Est Atomica1

Unidad 1

Estructura atómica

Práctico Nº 1

Química General: Lic. en Biología

Práctico Nº 1

Química:

Lic en Geofísica

FCEFN UNSJ

ESTRUCTURA ATÓMICA

Ing. María Rosa Belbruno

Unidad 1

Estructura atómica

Práctico Nº 1

Química General: Lic. en Biología

Práctico Nº 1

Química:

Lic en Geofísica

FCEFN UNSJ

Conclusiones experimentales : Los rayos catódicos son partículas fundamentales de materia, cargadas negativamente. Se encuentran en todos los átomos y son idénticas cualquiera sea el gas encerrado en el recipiente. ELECTRÓN

Los rayos canales son partículas cargadas positivamente. Estas partículas son distintas. Su masa y carga varía de acuerdo al gas dentro del tubo. Para el átomo mas pequeño se llamó PROTÓN

Ing. María Rosa Belbruno

Unidad 1

Estructura atómica

Práctico Nº 1

Química General: Lic. en Biología

Práctico Nº 1

Química:

Lic en Geofísica

Comparemos MASAS de protones y electrones Masa del protón: 1,672648·10–27 kg.

Masa del electrón: 9,109534·10–31 kg.

protón

−27

masaP 1,672648 *10 kg = = 1840 −31 masae 9,109534 *10 kg ejercicio Ing. María Rosa Belbruno

48

FCEFN UNSJ

Unidad 1

Estructura atómica

Práctico Nº 1

Química General: Lic. en Biología

Práctico Nº 1

Química:

Lic en Geofísica

FCEFN UNSJ

Comparemos las CARGAS de protones y electrones

Carga de distinto signo se atraen Carga de igual signo se repelen

Carga del electrón: –1,602189·10–19 C.

Misma carga pero de distinto signo

Ing. María Rosa Belbruno

Carga del protón: +1,602189·10–19 C.

Unidad 1

Estructura atómica

Práctico Nº 1

Química General: Lic. en Biología

Práctico Nº 1

Química:

Lic en Geofísica

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3. Fenómenos de radiactividad Roentgen (1895) había descubierto que el tubo de rayos catódicos emitía de su parte fluorescente unos rayos de gran poder de penetración que llamó “Rayos X”. Resultaron ser radiación electromagnética de alta frecuencia sin carga. Bequerel (1896) descubrió que Uranio emitía una radiación que atravesaba láminas metálicas y papel negro. A diferencia de los rayos X, esta radiación se separa: rayos α, β y γ.

Los rayos α. son núcleos de He: He2+ Los rayos β. Son electrones. Los rayos γ. sin carga eléctrica y son radiación electromagnética de eleva-da frecuencia y gran poder de penetración. Ing. María Rosa Belbruno

Unidad 1

Estructura atómica

Práctico Nº 1

Química General: Lic. en Biología

Práctico Nº 1

Química:

A estos fenómenos se los llamó

Lic en Geofísica

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Radiactividad: La emisión de partículas y radiación electromagnética de un núcleo atómico para transformarse en otro isótopo más estable Para evaluar su peligrosidad analiza el siguiente gráfico

Conclusiones experimentales : El átomo está constituido por partículas más pequeñas, que en adelante llamaremos partículas subatómicas Ing. María Rosa Belbruno

Unidad 1

Estructura atómica

Práctico Nº 1

Química General: Lic. en Biología

Práctico Nº 1

Química:

Lic en Geofísica

CONCLUSION

EL ÁTOMO ES NEUTRO

Número de electrones = Número de protones INTERNA Y PARCIALMENTE ES DE NATURALEZA ELÉCTRICA, PORQUE ESTÁ CONSTITUIDO POR PARTÍCULAS SUBATÓMICAS ELÉCTRICAMENTE CARGADAS

Ing. María Rosa Belbruno

FCEFN UNSJ

Unidad 1

Estructura atómica

Práctico Nº 1

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Práctico Nº 1

Química:

Lic en Geofísica

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Experimento de Rutherford

Como se distribuyen las partículas subatómicas componentes del ÁTOMO Dentro del átomo, donde su ubican las partículas subatómicas

Protones Neutrones Electrones

Ing. María Rosa Belbruno

1871-1937 Premio Nóbel: 1908

Unidad 1

Estructura atómica

Práctico Nº 1

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Práctico Nº 1

Química:

Lic en Geofísica

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Pantalla de sulfuro de Zn para detectar

bombardeó con partículas α ( He 2+)una lámina de oro de unos 5000 Å de grosor, que tiene una anchura de unos dos mil átomos,

Mineral emisor de partículas α

He 2+

Lámina de oro

Ing. María Rosa Belbruno

observó los choques de las partículas que la atravesaban sobre una pantalla situada detrás de ella

Unidad 1

Estructura atómica

Práctico Nº 1

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Práctico Nº 1

Química:

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Resultados ESPERADOS del Experimento de Rutherford

Rutherford esperaba que las partículas α, con gran energía cinética, atravesarían la lámina, ya que sus átomos tendrían la carga positiva uniformemente distribuida, según el modelo postulado por Thomson, así que se provocarían a lo sumo pequeñas desviaciones en sus trayectorias. J.J.Thomson Primer modelo atómico. Ing. María Rosa Belbruno

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Práctico Nº 1

Química:

Lic en Geofísica

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Resultados OBSERVADOS del Experimento de Rutherford Rutherford observo que la mayoría de las partículas α atravesaban la lámina de Au, pero, algunas se desviaban claramente e incluso unas pocas rebotaban en la lámina

Ing. María Rosa Belbruno

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Práctico Nº 1

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Química:

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CONCLUSIONES del Experimento de Rutherford •La materia es «hueca», porque la mayor parte de las partículas α la atraviesan sin desviarse. • Las partículas α rebotan debido a las repulsiones electrostáticas al pasar cerca de las cargas positivas. •Rebotan una pequeña proporción: las cargas(+) ocupan un espacio muy pequeño en el interior del átomo, al cual denomina núcleo. • Existen partículas neutras (neutrones-1932) en el núcleo para evitar la repulsión entre los protones, mP = mn . Masa del protón ≈ Masa del neutrón 1,672648·10–27 kg. ≈ 1,674954·10–27 kg. • Los electrones se mueven alrededor del núcleo, para que su giro compense la fuerza electrostática de atracción entre cargas de signos contrarios.

