Unidad 3. Átomos y moléculas

Física y Química
Unidad 3: Átomos y moléculas
Unidad 3. Átomos y moléculas
Índice de contenido
1. Elementos y compuestos..................................................................................................................2
1.1. Teoría atómica de Dalton..........................................................................................................2
2.-El átomo...........................................................................................................................................3
3.-Número atómico y número másico..................................................................................................4
4.-Isótopos, unidad de masa atómica y masa atómica..........................................................................5
5.-Configuración electrónica................................................................................................................5
6.-Enlace químico.................................................................................................................................6
6.1. Enlace iónico.............................................................................................................................6
6.2. Enlace covalente.......................................................................................................................8
6.3. Enlace metálico.......................................................................................................................10
Actividades.........................................................................................................................................12
Autoevaluación. Átomos y moléculas................................................................................................13
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1. Elementos y compuestos
1.1. Teoría atómica de Dalton
1) Toda la materia está formada por átomos. Los átomos son indivisibles e indestructibles.
2) Todos los átomos de un mismo elemento son idénticos en masa y propiedades. Átomos
de diferentes elementos son diferentes en masa, tamaño y propiedades.
3) Los compuestos están formados por la combinación de dos o más tipos diferentes de átomos. Un compuesto dado siempre tiene el mismo número relativo de tipos de átomos.
4)
Los átomos de un elemento se combinan con los átomos de otros elementos para
formar compuestos químicos, Los átomos no se pueden crear ni dividir en partículas más
pequeñas, ni se destruyen en el proceso químico. Una reacción química simplemente cambia
la forma en que los átomos se agrupan.
Actividades
1. Escribe los símbolos de:
plata, oro, hierro, flúor, oxígeno, sodio, azufre, calcio, magnesio, bromo, helio, yodo
2. Escribe a que elementos corresponden los siguientes símbolos:
Li, K, Rb, Cs, Be, Sr, Ba,Ni, Co, Cu, Hg, Pb, C, Si, Al, B, N, Cl, P, As, Se, Ar,
3. Escribe:
a) el elemento más abundante del universo:
b) el elemento más abundante en la Tierra
c) 6 elementos químicos básicos de los seres vivos
d) 5 metales
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2.-El átomo
A finales del siglo XIX, se descubrieron dos partículas dentro del átomo:
Partícula
Masa
Carga
protón
1,67 10-27 kg
+1,6 10-19C
electrón
9,1 10-31 kg
-1,6 10-19 C
En el siglo XX se descubrió una partícula más:
Partícula
Masa
Carga
neutrón
1,67 10-27 Kg
0
Entonces, ¿cómo es el átomo?
Se propusieron diferentes modelos atómicos en orden cronológico:
Modelo atómico
cuándo
estructura
Thomson
1897
Esfera sólida cargada
positivamente con electrones
incrustados
Rutherford
1911
Modelo nuclear con dos zonas bien
diferenciadas: núcleo cargado
positivamente y con la mayor parte
de la masa (con los protones y ya
se intuía la existencia de los
neutrones) y corteza con electrones
girando en órbitas circulares.
Entre el núcleo y la corteza mucho
espacio vacío.
Bohr
1913
Similar pero con órbitas circulares
bien definidas. Los electrones sólo
podían girar en determinadas
órbitas denominadas estacionarias:
a unas determinadas distancias del
núcleo y con energías específicas.
Modelo atómico actual
s. XX
Modelo nuclear con 2 áreas
definidas: núcleo cargado
positivamente con la mayor parte
de la masa del átomo. En él estaban
los protones y neutrones. Y la
corteza con electrones distribuidos
en orbitales.
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representación
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3.-Número atómico y número másico
Número atómico, Z: El número de protones que tiene un átomo
Número másico, A: suma de protones y neutrones de un átomo
Cálculo de número de protones, electrones y neutrones de átomos e iones
Nombre del
elemento
A
Z
hidrógeno
1
1
carbono
Nº de
protones
Nº de
electrones
6
Nº de
neutrones
Símbolo
8
23
11
magnesio
24
litio
cloro
12
3
4
35
18
oxígeno
bromo
80
potasio
8
10
35
36
19
18
8
20
9
4
nitrógeno
Aluminio
7
27
10
13
Be 2+
7
10
32
16
1
1
cobalto
59
arsénico
74
27
33
47
46
61
hierro
56
23
30
hierro
56
24
30
Helio
4
Neón
20
10
10
Sodio
23
yodo
127
plomo
207
P 3−
2
11
10
54
82
74
80
197
79
Au
19
9
mercurio
200
+
25
33
plata
S 2−
H
31
15
cesio
Na
55
54
80
78
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78
3+
F−
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4.-Isótopos, unidad de masa atómica y masa atómica
Isótopos: átomos con el mismo número atómico pero diferente número másico.
El Kilogramo es una unidad demasiado grande para medir átomos, por eso usamos la unidad de
masa atómica.
Es la doceava parte de la masa de un átomo de carbono 12 y coincide aproximadamente con la masa
de un protón o neutrón.
