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CAPITULO I
CÓMO EMPEZARON TODAS LAS COSAS
EL BIG BANG
Antes de hablar de Química o física, es pertinente saber cómo apareció el Universo, cómo se
formó la tierra y también cómo aparecieron los elementos constitutivos de la tierra y el espacio
exterior.
INICIEMOS EL PASEO EN EL BIG-BANG O PUNTO CERO DE LA CREACIÓN DEL
UNIVERSO.
1. En un principio, en el primer microsegundo, todo era vacío y la materia del universo,
estaba contenida en un primitivo núcleo, muy denso (aproximadamente 1096 g/cm3 ) y
una temperatura aproximada a 1032 K.
En estas condiciones, tan extremas, se supone que este núcleo explosionó y distribuyó materia
y radiación a través del espacio. Se inicia así la expansión del universo; a medida que la
expansión aumentaba, la temperatura decrecía, hasta que se enfrió lo suficiente, para permitir
la formación de las primeras partículas llamadas quarks y los gluones. En esta primera etapa ya
se diferencian las cuatro fuerzas principales: gravitacional, electromagnética, nuclear fuerte y
débil.
2. Transcurrido un tiempo de aproximadamente seismillonésimas de segundo, desde el
Big-Bang, se cree que la temperatura había bajado ostensiblemente ( ≈1,4·1012 K), en
estas condiciones, los quarks interaccionan entre sí y forman protones, neutrones y
luego los electrones. Aquí termina la segunda etapa.
1
3. En una tercera etapa, las fuertes fuerzas nucleares hicieron que una gran cantidad de
neutrones y de protones se combinaran para dar núcleos de Deuterio (n +p+) La
temperatura en esta etapa, es tan alta que solo podía existir el H.
4. Transcurre un tiempo, entre 10 y 500 seg, el universo entra en su cuarta etapa,
comportándose como un colosal reactor nuclear de fusión, y va a convertir el H en He.
5. El universo sigue su enfriamiento y esto posibilita nuevas reacciones nucleares de
fusión y por eso, se cree que a los 8 minutos del Big-Bang la composición del universo
era: Hidrógeno = ¾ de la masa ; Helio = ¼ de la masa y se cree, además, que había
trazas de Deuterio y núcleos de Li. Aquí finaliza la quinta etapa.
Hidrógeno, Helio y Litio, fueron los primeros elementos en aparecer en escenario universal;
pero el gran elemento, el primero de todos es, EL HIDROGENO, ya que origina a los otros
mediante reacciones termonucleares.
Los elementos se forman, gracias al llamado Horno de Hidrógeno y consiste en que se van
acumulando los núcleos para formar estrellas densas en las cuales la fuerza de gravedad
mantiene elevadas temperaturas en los núcleos, lo que facilita las reacciones nucleares.
Inicialmente se forman Hidrógeno y Helio y a partir de estos, en los núcleos de las estrellas,
se formarán otros elementos.
La segunda etapa de formación de los elementos, es el llamado Horno de HELIO
Para generar otros elementos se requiere el llamado Horno de Helio, el cual va a facilitar la
combinación de H-He ó He-He por reacciones termonucleares de fusión, en las estrellas con
mayor temperatura interna, aproximadamente 108K.
Después de la gran explosión, aparecen, en las galaxias los elementos que siguen: Berilio
(Be), Boro (B) y Carbono (C), GRACIAS AL LLAMADO HORNO DE CARBONONITRÓGENO.
2
La síntesis de estos elementos va en función de la temperatura que hay en el centro del
núcleo de la estrella.
Bibliografia.
ELEMENTOS DEL UNIVERSO CANE – SELLWOOD EDITORIAL REVERTE – QUIMICA ELEMENTAL BASICA -2- BARCELONA- ESPAÑA – 1978.
E J E R C I C I O S
COMPRENSIÓN DE LECTURA
1. En la lectura se dice que en un principio, en el primer microsegundo, todo era vacío y la
materia del universo, estaba contenida en un
primitivo núcleo, muy denso
(aproximadamente 1096 g/cm3) y una temperatura aproximada a 1032k Qué es un
microsegundo? y en años cuanto representa? Represente en notación
Científica un
microsegundo.
1) Escriba en orden de formación, (siendo el número UNO, el que primero se formó), las
siguientes partículas: neutrón, gluón, átomo, protón, electrón, neutrino, quarks.
2) Cual fue el primer átomo formado.
3) A partir de ese primer átomo se formaron otros dos, cuyos nombres escribo a continuación
___________ y ________________
4) Nombre 5 partículas, que se describen en la lectura. (
), (
), (
),
(
), (
).
INTERPRETACIÓN Y ARGUMENTACIÓN.
1. Usted conoce bien el significado de las palabras nuevas en la lectura del Big-Bang. Aquí tiene
5 palabras en orden:
3
Núcleo, protón, neutron, quark, gluón.

POR QUE DIGO QUE ESTÁN EN ORDEN?

Haga una frase con mucho sentido, desde la química y física siguiendo el orden de estas
palabras.

Haga una frase con igual sentido que la anterior, pero siguiendo el orden inverso.

Establezca una relación entre protón y neutrón (en que se parecen, en que se diferencian,
qué les es común).

Lo que no se ve, no existe! Los electrones no se ven, entonces no existen. Desarrolle una
discusión de 5 renglones donde demuestre que esto es falso!

Los protones y los electrones están en igual número en el átomo – los protones son positivos
y los electrones son negativos- El protón es 1600 veces más pesado que el electrón, en
consecuencia el protón es más fuerte y el átomo es positivo. Entonces, por qué los libros
dicen que los átomos son neutros? ( razone y de ejemplos de la vida diaria que sustenten su
argumentación).
LOS ELEMENTOS EN EL SOL
Todo el sistema solar está dominado por el sol. Debido a que su temperatura es de varios
millones de grados, allí no pueden existir sólidos, ni líquidos.
Al menos 67 de los 92 elementos conocidos en la tierra, se sabe que existen en el sol,
claro, en estado gaseoso.
Se han identificado y calculado sus cantidades, mediante observaciones, realizadas con
espectroscopio.
El elemento dominante es el Hidrógeno.
El sol es una gigantesca masa de átomos de hidrógeno ardientes, con un átomo de helio por
cada diez de hidrógeno. El resto de los elementos que conocemos en la tierra, constituyen
solo el 0,3% del número total de átomos del sol. Podemos concluir, que la composición del
sol es completamente diferente a la de la tierra y de los otros planetas.
4
Debido a la gran temperatura del sol, los átomos de hidrógeno pierden sus electrones y se
transforman en núcleos, que se mueven a velocidades enormes y que al chocar, se
transforman en núcleos de helio. La energía que se produce en esta reacción es la fuente de
la energía solar y de muchas estrellas. Con temperaturas superiores a los 10.000.000 de
grados centígrados, se elevaría la velocidad de las partículas y produciría más
transformaciones, pudiendo originarse nuevos núcleos que serían de berilio, carbono,
neón…etc, o sea, que teóricamente podemos afirmar : Los elementos encontrados en los
planetas podrían ser el último estado de una inmensa transformación atómica, en la que
el hidrógeno y el helio, se transformaron en átomos más pesados.
El hidrógeno y el Helio constituyen el 99% del universo. La composición química del
universo es mucho más sencilla que la del planeta tierra. Si estudiáramos los elementos de
acuerdo a la importancia en el universo, solo merecería la pena estudiarse, el Hidrógeno y el
Helio.
LOS ELEMENTOS EN LA TIERRA
En la tierra, perteneciente a un sistema solar de la galaxia, vía láctea, aparecen los
elementos, como fruto de las transformaciones geológicas que por cuatro mil millones de
años se han venido sucediendo.
En realidad se ha calculado que el 70,8% de la superficie terrestre, está cubierta por agua y
solamente el 29,2% por tierra.
La teoría más acertada para explicar el origen de los elementos en la tierra, es la siguiente:
En un principio, la tierra tenía una temperatura muy elevada, la tierra se expandió y luego
se enfrió, generando las diferentes capas que conocemos hoy:
1. La corteza terrestre: Tiene un espesor de unos 32 km. La mayor parte de la corteza
está formada por ocho elementos: O, Si, Al, Fe, Mg, Na, Ca y K. El elemento más
frecuente en la corteza terrestre es el oxìgeno.
2. El nucleo central (probablemente líquido), de un diámetro de unos 6400 kms. Se cree
que el núcleo esté compuesto fundamentalmente de Fe y Ni, lo que explicaría el
campo magnético tan fuerte que tiene la tierra a diferencia de otros planetas.
5
3. Manto: sólidas rocas que se encuentran entre la corteza y el núcleo central.
La distribución de los elementos en la tierra ha dependido de las fuerzas que han actuado
sobre ella. En la corteza, hallamos muchos depósitos de materiales (menas). Estos materiales
proceden del magma fluido que asciende por grietas existentes en la corteza llegando a la
superficie, en esta se solidifican formando filones u otros dispositivos, explicando así las
distintas concentraciones de elementos de la corteza.
En resumen.
Contamos con una atmósfera rica en Nitrógeno (N) y Oxígeno (O)
Un manto rico en carbono (C).
Una corteza terrestre rica en silicio (Si) y Aluminio (Al).
El Magma o núcleo de la tierra rico en Hierro (Fe) y Níquel (Ni).
Otros elementos se forman al interior de la tierra, gracias a la acción de los volcanes.
Algunos elementos como, el Oro(Au),Plata(Ag),Cobre(Cu),Plomo(Pb) y Mercurio(Hg), ya
eran conocidos desde la antigüedad.
El primer descubrimiento científico de un elemento, ocurrió en 1669, cuando el alquimista
Henning Brand, descubrió el fósforo.(Wikipedia)
ELEMENTOS EN EL AGUA DE MAR
De Wikipedia, la enciclopedia libre .es.wikipedia.org/wiki
lGNU Free Documentation License 1.2 .Enciclopedia Libre en Español http://club.telepolis.com/geografo/clima/agterr.htm de Google.
El agua de mar es la que se puede encontrar en los océanos y mares de la Tierra. Es salada por la
concentración de sales minerales , con una concentración media del 35%, entre las que predomina
el cloruro sódico, también conocido como sal de mesa.
El océano contiene un 97,25% del total de agua que forma la hidrosfera.
6
El agua de mar es una disolución en agua (H2O) de muy diversas sustancias. Hasta los 2/3 de los
elementos químicos naturales están presentes en el agua de mar, aunque la mayoría sólo como
trazas. Seis componentes, todos ellos iones, dan cuenta de más del 99% de la composición de
solutos. La tabla adjunta enumera los más abundantes.
Composición de solutos sólidos del agua de mar, cada uno expresado