EL ÁTOMO ES VACÍO Y SU MASA ESTÁ CONCENTRADA EN UN VOLUMEN PEQUEÑO LLAMADO NÚCLEO Ing. María Rosa Belbruno

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Práctico Nº 1

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Química:

Modelo atómico nuclear de Rutherford

Ing. María Rosa Belbruno

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NÚCLEO ATÓMICO Definición de “Número atómico”: Z El núcleo atómico, está cargado con tantas cargas positivas como protones posea, La totalidad de la masa del átomo está contenida en él.

Nucleones El número atómico (Z) es igual al número de protones que tiene el núcleo de un elemento es lo que lo diferencia de otro. Z define la identidad del elemento.

Ing. María Rosa Belbruno

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Química:

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Ejemplo:

3 2 7 8 4 9 1 10 5 6

2

Li

1

3

10 p+

3 p+

Z= 3 3 e-

Ne

Z es distinto

Z= 10 10 e-

Los electrones son los que intervienen en las reacciones químicas. Las propiedades de un elemento dependen del número de electrones de la corteza electrónica Ing. María Rosa Belbruno

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Estructura atómica

Práctico Nº 1

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Práctico Nº 1

Química:

Lic en Geofísica

cule la masa de un átomo de hidrógeno

ción: de (3) despejamos la masa de H+

m H+

m electron

≈ 1840 ⇒

1 1

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BALANZA

H

m H + = 1836,57 * melectron = 1836,57 * 9,11*10 −28 g = 1,673 *10 −24 g = 1,673*10-24 g + 9,11*10-28 g = 1,67391*10-24 Se puede apreciar el aporte de la masa del electrón a la masa total del átomo es insignificante.

Ing. María Rosa Belbruno

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Química:

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Berzelius y su Simbología

Reglas para escribir un símbolo correctamente: - Es una sola letra, mayúscula. Ejemplos: C (carbono), H (hidrógeno), S (azufre), etc. - Si el símbolo tiene dos o tres letras la primera es mayúscula y las otras son minúsculas. Ejemplos: Na (sodio), Hg (mercurio), Cl (cloro), Ing. María Rosa Belbruno

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Procedencia de los nombres de los elementos químicos

Planetas y asteroides Mercurio, al planeta del mismo nombre. La abreviatura es Hg: plata acuática (en griego hydrárgyros). hydra=agua, gyros= plata, Urano (U), Neptuno (Np), Plutón (Pu). Asteroides: de Ceres, Cereio (Ce) Mitologia Titanio (Ti) (primeros hijos de la tierra), paladio (Pa), pallas, diosa de la sabiduria, Lugares Magnesio (Mg), escandio (Sc) de la peninsula escandinava, cobre (Cu) de Chipre, selenio (Se) de selene = luna, rutenio (Ru) Ruthen= rusia en latin, Europio (Eu), Polonio (Po), Americio (Am), Berkelio (Bk) univer. de Berkeley (California). Propiedades Berilio (Be) verde esmeralda, nitrógeno (N) nitrus= formador de nitratos, oxígeno (O) oxys= formador de óxidos, cloro (Cl): amarillo verdoso, argón: argos: inactivo, cromo (Cr) chroma: color, manganeso (Mn): magnetismo, rubidio (Rb): color rojo intenso, platino (Pt) color a plata, oro (Au): aurum (aurora), radio (Ra): rayo. Científicos Einstenio (Es), Mendelevio (Md), fermio (Fm), Enrico Fermi. Ing. María Rosa Belbruno

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Que pasa con los elementos artificiales cuya Z es mayor a 100. La IUPAC utiliza este sistema de nomenclatura para los elementos a partir del 104, hasta que se decida cuales van a ser los nombres definitivos). IUPAC: Unión Internacional de Química Pura y Aplicada

Unnilquadium (Unq): significa 104 (número atómico) en latín. Los soviéticos propusieron el nombre de Kurchatovium (Ku) en honor de Igor V. Kurchatov, y los estadounidenses preferían el nombre de Rutherfordium (Rf) en honor de Ernest Rutherford. Unnilpentium (Unp): (en latín) 105 (número atómico). La IUPAC estableció este nombre frente a las propuestas estadounidenses de llamarlo Hahnio (Ha) en honor de Otto Hahn y de los soviéticos de llamarlo Nielsbohrium en honor de Niels Bohr. Ing. María Rosa Belbruno

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Símbolo atómico

Número másico A X a carga iónica Número atómico Z n atomicidad Número de neutrones: N A = Número de protones + Número de neutrones A=Z+N N=A-Z Z=A-N Ing. María Rosa Belbruno

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Química:

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Ejemplo: A= Z=

37 17

Cl

0 1

neutro El “0” se sobrentiende y no se escribe, átomo

n = 20

El “1” se sobrentiende y no se escribe,

Por ser una estructura neutra, tendrá 17 electrones en la corteza electrónica. Expresión de los resultados: e: 17 p: 17 n: 20. Todos los átomos de Cl tendrán Z=17 (el mismo Z), y tendrán 17 e Por esto Z define las propiedades de un átomo, en definitiva SU IDENTIDAD Ing. María Rosa Belbruno

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Práctico Nº 1

Química:

Ejemplos y el átomo que tiene Z=2 es el elemento Helio,

Rta: e: 2 p: 2 n: 2 .

el átomo que tiene Z=1 es el Hidrógeno: Rta: e: 1 p: 1 n: 0 .