La masa atómica de un elemento es la media ponderada, de acuerdo con la abundancia de las
diferentes masas de sus isótopos, que constituyen el elemento. La masa atómica es la que aparece en
el sistema periódico.
5.-Configuración electrónica
Es la distribución de los electrones de un átomo en sus diferentes orbitales atómicos.
Tipo de orbitales
Número de orbitales
Capacidad electrónica
s
1
2
p
3
6
d
5
10
f
Orden de energía de los orbitales:
7
14
1.- Escribe el nombre y la configuración electrónica de los siguientes elementos:
a) N (Z=7)
c) Cl (Z=17) e) P (Z=15)
b) Sr (Z=38) d) Mg (Z=12) f) Be (Z=4)
g) Ca (Z=20) i) Ne (Z=10) k) Fe (Z=26)
h) Br (Z=35) j) Si (Z=14)
l) I (Z=54)
Electrones de valencia
Son los electrones de la última capa. El número de electrones de la capa de valencia es lo que
condiciona el comportamiento químico de un átomo.
2.- Escribe los electrones de valencia de los elementos del ejercicio anterior
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6.-Enlace químico
Los átomos raramente se encuentran aislados. Excepto los gases nobles, los demás forman diferente
tipo de agrupaciones.
Si los átomos que se agrupan tienen el mismo número atómico, se forman elementos.
si los átomos que se agrupan tienen diferente número atómico, se forman compuestos.
¿Por qué?
Los gases nobles tienen una gran estabilidad, son muy poco reactivos porque tienen su capa de
valencia completa. Esto significa 8 electrones en su última capa, excepto en el caso del Helio que
son 2.
Por eso, los átomos para alcanzar una máxima estabilidad buscan tener 8 electrones en su última
capa (regla del octeto) y en función de lo que hagan para conseguirlo (ganar, perder o compartir
electrones) formarán diferentes tipos de enlaces.
Tipos de enlace químico
En función de cómo los átomos consigan tener 8 electrones en su última capa, hay tres tipos de
enlace químico:
– Enlace iónico
– Enlace covalente
– Enlace metálico.
6.1. Enlace iónico
El enlace resulta de la atracción electrostática entre iones de diferente signo. Se produce una
transferencia de electrones en el que un átomo queda cargado negativamente (al ganar electrones) y
el otro positivamente (al perderlos).
¿Cómo sería el enlace químico entre 11Na y 17Cl?
Elemento
11
Configuración
electrónica
Electrones de
valencia
Ion
Fórmula
Na
1s2 2s2 2p6 3s1
1
Na+
NaCl
Cl
1s2 2s2 2p6 3s2 3p5
7
Cl-
Configuración
electrónica
Electrones de
valencia
Ion
Fórmula
Na
1s2 2s2 2p6 3s1
1
Na+
Na2O
O
1s2 2s2 2p4
6
O2-
17
¿Cómo sería el enlace químico entre 11Na y 8O?
Elemento
11
8
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¿Cómo sería el enlace químico entre 12Mg y 8O?
Elemento
Configuración
electrónica
Electrones de
valencia
Ion
Fórmula
¿Cómo sería el enlace químico entre 17Cl y 20Ca?
Elemento
Configuración
Electrones de
electrónica
valencia
Ion
Fórmula
¿Cómo sería el enlace químico entre 13Al y 17Cl?
Elemento
Configuración
Electrones de
electrónica
valencia
Ion
Fórmula
¿Cómo sería el enlace químico entre 12Mg y 7N?
Elemento
Configuración
Electrones de
electrónica
valencia
Ion
Fórmula
¿Cómo sería el enlace químico entre 9F y 3Li?
Elemento
Configuración
Electrones de
electrónica
valencia
Ion
Fórmula
Propiedades de las sustancias con enlace iónico
– Altos puntos de fusión y ebullición
– Sólidos a temperatura ambiente
– Forman cristales
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– Duros pero frágiles
– No conducen la electricidad en estado sólido pero sí disueltos en agua
– Se disuelven bien en carga
Ejemplo: sal de mesa
6.2. Enlace covalente
Los átomos comparten uno o más pares de electrones. Este tipo de enlace se representa con
diagramas de Lewis.
¿Cómo sería el enlace químico entre 9F y 9F?
Elemento
Configuración Electrones de
Necesita
electrónica
valencia
para cumplir
regla del
octeto
F
1s2 2s2 2p5
7
1
F
1s2 2s2 2p5
7
1
9
9
¿Cómo sería el enlace químico entre 8O y 8O?
Elemento
Configuración Electrones de
Necesita
electrónica
valencia
para cumplir
regla del
octeto
¿Cómo sería el enlace químico entre 7N y 7N?
Elemento
Configuración Electrones de
Necesita
electrónica
valencia
para cumplir
regla del
octeto
¿Cómo sería el enlace químico entre 1H y 1H?
Elemento
Configuración Electrones de
Necesita
electrónica
valencia
para cumplir
regla del
octeto
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Fórmula
Diagrama de
Lewis
F2
Fórmula
Diagrama de
Lewis
Fórmula
Diagrama de
Lewis
Fórmula
Diagrama de
Lewis
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¿Cómo sería el enlace químico entre 1H y 8O?