como porcentaje del total
Aniones
Cationes
Cloruro (Cl-)
55,29
Sodio (Na+)
30,75
Sulfato (SO42-)
7,75
Magnesio (Mg++)
3,70
Bicarbonato (HCO3-)
0,41
Calcio (Ca++)
1,18
Bromuro (Br-)
0,19
Potasio (K+)
1,14
Flúor (F-)
0,0037
Estroncio (Sr++)
0,022
LOS ELEMENTOS QUIMICOS EN LA ATMOSFERA TERRESTRE
La atmósfera terrestre comenzó a formarse hace unos 4.500 millones de años con el nacimiento
de la Tierra.
Está compuesta por una mezcla de varios gases que rodea la Tierra, ya que esta cuenta con un
campo gravitatorio suficiente, para impedir que estos escapen.
La primera hipótesis es que la atmósfera de las primeras épocas de la historia de la Tierra estaría
formada por vapor de agua, dióxido de carbono (CO2) y nitrógeno, junto a muy pequeñas
cantidades de hidrógeno (H2) y monóxido de carbono (CO) pero con ausencia de oxígeno.
7
A medida que la Tierra se solidificaba, la pérdida de gases de la parte interna más caliente dio
lugar al comienzo de la formación de la atmósfera de nuestros días, constituida principalmente
por.
1. nitrógeno (78%)
2. oxígeno (21%).
El átomo de oxígeno fue uno de los primeros en formarse en el proceso
de evolución química, sin embargo la forma diatómica molecular (O 2) tardaría en aparecer
porque la mayor parte del oxígeno se encontraba asociado a otros elementos (H, C, N,
metales, etc.), y en este estado no era reactivo ni podía ser usado como aceptor final de
electrones en las cadenas metabólicas.
La capa de ozono en la Tierra se formó como consecuencia de la aparición del oxígeno molecular
atmosférico, puesto que las moléculas de oxígeno que se encontraban a mayor altura fueron
alcanzadas por la radiación ultravioleta produciendo una molécula triatómica de oxígeno (O3),
denominada ozono.
3. El 1% restante lo forman el argón (0,9%), el dióxido de carbono (0,03%), distintas
proporciones de vapor de agua, y trazas de hidrógeno, ozono, metano, monóxido de
carbono, helio, neón, kriptón y xenón.
De Wikipedia, la enciclopedia libre .es.wikipedia.org/wiki
lGNU Free Documentation License 1.2 .Enciclopedia Libre en Españolhttp://club.telepolis.com/geografo/clima/agterr.htm de Google.
CUESTIONARIO DE REPASO
I
VIII
8
1
2
3
4
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1
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3
TABLA PERIODICA CON LOS ELEMENTOS DE FORMACION DEL PLANETA
1 SOL
III
IV
V
VI
VII
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2 TIERRA
II
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K
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AGUA . MARES, RIOS
3
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L
ATMOSFERA
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3
4
INSTRUCCIONES. Cada casilla tiene 4 compartimentos, correspondientes al 1) sol, 2)
tierra, 3) agua, 4) atmósfera. Escriba el símbolo del elemento en el compartimento, según
esté presente o no dicho elemento . Ejemplo. En la atmósfera hay nitrógeno, escribimos el
símbolo del nitrógeno en el compartimento 4 de la casilla del nitrógeno.
2.) Cual fue el primer elemento en el universo
3) Revise esta tabla y escriba tres conclusiones sobre los elementos primeros o de origen
del planeta tierra, su importancia para la vida y la abundancia de los mismos.
CAPITULO II
CLASIFICACION DE LOS ELEMENTOS.
Para el año 1860 se contabilizaban unos 60 elementos conocidos y se los trabajaba
artesanalmente, sin pensar en una ordenación de acuerdo a criterios que pudieran
relacionarlos y sistematizar el trabajo con ellos.
9
M
4
N
5
O
6
P
7
Q
“Uno de los primeros intentos, para agrupar los elementos de propiedades análogas, se debe a
J.W. Dobereiner, quien en 1817, puso de manifiesto, el notable parecido que existía entre las
propiedades de ciertos grupos de tres elementos, con una variación gradual, del primero al último.
En 1827, señaló la presencia de otros grupos de tres elementos, entre los que se daba la misma
relación
TRIADAS DE DOBEREINER
Litio ( Li )
Calcio ( Ca )
Azufre ( S )
Sodio ( Na )
Estroncio ( Sr )
Selenio ( Se )
Potasio ( K )
Bario ( Ba )
Teluro ( Te )
Hacia el año 1850, ya se habían encontrado unas 20 tríadas, lo que indicaba cierta regularidad,
entre los elementos químicos. Dobereiner intentó relacionar las propiedades químicas de estos
elementos y de sus compuestos, con sus pesos atómicos, observando una gran analogía entre ellos,
y una variación gradual, del primero al último” (Wikipedia).
En 1864 Newlands, se propuso organizar los elementos conocidos de acuerdo a ciertas
características comunes, dispuso los elementos en orden creciente de sus pesos atómicos, en
hileras de siete y encontró que tal orden tendía a colocar los elementos con propiedades semejantes
en el mismo grupo (columna); desafortunadamente la tabla periódica de Newlands, basada en lo
que él llamó “La ley de las octavas “ solo funcionaba bastante bien para los elementos hasta el
calcio, pero más allá era errónea.
La Sociedad científica inglesa lo menospreció y lo ridiculizó, hasta que 23 años más tarde la Royal
Society, reconoció su valioso trabajo y le concedió su más alta condecoración, la medalla Davy.
10
N E W L A N D S - 1864
Li
Be
B
C
N
O
F
Na
Mg
Al
Si
P
S
Cl
K
Ca
Cr
Ti
Mn
Fe
Co, Ni
Cu
Zn
Y
In
As
Se
Br
Rb
Sr
La, Ce
Zr
Nb,Mo,Ru,Rh
Ag
Cd
U
Sn
Sb
Cs
Ba, V
Pd
Te
I
En 1867 Dimitri Mendeleiev y julius Lothar Meyer, trabajando por separado, ordenaron los 64
elementos conocidos, basando esta ordenación en la variación de las propiedades químicas de los
elementos, con relación a sus masas atómicas, por parte de Mendeleiev y la variación de las
propiedades físicas, con la variación de sus masas atómicas, por parte de Meyer.
LA TABLA FUE PUBLICADA EN 1869, SOBRE LA BASE DE QUE LAS PROPIEDADES DE LOS
ELEMENTOS, SON FUNCIÓN PERIÓDICA DE SUS PESOS ATÓMICOS.
El crédito de la nueva tabla se le concedió a Mendeleiev, ya que la publicó un poco antes que
MEYER y además, fue lo bastante inteligente para observar que los elementos posteriores al calcio
quedarían en el orden adecuado solo si dejaba espacios en determinados lugares de la tabla.
Mendeleev justificó lo anterior al argumentar que los elementos que llenarían estos espacios, aún
no se habían descubierto. Fue bastante listo al predecir en detalle las propiedades químicas y
fisicas de estos tres elementos, a los cuales llamó EKABORO (escandio), EKAALUMIO ( galio ),
EKASILICIO ( germanio ) .
11
MENDELEEV - revisada en 1871 )
I
II
III
IV
V
VI
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H
Li
Be
B
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N
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Na
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Al
Si
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S
Cl
K
Ca
-
-
Ti
V
Cr
Mn
Fe, Co
Ni
Cu
Zn
-
-
As
Se
Br
Ru
Rh
Pd
Ag
Cd
In
Sn
Sb
Te
I
Cs
Ba
En 1876, todos estos elementos se habían aislado y mostraron tener propiedades prácticamente
idénticas de las predichas. Esta impresionante concordancia con las predicciones, disiparon
cualquier duda sobre la validez de la tabla periódica de Mendeleyev. Sin embargo, con el correr
del tiempo, para poder integrar a la tabla propuesta por Mendeleyev los gases nobles, las "tierras
raras" y los elementos radioactivos, fue necesario alterar el criterio de pesos atómicos crecientes en
favor de la agrupación en familias con propiedades químicas semejantes. Se presentaron
igualmente otras dificultades, en las parejas telurio-yodo, argon-potasio y cobalto-niquel, en las
que durante algún tiempo, esta cuestión no pudo resolverse satisfactoriamente hasta que Henry
Moseley (1867-1919) realizó un estudio sobre los espectros de rayos X, en 1913.
Moseley comprobó que las propiedades de los elementos, son una función periódica del número
atómico.
El número atómico una magnitud que corresponde al número de protones que tiene un átomo
de cualquier elemento en su núcleo, y que coincide con el número de electrones de la envoltura
y con el número de la casilla que a dicho elemento le corresponde en la tabla periódica.
12
Gracias a estas investigaciones y a los desarrollos posteriores, hoy se acepta que la ordenación de
los elementos en el sistema periódico está relacionada con la estructura electrónica de los átomos
de los diversos elementos, a partir de la cual se pueden predecir sus diferentes propiedades
químicas.
Hoy se conocen alrededor de 114 elementos, de los cuales 90 elementos están presentes en la
naturaleza y de estos, solo 18 se encuentran en estado libre, los demás están mezclados y debe
separárselos por procesos de destilación, cristalización o por cromatografía y la mayoría se
encuentra formando compuestos minerales y solo se los logra separar por medios químicos
como, la electrólisis, la metalurgia o por otros procesos complejos.
CÓMO ES LA TABLA PERIODICA HOY
En la actualidad, las tablas periódicas, siguen la distribución de los elementos químicos en
bloques s, p ,d ,f hecha por el químico norteamericano Carl Seaborg.
En consecuencia, se trata de la tabla periódica de Seaborg y no la tabla periodica de
Mendeleiev como muchos dicen.
Los Alamos National Laboratory's Chemistry Division Presents:
13
Period
1
2
1
IA
1A
18
VIIIA
8A
1
2
H IIA
1.008 2A
3
4
Li Be
6.941 9.012
13 14
15
IIIA IVA VA
3A 4A 5A
5
6
7
B
C
N
10.81 12.01 14.01
8
9
10
11
16 17
VIA VIIA
6A 7A
8
9
F
O
16.00 19.00
2
He
4.003
10
Ne
20.18
3
11
12
3
4
5
6
7
Na Mg IIIB IVB VB VIB VIIB
22.99 24.31 3B 4B 5B 6B 7B
4
19
20
21
22 23 24 25 26 27 28 29
30
31 32
33
34 35
36
K Ca
Sc
Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br
Kr
39.10 40.08 44.96 47.88 50.94 52.00 54.94 55.85 58.93 58.69 63.55 65.39 69.72 72.59 74.92 78.96 79.90 83.80
5
37
38
39
40 41 42 43 44 45 46 47
48
49 50
51
52 53
54
Rb Sr
Y
Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te
I
Xe
85.47 87.62 88.91 91.22 92.91 95.94 (98) 101.1 102.9 106.4 107.9 112.4 114.8 118.7 121.8 127.6 126.9 131.3
6
56
57
72 73 74 75 76 77 78 79
80
81 82
83
84 85
86
55 Cs
Ba
La Hf Ta W Re Os Ir
Pt Au Hg Tl Pb Bi
Po At
Rn
132.9
137.3 *138.9 178.5 180.9 183.9 186.2 190.2 192.2 195.1 197.0 200.5 204.4 207.2 209.0 (210) (210) (222)
7
87
88
89 104 105 106 107 108 109 110 111 112
Fr Ra Ac Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Uuu Uub
(223) (226) ~(227) (257) (260) (263) (262) (265) (266) (271) (272) (277)
----- VIII ------ IB
1B
------- 8 -------
12
13 14
15
16 17
18
P
S
Cl
Ar
IIB Al Si
2B 26.98 28.09 30.97 32.07 35.45 39.95
114
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(296)
116
Uuh
(298)
*
58
59 60 61 62 63 64 65 66
67
68 69
70
71
Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
140.1 140.9 144.2 (147) 150.4 152.0 157.3 158.9 162.5 164.9 167.3 168.9 173.0 175.0
Series~
90
91 92 93 94 95 96 97 98
99 100 101 102 103
Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf
Es Fm Md No Lr
232.0 (231) (238) (237) (242) (243) (247) (247) (249) (254) (253) (256) (254) (257)
118
Uuo
(?)
DETALLE ESTA TABLA