Ing. María Rosa Belbruno

Lic en Geofísica

4 2

He

N=2

1 1

H

N=0

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TABLA PERIÓDICA

Los átomos de los distintos elementos se ordenan por VALORES CRECIENTES de Z. valores crecientes de Z.

Ing. María Rosa Belbruno

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Lic en Geofísica

Metales Gases nobles Metales alcalinos Grupo 1

2

período I-A II-A

Metales de transición interna

No-metales

Metales de transición 3

4

5

6

7

III-B IV-B V-B VI-B VII-B

8

9 VIII-B

10 11 12 13 14 15 16

17

18

I-B II-B III-A IV-A V-A VI-A VII-A VIII-A

1

H

He

2

Li Be

B

3

Na Mg

Al Si P

4

K Ca

Sc Ti V

5

Rb Sr

6

Cs Ba La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Hf Ta W Re Os Ir

7

Fr Ra Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg

C

N O

F

Ne

S

Cl

Ar

Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se

Br

Kr

Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te

I

Xe

At

Rn

Pt Au Hg Tl Pb Bi Po

Transición de metal a No-metal Ing. María Rosa Belbruno

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En otras tablas peso atómico (PA)

62 67 Ing. María Rosa Belbruno

PM

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Química:

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Abundancia de los elementos en el universo

Ing. María Rosa Belbruno

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Abundancia de los elementos en la corteza, el agua y la atmósfera terrestres

Ing. María Rosa Belbruno

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Ing. María Rosa Belbruno

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Química:

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Abundancia de los elementos en el cuerpo humano

Ing. María Rosa Belbruno

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Química:

Iones

Aniones

Cationes

+ Ing. María Rosa Belbruno

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Química:

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Ejemplo

Aniones

Li

O

Cationes

Ing. María Rosa Belbruno

Li+

O2-

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Ejercicios resueltos:

Diga cuántos protones, neutrones y electrones tiene la siguiente especie química: 123

I

Busco en la tabla periódica el

El elemento es iodo o yodo Escriba el símbolo atómico:

Z =53 123 53

I

N = 70

Rta: e: 53 p: 53 n: 70

Un elemento con número atómico 79 y número másico 197 tiene: a) 79 protones, 118 neutrones y 79 electrones; b) 78 protones, 119 neutrones y 79 electrones; c) 79 protones, 118 neutrones y 197 electrones; d) 118 protones, 118 neutrones y 79 electrones número atómico = Z = 79 número másico = A (PA) = 197 Busco en la tabla periódica el elemento usando el Z= 79 Escribo el símbolo atómico:

Rta: a) Ing. María Rosa Belbruno

197 79

Au

N = 118

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Química:

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Isótopos Mismo Z Son átomos de un mismo elemento (poseen igual número de protones) y diferente número de neutrones (N). Por ello tienen distinto número másico (A) de igual Z y de diferente A.

A

=

Ejemplo:

14 6

C

e: 6 p: 6 N: 6

+

Mismo Z

Debe tener distinto A 12 6

Z

C

e: 6 p: 6 N: 8

N

N=A-Z

distinto N

Z=A-N Mismo Z

distinto N Ing. María Rosa Belbruno

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Química:

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Isótopos de algunos elementos

protio

1 1

deuterio

H

2 1

H

2 1

233 92 U

ó U-233

uranio-233

235 U 92

ó U-235

uranio-235

Ing. María Rosa Belbruno

tritio 3 1

H

D 238 U 92

ó U-238

uranio-238,

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Un elemento tiene: 30 protones, 36 neutrones y 28 electrones. Señale la opción correcta: a) Es el átomo neutro de cinc, b) Es un isótopo de cobalto, c) Es un ion del cripton, d) Es un ion bivalente de un isótopo del cinc, e) es un ion de un isótopo del cinc Carga nuclear: 2+ p: 30 > e: 28 e: 28 Z = 30 Es un catión p: 30 30 + + 28 - = 2 + n: 36

A=Z+N

A = 30 + 36 = 66

Busco en la tabla periódica el elemento usando el Z= 30

66 30

Zn

2+

Y escribo el símbolo completo

El PA que figura en la tabla es 65, esto significa que es un isótopo del Zn

65 30 Rta: d)

Ing. María Rosa Belbruno

Zn

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Estructura atómica

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Práctico Nº 1

Química:

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Marque los errores que cometió entre los siguiente 6 conceptos: a. Átomo indestructible b. Átomo indivisible c. Desconoció el electrón d. Desconoció el protón e. No detectó la existencia del neutrón f. Descartó la idea de núcleo atómico a) a, b y c b) d, e, f c) a, b, d y e d) solamente c e) Todas son correctas ϒ ¿ Señale la afirmación correcta dónde se encuentra cada partícula subatómica? a) El electrón se encuentra en el núcleo. b) El neutrón se encuentra en la corteza. ϒ el núcleo. c) El neutrón se encuentra en d) El protón se encuentra en la corteza Ing. María Rosa Belbruno

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14

N número de protones, electrones y neutrones de elemento 7 a) 7,7,14; b) 14, 14, 21; c) 14, 14, 7; d) 7, 7, 7; e) 7, 7, 14.

