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Átomos, moléculas y iones
Capítulo 2
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• Demócrito: La materia esta formada por
partículas muy pequeñas llamadas átomos
No fue apoyado por
Platón y Aristóteles
Jonh Dalton: Profesor ingles
Formuló una serie de hipotesis sobre la estructura de la
materia, basandose en la idea del átomo
La teoría atómica de Dalton (1808)
Los elementos:
•
Formados por partículas pequeñas llamadas átomos.
•
Todos los átomos de un mismo elemento son idénticos (tamaño, masa y
propiedades químicas)
•
Los átomos de un elemento son diferentes a los átomos de todos los
demás elementos
Los compuestos:
•
Están formados por átomos de más de un elemento.
•
En cualquier compuesto, la relación del número de átomos entre dos de
los elementos presentes siempre es un número entero o fracción
sencilla.
Reacción química:
•
Reordenamiento, separación o combinación, nunca supone la creación o
destrucción de los mismos.
2.1
Ley de las proporciones definidas
Las muestras diferentes de un mismo compuesto siempre
contienen los mismos elementos y la misma proporcion de
masa.
Ley de las proporciones múltiples
Si dos elementos pueden combinarse para formar mas de
un compuesto, la masa de uno de los elementos que se
combina con la masa fija del otro mantiene una relación de
números enteros pequeños
El oxígeno en CO y CO2
Monóxido de carbono
Dióxido de carbono
2
2.1
Teoría atómica de Dalton
Átomos del
elemento X
16 X
+
Átomos del
elemento Y
Compuesto formado
por los elementos X y Y
8Y
8 X2Y
2.1
Estructura del átomo
ATOMO: La unidad básica de un elemento que puede intervenir en
una combinación química
Formado por partículas subatómicas
Descubrimiento del electrón
Thomson, físico ingles determinó la relación carga/masa del
electrón y obtuvo un valor de -1,76x108 C
Tubo de rayos catódicos
Placas
Ánodo
Cátodo
metálicas
Pantalla fluorescente
Alto
voltaje
2.2
Experimento de Millikan
Placa cargada
Gota de aceite
Atomizador
Masa medida del e(1923 Premio Nobel
de física)
Orificio
pequeño
Visor del
microscopio
Placa cargada
Gota de aceite
en observación
carga e- = -1.60 x 10-19 C
carga de Thomson /masa del e- = -1.76 x 108 C/g
masa del e- = 9.10 x 10-28 g
2.2
Radiactividad
Físico aleman: Rontgen
Realizando estudios con los rayos catódicos observó:
•Producian fluorescencia con algunas sustancias
•Eran muy energéticos
•Oscurecían las placas fotográficas
•No podía desviar su trayectoria al utilizar un imán a diferencia de los rayos
catódicos
No eran rayos catódicos si no una especie de rayos con
naturaleza desconocida, debido a esta naturaleza
desconocida les dió el nombre de rayos x
Radiactividad
Marie Curie: Propuso el nombre de radiactividad
Becquerel: Propiedades fluorescentes de las
sustancias
Con carga
No sepositiva
ven
afectados por el
campo eléctrico
Tres tipos de
rayos emitidos por
elementos
radiactivos
La radiación se
emitía de forma
espontánea
Cámara de plomo
(Compuesto de uranio)
Con carga
negativa
Sustancia
radiactiva
Mismas
características
de los rayos X
2.2
Modelo atómico de Thomson
La carga positiva está distribuida
sobre toda la esfera
2.2
Diseño experimental
de Rutherford
(1908 Premio Nobel de química)
Lámina de oro
Emisor de
partículas
Ranura
Pantalla de detección
 velocidad de la partícula ~ 1.4 x 107 m/s
(~5% velocidad de la luz )
1. átomos con carga positiva se concentran en el núcleo
2. el protón (p) tiene una carga opuesta (+) del electrón (-)
3. la masa de p es 1840 x la masa de e- (1.67 x 10-24 g)
2.2
Modelo del Átomo
de Rutherford
´
radio del átomo ~ 100 pm = 1 x 10-10 m
Radio del núcleo ~ 5 x 10-3 pm = 5 x 10-15 m
2.2
Experimento de Chadwick (1932)
El neutrón
átomos H - 1 p; átomos He - 2 p
masa del He/masa del H debe ser = 2
masa medida del He/masa del H = 4
El neutrón (n) es neutral (carga = 0)
masa n ~ masa p = 1.67 x 10-24 g
2.2
Partículas subatómicas
Partícula
Masa
(g)
Carga
(Coulombs)
Carga
(unitaria)
Electrón (e-) 9.1 x 10-28 -1.6 x 10-19
-1
Protón (p+)
+1
1.67 x 10-24 +1.6 x 10-19
Neutrón (n) 1.67 x 10-24
0
0
masa p = masa n = 1840 x masa e2.2
Número atómico (Z) = número de protones en el núcleo
Número de masa (A) = número de protones + número de neutrones
= número atómico (Z) + número de neutrones
Número de masa
A
ZX
Número atómico
Símbolo del elemento
Isotópos son átomos del mismo elemento (X) con diferente
número de neutrones en su núcleo
1
1H
2
1H
235
92
U
3
1H
(D)
238
92
(T)
U
2.3
2.3
Ejemplos
¿Cuántos protones, neutrones y electrones están en 146
C?