La identificación de cada grupo o familia está en las tres formas en que, usualmente, se
presentan en las diferentes tablas que circulan comercialmente.
Aparecen los elementos 104 al 110
14
Tomada del blog. MIS RALLADAS/ WWW.OZONEHOUSE.COM.PERIODIC TABLE.PNG
15
:
16
La tabla periódica, tiene su fundamento en la ley periódica, que en su enunciado actual, establece
que : “ las propiedades de los elementos químicos, son una función periódica de su número
atómico “.Este es el hecho fundamental.
Todas las formas de la tabla periódica, no son sino intentos artificiales, para representar esta
ley de la manera más útil posible.
COMO ESTAN LOS ELEMENTOS DISPUESTOS EN LA TABLA PERIODICA
Entendemos por periodicidad aquellos hechos que se repiten a intervalos regulares. Así
sucede con la tabla periódica, a intervalos regulares, van apareciendo elementos con propiedades
semejantes.
Tenemos todos los ingredientes necesarios para hacer el esqueleto de una tabla Periódica estándar
y llenarla por fuera, es decir, escribir toda la simbología necesaria, que nos permita deducir
muchas propiedades de un elemento cualquiera, situado en una casilla interna de la Tabla.
OBSERVE LA TABLA 1
Comencemos, construyendo el esqueleto de una tabla estándar y explicando por que se hace así.
Tenemos dos columnas altas, luego diez columnas bajas y finalmente, seis columnas altas. Las
columnas altas contienen
elementos representativos. Las dos primeras columnas altas,
corresponden a los grupos A y son las columnas o grupos correspondientes al subnivel S , las diez
columnas bajas del centro, corresponden a los elementos de transición y son los grupos B o
subgrupos del subnivel
d
y en la derecha, tenemos seis columnas altas o grupos A,
correspondientes al subnivel p.
17
http/upload.wikimedia.org/ wikipedia /commons/Ptable_structure.png .
18
Tabla 1
P
E
R
I
O
D
O
S
A
l
c
a
l
i
n
o
s
A
l
c
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l
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T
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r
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LLENEMOS LA TABLA PERIODICA
POR FUERA
D
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B
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t
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s
D
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b
l
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s
Elementos representativos
<=
IA
G RUPOS
Y
=>
SUBG RUPOS
#
G
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s
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s
0
/
C
u
a
n
t
/
N
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L
E
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L
2
M
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P
p
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1
H
2
3
Li
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Na
4
19
K
N
4
5
37
Rb
O
5
6
55
Cs
P
6
7
87
Fr
Q
7
S1
IIA
IIIA IVA
ELEMENTOS
DE
8B
1B 2B
S2
S2
S2
S2
S2
S2
S2
S2
S2
1
2
3
4
5
6
7
8
9
d
d
d
d
d
VIA VIIA
TRANS CION
3B 4B 5B 6B 7B
S2
VA
d
d
d
d
S2
10
d
S2
S2
S2
S2
S2
S2
p1
p2
p3
p4
p5
p6
TABLA 2 ( Mario Rodas)
AHORA, REVISEMOS CON ATENCION LA TABLA 2
Miremos el primer grupo de la tabla periódica : H, Li ,Na, K, Rb, Cs, Fr. Observe que el Hidrógeno
tiene número atómico 1 y el litio 3, el intervalo es DOS; ahora, miremos el intervalo entre el litio
y el sodio, con números atómicos 3 y 11 respectivamente, el intervalo es OCHO. Hagamos lo
mismo con el sodio 11 y el potasio 19, el intervalo sigue siendo OCHO. Tomemos la pareja
siguiente, potasio 19 y rubidio 37, en este caso la diferencia es de DIECIOCHO; igual diferencia
encontraremos entre el rubidio 37 y el cesio 55, el intervalo sigue siendo de DIECIOCHO.
Tomemos, finalmente, el cesio con
Z = 55 y el francio con Z = 87, el intervalo se remonta a TREINTA y DOS.
Detalle lo siguiente:
19

Las columnas, más altas, están encabezadas por números romanos y la letra
columnas
son las familias o grupos de elementos
REPRESENTATIVOS,
“A “. Estas
y se llaman
representativos porque siguen con bastante regularidad las reglas de distribución electrónica,
que veremos más adelante.