Elemento
Configuración Electrones de
Necesita
electrónica
valencia
para cumplir
regla del
octeto
¿Cómo sería el enlace químico entre 1H y 7N?
Elemento
Configuración Electrones de
Necesita
electrónica
valencia
para cumplir
regla del
octeto
¿Cómo sería el enlace químico entre 1H y 6C?
Elemento
Configuración Electrones de
Necesita
electrónica
valencia
para cumplir
regla del
octeto
¿Cómo sería el enlace químico entre 17Cl y 15P?
Elemento
Configuración Electrones de
Necesita
electrónica
valencia
para cumplir
regla del
octeto
¿Cómo sería el enlace químico entre 17Cl y 8O?
Elemento
Configuración Electrones de
Necesita
electrónica
valencia
para cumplir
regla del
octeto
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Fórmula
Diagrama de
Lewis
Fórmula
Diagrama de
Lewis
Fórmula
Diagrama de
Lewis
Fórmula
Diagrama de
Lewis
Fórmula
Diagrama de
Lewis
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Propiedades de las sustancias con enlace covalente
Pueden ser:
Sustancias moleculares
Cristales atómicos
Sólidos, líquidos o gaseosos a temperatura
ambiente
Bajos puntos de fusión y ebullición
No conducen la electricidad
Algunos se disuelven en agua
Ejemplos: agua, glucosa
Sólidos a temperatura ambiente
Altos puntos de fusión y ebullición
No conducen la electricidad
No se disuelven en agua
Ejemplo: diamante
6.3. Enlace metálico
En este tipo de enlace, cada átomo del metal cede uno o más electrones a la nube electrónica que se
encuentra entre los intersticios de los átomos. Este enlace es la resulta de la atracción electrostática
entre los átomos cargados positivamente del metal por haber perdido sus electrones de valencia y la
nube de electrones negativa. Los electrones son atraídos por los iones positivos pero no pertenecen
a ningún átomo en particular.
¿Cómo sería el enlace químico entre átomos de 11Na?
Elemento
Configuración Electrones de
Ion
electrónica
valencia
Representación
Na+
Na
¿Cómo sería el enlace químico entre 12Mg?
Elemento
Configuración Electrones de
electrónica
valencia
Ion
Fórmula
Representación
¿Cómo sería el enlace químico entre 13Al?
Elemento
Configuración Electrones de
electrónica
valencia
Ion
Fórmula
Representación
11
Na
1s2 2s2 2p6 3s1
Fórmula
1
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¿Cómo sería el enlace químico entre 3Li?
Elemento
Configuración Electrones de
electrónica
valencia
Ion
Propiedades del enlace metálico
–
–
–
–
–
Forman cristales
Brillo metálico
Conducen bien la electricidad y el calor
Dúctiles
Maleables
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Fórmula
Representación
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Actividades
1.-
a) Escribe la configuración electrónica de: Rb (Z=37), F (Z=9) y Ca (Z=20)
b) Explica el enlace en las siguientes combinaciones de elementos
a) Rb y F
b) F y F
c) F y Ca
2.- ¿Cuál de las siguientes características está relacionada con las substancias iónicas:
a) Forma moléculas
b) Conducen la electricidad cuando están disueltas en agua
c) No se disuelven en agua
d) Altos puntos de fusión y ebullición
3.- Nombra las propiedades de los metales
4. Clasifica las siguientes sustancias según los datos de la tabla.
Sustancia
A
B
C
Temperatura de fusión
-60º C
1350º
800º C
Solubilidad en agua
No
No
Sí
Conductividad
No
Sí
Sí
5.- Nombra tres ejemplos de cada tipo de sustancia,
6.- Rodea los pares de isótopos:
a) 12C
b) 35A
14
C
35
B
14
N
37
C
7.- Explica cada modelo atómico, señalando las diferencias entre ellos.
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Autoevaluación. Átomos y moléculas
1.- Completa la tabla:
Elemento
Z
azufre
A
Nº protones
32
16
Nº electrones Nº neutrones
Símbolo
18
56
26
potasio
19
18
Fe
20
20
10
níquel
oro
28
3+
Ne
58
197
76
118
24
12
14
7
argón
fósforo
18
31
18
22
18
16
Mg
N 3−
2.- Realiza las siguientes configuraciones electrónicas; di cuantos electrones tienen en la última
capa y cuál sería el ion más probable:
a) Al (Z=13)
b) Br (Z=35)
c) Ca (Z=20)
d) Cd (Z=48)
e) P (Z=15)
3.- Explica el enlace iónico entre:
a) El potasio (Z=19) y el oxígeno (Z=8)
b) El nitrógeno (Z=7) y el magnesio (Z=12)
4.- Explica el enlace covalente entre:
a) El oxígeno (Z=8) y el hidrógeno (Z=1)
b) El nitrógeno (Z=7) y el nitrógeno
5. Propiedades del enlace metálico. Explícalo para el sodio (Z=11).
Propiedades del enlace iónico
6. Explica brevemente los modelos atómicos de Thomson, Rutherford y Bohr.
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