6. El Átomo - IES San Juan Bautista

¿Qué tengo que conocer de Química en 4º E.S.O.?
Diego E. Pérez-Olea / Dpto. Física y Química. I.E.S. San Juan Bautista
Sexta entrega de actividades para el refuerzo y recuperación de Física y Química de 4º ESO. Para tener constancia del conocimiento de las familias de esta
actividad adicional, agradeceríamos devolvieran firmada esta hoja con los problemas resueltos que, una vez supervisados por el departamento, será devuelto
al alumno para su uso posterior.
Firma del padre/madre
Nombre del alumno/a
Fecha
Grupo
Tema 6 Estructura atómica:
El átomo es el constituyente básico de la materia, aunque en un principio (Demócrito, siglo IV a.c.) se pensaba que era indivisible, hoy se sabe que está compuesto a su vez
por varios constituyentes (siglo XIX) y a su vez éstos en otros.
El átomo está formado por un núcleo donde se encuentran protones y
Constituyentes del átomo:
Electrones (Thomson), carga eléctrica negativa (-1,6·10-19C), masa muy pequeña (9,1·10- neutrones, y una corteza o nube electrónica donde se encuentran los
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kg), partícula elemental indivisible.
electrones. El primer modelo atómico es el de Rutherford.
Protones (Goldstein), carga eléctrica positiva (+1,6·10-19C), masa (1,67·10-27kg, casi 2000 El modelo de Bohr representa el átomo de Hidrógeno, el más sencillo, un
veces mayor al electrón). Partícula formada por 3 quarks.
protón en el núcleo, un electrón en los orbitales.
Neutrones (Chadwick), sin carga eléctrica, masa muy similar al protón. Partícula formada
por 3 quarks.
Los átomos tienen carga eléctrica neutra (mismo nº de protones que de electrones), la nube electrónica está a una distancia muy grande respecto del núcleo. Cuando un
átomo pierde o gana un electrón tendremos iones: catión si es positivo, es decir, tiene al menos un electrón menos; anión si es negativo, es decir, tiene uno o más
electrones adicionales. Recordemos que los electrones se sitúan en una especie de órbitas alrededor del núcleo, por tanto la variación de electrones no modifica al núcleo.
Átomos con mismo número de protones pero diferente nº de neutrones son los mismos elementos pero se llaman isótopos. El nº de neutrones en un elemento (no isótopo)
siempre es mayor o igual que el nº de protones.
Radiactividad: proceso por el cual el núcleo pierde alguna de sus partículas constituyentes o cambia su estado de
Identificación de los átomos: AZX
energía:
Nª atómico (Z) representa el número de
Alfa:
pierde 2 protones y 2 neutrones (un átomo de Helio)
protones en el núcleo
Beta:
pierde un electrón (al no haber electrones en el núcleo lo que sucede es que se descompone un neutrón (se genera
Nª másico (A) representa la suma de protones y
un
protón
y un electrón), el nº atómico sube uno, el nº másico queda igual (se gana un protón pero se pierde un neutrón)
neutrones (como cada uno pesa casi 2000 veces
Gamma:
se
produce una transición energética en los niveles nucleares (no en los orbitales electrónicos) que produce
más que los electrones, representa la “masa” del
una
radiación
electromagnética de alta energía.
átomo)
Cuando se transfiere un electrón de una órbita a otra, la energía que se utiliza se desprende o se absorbe en forma de fotones (partículas que forman la luz), y se producen
los espectros de emisión o absorción. La cantidad de energía liberada o absorbida es propia de la diferencia de energía entre los orbitales y sirve de identificador para los
átomos.
Los niveles de energía donde pueden estar los electrones se representan como K, L, M,
La tabla periódica es la ordenación de los elementos conforme a su número
N… ó 1,2, 3 4…; a su vez cada nivel tiene subniveles. Cada nivel (1,2,3,4, …) puede
atómico (nº de protones). Como son átomos neutros, cada átomo tiene el
tener tantos subniveles (hasta 4 máximo representados por s,p,d,f) como orden del nivel
mismo nº de electrones, y estos se deben colocar conforme los subniveles de
(el 1 solo tiene 1 (subnivel s), el 2 tiene 2 (s y p); el 3 tiene 3(s, p y d), el 4 tiene 4(s, p, d, energía, de menos a más. La situación más favorables es que los orbitales
y f)). El nº de electrones en cada nivel sigue una regla sencilla. En cada subnivel siempre
estén vacios o completos, y esto indica la valencia de los átomos.
caben 4 electrones más, partiendo del primero que caben 2, es decir, en los s, p, d y f
Hasta el nivel 4 los orbitales siguen un orden, a partir de ese se van
caben 2, 6, 10 y 14 electrones respectivamente.
mezclando los subniveles, el nivel 4s tiene menos energía que el 3d.
Para calcular la configuración electrónica de
un átomo debemos conocer su nº atómico, que
coincide con el nº de electrones (salvo si es un
ión tendrá más (anión) o menos (catión)
electrones, tantos como signo + ó – tenga el
ión). Se distribuyen los electrones conforme a
los niveles de energía. Los electrones de la
última capa o nivel de energía están
relacionados con la valencia del átomo.
La última capa electrónica de los átomos
según la tabla periódica tiene los orbitales
de la figura. Los niveles d están desfasados
en 1 frente a los s y p, es decir, en el nivel 4
de energía (4s), luego siguen los 3d, en el
nivel 5s siguen los 4d, y en el nivel 6s
empiezan los lantánidos con el orbital 4f.
Ejemplos:
Cloro: 17Cl: nº atómico 17. No es un ión por tanto también hay 17 electrones:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p5 4s0 3d0 (la suma 2+2+6+2+5=17), los niveles 4s0 3d0 se ponen solo para ver como se seguiría rellenando, no habría que ponerlos.
Tiene 5 electrones en el último subnivel, tiende a coger un electrón para tener la capa completa, por eso actúa con valencia 1 negativa (no metal, tiende a coger
electrones).
Si fuera un ión: el anión Cloro: 17Cl-: nº atómico 17. hay 17+1 electrones:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p5+1 4s0 3d0 (la suma 2+2+6+2+5+1=18).
Estaño: 50Sn. Nº atómico 50. Tiene 50 protones y 50 electrones:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p2 6s0 4f0 5d0… (la suma 2+2+6+2+6+2+10+6+2+10+2=50), los niveles 6s0 4f0 5d0… se ponen solo para ver como se seguiría
rellenando, no habría que ponerlos.
Ejercicios propuestos
6.1
Completa la tabla siguiente con los constituyentes de los átomos/iones siguientes:
6.2
Escribe la configuración electrónica de los elementos de la tabla del ejercicio 6.1.
6.3
En un proceso radioactivo se observa que se desprenden 2 protones y 2 neutrones
de un átomo de Uranio (nº atómico 92, nº másico 235). Escribe el proceso y el tipo de
radiación.
Elemento
−
− Si
24
− Mg
H+
80
−
35 Br
133
Cs+
−
Protones
Neutrones
14
Electrones
14
12
55
6.4
Calcula cuántos electrones tiene en último subnivel de energía del Aluminio y cuántos tiene en su último nivel de energía. Si el aluminio tiene un neutrón más que el nº de
protones, ¿cuál es su número másico?