Los nombres de los grupos representativos o familias son: Grupo-IA: Alkalinos; Grupo-IIA:
Alkalinotérreos; Grupo-IIIA: Térreos o grupo del Boro; Grupo-IVA: Carbonoideos o anfóteros;
Grupo-VA: Nitrogenoideos; Grupo-VIA: Calcógenos o anfígenos; Grupo-VIIA: Halógenos;
Grupo-VIIIA-O: Gases nobles o inertes.

Observe que las columnas bajas, situadas en la parte central de la tabla, están encabezadas
por números arábigos y letras minúsculas, estas columnas son los grupos o familias de
transición, algunos autores
consideran los grupos de transición, como subgrupos de los
elementos representativos. DISTINGA BIEN LOS ELEMENTOS REPRESENTATIVOS DE
LOS ELEMENTOS DE TRANSICIÓN; MIRE BIEN, DONDE ESTAN LOCALIZADOS EN
LA TABLA.

La “ n “ está indicando los valores que toma el número cuántico principal a medida que
recorremos una fila o período; también podemos decir que “n” indica el número de niveles
de energía correspondientes a cada período.. Son siete filas y por eso los valores de “ n ”
varían desde 1 hasta 7. Cada fila se llama PERÍODO y los elementos de un mismo
período tienen el mismo número de niveles de energía; a medida que recorremos un período,
el número atómico (Z) va subiendo un punto cada vez; ESTO QUIERE DECIR que a medida
que avanzamos en un período, vamos agregando un electrón y un protón al elemento
siguiente. En un mismo período, dos elementos contiguos o vecinos se diferencian en un
protón y un electrón.

El primer período solo tiene dos elementos, el segundo y tercer período tienen 8 elementos,
el cuarto y quinto
tienen 18 elementos, el sexto y séptimo
20
tienen 32 elementos y así
podríamos seguir hallando los valores de los otros períodos. Observe la regularidad: 2, 8, 8, 18,
18, 32, 32.

Al lado derecho de la tabla hallamos las letras K: L: M: N: O: P: Q. Son siete letras y a cada
letra le corresponde un valor de “n”, así: para K, n = 1; para L, n = 2; para M, n = 3.

Que valores toma “n” para los niveles O ___, P ___, Q ___.
REVISEMOS UN POCO, ANTES DE ENTRAR DE LLENO A LA TEORIA ATÓMICA.
P
E
R
I
O
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Elementos representativos
<=
IA
G RUPOS
Y
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SUBG RUPOS
#
G
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C
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M
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p
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K
5
37
Rb
O
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55
Cs
P
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7
87
Fr
Q
7
S1
IIA
IIIA IVA
ELEMENTOS
DE
8B
VIA VIIA
2
He
6
C
TRANS CION
3B 4B 5B 6B 7B
VA
1B 2B
26
Fe
S2
S2
S2
S2
S2
S2
S2
S2
S2
S2
1
2
3
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d
d
d
d
d
d
d
d
S2
10
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S2
S2
S2
S2
S2
S2
1
2
3
4
5
p6
p
p
p
p
p
TABLA 2 (Mario<rodas)
21
LLENE ESTA PLANTILLA MIRANDO LA TABLA 2
PROPIEDAD
1
H1
6
C12
26
Fe56
19
K39
2
He4
Grupo o familia
Representativo o transic.
Ultimo nivel.S,p,d,f
Valor de *Z*
Cuantos p+
Cuantos e Nombre del Grupo
Período en el que está
Cuántos niveles tiene
Cual es su últimi nivel
Hasta aquí sabemos

Como aparecieron los elementos en el Universo, y en qué orden.

Que elementos formaron nuestro sol y están presentes en el.

Que elementos aparecieron con la formación de la tierra.

Que elementos están presentes en el agua de mar.

Cómo se formó nuestra atmósfera y que elementos la constituyen.

Los primeros intentos de organizar los elementos en una tabla* Dobereiner y Newlands

La organización de los primeros 60 elementos, con base en sus pesos atómicos, propuesta
por Lothar Meyer y Dimitri Mendelyev.

La organización actual de la Tabla periódica, con base en el número atómico, propuesta por
Moseley y aceptada internacionalmente.
El trabajo que acometeremos ahora, es muy lúdico, consiste en manipular todos estos
conocimientos, desde un esquema de Tabla Periódica estándar, con el fin de encontrarle sentido
pleno.
22
Para lograr este objetivo, debemos seguir los siguientes pasos.
1. Repasar la Teoría Atómica actual, en sus aspectos fundamentales.
2. Configurar un Esquema de Tabla Periódica, con base en algunos postulados de la teoría
atómica moderna.
3. Llenar la Tabla Periódica por fuera, para disponer de coordenadas precisas, que permitan la
localización de un elemento dentro de la Tabla Periódica.
4. Interpretar las posiciones de los elementos dentro de la Tabla.
5. Establecer relaciones entre los elementos de un mismo grupo y con los demás grupos.
6. Tratar de encontrar el mayor número de propiedades de cualquier elemento, con solo
determinar su posición en la Tabla Periódica.
CAPITULO III
COMO SON LOS ELEMENTOS POR DENTRO
TEORIA ATOMICA
Hasta ahora, hemos revisado el proceso de aparición y ordenación de los elementos naturales y
artificiales y tenemos un manejo básico de la tabla periódica de los elementos.
El paso que sigue es, conocer la estructura interna de cada elemento; a este conocimiento es lo que
se llama teoría atómica.
Recordemos que; ELEMENTO, significa, materia simple, es decir que solo tiene una sola clase de
sustancia, en otras palabras, todo el hidrógeno presente en el universo forman el elemento
hidrógeno; todo el hierro presente en el universo forma el elemento Hierro y así sucesivamente.
Todos los elementos que manejamos en la tierra están ordenados en la tabla periódica.
La parte más pequeña de un elemento cualquiera, vamos a llamarla ATOMO; esto quiere decir
que podemos definir el átomo como la menor cantidad de un elemento.
ALGO DE HISTORIA SOBRE LA TEORIA ATOMICA
23
La palabra átomo viene del Griego : A = sin ; Tomo = Cortar .
A-tomo significaría, lo que no puede separarse o cortarse, ya que el prefijo “a” niega el concepto
que le sigue, de la misma manera como: Amoral es, sin moral, Ateo, es la negación de Dios y
Apatía es la falta de sentimiento, emoción.
400 años antes de Cristo, Demócrito empleó el término átomo.
Llegó a la Conclusión de que “Todas las cosas visibles se componen de pequeñísimas partes
invisibles que se llaman átomos”.
Leamos, con detenimiento un pequeño párrafo donde se expresa el pensamiento de Demócrito:
“Cuando en el mundo aparece una cosa nueva, en realidad no surge nada nuevo, sino que los
átomos invisibles que siempre han existido se reúnen, como cuando las palomas de una bandada
acuden al palomar.
Cuando algo desaparece, no se destruye nada, sino que los átomos se disgregan como las palomas,
que después de haber tomado su alimento, se separan unas de otras y, otra vez, individuales e
invisibles, se posan en los tejados, para, en un momento dado, reunirse de nuevo en una bandada.
Cuando en el azul del cielo se forma una nube, es que se juntan los grupos de átomos del agua,
hasta entonces invisibles que volaban sin rumbo y que ahora forman una nube y cuando se
evapora la lluvia que moja las piedras, los átomos se desparraman otra vez. Cuando el niño crece
es que los átomos se acumulan en su cuerpo y cuando el cadáver se descompone, es que sus
átomos, vuelven otra vez a la circulación de la naturaleza” (Fritz Kahn – Para comprender el
átomo).
REFLEXIONA Y RESPONDA
(Discutir en pequeños grupos o responder directamente en la Libreta de Química).