14 7

N

N=7

e: 7 p: 7 N: 7

Rta: d)

25

Xelem cuál de los siguientes datos corresponden a un isótopo del 12 a) p= 12 b) p=12 c) p=13 d) p=12 n=13 n=13 n=12 n=12 e=12 e=13 e=12 e=12 e) Ninguna de las anteriores Z= distinto, es otro elemento

Rta: d) Ing. María Rosa Belbruno

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Estructura atómica

ompletar el siguiente Sí Cantidad mb de olo protones O 8

Práctico Nº 1

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Práctico Nº 1

Química:

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cuadro. Considere átomos neutros: Cantidad Cantidad A Z de de electrone neutrone 8 8 16 8 s s 16 16 32 16

S

16

Ca

20

20

20

40

20

Fr

87

87

136

223

87

Ne 10 Sn 50 Ru 44

10

11

50

69

21 119

10 50

57

101

44

Zn2+ As

30 33

Sr

38

Ta

73

44 28 33

30

35 42

65 75

38

49

87

33 38

73

108

181

73

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Indique cuantos protones, neutrones y electrones tienen los siguientes elementos. Reconózcalos 28 80 32 235 64 B S U . ..... C . ..... 35 Z= 13 Al 16 92 29 r u 16 45 N= 15 35 143

......

......

.....

7 3

Li

los siguientes elementos tiene 4 neutrones más que el 4element 26 11 16 14 19 B I. 5 II. 8 O III. 7 N IV. 9 F V. 13 Al 7 13 10 8 N=6 Rta: II) Cuál de los siguientes símbolos representa a la partícula que contiene 24 protones, 26 neutrones y 22 electrones: I.

26 24

X 2+

II.

50 24

X 2+

2+ X III. 50 26

Rta: II) Ing. María Rosa Belbruno

IV.

50 22

X 2−

Unidad 1

Práctico Nº 1

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Considere tres átomos que contienen la Práctico Nº 1 Química: Lic en Geofísica siguiente relación de partículas fundamentales:

Estructura atómica

X : 14 p, 15 n y 14 e e

Y : 14 p, 16 n y 14 e

Z : 15 p, 14 n y 15

De acuerdo a esto, indique cual aseveración es(son) correcta(s) incorrecta I. Los elementos Y y Z son isótopos ϒ II. X y Z tienen la misma masa atómica incorrecta III. X y Z corresponden a un mismo ϒ elemento incorrecta IV. Y y X corresponden a un mismo e: 14 Y : e: 14 Z : e: 15 X : elemento p: 14 p: 14 p: 15 V. X, Y y Z son isótopos A: n: 15 29

n: 16 30 Ing. María Rosa Belbruno

n: 14 29

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Estructura atómica

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Práctico Nº 1 Química: Lic en Geofísica Uno de los componentes más dañinos de los residuos nucleares es un isótopo Sr-90 radiactivo; puede sustituir al Ca y depositarse en los huesos. ¿Cuántos protones y neutrones hay en el núcleo del Sr-90? a) protones 90; neutrones 38 b) protones 38; neutrones 90 c) protones 38; neutrones 52 d) protones 52; neutrones Rta: c) 38.

uántos protones y electrones tiene el ion S2- ? 32 16

S

2−

e: 16 + 2 p: 16 N: 16

=18

Rta: p= 16 y e=18 Ing. María Rosa Belbruno

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Práctico Nº 1

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Estructura atómica

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Nº 1 no Química: Lic en Geofísica El bromo es el Práctico único metal líquido a temperatura ambiente. Considerar el isótopo de Br-81. Seleccionar la combinación que corresponde al número atómico, número de neutrones y número másico respectivamente a) 35, c) 81, 46, 35 80 46, 81 b) 35, 81, 46 Br 81, 35 d) 35 46,

e: 35 p: 35 N: 46

Rta: a)

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Estructura atómica

Práctico Nº 1

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Fórmula isotópica La mayoría de los elementos tienen uno o más isótopos, en realidad son mezclas de átomos de números másicos distintos. Uno de ellos es más abundante que el resto, Las respectivas abundancias % (A%) de los isótopos se denomina fórmula isotópica El Aluminio está formado únicamente por átomos de aluminio-27. Los 90 elementos que se encuentran en la naturaleza se observan 280 isótopos, y se denominan por ello isótopos naturales. Los isótopos artificiales se preparan en el laboratorio, bombardeando el núcleo 4 2+ atómico de átomos estables con partículas radiactivas (alfa: 2 He , e-, p+ o n ) Ejemplo:

el cloro, Z= 17 tiene 2 isótopos: 35 Cl 17

El peso atómico (PA) es Fórmula isotópica (A%)

35 uma (número entero)

75,4% Ing. María Rosa Belbruno

37 Cl 17 37 uma (número entero)

24,60 %.

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Peso atómico El peso atómico es el promedio ponderado que se calcula:

P. A. =

PA1 * A1 + PA2 * A2 + ...... 100

Para nuestro ejemplo del cloro

P.A. =

35 * 75,4 + 37 * 24,60 = 35,45 uma 100

Por esto los pesos atómicos de la tabla no son números enteros Otra forma de nombrar los isótopos es : 12 6

C

o C-12

indicando el símbolo del elemento

seguido de su masa atómica

35 Cl 14 ó C-14; ó Cl-35 ; 17 6 El número atómico y el número másico se buscan en la tabla periódica.

C

Ing. María Rosa Belbruno

Unidad 1

Estructura atómica

Práctico Nº 1

Química General: Lic. en Biología

Práctico Nº 1

Química:

Lic en Geofísica

FCEFN UNSJ

Ejercicios propuestos: Calcula el peso atómico promedio del silicio, conforme a los datos del siguiente cuadro Símbolo

PA (uma)

A (%)

Si

27.99858

92.27

Si

28.5859

4.68

Si

29.9831

3.05

28

29

30

27,99858 * 92,27 + 28,5859 * 4,68 + 29,9831* 3,05 P. A.Si = = 28,0746 uma 100 P. A.Si = 28,0746 uma Ing. María Rosa Belbruno

Unidad 1

Estructura atómica

Práctico Nº 1

Química General: Lic. en Biología

Práctico Nº 1

Química:

Lic en Geofísica

FCEFN UNSJ

El elemento oxígeno se compone de 3 isótopos cuyas masas son de 15,994915; 16,999133 y 17,99916. Las abundancias relativas de estos 3 isótopos son de 99,7587, 0,0374 y 0,2049, respectivamente. A partir de estos datos calcule la masa atómica media del oxígeno.

