
Mo
5) ¿Cuántos neutrones poseen en su núcleo?
F
Cl
Al
K
Hg
6) Completa sin usar la tabla: Un elemento químico tiene 11 protones y su masa atómica es 23.
Su carga eléctrica es
, posee
partículas en el núcleo de las cuales
son neutrones. La
cantidad de partículas negativas es
y su número atómico
.
7) Marca lo correcto y justifica: El núcleo de un átomo consta de 6 protones y 8 neutrones, entonces:
A=8
Z=8
A = 14
Z = 14
e - = 14
TABLA PERIÓDICA
La tabla periódica es un ordenamiento de elementos químicos en
filas y columnas, en orden creciente según su número atómico Z, de
modo que elementos con propiedades similares se hallan en la
misma columna.
Consta de 7 períodos, cada uno, excepto el primero comienza con
un metal y termina con un gas noble.
Posee 18 grupos divididos en A (representativos) y B (de transición),
numerados del I al VIII ó al 0 al 18. En cada grupo las propiedades físicas
y químicas de los elementos son similares y tienen igual número de
electrones en la última capa.
Después de sucesivas correcciones, el hidrógeno aún está mal ubicado,
porque si bien es un no metal, está ubicado con los metales.
10
Clasificación de elementos químicos según sus propiedades
Metales
De todos los elementos el 80 % son metales. Sus propiedades están asociadas a la libertad de
movimiento de sus electrones:
- Alta conductividad eléctrica: varios centenares mayor que los no metales. La plata Ag es el mejor
conductor eléctrico, luego le sigue el cobre Cu usado en electricidad ya que es de menor costo.
- Alta conductividad térmica.
- Como los electrones actúan de “pegamento” mantienen unidos los núcleos, esto se manifiesta en
dureza, ductilidad (capacidad de ser estirados para formar hilos. Con 1 g de oro se pueden hacer 2 km
de hilo.) y maleabilidad (capacidad para ser laminados)
- Los metales pulidos tienen brillo, pues reflejan la luz.
- Tienen color blanco plateado en general, excepto el oro, cobre,…
No Metales
Gases Nobles, Inertes o Raros
11
12
Actividades TABLA PERIÓDICA
1-Investiga las propiedades de los no metales y de los gases nobles.
2-Observa la tabla periódica y escribe el nombre de 2 elementos de cada uno de los grupos especiales:
GRUPO
ELEMENTOS
Grupo 1 → Metales alcalinos
Grupo 2 → Metales alcalinos térreos
Grupo 17 → Halógenos
58 al 71 → Lantánidos
90 al 103 → Actínidos.
3-Indica nombre y símbolo de los elementos:
Característica
Nombre
Metal alcalino del periodo 3
Halógeno del periodo 2
No metal del grupo 3
Metal alcalino térreo del periodo 3
Gas inerte del periodo 1
No metal grupo 15 período 4
Metal del grupo 2 periodo 5
Metal con 13 electrones
No metal con 53 protones
Lantánido con número atómico 68
Actínido con número atómico 92
Símbolo
N° atómico Z
N° Electrones
Tema Anexo
ISÓTOPOS
ISÓBAROS
Los isóbaros son átomos de distintos elementos
Si bien los átomos de un mismo elemento tienen la
que tienen igual número másico pero distinto
misma cantidad de protones, es decir el mismo
número atómico. Es decir, en su núcleo la cantidad
número atómico Z, pueden no tener la misma
de partículas es igual, pero tiene diferente cantidad
cantidad de neutrones.
de protones.
13
6C
14 12
6C 6C
40
18𝐴𝑟
𝑦 40
20𝐶𝑎
C-12, C-13 y C-14.
Ej. El núcleo del átomo de carbono Z = 6, tiene 6
protones, pero puede tener 6, 7 u 8 neutrones.
Ambos elementos tienen 40 partículas en el núcleo,
pero la cantidad de protones y neutrones es
distinta.
13
14
ACTIVIDADES: ISÓTOPOS E ISÓBAROS
1. ¿Cuál de los siguientes son isótopos? ¿Por qué?
17
8𝑂
−
25
17𝐶𝑙
16
− 40
20𝐶𝑎 - 8𝑂 −
23
11𝑁𝑎
− 188𝑜 −
27
17𝐶𝑙
26
− 23
16𝑆 - 17𝐶𝑙 −
22
16𝑆
2. Indica para el isótopo radiactivo yodo I-131 que se emplea para el tratamiento de cáncer de tiroides y
medición de la actividad del hígado y el metabolismo de la grasa: su número atómico es
, tiene
neutrones,
protones y
electrones.
