Contenido Tematico 1.2

Exposición Académica Contenido temático 1.2: Estructura atómica de los elementos químicos -partículas subatómicas-

Por: Mtro. Fernando Temores Ramírez Guadalajara, Jalisco Septiembre de 2007

Curso química II, contenido temático 1.2: Estructura atómica de los elementos químicos

Objetivos Determinarás la ubicación y propiedades de las partículas fundamentales del átomo.

Calcularás la masa atómica promedio en función de masas isotópicas y su abundancia relativa.

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Teoría Atómica de Dalton

Postulados de la Teoría Atómica de Dalton 1. Toda la materia esta formada de partículas extremadamente pequeñas llamadas átomos. 2. Todos los átomos de un mismo elemento son idénticos en su tamaño y masa. 3. Los átomos de diferentes elementos son diferentes. 4. Los átomos de diferentes elementos se combinan químicamente para formar compuestos. Al combinarse, los átomos de un elemento no se transforman en átomos de otros elementos; tampoco se crean o se destruyen. 5. En un compuesto, el número relativo y la clase de átomos son constantes.

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Modelo Atómico de Dalton

De acuerdo a los postulados de Dalton, su modelo atómico se considera como una esfera sólida extremadamente pequeña, indivisible e indestructible.

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Modelo Atómico de Dalton

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Los Rayos Catódicos

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La Teoría Atómica de Thomson

TEORÍA ATÓMICA DE THOMSON Los experimentos con los rayos catódicos han puesto de manifiesto que los átomos no eran indivisibles tal y como había propuesto Dalton. Hay partículas más pequeñas que el átomo y de carga negativa (electrones). Los átomos son neutros (igualdad de cargas negativas y positivas), ya que no se desvían en presencia de campos eléctricos. Luego entonces el átomo está formado por una esfera de carga positiva en la cual se encuentran incrustadas las cargas negativas (electrones) de forma similar a como se encuentran las pasas de uva en un pastel.

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La Teoría Atómica de Thomson

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La Teoría Atómica de Rutherford Evidencia de un núcleo en los átomos

El experimento de Rutherford consistió en disparar partículas alfa a delgadas hojas de metal. Entonces medía el ángulo al cual salían despedidas.

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La Teoría Atómica de Rutherford

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La Teoría Atómica de Rutherford

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La Teoría Atómica de Rutherford Rutherford comparó la experiencia con la de disparar una carga de artillería contra una pañuelo de papel--y ver la bala rebotar!

En 1911, Ernest Rutherford hizo el anuncio de evidencia experimental que probaba que el modelo de galleta estaba errado

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Evidencia de neutrones Ahora tenemos electrones y núcleos positivos...¿cómo sabemos que el núcleo tiene tanto protones como neutrones?

Rutherford se basó en la evidencia experimental, para concluir que las partes positivas de todos los átomos estaban hechas de núcleos de hidrógeno, a los que dió el nombre de protones. Sin embargo todavía había algunas cosas que no se podían explicar... Curso química II, contenido temático 1.2: Estructura atómica de los elementos químicos

Evidencia de neutrones Por ejemplo. Se sabia que un núcleo promedio de helio es cuatro veces más pesado que un protón, lo que parecería implicar que está hecho de cuatro protones. Pero entonces debería tener cuatro veces la carga eléctrica de un protón, mientras que en realidad tiene solo dos veces esa carga En 1920, Rutherford sospechó que debería existir una clase nueva de partícula en el núcleo, casi tan pesada como el protón, pero sin carga eléctrica, que llamó neutrón. Pero fue su asistente James Chadwick quien los confirmó experimentalmente en 1932. Los neutrones aparecieron disparando partículas alfa a átomos de berilio; el berilio emitió una extraña clase de radiación neutral.

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Relación de masas entre las partículas subatómicas En 1898, Wein había determinado la relación carga/masa de los iones positivos: 1.673x10-24, y su masa relativa 1uma (Unidad de masa atómica). Además también encontró que la masa del protón es casi 2000 veces mayor que la del electrón. Tiempo después, J. Chadwik determinó que la masa del neutrón era igual a 1.675x10-24, y una masa relativa de 1 uma.

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Relación de masas entre las partículas subatómicas

Relación de masas entre las partículas subatómicas Partícula

Símbolo

Masa (uma)

Carga relativa

Masa (gr.)