El elemento Zn tiene 5 isótopos cuyas masas son de 63,929, 65,926, 66,927, 67,925 y 69,925 uma. Las abundancias relativas de estos cinco isótopos son de 48.89, 27.81, 4.110, 18.57 y 0.62 por ciento, respectivamente. Calcule la masa atómica Ing. María Rosa Belbruno media del zinc.

Unidad 1

Estructura atómica

Práctico Nº 1

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Práctico Nº 1

Química:

Lic en Geofísica

FCEFN UNSJ

Una idea de la pequeñez del átomo Radios atómicos en pico metro ¿Qué es un pico metro (pm)? 1 mm

1 cm

2 cm

1 mm =109 pm = 1.000.000.000 pm

1 1 pm =10 mm = mm = 0,000000001 mm 1.000.000.000 -9

No podríamos aislar un átomo: para pesarlo, medirlo y mucho menos verlo. Ing. María Rosa Belbruno

Unidad 1

Estructura atómica

Práctico Nº 1

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Práctico Nº 1

Química:

Lic en Geofísica

FCEFN UNSJ

Masa Atómica = Peso atómico (PA). Pesar es comparar. Ej.: si una goma pesa 10 g, significa que la goma es 10 veces más pesada que la unidad de masa: gramo. Las unidades de cualquier magnitud se han definido arbitrariamente y acordado por convención dentro de la comunidad científica. Se lee Cualquier átomo es mucho más pequeño que las unidades de la masa habituales y las balanzas comunes no lo pesarían. doceava parte de laloPA Para medir PA se define una unidad, tan pequeña como quedel se desea 12 C. pesar: PA(12C ) unidad de masa atómica (uma) = 12 La uma es la unidad de la escala relativa, porque indica cuanto más pesado es un átomo respecto de otro. Ej.: el oxígeno pesa 16 (sin unidades o uma)

significa

el oxígeno es 16 veces más pesado que la uma

La forma más directa y exacta de determinar las masas atómicas es el espectrómetro de masas Ing. María Rosa Belbruno

Unidad 1

Estructura atómica

Práctico Nº 1

Química General: Lic. en Biología

Práctico Nº 1

Química:

Lic en Geofísica

FCEFN UNSJ

Discuta la veracidad de las siguientes afirmaciones

A ) El Br, como vemos en la tabla periódica tiene una masa cercana a 80, pero el 80Br no se encuentra en la naturaleza. ¿Cómo podemos explicar este concepto?. B )“Dos compuestos de igual peso molecular se dice que son isótopos” Indique si dicha afirmación es verdadera (V) o falsa (F) Indique que términos están mal usados en ión C ) El átomo de potasio, K, se convierte potasio perdiendo un electrón. Por tanto si el peso atómico del K es 39, el del ión potasio será 40. os siguientes pares son isótopos 2H+ y 3H Ing. María Rosa Belbruno

Unidad 1

Estructura atómica

Resumiremos:

Práctico Nº 1

Química General: Lic. en Biología

Práctico Nº 1

Química:

Lic en Geofísica

Unidad   →

uma

Escala relativa Escala absoluta

Unidad (cgs)     →

FCEFN UNSJ

g

Equivalencia : 1 uma = 1,67*10-24 g = 0,00000000000000000000000167 g Protones, mp = 1 uma La masa de cada partículas subatómicas

Neutrones, mn = 1 uma

el número de estas partículas da la masa del átomo expresado en umas. Ej.: El elemento

39 19

K

posee 19 protones 20 neutrones A=39

PA será 39 umas.

PA en escala absoluta 1 uma 39 uma

1,67*10-24 g -24 39 uma *1,67 *10 g x= 1uma Ing. María Rosa Belbruno

= 6,513* 10-23 g

Unidad 1

Estructura atómica

Práctico Nº 1

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Práctico Nº 1

Química:

Lic en Geofísica

FCEFN UNSJ

Masa Molecular = Peso molecular (PM).

Es de la suma de los PA de todos los átomos que la forman, afectados por sus respectivos subíndices. Iguales N2, PMN2=PAN*2 =14*2=28 uma S6, moléculas Unión de átomos

PMS2=PAS*6 = 32*6=192 uma

Distintos

H2O

PMH2O=2 * PAH + 1 * PAO = 2 uma + 16 uma = 18 uma

Ing. María Rosa Belbruno

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Práctico Nº 1

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Química:

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Ejemplos - Calcule el peso molecular (PM) de CO2 . Solución: PMCO2= 1*PAC + 2*PAO = 12 uma + 32 uma = 44 uma Para calcular correctamente el PM de una sustancia es indispensable conocer su fórmula química, lo que se verá en el Práctico Nº 2. - Calcule los PM de: a) H2CO3; b) Al(HO)3; c) H2Cr2O7; d) Fe2O3 a) PMH2CO3= PAH*2 + PAC*1 + PAO*3 = 1 uma *2 + 12 uma*1 + 16 uma*3 = PMH2CO3=

60 uma ¡OJO! Los paréntesis

b) PMAl(HO)3 = PAAl*1 + (PAH + PAO )*3 = 27 uma *1 + 1 uma*3 + 16 uma*3 PMAl(OH)3=

78 uma Ing. María Rosa Belbruno

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Práctico Nº 1

Química General: Lic. en Biología

Práctico Nº 1

Química:

Reacción química

y

Es un proceso en el cual una sustancia/s desaparece para formar sustancias nuevas.