6 protones, 8 (14 - 6) neutrones, 6 electrones
¿Cuántos protones, neutrones y electrones están en
11
6
C?
6 protones, 5 (11 - 6) neutrones, 6 electrones
2.3
Ejemplos
¿Cual es el elemento que contiene 38 protones y 50
neutrones? ¿Calcule su número de masa o masa atómica?
Número atómico: 38
Número de masa: 88
Simbolo Sr
Estroncio
El Litio que se encuentra en la naturaleza es una mezcla de
6 Li y 7 Li . Dé el número de protones, neutrones y
3
3
electrones en el átomo neutro de cada isotopo.
Número atómico: 3 = número de
protones
Número de neutrones: 6-3 = 3
Número de electrones: 3
Número atómico: 3 = número de
protones
Número de neutrones: 7-3 = 4
Número de electrones: 3
Tabla periódica moderna
Gases nobles
Halógenos
Grupo
Metales alaclinotérreos
Metales alcalinos
2.4
No metales
Periodo
Metales
Metaloides
Una molécula es un agregado de dos o más átomos en
una colocación definitiva que se mantienen unidos a través
de fuerzas químicas
H2
H2O
NH3
CH4
Una molécula diatómica contiene sólo dos átomos
H2, N2, O2, Br2, HCl, CO
Una molécula poliatómica contiene más de dos átomos
O3, H2O, NH3, CH4
2.5
Tabla periódica moderna
Metales
Metaloides
No metales
2.4
Un ion es un átomo o grupo de átomos que tiene una carga
neta positiva o negativa.
catión es un ion con carga positiva. Si un átomo
neutro pierde uno o más electrones se vuelve un
catión.
Na
11 protones
11 electrones
Na+
11 protones
10 electrones
anión es un ion con una carga negativa. Si un
átomo neutro gana uno o más electrones se vuelve
un anión.
Cl
17 protones
17 electrones
Cl-
17 protones
18 electrones
2.5
Un ion monoatómico contiene
solamente un átomo
Na+, Cl-, Ca2+, O2-, Al3+, N3-
Un ion poliatómico contiene más de
un átomo
OH-, CN-, NH4+, NO32.5
Iones monoatómicos
2.5
¿Sabe qué son los iones?
+
27
3
¿Cuántos protones y electrones están en 13 Al ?
13 protones, 10 (13 – 3) electrones
2- ?
Se
¿Cuántos protones y electrones están en 78
34
34 protones, 36 (34 + 2) electrones
2.5
Los compuestos iónicos son una combinación de
cationes y aniones
• la fórmula siempre es la misma que la fórmula empírica
• la suma de las cargas en el catión(es) y anión(es) en cada
una de las fórmulas debe ser igual a cero
El compuesto iónico NaCl
2.6
Fórmula de compuestos iónicos
2 x +3 = +6
3 x -2 = -6
Al2O3
Al3+
1 x +2 = +2
Ca2+
1 x +2 = +2
Na+
O22 x -1 = -2
CaBr2
Br1 x -2 = -2
Na2CO3
CO322.6
Nomenclatura química
• Nombre de los compuestos
Dos tipos de sistemas
STOCK
Metal + No Metal
ESTEQUIOMETRICO
O DE PREFIJOS
No Metales
2.7
Compuestos
Orgánicos
Contiene carbono,
combianado con Ionicos
hidrógeno, oxígeno,
nitrógeno y azufre Moleculares
Inorgánicos
CO, CO2 y CS2
Acidos
y Bases
Hidratos
Nomenclatura química
• Compuestos iónicos
– a menudo un metal + no metal
– anión (no metal) + catión (metal)
Cationes: Nombre del elemento anteponiendo la
palabra ion o cation
Cuando el cation tiene mas de un estado de
oxidación el nombre del catión + () el estado de
oxidación del catión en números romanos
2.7
Nomenclatura química
• Compuestos iónicos
– a menudo un metal + no metal
Sales binarias: Se forma a combinar un metal con
un halógeno o S-2
1. Metal solo 1 número de oxidación:
+ uro de
Raíz del nombre del nm
Nombre del m
2. Metal más números de oxidación
+ uro de
Raíz del nombre del nm
Nombre del m
() número de oxidación del m en
números romanos
2.7
Nomenclatura química
• Compuestos iónicos
– a menudo un metal + no metal
Sales binarias/ oxidos metalicos: Se forma a
combinar un metal con oxigeno
1. Metal solo 1 número de oxidación:
Oxido de
Nombre del m
2. Metal más números de oxidación
Oxido de
Nombre del m
() número de oxidación del m en números
romanos
2.7
Nomenclatura química
Hidróxidos
Hidóxido es una sustancia que acepta iones H+ cuando se disuelve en
agua
Se forma cuando se combina un metal con el ión OH- (hidroxilo)
1. Metal con solo 1 números de oxidación
Hidróxido de
nombre del metal
1. Metal con varios números de oxidación
Hidróxido de
() número de oxidación
nombre del metal
Nomenclatura química
• Compuestos iónicos
