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Átomos, moléculas y iones
Capítulo 2
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La teoría atómica de Dalton (1808)
1. Los elementos están formados por partículas
extremadamente pequeñas llamadas átomos. Todos los
átomos de un mismo elemento son idénticos, tienen igual
tamaño, masa y propiedades químicas. Los átomos de un
elemento son diferentes a los átomos de todos los demás
elementos.
2. 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.
3. Una reacción química implica sólo la separación,
combinación o reordenamiento de los átomos; nunca supone
la creación o destrucción de los mismos.
2.1
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
+
8Y
Compuesto formado por
los elementos X y Y
8 X2Y
2.1
Tubo de rayos catódicos
Ánodo
Pantalla fluorescente
Cátodo
Alto
voltaje
J.J. Thomson, medida de masa/carga del e(1906 Premio Nobel de física)
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
Tres tipos de
rayos emitidos por
elementos
radiactivos
Cámara de plomo
Sustancia
radiactiva
(Compuesto de uranio)
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)
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
 + 9Be
1n
+ 12C + energía
El neutrón (n) es neutral (carga = 0)
masa n ~ masa p = 1.67 x 10-24 g
2.2
Partículas subatómicas (tabla 2.1)
Masa
(g)
Partícula
-
-28
Carga
(unitaria)
-19
-1
1.67 x 10-24 +1.6 x 10-19
+1
Electrón (e ) 9.1 x 10
Protón (p+)
Carga
(Coulombs)
Neutrón (n) 1.67 x 10-24
-1.6 x 10
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
Isotópos son átomos del mismo elemento (X) con diferente
número de neutrones en su núcleo
Número de masa
A
Símbolo del elemento
X
Z
Número atómico
1
1H
235
92
2
1H
U
(D)
238
92
3
1H
(T)
U
2.3
2.3
¿Sabe qué son los isótopos?
¿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
Tabla periódica moderna
Gases nobles
Halógenos
Grupo
Metales alcalinos
Metales alaclinotérreos
Periodo
Metales
Metaloides
No metales
2.4
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
O , H O, NH , CH
3
2
3
4
2.5
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+, NO3-
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
Iones monoatómicos
2.5
Tipos estandar de
fórmulas y modelos
Fórmula
molecular
Hidrógeno
Agua
Amoniaco
Metano
Fórmula
estructural
Modelo de
esferas y barras
Modelo
espacial
2.6
Una fórmula molecular muestra el número
exacto de átomos de cada elemento que están
presentes en la unidad más pequeña de una
sustancia.
Una fórmula empírica indica cuáles elementos
están presentes y la relación mínima, en número
entero, entre sus átomos.
molecular
empírica
H2O
H2O
C6H12O6
CH2O
O3
O
N2H4
NH2
2.6
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
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
– a menudo un metal + no metal
– anión (no metal), agregue “uro” al nombre del elemento
BaCl2
cloruro de bario
K2O
óxido de potasio
Mg(OH)2
hidróxido de magnesio
KNO3
nitrato de potasio
2.7
• Metales de transición de los compuestos iónicos
– indique la carga en el metal con números romanos
FeCl2
2 Cl- -2 así Fe es +2
cloruro ion(II)
FeCl3
3 Cl- -3 así Fe es +3
cloruro ion(III)
Cr2S3 3 S-2 -6 así Cr es +3 (6/2) sulfuro de cromo (III)
2.7
• Compuestos moleculares
– no metales o no metales + metaloides
– nombres comunes
• H2O, NH3, CH4, C60
– el elemento izquierdo más lejano en la tabla periódica
es 1st
– el elemento más cercano último del grupo es 1st
– si más de un compuesto puede formarse de los
mismos elementos, use los prefijos para indicar el
número de cada clase de átomo
– últimos extremos del elemento en uro
2.7
Compuestos moleculares
HI
Yoduro de hidrógeno
NF3
Trifluoruro de nitrógeno
SO2
Dióxido de azufre
N2Cl4
Tetracloruro de dinitrógeno
NO2
Dióxido de nitrógeno ¡TÓXICO!
N2O
monóxido de dinitrógeno Gas risueño
2.7
Un ácido puede definirse como una sustancia que
libera iones de hidrógeno (H+) cuando se disuelve en
agua.
HCl
•Sustancia pura, cloruro de hidrógeno,
•Disuelta en agua (H+ Cl -), ácido clorhídrico
Un oxiácido en un ácido que contiene hidrógeno,
oxígeno, y otro elemento.
HNO3
Ácido nítrico
H2CO3
Ácido carbónico
H2SO4
Ácido sulfúrico
2.7
Nomenclatura de oxiácidos y oxianiones
Oxiácido
ácido per…ico
Ácido representativo “…ico”
ácido “…oso”
ácido hipo …oso
Eliminación de
todos los iones H+
Oxianión
per…ato
…ato
…ito
hipo…ito
2.7
Una base se define como una sustancia que
libera iones hidróxido (OH-) cuando está disuelta en
agua. Algunos ejemplos son
NaOH
hidróxido de sodio
KOH
hidróxido de potasio
Ba(OH)2
hidróxido de bario
2.7