FCEFN UNSJ

Lic en Geofísica

ecuaciones químicas

Es el modo de representar a las reacciones químicas.

Sustancias Reaccionantes

⇔

Sustancias Producidas

REACTIVOS

⇔

PRODUCTOS

Cambio químico Se representa con Proceso químico Transformación química Ing. María Rosa Belbruno

Una ecuación química

Unidad 1

Estructura atómica

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Química:

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Ejemplo:

1 El "+" se lee como "reacciona con"

Coeficientes estequiométricos (el coeficiente 1 se omite).

La flecha significa "produce".

Ing. María Rosa Belbruno

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Práctico Nº 1

Química:

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Tabla comparativa de ejemplos Elementos

Compuestos

Mezcla homogénea

Mezcla heterogénea

Lingotes de oro

Sal de mesa (NaCl)

Agua de mar

Agua y arena

Papel de aluminio

Azúcar (C12H22O11)

Té de manzanilla Sopa de verduras

Flor de azufre Alcohol etílico (C2H6O)

Alcohol y agua

Yoghurt con frutas

Alambre de cobre

Acetona (C3H6O)

Aire (nitrógeno y oxígeno)

Mosaico de granito

Clavos de hierro

Agua (H2O)

Bronce (aleación Madera de Cu y Sn)

Ing. María Rosa Belbruno

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Práctico Nº 1

Química:

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Estequiometría de la reacción química Justa - exacta

medida

Las transformaciones que ocurren en una reacción química se rigen por la Ley de la conservación de la masa de Lavoisier:

En un sistema material cerrado, la masa de los reactivos es igual a la masa de los productos cualquiera sean las transformaciones físicas y químicas que se produzcan

m reactivo = m producto Ing. María Rosa Belbruno

Lavoisier 1743-1794

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Práctico Nº 1

Química:

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Ejemplo:

2 NO(g) N

+

O2(g)

→ 2 NO2 (g)

O

(s): sólido (l): líquido (g): gaseoso (sol) o (ac): acuoso, disuelto en agua

Si los átomos de un mismo elemento pesan siempre igual Se cumple la ley de Lavoisier si tengo la misma cantidad de cada elemento en los reactivo y en los productos Segundo miembro: O----4 Primer miembro: O----4 N----2 N----2

2*30 uma 60 uma

+ +

32 uma 32 uma

→ →

92 uma Ing. María Rosa Belbruno

2*46 uma 92 uma

Unidad 1

Estructura atómica

Ecuación química NO ajustada Ecuación química ajustada o estequiométrica

NO

Práctico Nº 1

Química General: Lic. en Biología

Práctico Nº 1

Química:

No me sirve O2 para nada

+

2 NO(g)

Ecuación química Es una ajustada igualdad que expresa el

número y clases de moléculas o átomos de los reactivos (primer miembro) y el número y clases de moléculas o átomos de los productos (segundo miembro)

+

O2 (g)

Lic en Geofísica

FCEFN UNSJ

→

NO2

→

2NO2(g)

Ajustar una ecuación químicaque consiste en Procedimiento

colocar delante de cada reactivo y producto de la reacción los coeficientes estequiométricos adecuados, para que se cumpla la Ley de Lavoisier.

Ing. María Rosa Belbruno

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Práctico Nº 1

Química:

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¿Cómo ajustar, balancear o equilibrar una ecuación química?

N2(g)

+

3 H2(g)

↔

2 NH3(g)

Para equilibrarla seguir los siguiente pasos: Contar el número de átomos de nitrógeno en reactivos y en productos: Como en reactivos hay 2 átomos y en productos sólo uno, corresponde colocar delante del producto un coeficiente 2, Contar el número de átomos de hidrógeno, en los reactivos hay 2 y en los productos hay 2 * 3 = 6, ya que el coeficiente involucra a todo el compuesto. Por lo tanto, debo colocar delante de la molécula de hidrógeno el coeficiente 3, •Verificación: Recuento del número de átomos de todas las especies presentes en la ecuación para comprobar que la ecuación está correctamente equilibrada.

N2 Verificación

+

• N 2N

+ +

3 H2

↔

3* 2 H 6H

↔ ↔

Ing. María Rosa Belbruno

2 NH3 2 N + 2*3 H 2N + 6H

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Química:

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Ejemplo: Equilibre la reacción de combustión completa del metano gaseoso (CH4) con el aire. Combustión: reacción de un combustible con el oxigeno: O2 ¿Por qué el enunciado dice combustión con aire? Porque el aire contiene: 21% O2 79 % N2

En volumen

21% O2

En masa

79 % N2

Si un compuesto combustiona con aire, significa que reacciona con el O2 del aire Productos de una reacción de combustión Combustión completa (mucho O2): SIEMPRE CO2 y H2O Combustión incompleta (poco O2): SIEMPRE CO y H2O

CH4(g) + 2 O2 (g) ↔ Verificación

1C 1C

+ +

4 H + 4H +

4O 4O

↔ ↔

Ing. María Rosa Belbruno

CO2(g)

+ 2 H2O(g)

1 C + (2+2) O + 4 H 1C + 4O + 4H

Unidad 1

Estructura atómica

Práctico Nº 1

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Práctico Nº 1

Química:

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FCEFN UNSJ

Información derivada de las ecuaciones ajustadas CH4(g) + 2 O2 (g) ↔

CO2(g)

+ 2 H2O(g)

Interpretación molecular 1 moléc. CH4(g) + 2 moléc. O2 (g) ↔ 1moléc.CO2(g)

+ 2 moléc. H2O(g)

Pesos o masas

Interpretación ponderal Calculo los pesos moleculares y los multiplico por los respectivo coeficientes estequimétricos CH4(g) + 16 g CH4 +