Electrón

e-

0.00055

-1

9.110 x 10-28

Protón

p+

1.00727

+1

1.673x10 -24

Neutrón

no

1.00866

0

1.675x10 -24

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Postulados de Rutherford Rutherford concluyó: El átomo es espacio vació en su mayor parte. Cada átomo esta constituido por un núcleo de carga positiva donde se encuentran los protones y neutrones.

Los átomos son como un sistema solar en miniatura, donde el sol representa el núcleo y los planetas, a los electrones.

Los átomos son eléctricamente neutros, el numero de electrones es igual al de los protones.

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Postulados de Rutherford Rutherford concluyó:

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Peso y Numero Atómico

En general es correcto pensar en los átomos haciéndose más pesados en cuanto se desciende por una columna o se va a la derecha en una fila de la tabla periódica.

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Peso y Numero Atómico

El Peso Atómico casi siempre aumenta con el número atómico, luego la secuencia de elementos de Mendeleev fué casi exactamente la misma que la usada hoy en día, aunque existen un par de extrañas excepciones.

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Peso y Numero Atómico En la tabla periódica moderna, los elementos se encuentran ordenados en orden ascendente de número atómico-esto es, el número de protones en un átomo de un Además, un átomo no elemento en alterado es particular.

eléctricamente neutro, luego el número de electrones en él es igual a su número atómico.

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Pero, cómo pesaron a los átomos? Usando al agua (H2O), Dalton determinó que este compuesto tenia una proporción de 8:1 en peso. Por lo que de ahí se desprendió que el peso atómico relativo del Oxigeno es 16 hidrógenos. Lo que significa que los pesos de todos los demás elementos se podían calcular en función del hidrogeno

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Pero, peso y masa atómica son lo mismo? En tanto permanezcamos en la Tierra, la diferencia es más filosófica que práctica.

masa es la medida de cuánta materia hay en un objeto; el peso es una medida de qué tanta fuerza ejerce la gravedad sobre ese objeto. Curso química II, contenido temático 1.2: Estructura atómica de los elementos químicos

Pero, peso y masa atómica son lo mismo? La masa es la misma no importa si se está-en la tierra, en la luna, o flotando en el espacio--porque la cantidad de materia de que se está hecho no cambia.

Pero el peso depende de cuánta fuerza gravitatoria esté actuando sobre el objeto (usted) en ese momento; el objeto (usted) pesaría menos en la luna que en la tierra, y en el espacio interestelar, usted pesaría prácticamente nada Curso química II, contenido temático 1.2: Estructura atómica de los elementos químicos

Pero, peso y masa atómica son lo mismo?

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Peso y Masa atómica en la tabla periódica En la tabla periódica, el numero atómico es el que determina la posición de un elemento. El numero atómico de un elemento se representa con la letra “Z” Z= Numero atómico= Numero de protones= Numero de electrones

Aunque todos los átomos poseen igual numero de protones y electrones, su numero de neutrones generalmente es diferente. Luego entonces, la Masa atómica de un elemento se represente diferente. Generalmente se usa la letra “A”. A= Numero de masa= Numero de protones + Numero de neutrones

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Peso y Masa atómica en la tabla periódica

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Isótopos y masa atómica promedio La masa atómica de un elemento químico es un numero entero, sin embargo, la tabla periódica reporta valores fraccionarios para la mayoría de la masas de los elementos. Lo anterior se debe a que existen átomos de un mismo elemento con diferente masa (isótopos) y con diferente porcentaje de abundancia, que sumadas Por ejemplo, la masa atómica promedio del elemento químico Silicio que tiene los siguientes isótopos se obtendría así:

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Isótopos y masa atómica promedio La masa atómica de un elemento químico es un numero entero, sin embargo, la tabla periódica reporta valores fraccionarios para la mayoría de la masas de los elementos. Lo anterior se debe a que existen átomos de un mismo elemento con diferente masa (isótopos) y con diferente porcentaje de abundancia, que sumadas Por ejemplo, la masa atómica promedio del elemento químico Silicio que tiene los siguientes isótopos se obtendría así: Nota: por error se anotó su símbolo químico como S, en lugar de Si Curso química II, contenido temático 1.2: Estructura atómica de los elementos químicos

Ejercicios

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