Sales ternarias: Combinación entre el metal +
oxíanion o amonio + no metal
Sales de los oxianiones poliatómicos
1. Metal solo 1 número de oxidación:
de
Nombre del oxianion o
radical oxigenado
Nombre del m
2. Metal más números de oxidación
de
Nombre del oxianion o
radical oxigenado
Nombre del m
() número de oxidación del m en
números romanos
2.7
Algunos iones poliatómicos (tabla 2.3)
NH4+
amonio
SO42-
sulfato
CO32-
carbonato
SO32-
sulfito
HCO3-
bicarbonato
NO3-
nitrato
ClO3-
clorato
NO2-
nitrito
Cr2O7
CrO4
2-
2-
dicromato
cromato
-
SCN
tiocianato
-
hidróxido
OH
2.7
Nomenclatura química
• Compuestos iónicos
Sales ternarias y cuaternarias de amonio:
Amonio es un catión especial, es un cation poliatómico, se
puede combinar con radicales simples y con radicales
oxigenados
1. Cuando se une con radicales simples:
+ uro de
amonio
Raíz del radical simple o no
metal
2. Cuando se une con radicales oxigenados:
de
amonio
Nombre del oxianion o
radical oxigenado
2.7
Nomenclatura química
• Compuestos iónicos
Sales Hidrogenadas o ácidas: Se forman
cuando se combina un oxianion hidrogenado
con un metal o con amonio
1. Cuando solo hay 1 hidrógeno:
ácido de
Hidrogenado de
Nombre del radical oxigenado o
oxianion
Metal o
amonio
2. Cuando hay más de un hidrógeno:
ácido de
Hidrogenado de
Nombre del radical oxigenado o
oxianion
Metal o
amonio
2 di
3 tri
4 tetra
5 penta
2.7
Nomenclatura química
Hidruros metálicos:
Se forma cuando se combina un metal
con el H-1 en forma de anion
1. Cuando el metal tiene 1 número de oxidación:
Hidruro de
metal
2. Cuando el metal tiene más de 1 número de
oxidación:
Hidruro de
metal
() Número de oxidación del metal en
números romanos
2.7
Nomenclatura química
Compuestos moleculares
Por lo general estan formados de elementos no metálicos.
No hay transferencia de electrones durante la formación del
compuesto, la transferencia es parcial.
Nomenclatura de Oxidos no Metálicos
Se utiliza el sistema estequiométrico, el cual se basa en el uso de
prefijos que se anotan antes del nombre de cada elemento.
Prefijo
Número de
átomos
Prefijo
Número de
átomos
Prefijo
Número de
átomos
mono
1
tetra
4
hepta
7
di
2
penta
5
octa
8
tri
3
hexa
6
nona
9
Nomenclatura química
Compuestos moleculares
Nomenclatura de Oxidos no Metálicos
Se utiliza el sistema estequiométrico, el cual se basa en el uso de
prefijos que se anotan antes del nombre de cada elemento.
óxido de
Prefijo del número de
oxígenos
Prefijo del número de
átomos del no metal
Nombre del no metal
Nomenclatura química
Compuestos moleculares
Radical simple + no Metal
Se utiliza el sistema estequiométrico, el cual se basa en el uso de
prefijos que se anotan antes del nombre de cada elemento.
Nombre del
radical simple
Prefijo del número del
radical
Prefijo del número de
átomos del no metal
Nombre del no metal
Nomenclatura química
Compuestos moleculares
Ácidos o ácidos hidrácidos
Ácido es una sustancia que libera iones H+ cuando se disuelve en agua
Se forma cuando se combina un radical simple con el hidrógeno
1. Cuando el compuesto se forma en disolución
ácido
hídrico
Raíz del nombre del
no metal
1. Cuando el compuesto no se forma en disolución
uro de hidrógeno
Raíz del nombre del
no metal
Nomenclatura química
Compuestos moleculares
Oxácidos
Se forma cuando se combina un radical oxigenado con el hidrógeno
1. Cuando el nombre del radical oxigenado termina en ito
ácido
oso
Raíz del oxianion
1. Cuando el nombre del radical oxigenado termina en ato
ácido
ico
Raíz del oxianion
Nomenclatura química
Compuestos moleculares
Hidratos
Son compuestos que tienen un número específico de moléculas de
agua unidas a ella
Estas moléculas de agua se pueden separar mediante calentamiento.
Cuando la sal pierde todas sus moléculas de agua, se le conoce como
sal anhidra
aguas o hidratos
Nombre de la sal
Número de
moléculas de agua
Nomenclatura química
Compuestos orgánicos
• Hidrocarburos
La química de los compuestos orgánicos esta
determinada por sus grupos funcionales
OH alcohol
NH2 amina
COOH ácido carboxilico
= alqueno
= alquino