2 O2 (g) 64 g O2

↔ CO2(g) ↔ 44 g .CO2

+ +

Ing. María Rosa Belbruno

2 H2O(g) 36 g H2O

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Estructura atómica

Práctico Nº 1

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Práctico Nº 1

Química:

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Interpretación molar El término MOL será visto con mas profundidad en el Práctico Nº 3

1 mol CH4(g) + 2 mol O2 (g) ↔ 1mol CO2(g)

Ing. María Rosa Belbruno

+ 2 mol H2O(g)

Unidad 1

Estructura atómica

Práctico Nº 1

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Práctico Nº 1

Química:

Lic en Geofísica

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De acuerdo con la ley de la conservación de las masas, balancee las siguientes ecuaciones: 2 Al + 3 H2SO4 ⇔ Al2 (SO4)3 + 3 H2 2 Al +

Fe2O3

⇔ ⇔

P4 + 5 O 2

Zn FeO

+

2 Fe

P4 O10 ⇔

Na2SO4 +

2 HNO3

Fe2O3

⇔

2 Fe

3 CO

2 NaOH

⇔

+ 2 HClO4

⇔

2 NaNO3 + H2SO4 3 C

Al2O3

+ +

+

Na2ZnO2 + H2O

Ing. María Rosa Belbruno

+

H2 Fe(ClO4)2

Unidad 1

Estructura atómica

2 NaHCO3

+

+ 7,5 15 O2

2 FeCl3 + 2 NH4Cl

+

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Práctico Nº 1

Química:

H2SO4

2 2( Al + 63 HBr 2 2( C6H6

Práctico Nº 1

⇔

Lic en Geofísica

Na2SO4 + CO2 + 2H2O

⇔ 2 AlBr3

+ 1,5 3 H2 )

⇔ 12 6 CO2

+ 63 H2O)

3 Na2CO3

↔

Fe2 (CO3)3

Ba(OH)2

⇔

BaCl2

3 Ca(OH)2 + 2 H3PO4 Fe2(CO3)3 + 3 H2SO4

FCEFN UNSJ

+

+

6NaCl

2 NH3 + 2H2O

↔

Ca3(PO4)2

↔

Fe2(SO4)3 + 3H2O + 3CO2

Ing. María Rosa Belbruno

+ 6H2O

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Práctico Nº 1

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Práctico Nº 1

Química:

Na2O + (NH4)2SO4 ↔ CO

+

H2O

P4O10 + 6 H2O

↔ ↔

Lic en Geofísica

Na2SO4 + CO2

H2O + 2NH3

+

H2

4 H3PO4

24 FeS2 + 5,5 10 O2

↔

2 Fe2O3

2 4 NH3

+ 2,55 O2

↔

24 NO

ZnS

+ 2 HCl

↔

ZnCl2

+

6 HCl

+ 2 Cr

↔

2 CrCl3

+

Ing. María Rosa Belbruno

+ 48 SO2. +

36 H2O H 2S 3 H2

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Práctico Nº 1

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Práctico Nº 1

Química:

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En las siguientes afirmaciones indique las verdaderas y las falsas. Justifique su respuesta. a) Dos elementos que tienen el mismo número másico son isótopos. b) El número de neutrones en un átomo es siempre igual al número de protones. c) Cuando una ecuación es estequiométrica se cumple el principio de conservación de la masa. d) Los números A y Z se obtienen de la tabla periódica y el número de neutrones de un átomo se calcula a partir de éstos. e) Los iones son estructuras químicas cargadas eléctricamente f) Dos elementos que tienen el mismo número másico A son dos átomos diferentes. g) La unidad de masa atómica se ha tomado como la doceava parte de la masa de carbono-12 h) Ninguna correcta Rta: c), d), e),es f), g) Ing. María Rosa Belbruno

Unidad 1

Práctico Nº 1

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Estructura atómica

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Práctico Nº 1 Química: Lic en Geofísicay Escribir una reacción química sencilla estequiométricamente equilibrada para la reacción neta que tiene lugar cuando el H2S(g) burbujea a través de una disolución de nitrato plumboso (Pb(NO3)2), provocando la precipitación de sulfuro de plomo II (s). Para la reacción neta supóngase que el nitrato plumboso y el ácido nítrico se Hdisocian S(g) + Pb(NO PbS(s) 2HNO3(sol) 2Escribir 3)2(sol) química la ecuación para+la totalmente. reacción que tiene lugar entre el cloruro de bario (BaCl2) el nitrato de plata, (AgNO3) si uno de los productos que se obtiene es un precipitado blanco de cloruro de plata(AgCl) ?. Ajústela correctamente. BaCl 2 AgCl(s) + Ba(NO3)2(sol) 2(sol) + 2 AgNO3(sol)

Ing. María Rosa Belbruno

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Práctico Nº 1

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Práctico Nº 1

Química:

Lic en Geofísica

Completar y balancear las siguientes reacciones H2 + Cl2 → Al +

→ Al2O3

N2 +

→ N 2 O5

Cl2O3 + H2O → Na2O + +

→ NaOH → NH3

H2SO4 + KOH → H2S + AgNO3 → Ing. María Rosa Belbruno

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Práctico Nº 1

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Estructura atómica

Práctico Nº 1 Química: Lic en Geofísica El hombre exhala 0,350 g de CO 2 por minuto. Suponiendo que todo el CO2 proviene de la reacción de la glucosa (C6H12O6) con O2: Escribir la ecuación de la reacción.