Hace más de 2400 años que Demócrito dijo esto y aún empleamos la palabra átomo, pero...
el significado actual será el mismo?
24

Trasládese al año 400 antes de Cristo y trate de pensar, como lo haría un habitante Griego
medianamente culto como usted, de esa época. (No había electricidad, ni carros, la ciencia
muy poco desarrollada; aunque muchas personas se dedicaban a pensar, no había
laboratorios, la medicina muy atrasada comparada con la nuestra...) bueno! métase en el
ambiente de esa época y exprese una opinión, sobre la actualidad del párrafo escrito por
Demócrito, sobre el átomo!(Escriba 10 renglones).
Lo invito a leer, ahora, un párrafo escrito por uno de los máximos exponentes de la física
atómica del siglo XX. Richard Feynman .
“ Si por algún cataclismo, todo el conocimiento quedara destruído y solo una sentencia pasara
a las siguientes generaciones de criaturas, Qué enunciado contendría la máxima información,
en menos palabras? Yo creo que es la hipótesis atómica, según la cual, todas las cosas están
hechas de átomos: pequeñas partículas, que se mueven en movimiento perpetuo, atrayéndose
mutuamente, cuando están a poca distancia, pero repeliéndose al ser apretadas unas contra
otras.
Para ilustrar la potencia de la idea atómica, supongamos que tenemos una gotas de agua...Si la
miramos muy de cerca no vemos otra cosa que agua. Si la miramos con el mejor microscopio
óptico disponible y la ampliamos unas dos mil veces, la gota de agua tendrá aproximadamente
10 metros de diámetro y si la miramos muy de cerca veremos agua, pero al microscopio se
verán unas pequeñas cosas moviéndose, que seguramente son paramecios
u otros
microorganismos del agua. Esto, por supuesto es un tema para la biología, pero por el
momento, continuaremos y miraremos, aún más de cerca, el propio material acuoso,
ampliándolo dos mil veces más. Ahora la gota de agua se extiende hasta 20 kilómetros de
diámetro, y si la miramos muy de cerca, vemos una especie de hormigueo, algo que ya no tiene
apariencia lisa; se parece a una multitud en un partido de fútbol, vista a gran distancia. Para
ver qué es este hormigueo, la ampliaremos otras 250 veces y veremos, la imagen del agua
ampliada mil millones de veces, toda una organización de partículas de distinto tamaño, por lo
menos, aparecerán dos tipos de partículas correspondientes a los átomos de Hidrógeno y
25
Oxígeno; todas estas partículas, reales en la naturaleza, están agitándose, rebotando
continuamente, girando y moviéndose unas alrededor de las otras. Se trata pues de una imagen
dinámica....” ( Seis piezas fáciles – Richard Feynman – Pgs 34,35,36 – Edit Crítica, serie
Drakontos, Barcelona 2002).
REFLEXIONA Y ANALIZA

Resuma, en unos pocos renglones, y con sus propias palabras, lo que Richard Feynman
quizo decir en este párrafo.

Encuentre, al menos, tres semejanzas y tres diferencias entre los párrafos de Demócrito y
Feynman.

Saque, usted solo o con sus compañeros de equipo, una conclusión sobre la teoría
atómica de Demócrito, analizada, desde la visión moderna que usted tiene.(Escriba 10
renglones)
LO QUE HOY ENTENDEMOS POR ÁTOMO.
Cuando preguntamos de qué están hechas las cosas que captamos por nuestros sentidos, se nos
sugiere que las cosas que llenan el mundo están formadas por pequeñas partículas.
En esta unidad se introduce una palabra para describir estas partículas fundamentales, las
llamaremos, ÁTOMOS. Describiremos lo que hoy se conoce sobre los átomos, sin dar detalles de
todos los experimentos que han permitido llegar a este conocimiento.
¿Cómo son los átomos?
Son extremadamente pequeños; millones de átomos caben en la cabeza de un alfiler. Los átomos
no son visibles por el ojo humano ni, incluso, con la ayuda del mejor microscopio. Aunque los
átomos son tan pequeños e invisibles, sus características se pueden determinar con instrumentos
modernos. Sabemos que hay muchos átomos diferentes. Cada tipo de átomo tiene un determinado
tamaño, capacidad de reacción, estabilidad y peso. Hay muchas características en las que pueden
26
diferir los átomos, sin embargo, todas estas diferencias dependen de cómo son los átomos en su
interior.
La silla en la que usted se sienta, está hecha de átomos, el aire que usted respira contiene átomos,
incluso usted mismo está formado por esas pequeñas unidades de materia que no podemos ver,
pero que llamamos átomos. Los átomos son los ladrillos con los que se construye el mundo que
nos rodea. Todas las cosas que usamos y vemos en la vida diaria, están formadas por átomos, y
hay muchas clases diferentes de átomos.
Este es el concepto alrededor del cual gira toda la química.
Los químicos se interesan por lo que pueden hacer con los átomos.
Es importante saber que lo que llamamos átomo es un ente creado por
la ciencia, que puede o no existir realmente, pero permite explicar el
comportamiento de la materia.
POSTULADOS DEL MODELO ATOMICO CUANTICO
NIELS BOHR
1. El átomo se compone de un núcleo central positivo y la periferia donde giran los electrones (e -)
que tiene carácter negativo.
2. En el núcleo están los protones (p+), que tienen carga positiva y los neutrones (n0), exentos de
carga.
3. El núcleo es de carga positiva y en él se concentra la masa del átomo.
27
4. El electrón solo puede girar, sin emitir energía radiante, en órbitas permitidas, llamadas
estacionarias y que tienen energía cuantizada, o sea, que los electrones ocupan niveles de
energía definidos y de energía constante.
5. Un electrón puede captar energía y ascender a otro nivel; también puede emitir energía y caer
a un nivel inferior
6. El electrón sólo puede saltar a un nivel superior cuando absorba la energía correspondiente a
este nivel.
7. El nivel mínimo de energía permitido se llama “K”; ningún electrón puede tener energía por
debajo de este nivel. Los niveles siguientes, en orden energético son:
K, L, M, N, O, P, Q.
8. Los electrones se distribuyen en los diferentes niveles u órbitas circulares alrededor del núcleo.
9. El número de protones y electrones en un átomo, es el mismo y
se llama NÚMERO
ATÓMICO, QUE SE REPRESENTA POR LA LETRA (Z).
Hagamos una descripción de las partes del átomo, es decir, del núcleo con sus partículas y de la
periferia con sus electrones, en esta forma lograremos una visión de conjunto del modelo atómico.
Núcleo
 En el núcleo se concentra el peso del átomo. Lo demás, es prácticamente vacío.
 En el núcleo están los nucleones que son los protones y los neutrones
 También el núcleo están los mesones que sirven como de pegante entre los protones, para que
estos se mantengan unidos.
 El núcleo es positivo y la carga nuclear es igual al número de protones que allí se encuentran.
 Algunos núcleos tienen muchos protones y esto los desestabiliza, motivo por el cual emiten
radiación espontánea. Esta radiación es propia de los elementos radiactivos, como el Uranio.
 El núcleo atómico es estudiado por la física nuclear .
28

Tiene el núcleo un diámetro de alrededor de 10-13 cm, unas diez mil veces más pequeño, que el
diámetro atómico.

El núcleo tiene una enorme masa y su densidad es del orden de 1014 g / cc (aproximadamente
100 millones de toneladas por centímetro cúbico).

El número de protones, cargados positivamente, existentes en el núcleo, es igual al número
atómico (Z), que es igual al número de electrones cargados negativamente, exteriores al núcleo.

La masa del átomo, es la masa del núcleo

El número de masa, se define como el número total de protones y neutrones del núcleo; se
representa por la letra (A). Para hallar el número de masa (A) basta tomar la masa atómica de
un átomo y expresarla en números enteros, arrimando el decimal al entero más cercano.