3. Subraya la/s afirmación/es verdadera/s.
a)
b)
C 12 y C 14 →
N 14 y C 14 →
Tienen igual Z
Tienen igual Z
Tienen igual A
Tienen igual A
Son isótopos
Son isótopos
4. Investiga brevemente algunos usos y aplicaciones de 3 isótopos distintos.
Son isóbaros
Son isóbaros
MASA ATÓMICA RELATIVA ( AR )
MASA MOLECULAR RELATIVA (MR Ó MMR)
Cada elemento tiene una masa atómica que es el Es la masa de una molécula.
promedio de las masas de los isótopos.
Se obtiene sumando la masa atómica relativa de
Se mide en u.m.a. (unidad de masa atómica) que los átomos que la componen.
corresponde a 1/12 masa del isótopo de carbono12
1 uma = 1,66 x 10 -24 g
m.m.r. H 2 O (agua):
Su valor coincide con el valor de la masa atómica o
= m.a.r. ( H ) . 2 + m.a.r. (O) =
número másico “A” indicado en la tabla periódica.
=
1
. 2 + 16
=
=
2
+ 16
= 18
Ej: m.a.r. ( O ) = 16
m.a.r. (Ca) = 40
ACTIVIDADES MASA ATÓMICA Y MOLECULAR
Determina la masa atómica o molecular:
a) Si
d) H
b) O
e) Fe
c) C
f) Ne
g ) Si O2 (arena)
h ) Fe 2 O3 (herrumbre)
i ) C 6 H 12 O 6 (glucosa)
15
CONFIGURACIÓN ELECTRÓNICA - 1
La configuración electrónica es una representación simbólica de la
posición de los electrones ( e- ) dentro del átomo.
El electrón es una partícula elemental, extra nuclear, cuya masa es
9,1 x 10 – 28 g.
Posee carga eléctrica negativa, igual a la del protón, pero de signo
contrario, con un valor de de – 1,6 x 10 -19 C
1° modelo de Configuración electrónica: NIVELES
Un modelo atómico, Bohr describe al electrón como una
partícula que gira alrededor del núcleo describiendo una cierta
órbita o nivel. Cada nivel tiene su número máximo de electrones
según la fórmula: 2 . n 2, siendo n el n° de nivel.
Ejemplo: Para el aluminio Z = 13 y A = 27.
Tiene 13 electrones como lo muestra el gráfico,
distribuidos en 3 niveles.
16
La Teoría del Octeto indica que todos los elementos tienen 8 o menos electrones en el último nivel, por lo
tanto, en algunos casos se debe “corregir” el número de electrones, repartiéndolos en grupos de 32, 18, 8,
… y el resto de electrones para lograr esto.
Ej. Renio: Z = 75
“Corregido”
+ 75
+ 75
)1 2e )2 8e
)1 2e )2 8e
)3 18e
)3 18e
)4 32e
)4 32e
)5 15e
)5 8e
)6 7e
La configuración electrónica permite conocer:
- el grupo (cantidad de electrones en el último nivel), donde los elementos tienen propiedades químicas
similares y la misma cantidad de electrones en la última capa. Hay 18 grupos subdivididos en A
(representativos), B (de transición), y el grupo 0,8 ó 18 de los gases nobles.
- y el período (número de niveles), donde entre elementos consecutivos sólo difieren en 1 e- y 1 p+. Hay
7 períodos que comienzan con un metal alcalino y terminan con un gas noble.
EJEMPLO
Magnesio
Mg → Z = 12 →
+ 12
)1 2e
)2
8e
)3
4e
Grupo: IV
Para simplificar la configuración puede escribirse: Mg → (+12) 2 – 8 – 4
Periodo 3
17
18
ACTIVIDADES CONFIGURACIÓN ELECTRÓNICA POR NIVELES
1. Completa
Un átomo tiene la configuración electrónica: 2- 8 - 4. Su número atómico Z es
Tiene
protones ,
electrones y
neutrones. Se trata del elemento
cuyo símbolo es
y se ubica en el grupo
y período
.
.
2. Dados las siguientes configuraciones electrónicas:
Esquema Nombre Símbolo
A
B
C
D
Z
A
y su masa atómica es
es
Clasificación Grupo Período
3. Escribe para cada elemento la configuración electrónica por niveles y a partir de ella indica grupo y período.
Na – N – H – Ca – Ar – Ne – Mn – Fe – Cl – C – O – He – F – K - Ni
.
,
CONFIGURACIÓN ELECTRÓNICA – 2
2° modelo de Configuración electrónica
Otro modelo atómico, el más moderno, señala al electrón como una carga
y masa, distribuida en una cierta región espacial llamada orbital atómico, su
posición no puede describirse con certeza.