Dada las siguientes reacciones: N2 + O2 → NO2 Balancear las NO2 + O2 → N 2 O5 ecuaciones N2O5 + H2O → HNO3 El H3PO4 reacciona con Mg(OH)2 produciendo Mg(H2PO4)2. Escribir la ecuación química Ing. María Rosa Belbruno

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Práctico Nº 1

Química General: Lic. en Biología

FCEFN Es necesario balancear las ecuaciones UNSJ Práctico Nº 1 Química: Lic en Geofísica químicas porque: b)La masa de los reactivos es igual a la masa de los productos. a) La masa se conserva sin importar los cambios físicos o químicos que se produzcan. b) Un sistema cerrado pesa lo mismo antes y después de una reacción química. c) El número de átomos de cada elemento debe ser el mismo antes y después de la reacción. Rta: e) d) Todas son correctas.

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Estructura atómica

Práctico Nº 1

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Práctico Nº 1

Química:

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Unidad 1

Estructura atómica

Reducción de unidades prefijo Exa Peta Tera Giga Mega Kilo hecto deca unidad deci centi mili micro nano pico femto atto

Simbolo (E) (P) (T) (G) (M) (K) (h) (da) Sin simbolo (d) (c) (m) (µ) (n) (p) (f) (a)

Práctico Nº 1

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Práctico Nº 1

Química:

Escala de unidades

equivalencia Unidades de longitud 1018 Exametro(Em) 15 10 Petametro(Pm) 1012 Terametro(Tm) 9 10 Gigametro(Gm) 106 Megametro(Mm) 103 Kilometro(km) 2 10 Hetómetro(hm) 10 Decámetro(dam) 1 metro -1 10 decímetro(dm) -2 10 centímetro(cm) 10-3 10-3 milímetro(mm) 10-6 10-3 micrometro(μm) 10-9 -3 nanómetro(nm) 10 10-12 picometro(pm) -15 10 femtometro(fm) 10-18 attometro(am)

10-9

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Unidades de masa Exagramo(Eg) Petagramo(Pg) Teragramo(Tg) Gigagramo(Gg) Megagramo(Mg) Kilogramo(kg) Hetógramo(hg) Decágramo(dag) gramo decígramo(dg) centígramo(cg) milígramo(mg) microgramo(μg) nanógramo(ng) picogramo(pg) femtogramo(fg) attogramo(ag)

Unidades de capacidad Exalitro(E l) Petalitro(P l ) Teralitro(T l) Gigalitro(G l) Megalitro(M l ) Kilolitro(k l) Hetólitro(h l) Decálitro(da l) litro decílitro(d l) centílitro(c l) milílitro(m l) microlitro(μ l) nanólitro(n l) picolitro(p l) femtolitro(f l) attolitro(a l)

Unidad 1

Práctico Nº 1 Reducción de unidades Estructura atómica

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Apliquemos esta escala a las unidades de Longitud

unidad

Múltiplos

Submúltiplos

Em Pm Tm Gm Mm km hm dam

m dm cm mm μm nm pm fm

am

*10-3 *10-3 *10-3 *10-3 *10-3 *10-1 *10-1 *10-1 *10-1 *10-1 *10-1 *10-3 *10-3 *10-3 *10-3 *10-3

Se corre la coma tanto lugares como lo indica la potencia de 10

unidad mayor

unidad menor

45,3 μm a Mm 0 000 0

0

0

0

0

0

4

5

,3

Notación científica = 4,53 *10-10 Mm 83,2 pm a Tm *101 Notación científica: 8,32 *101 pm Reducción: 8,32 *101 * 10-3-3-3-1-1-1-1-1-1-3-3 Tm= 8,32 *101 * 10-21 Tm 8,32 *10-20 Tm

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unidad

Múltiplos

Submúltiplos

Em Pm Tm Gm Mm km hm dam

*103 *103 *103 *103 *103 *101 *101

m dm cm mm μm nm pm fm

am

*101 *101 *101 *101 *103 *103 *103 *103 *103

Se corre la coma tanto lugares unidad menor como lo indica la potencia de 10 1) 0,067 Pm a mm Notación científica = 6,7 *102 Mm

unidad mayor

Reducción: 6,7 *10-2 * 103+3+3+3+1+1+1+1+1+1 mm= 6,7 *10-2 * 1018 mm 6,7 *1016 mm 2) 2863 dam a μm

Notación científica = 2,863 *103 Mm

Reducción: 2,863 *103 * 101+1+1+1+1+3 μm= 2,863 *103 * 108 μm 2,863 *1011 μm

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La misma escala se aplica a otras unidades de medida:

Magnitud Capacidad

Unidad litro

Símbolo ℓ

Masa

gramo

g

Voltaje

voltio

V

Unidad química de mol masa Tiempo Segundo

mol

Corriente eléctrica

A

Ampère

s

Las reducciones se realizan de las misma forma que para las unidades de longitud Ing. María Rosa Belbruno

73

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Química:

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unidad

Múltiplos

Submúltiplos

E ℓ P ℓ T ℓ G ℓ M ℓ k ℓ hℓ

da ℓ

ℓ

dℓ cℓ

mℓ μℓ nℓ pℓ fℓ

aℓ

Es

Ps

Ts Gs Ms ks hs

das

s.

ds

cs

ms μs

ns

ps

fs

as

Ev

Pv

Tv Gv Mv kv

hv dav

V

dv

cv

mv μv

nv

pv

fv

av

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Química:

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Resumamos la escala de múltiplos y submúltiplos unidad

Múltiplos

Submúltiplos

unidad mayor E

P

T

unidad menor G

M

k

h

da

.. d

c

m

μ

n

p

f

a

*10-3 *10-3 *10-3 *10-3 *10-3 *10-1 *10-1 *10-1 *10-1 *10-1 *10-1 *10-3 *10-3 *10-3 *10-3 *10-3

unidad menor

unidad mayor E

P

T

G

M

k

h

da

*103 *103 *103 *103 *103 *101 *101

.. d

c

m

μ

n

p

f

a

*101 *101 *101 *101 *103 *103 *103 *103 *103

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