Cada electrón está asociado a 4 números cuánticos que describen su nivel
energético: el principal (1,2,3,…), el secundario subnivel (s,p,d,f,g,h cada uno de
ellos con una forma específica, el magnético y el spin del electrón (sentido de
giro del electrón: +1/2 y -1/2
Los electrones se ubican en los orbitales
siguiendo la regla de las diagonales, la cual indica
cierto entrecruzamiento de niveles.
1 s 2 2 s 2 2 p 6 3 s 2 3 p 6 4 s 2 3 d 10 4 p 6 5 s 2..
Nive
l
Subnivel
Electrones
19
Ejemplos
Magnesio
Cobalto
20
→
→
Mg
Co
→
→
Z = 12
→ 1s22s22p63s2
Z = 27
→ 1 s 2 2 s 2 2 p 6 3 s 2 3 p 6 4 s 2 3 d 10 7
Cada
subnivel
tiene una forma
particular:
También se simboliza con el gas noble más próximo agregando los niveles y
subniveles siguientes, por ejemplo para el magnesio es [ Ne ] 3 s 2
Tabla Periódica y configuración electrónica
Según el último subnivel de la configuración
puede clasificarse el elemento en:
- s : metal representativo
- p : no metal representativo
- d : metal de transición
- f : metal de transición interna
Orbital d
Además, El número total de electrones del
último orbital indica el grupo y el número de niveles indica el período.
ACTIVIDADES CONFIGURACIÓN ELECTRÓNICA: ORBITALES
1. Escribe la configuración electrónica por niveles y subniveles e indica grupo, período y clasificación.
Hidrógeno – Nitrógeno – Calcio – Argón – Helio – Manganeso – Hierro - Carbono
IONES
Un ión es un átomo posee carga eléctrica. Esta carga es
positiva cuando pierde electrones y negativa cuando gana electrones.
Ambos procesos de intercambio de electrones se rigen por que los
elementos tienden a alcanzar la configuración eléctrica del gas noble
más próximo, es decir, 8 electrones en el último nivel.
El hecho de formar iones es los que luego posibilita la unión
entre los átomos para lograr la neutralidad de la materia, por atracción
entre cargas.
Importantes iones metálicos en el cuerpo humano
Cobre: en los sistemas nervioso (neurotransmisor), inmunológico y circulatorio del cuerpo.
Magnesio: favorece el funcionamiento normal del músculo y la función nerviosa, mantiene los niveles de azúcar en la
sangre y la presión arterial, promueve la salud óptima de los huesos.
Hierro: se encuentra en la hemoglobina, en donde facilita la unión de O2 en los pulmones, regula el crecimiento y la
diferenciación celular y promueve un sistema inmunológico saludable.
Manganeso: ayuda al crecimiento óseo óptimo y a un sistema inmunológico saludable, se relaciona con la tiroides.
También funciona en la formación de la hormona de la tiroides, tiroxina.
Zinc: importante en la transcripción y traducción del ADN y el ARN, también actúa en el sistema inmune.
21
22
IONES METÁLICOS = CATIONES
IONES NO METÁLICOS = ANIONES
En los metales (que generalmente poseen 1, 2 ó 3
electrones en el último nivel), se ceden o pierden
estos electrones para que el nivel anterior, con 8
electrones, sea el último y completo.
Por lo tanto, al perder electrones, el átomo ya no es
neutro (igual cantidad de protones (+) y electrones ()), sino que adquiere carga positiva, denominándose
ión positivo o CATIÓN.
En los no metales, que poseen de 4 a 7 electrones
en el último nivel, se captan o reciben electrones
para completarlo con 8 electrones, así tienen más
electrones que protones, quedando formando un
ión negativo o ANIÓN.
Ejemplo: Sodio: Na → Z = 11
Ejemplo: Azufre S →
Z = 16
+ 14 protones – 18 electrones = - 2
+11 protones en el núcleo – 10 electrones = + 1 Ejemplo:
Ecuación:
N 0 + 2 e  [ N ] –2
0
+1
Na – 1 e  [ Na ]
Catión sodio
Anión nitrógeno
ACTIVIDADES IONES
23
1- Para cada elemento químico: buscar número atómico y símbolo, clasificar, escribir su configuración electrónica y
hallar el ión correspondiente escribiendo su ecuación:
Sr
C
N
Ne
I
K
Ar
2- Completa la siguiente tabla:
IÓN
Mg + 2
PROTONES ELECTRONES CARGA DEL IÓN
12
F-
10
19
16
18
-2
3- En la etiqueta de cualquier producto debe figurar la composición química del Agua Mineral. Transcribe los iones
y clasifícalos en anión o catión.
Ca+2 30 mg/l
Cl -1 5,3 mg/l
Nitrato (
NO3-1)
Mg +2 3 mg/l
Na +1 10,5 mg/l
Bicarbonato ( HCO3-1) 80 mg/l Sulfato (SO4-2) 44 mg/l
Nitrito (NO2-1) no contiene
4. Completa
Ión
F -1
Na +1
S -2
P -2
Al +3
O -2
24
Catión/Anión
Electrones que Gano/Perdió
Esquema
5. Completa los siguientes datos para cada caso:
ANIÓN /
CATIÓN
SÍMBOLO del
IÓN
n0
p+
e-
METAL/NO
METAL
Un átomo perdió 2 e- quedando con 10 eUn átomo del grupo 13, periodo 3, perdió 3 eUn átomo con 17 p+ ha ganado un electrón.
Un átomo ha ganado 2 e- y tiene 16 p+
6. Un átomo puede ganar o perder electrones, pero también puede haber transformaciones en el núcleo del
átomo que dan origen a la radiactividad. ¿A que se llama radiactividad? ¿Cuándo un átomo puede emitir
radiaciones? ¿Qué tipos de radiaciones emiten los átomos? ¿Qué características tienen? ¿A qué se llama fisión
nuclear? ¿Y fusión nuclear? ¿Qué aplicaciones tienen los procesos anteriores?
Trabajo Práctico Trimestral
CONTINUIDAD Y DISCONTINUIDAD DE LA MATERIA. HISTORIA
1- Trabajar en forma individual o en grupos de no más de 3 integrantes.
2- Leer en forma grupal el artículo: “Los modelos atómicos. Thompson. Rutherford. Bohr. Heisenberg.
Modelo actual del libro de Carreras, Lantz y Oliver. Ciencias Naturales 8. Activa. Puerto de Palos.
Buenos Aires. Argentina. 2001. Página 238-239.
Y en el enlace: http://jaimemarquez.wordpress.com/klasse-9/conceptos/
3- Buscar más información sobre los modelos atómicos en libros y la web. Anotar la bibliografía/webgrafía.
4- Elegir uno de los modelos atómicos y profundizar sobre él.
5- Buscar y anotar la biografía del científico relacionado con ese modelo.
6- Confeccionar un infograma en cartulina que incluya el modelo e información del científico involucrado.
7- Realizar una maqueta o modelo concreto del átomo considerado. Incluir nombres de las partículas
que en él se encuentran. Nombre del científico y fecha.
8- Completar la ficha y agregarla en ambos trabajos
FÍSICA Y QUÍMICA 3° A
MODELO:…………………….……………
AUTOR: ……………………………..………
AÑO:….…………
ALUMOS:…………………………………………………………………………………………………………………………
9- Preparar una exposición del tema para la 3° semana de mayo.
25
26
INTEGRACIÓN PRÁCTICA
Completa la tabla y escribe el símbolo
Nombre
símbolo
Z
𝐴
𝑍
A
𝑋:
p+
e-
no
GRUPO PERÍODO CLASIF ESTADO
Sodio
Helio
Fe
S
18
89
25
8
12
A configuración electrónica de cada elemento según las dos teorías.
Indica si son verdaderas o falsas las afirmaciones.
VoF
Los átomos están formados por moléculas
Los átomos se representan con símbolos químicos
Los elementos se clasifican en sólido, líquidos y gaseosos
Los grupos son ordenamientos horizontales
Toda fórmula química representa la constitución del átomo
Los gases inertes son sustancias muy reactivas
Los no metales se encuentran todos en estado gaseoso
Los elementos del grupo 17 son los halógenos
Los elementos son diferentes tipos de átomos
En la tabla los elementos se ordenan por el valor de Z
Los metales son malos conductores de la electricidad
En la tabla hay 7 grupos
Los metales poseen brillo, son dúctiles y maleables
27
Referencias
1. Partículas con carga negativa.
2. Instrumento donde se ordenan los
elementos químicos.
3. Ordenamientos horizontales de la tabla
4. Número que indica la cantidad de
partículas en el núcleo.
5. Partículas sin carga eléctrica
6. Átomos que han ganado electrones
7. Partículas nucleares con carga positiva
8. Lugares alrededor del núcleo donde
hay cargas negativas.
9. Partículas que forman neutrones y
protones
10. Ordenamientos verticales en la tabla
11. Iones con carga positiva
12. Partícula que forma moléculas
13. Átomos que tiene igual Z pero distinta
cantidad de neutrones.
14. Parte central del átomo
15. Número que identifica al átomo.
28