A = p+ + n0, en consecuencia, si queremos saber el número de neutrones, basta hacer un
pequeño cambio a la formula y obtendremos: n0 = A - p+
Protón
 Se encuentra en el núcleo del átomo y por este motivo se lo llama nucleón.
 Tiene carga positiva.
 Un solo protón conforma el núcleo del hidrógeno.
 Está compuesto por tres Quarks y su fórmula es: uud
 Es una partícula estable individualmente.
 Los rayos canales o positivos, están compuestos por un chorro de partículas. La masa de estas
partículas positivas o PROTONES es 1,67 x 10-24 g y su carga + 1
Neutrón:
 Se encuentra en el núcleo del átomo y por este motivo es un nucleón.
 Para saber el número de neutrones en un átomo, se aplica la fórmula A - Z, donde “A” es el
número de masa y “ Z” es el número atómico.
 No tiene carga.
 Conforma los rayos gama.
29
 Es estable solamente en el núcleo, individualmente es inestable.
 Compuesto por tres Quarks, su fórmula es : ddu
 Se descompone convirtiéndose en un protón y liberando un electrón y un antineutrino.
Electrón:
 Partícula
extranuclear, importante por su carga
y no por su masa, que se considera
despreciable.
 Es realmente una partícula elemental, pues no tiene composición.
 Conforma los rayos catódicos y es una partícula individualmente estable.
 Las propiedades de las sustancias químicas dependen de los electrones.
 Los electrones del último nivel de energía se llaman ELECTRONES DE VALENCIA Y SON
ELLOS LOS
QUE JUEGAN EL PAPEL MÁS IMPORTANTE EN LAS PROPIEDADES
QUIMICAS DE LAS SUSTANCIAS.
CUADRO COMPARATIVO DE LAS PROPIEDADES DE LAS TRES PARTÍCULAS MÁS
IMPORTANTES DEL ÁTOMO
PARTICULA
SIMBOLO
Carga
ELECTRON
eˉ
-1
PROTON
p†
1
NEUTRON
n°
0
Carga-coul
1,6 x 10-19
Masa-uma
Masa-gra
0.00055
despreciable
1,6 x 10-19
1
1,67 x 10-24
0
1,009
1,7 x 10-24
TODOS LOS ÁTOMOS TIENEN EL SIGUIENTE CONJUNTO BÁSICO DE PROPIEDADES:
30
* Son extremadamente pequeños
* La mayoría son estables de forma natural
* Son eléctricamente neutros
* Tienen cantidades discretas de energía
* Absorben y emiten luz
* Forman moléculas
* Son responsables de todas las propiedades químicas, físicas, eléctricas, magnéticas,
térmicas y ópticas de la materia.
Admitida la existencia en el átomo de cargas eléctricas positivas y negativas (protones y
electrones) y en igual número, ya que el átomo es eléctricamente neutro; la pregunta que
surge es: ¿CÓMO ESTÁN DISTRIBUÍDAS ESAS CARGAS EN EL INTERIOR DEL
ÁTOMO?
COMO SE DISTRIBUYEN LOS ELECTRONES EN LOS ATOMOS?
Los electrones de un átomo están distribuídos en niveles de energía, siendo los niveles más
próximos al núcleo, los de menor energía.
Hay muchos niveles de energía en un átomo, aunque en realidad sólo utilizamos siete de ellos, ya
que todos los átomos en estado BASAL (normal), pueden acomodar sus electrones en estos siete
niveles básicos.
Los niveles de energía los podemos identificar por letras, así: K, L, M, N, O, P y Q, en orden
ascendente de energía. El máximo número de electrones que le caben a cada nivel, lo presentamos
en la siguiente tabla
31
NIVELES
FORMULA = 2n2
TOTAL ELECTRONES POR
NIVEL
K
2 X 12
2
L
2 X 22
8
M
2 X 32
18
N
2 X 42
32
O
2 X 52
50
P
2 X 62
72
Q
2 X 72
98
DETALLEMOS LA TABLA PERIODICA PARA DARNOS CUENTA, LA FORMA COMO SE
DISTRIBUYEN LOS ELECTRONES EN CADA UNO DE LOS NIVELES DE ENERGIA.
32
1A
1
H
0
TABLA 2
2
K
IIA IVA VA VIA VII He
A
5 6 7 8 9 10
L
B C N O F Ne
IIA
3 4
Li Be
ELEMENTOS DE TRANSICION
11 12
13 14 15 16 17 18
M
Na Mg 3B 4B 5B 6B 7B 8B 8B 8B 1B 2B Al Si P S Cl A
19
K
37
Rb
55
Cs
87
Fr
20
Ca
38
Sr
56
Ba
88
Ra
S1 S2
21
Sc
39
Y
71
La
22
Ti
40
Zr
72
Hf
23
V
41
Nb
73
Ta
24
Cr
42
Mo
74
W
25
Mn
43
Tc
75
Re
26
Fe
44
Ru
76
Os
27
Co
45
Rh
77
Ir
28
Ni
46
Pd
78
Pt
29
Cu
47
Ag
79
Au
30
Zn
48
Cd
80
Hg
31
Ga
49
In
81
Tl
32
Ge
50
Sn
82
Pb
33
As
51
Sb
83
Bi
34
Se
52
Te
84
Po
35
Br
53
I
85
At
36
N
Kr
54
O
Xe
86
P
Rn
103 104 105 106 107 108 109 110 111
112 113 114 115 116 117 118 Q
Lr Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg
S2
d1 a d
n
1
2
3
4
5
6
7
S2 p1 a p6
10
En el primer período de la tabla periódica tenemos dos elementos H y He, con números atómicos
(Z)= 1 y 2 respectivamente, lo que quiere decir que, el hidrógeno tiene un protón en el núcleo y un
electrón girando alrededor; el Helio tendría dos protones en el núcleo y dos electrones girando a
su alrededor. Los electrones del H y del He se hallan en el primer nivel K (nivel más cercano al
núcleo y, por lo mismo, el de menor energía). Como solo hay dos elementos en este primer
período, por eso a K le caben solo dos electrones.
Analicemos el segundo período: Inicia con el elemento Li, el cual tiene número atómico Z=3, lo
que quiere decir que este elemento tiene 3 protones (p+) en el núcleo y 3 electrones (e-) girando a
su alrededor; estos electrones se distribuyen así: 2 electrones para el nivel K y un electrón para el
nivel L. Termina el período con el Ne, que tiene número atómico Z=10, lo que quiere decir que
este elemento tiene 10 protones (p+) en el núcleo y 10 electrones (e-) girando a su alrededor; estos
electrones se distribuyen así: 2 electrones en el nivel K y 8 electrones en el nivel L.
33
Detalle bien que en el segundo período hay 8 elementos, esto quiere decir, que al nivel “L” le
caben 8 electrones como máximo.
DISTRIBUCION ELECTRONICA POR NIVELES - ELEMENTOS DEL SEGUNDO PERIODO
PERIODO DOS
N. Atom. Z=
K
L
Li
3
2
1
Be
4
2
2
B
5
2
3
C
6
2
4
N
7
2
5
O
8
2
6
F
9
2
7
Ne
10
2
8
INTERPRETANDO EL CUADRO:
 Los elementos del segundo período tienen dos niveles ( K y L)
 Qué nivel están llenando estos elementos? _______________________________
 A medida que recorre el período, los elementos se van diferenciando del anterior en.
.______________________________________________________________
 Si el Litio pierde un electrón, será igual al Helio? Argumente su respuesta.
 Cuántos electrones tiene el Flúor? ______ y si en una reacción química gana un electrón, se
convertirá en un anión con 10 electrones, entonces queda igual al Ne? Argumente su
respuesta.
34
Analicemos, ahora, el tercer período: Inicia el período con el elemento sodio (Na), cuyo número
atómico es z=11; esto quiere decir que, hay dos electrones en el primer nivel K, 8 electrones en el
segundo nivel L y un electrón en el tercer nivel M. Al nivel M le caben 18 electrones como
máximo, pero como en el tercer período solo hay 8 elementos, entonces no alcanza a llenarse y
alcanzará un máximo de ocho electrones.
DISTRIBUCION ELECTRONICA POR NIVELES – ELEMENTOS DEL TERCER PERIODO
PERIODO
N. Atom Z=
K
L
M
Na
11
2
8
1
Mg
12
2
8
2
Al
13
2
8
3
Si
14
2
8
4
P
15
2
8
5
S
16
2
8
6
Cl
17
2
8
7
A
18
2
8
8
TRES
INTERPRETANDO EL CUADRO:
 Los elementos del tercer período, tienen tres niveles pero, se dará cuenta, que el último
nivel se va llenando, a medida que recorremos el período.
 Observe que el último elemento de todos los períodos, tiene 8 electrones.
 Sabemos que a M le caben 18 electrones, pero como es último nivel, no puede tener más de
ocho electrones (REGLA DEL OCTETO). Todos los elementos del grupo VIIIA, tienen 8
electrones en el último nivel ( Excepto el He) y como son elementos estables, se deduce que
35
todo elemento que complete ocho electrones en su periferia, adquiere su máxima
estabilidad.
 Los electrones del último nivel se llaman electrones de valencia; los elementos interactúan
con estos electrones para convertirse en compuestos; pueden perder electrones si son
metales. En el caso de los no metales, interactúan compartiendo o ganando electrones.
Analicemos el cuarto período: Es un período largo, con 18 elementos. Inicia con el potasio (K),
cuyo número atómico es Z=19. Todos los elementos del cuarto período tienen 4 niveles de energía;
pero, ojo, en este período se inicia la serie de transición, esto quiere decir, que hay consideraciones
especiales al proceder a la distribución electrónica. Por el momento, mantengámonos en la
distribución electrónica de los elementos representativos ( Grupos IA hasta el VIIIA).
La distribución electrónica en los diferentes niveles, para los elementos representativos de este
período es:
CUARTO PERIODO – DISTRIBUCIÓN POR NIVELES
ELEMENTO
N. Atom Z=
K
L
M
N
K
19
2
8
8
1
Ca
20
2
8
8
2
Ga
31
2
8
18
3
Ge
32
2
8
18
4
As
33
2
8
18
5
Se
34
2
8
18
6
Br
35
2
8
18
7
Kr
36
2
8
18
8
INTERPRETANDO EL CUADRO:
36
 Observe que los niveles más internos, K, L, están completamente llenos; pero los dos
últimos presentan variaciones; el nivel M, es diferente para los dos primeros elementos del
período, que para el resto! A qué se deberá esta variación? SUGIERA ALGO! Exprese una o
dos razones! ( pista: revise los números atómicos de los elementos de este periodo).
 Esta variación la va a encontrar a partir del cuarto período y se hace más acentuada en los
períodos VIA y VIIA, debido a que aparecen los elementos de transición interna.
 El último nivel siempre será secuencial, desde el 1 hasta el 8. POR QUE?
QUINTO PERIODO – DISTRIBUCION POR NIVELES
ELEMENTO
No.At Z=
K
L
M
N
O
Rb
37
2
8
18
8
1
Sr
38
2
8
18
8
2
In
49
2
8
18
18
3
Sn
50
2
8
18
18
4
Sb
51
2
8
18
18
5
Te
52
2
8
18
18
6
I
53
2
8
18
18
7
Xe
54
2
8
18
18
8
INTERPRETANDO EL CUADRO:
 Observe que los niveles más internos, K, L, están completamente llenos; pero los dos
últimos presentan variaciones,mas acentuadas en el último. El nivel N, es diferente para los
dos primeros elementos del período, que para el resto! A qué se deberá esta variación?
SUGIERA ALGO! Exprese una o dos razones! ( pista: revise los números atómicos de los
elementos de este periodo).
 En que se parece y se diferencia el cuadro del cuarto período con relación al quinto?
 Esta variación la va a encontrar a partir del cuarto período y se hace más acentuada en los
períodos VIA y VIIA, debido a que aparecen los elementos de transición interna.
37
 El último nivel siempre será secuencial, desde el 1 hasta el 8. POR QUE?
SEXTO PERIODO – DISTRIBUCION POR NIVELES
ELEMENTO
N. Atom
Z=
Cs
55
Ba
56
Tl
81
Pb
82
Bi
83
K
L
M
N
O
P
2
8
18
18
8
1
2
8
18
32
18
3
INTERPRETANDO LA TABLA.
 Puede ver en la tabla la distribución electrónica del Cs y del Tl, a qué se debe la diferencia
en el contenido electrónico de los niveles N y O?
 Llene la distribución del Ba, Pb, Bi.
 A que se debe la diferencia en la distribución de los dos primeros elementos del período,
con relación a los otros seis? ( justifique).
 Compare la distribución de los 5 niveles del quinto período y los mismos niveles del sexto
período. Destaque semejanzas y diferencias.
TODOS LOS NIVELES TIENEN SUBNIVELES.
Trabajaremos con 4 subniveles de energía que son: S, P, D, F.
Todos los niveles tienen el subnivel S, que es el de menor energía.
A partir del segundo nivel ( L ) aparece el subnivel P.
A partir del tercer nivel ( M ) aparece el subnivel
d.
Finalmente, a partir del nivel cuarto ( N ) aparece el subnivel F.
A cada nivel le corresponden un número de subniveles igual al número de orden del nivel.
38
SUBNIVELES CORRESPONDIENTES A CADA NIVEL
TIPOS DE SUBNIVELES
ORDEN DEL
TIPO DE
NUMERO DE
NIVEL
NIVEL
SUBNIVELES
S
Primer nivel
K
1
1S
Segundo nivel
L
2
2S
2p
Tercer Nivel
M
3
3S
3p
3d
Cuarto Nivel
N
4
4S
4p
4d
4f
O
5
5S
5p
5d
5f
P
d
f
CUADRO RESUMEN
NIVELES
K
L
M
N
ELECTRONES POR
NIVEL
2
8
18
32
SUBNIVELES POR
NIVEL
1S
2s
2p
ELECTRONES POR
SUBNIVEL
2
2
6
REPRESENTACIÓN
1S2
2s2 2p6
3s
3p
3d
4s
4p
2
6
10
2
6
3s2 3p6 3d10
4d
4f
10 14
4s2 4p6 4d10 4f14
PARA ANALIZAR:
 Un
atomo
que
tiene
3
niveles,
cuantos
_____________________________________________________
39
subniveles
tendrá?
 El elemento sodio, es el primero del tercer periodo y por lo mismo tiene 3 niveles de
energía. Escriba los subniveles que le corresponden en su orden: ___ ___ ___ ___ ___ ___.
DETALLE, DE NUEVO, LA TABLA PERIODICA
1. Las columnas altas, familias o grupos representativos, nos informan acerca de los
subniveles.
2. TODOS LOS ELEMENTOS DEL GRUPO IA, tienen en su último nivel un solo electrón y
situado en el subnivel “S”.
3. TODOS LOS ELEMENTOS DEL GRUPO IIA, tienen en su último nivel dos electrones
situados en el subnivel “S”.
4. En el centro de la tabla encontramos 10 columnas pequeñas que representan los subgrupos
o grupos de transición; estos elementos están llenando el subnivel “D”, al cual le caben 10
electrones.
5. TODOS LOS ELEMENTOS DEL GRUPO IIIA, tienen en su último nivel dos electrones
situados en el subnivel “S” y un electrón en el subnivel “P”.
6. TODOS LOS ELEMENTOS DEL GRUPO IVA, tienen en su último nivel dos electrones
situados en el subnivel “S” y dos electrones en el subnivel “P”.
7. TODOS LOS ELEMENTOS DEL GRUPO VA, tienen en su último nivel dos electrones
situados en el subnivel “S” y tres electrones en el subnivel “P”.
8. TODOS LOS ELEMENTOS DEL GRUPO VIA, tienen en su último nivel dos electrones
situados en el subnivel “S” y cuatro electrones en el subnivel “P”.
9. TODOS LOS ELEMENTOS DEL GRUPO VIIA, tienen en su último nivel dos electrones
situados en el subnivel “S” y cinco electrones en el subnivel “P”.
10. TODOS LOS ELEMENTOS DEL GRUPO VIIIA, tienen en su último nivel dos electrones
situados en el subnivel “S” y seis electrones en el subnivel “P”.
LOS ELECTRONES PRESENTES EN EL ULTIMO NIVEL, SE LLAMAN ELECTRONES DE
VALENCIA Y SU NÚMERO ES IGUAL, AL NÚMERO DEL GRUPO.
40
TRES OBSERVACIONES IMPORTANTES:

Los dos primeros grupos representativos, están llenando el Subnivel “S”

Los seis grupos representativos de la derecha, ya tienen “S” lleno y empiezan a llenar
“P”, a partir del tercer grupo.

Cada subnivel va precedido de un coeficiente que indica el período donde se
encuentra el elemento en cuestión.
DISTRIBUCION ELECTRONICA DE LOS PRIMEROS 18 ELEMENTOS
ELEMENTO
K
L
M
Y SU VALOR
DE “z”
1S
2S
2P
H - Z=1
1S1
He – Z=2
1S2
Li – Z=3
1S2
2S1
Be – Z=4
1S2
2S2
B – Z=5
1S2
2S2
2P1
C – Z=6
1S2
2S2
2P2
N – Z=7
1S2
2S2
2P3
O – Z=8
1S2
2S2
2P4
41
3S
3P
3D
F – Z=9
1S2
2S2
2P5
Ne – Z=10
1S2
2S2
2P6
Na – Z=11
1S2
2S2
2P6
Mg – Z=12
1S2
2S2
2P6
3S1
3S2
AHORA LE TOCA A USTED! TERMINE LA TABLA!
Al – Z=13
Si – Z=14
P – Z=15
S – Z=16
Cl – Z=17
A – Z=18
Se habrá dado cuenta que los ejercicios de distribución electrónica que hemos hecho hasta el
momento, solo llegan hasta el Argón, con número atómico 18.
A partir del K (Potasio), número atómico 19, encontramos un problema
en el orden de
distribución de los electrones,este problema consiste en que el subnivel 4S, recibe primero sus dos
electrones,
antes
que
el
subnivel
3D.La
distribución
electrónica
del
potasio
es:
1S2,2S2,2p6,3S2,3p6,3d0,4S1 El Ca ( calcio) número atómico 20, tiene la misma distribución electrónica
que el potasio, pero termina en 4S2, también tiene el subnivel 3d vacío. Empieza a llenarse el
subnivel 3d, con el primer elemento de transición, que corresponde al Sc (escandio) número
atómico 21, cuyo último nivel energético es: 4S2 3d1. A medida que avanzamos con los elementos
42
de transición, el subnivel d se va llenando hasta llegar al Zn (cinc) número atómico 30 y último
elemento de la primera serie de transición, cuyo último nivel energético es 4S2 3d10.
Lo lógico sería que el subnivel 3d, por estar más cerca al núcleo recibiera primero los electrones,
pero en la realidad el subnivel 4S, estando más alejado del núcleo, solapa al subnivel 3d
(prácticamente lo cubre), recibiendo los electrones primero.
A partir del Potasio, la distribución de los subniveles pierde su orden lógico y con la entrada, más
adelante, de los subniveles f , el desorden se acentúa, por eso es necesario conocer el orden real de
distribución de los electrones en los átomos.
El orden real de distribución de los electrones es el siguiente:
1S2, 2S2, 2P6, 3S2, 3P6, 4S2, 3D10, 4P6, 5S2, 4D10, 5P6, 6S2, 4F14, 5D10 , 6P6, 7S2, 5F14, 6D10
Se puede ver perfectamente el desorden de subniveles a partir del 3D ó del 4S.
Podemos aprender esta distribución de una manera fácil, miremos:
Todos podemos escribir la primera parte que sabemos 1S2, 2S2, 2P6, 3S2, LUEGO SIGUE DOS
VECES “PSD” Y FINALMENTE 2 VECES “PSFD”.
HAGAMOS LA DISTRIBUCIÓN COMPLETA:
1S2 2S2 2P6 3S2 P S D
P S D
P S
F
D
P
S
F
D
Coloquemos los coeficientes, guiándonos por la primera parte. Tenemos completo hasta 3S 2, la
próxima “S” tendrá coeficiente 4, luego 5 y así sucesivamente. La última “P” completa es 2P6, la
próxima será 3P6 y así sucesivamente. La “D” empieza en 3, de manera que este será el número
de la primera “D”. Finalmente la “F” empieza en 4 y tenemos en la distribución dos veces este
subnivel cuyos coeficientes serán 4F y 5F
43
NIVELES
SUBNIVELES
Li
Z=3
K
Z=19
Rb
Z=37
Cs
Z=55
Pb
Z=82
I
He
K
1S
L
2
2
2S 2P
M
6
!S2
2S1
1S2
2S2 2P6
2
N
3S 3P
6
3S2 3P6
2
10
4S 3D 4P
O
6
4S2 3D10 4P6
2
10
5S 4D 5P
P
6
2
14
6S 4F 5D10 6P6
5S1
Z=53
Z=2
FICHA DE TRABAJO
Haga la distribución electrónica de los átomos que se le proponen, escribiendosolamente el
último nivel de energía, donde corresponda, ver ejemplo.
44
ELEMENTO
K
L
2
SIMB
Z=
Na 11
K
2
M
6
2
N
6
2
10
1S 2S 2P 3S 3P 4S 3D
O
6
2
10
4P 5S 4D
P
6
2
14
5P 6S 4F
Q
10
5D
6
2
14
6P 7S 5F
10
6D
3S1
19
Rb 37
Cs 55
Fr 87
F
9
Cl 17
Br 35
I
4S 2
4P 5
53
Fe 26
Ag 47
Hg 80
Y
39
LAS PROPIEDADES QUIMICAS DE LOS ELEMENTOS DEPENDEN
DE LOS ELECTRONES, SOBRETODO, DE LOS ELECTRONES DEL
ULTIMO NIVEL DE ENERGÍA.
Conocer el último nivel de energía de un átomo, es de suma importancia dentro de la química,
pues de este conocimiento se derivan cantidad de conclusiones o consecuencias.
APRENDAMOS AHORA A HALLAR EL ÚLTIMO NIVEL DE UN ELEMENTO
REPRESENTANTIVO, SIN NECESIDAD DE HACER LA DISTRIBUCIÓN
ELECTRÓNICA.
45
VIIIA
K
ELEMENTOS REPRESENTATIVOS
1
2
H
1
L
1
1S1
IIA
3
4
3
N
VA
VIA
VIIA
2S2
METALES DE TRANSICIÓN
5
6
7
8
9
10
ELEMENTOS POCO METÁLICOS
B
C
N
O
F
Ne
GASES NOBLES
12
ELEMENTOS DE TRANSICION
K Ca
L
4B
5B
6B
7B
21
22
23
24
25
26
27
Sc
Ti
V
Cr Mn Fe
Co
13
14
15
16
17
18
Al
Si
P
S
Cl
A
27
28
31
32
35,5
40
M
1B
3S2 3S2 3S2 3S2 3S2 3S2
3
2B 3P1 3P2 3P3 3P4 3P5 3P6
28
29
30
Ni
Cu
Zn
24,3
20
1
10,8 12 14 16 19 20
2S2 2S2 2S2 2S2 2S2 2S2
2
2P1 2P2 2P3 2P4 2P5 2P6
NO METALES
3S1 3S2 3B
19
IVA
METALOIDES
Na Mg
23
IIIA
METALES ALKALINOTERREOS
7
9
2
2S1 2S2
M
4,003
METALES ALKALINOS
Li Be
11
K
He
8B
31
32
Ga Ge
33
34
35
As
Se
Br
36
Kr N
69,7 72,6 75 79 80 83,8
4S2 4S2 4S2 4S2 4S2 4S2 4S2 4S2 4S1 4S2 4S2 4S2 4S2 4S2 4S2 4S2
4
4
4S1 4S2 3D1 3D2 3D3 3D4 3D5 3D6 3D7 3D8 3d10 3D10 4P1 4P2 4P3 4P4 4P5 4P6
O
39
40
37
38
Rb Sr
5
P
85
Q
47,9
39
40
Y
Zr
89
91,2
51
52
55
41
42
43
Nb Mo Tc
93
96
98
55,8
59
58,7
63,6
65,4
44
45
46
47
438
49
50
51
52
53
Ru Rh Pd Ag Cd
In
Sn
Sb
Te
I
101
54
Xe O
103 106,4 107,9 112,4 114,8 118,7 121,8 127,6 127 131,3
5S2 5S2 5S2 5S2 5S2 5S2 5S2 5S2 5S2 5S2 5S2 5S2 5S2 5S2 5S2 5S2
5S1 5S2 4D1 4D2 4D3 4D4 4D5 4D6 4D7 4D8 4D9 4D10 5P1 5P2 5P3 5P4 5P5 5P6
55
Cs
6
87,6
45
56
Ba
57
72
73
74
75
76
77
78
La
Hf
Ta
W
Re
Os
Ir
Pt
139 178,5 181 183,9 186,2
79
80
81
82
83
84
85
Ti
Pb
Bi
Po
At
Rn P
197 200,6 204,4 207,2 209
209
210
222
Au Hg
192,2 195
5
86
6S2 6S2 6S2 6S2 6S2 6S2 6S2 6S2 6S2 6S2 6S2 6S2 6S2 6S2 6S2 6S2
6
6S1 6S2 5D1 5D2 5D3 5D4 5D5 5D6 5D7 5D8 5D9 5D10 6P1 6P2 6P3 6P4 6P5 6P6
133 137,3
87
88
Fr Ra
89
104
105
106
107
108
109
110
111
Ac
Rf
Db
Sg
Bh
Hs Mt Ds
Rg
227
261
262
263
264
265
272
266
269
112
114
Q
277
7S2 7S2 7S2 7S2 7S2 7S2 7S2 7S2 7S2 7S2
7
7S1 7S2 6D1 6D2 6D3 6D4 6D5 6D6 6D7 6D8 6D9 6D10
S1 S2
223
113
226
LANTANIDOS O TIERRAS RARAS
Son de la serie del Lantano y es-
tan llenando el subnivel 4f
57
58
59
60
61
62
63
64
7
S2 P1 ,P2 ,P3 ,P4 ,P5 ,P6
65
66
67
68
69
70
Ce
Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
140 141 144,2 145 150,4 152 157,3 159 162,5 165 167,3 169 173 175
Pr
6 S2
4 F1
6 S2
4 F2
6 S2
4 F3
6 S2
4 F4
6 S2
4 F5
6 S2
4 F6
6 S2
4 F7
6 S2
4 F8
6 S2
4f9
6 S2
4 f 10
6 S2
4 f 11
6 S2
4 f 12
6 S2
4 f 13
6 S2
4 f 14
tinio y estan llenando el subnivel
90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103
Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr
232 231 238 237 244 243 247 247 251 252 257 258 259 260
5f.
7S2
5f 1
ACTINIDOS O TRANSURÁNIDOS
Son elementos de la serie del ac-
7S2
5f 1
7S2
5f 3
7S2
5f 4
7S2
5f 5
7S2
5f 6
7S2
5f 7
7S2
5f 8
7S2
5f 9
7S2
5f 10
7S2
5f 11
7S2
5f 12
7S2
5f 13
TABLA .3. MARIO RODAS
46
7S2
5f 14
Observe en la tabla .3. la distribución electrónica del “H “, 1S1; ahora observe dónde está
situado el hidrógeno dentro de la tabla. Es el primer elemento de la tabla, pertenece al grupo IA,
observe además que todos los elementos de este grupo terminan en S 1; entonces, reunamos todos
estos datos y sinteticemos: el “1 “ significa que está en la primera fila o período; la “S “ significa
que el elemento debe estar en el primer grupo o en el segundo, ya que estos elementos en su
Último nivel, están llenando el subnivel “S” ( observe la parte inferior de la tabla .3. ), el
“1“
que
acompaña al subnivel “S” está indicando que el elemento solo tiene un electrón en el Utimo nivel
y en consecuencia pertenece al grupo IA, ya que todos los elementos de este grupo tienen un
electrón en el último nivel y terminan en S1 .
Mire la parte inferior de la tabla .3. Los elementos de los grupos IA y IIA tienen en su último
nivel S1 y S2 respectivamente, los elementos del grupo IIIA, tienen lleno el subnivel “S” y
empieza a llenar el subnivel “P”, por eso aparece como S 2 P1; los elementos del grupo IVA, tienen
la misma distribución de los del IIIA, pero con un electrón más en “P”, sería pues S 2 P2, los
grupos que siguen van aumentando un electrón en “P” hasta completar los 6 electrones que le
caben a este subnivel. Fíjese bien que los elementos del IIIA hasta el VIIIA terminan todos en S2
P (1 a 6 ) .
Con un ejemplo más podrá afinar el concepto.
El fósforo tiene como distribución electrónica del último nivel
localiza en:
3s2 p3, esto quiere decir que se
el tercer período, termina en S2P3, quiere decir que pertenece a los grupos
representativos de la derecha, que terminan en S2 P y si contamos los electrones del último nivel
nos da 5, lo que nos señala que pertenece al grupo VA de la tabla periódica.
PRACTIQUEMOS UN POCO
A PARTIR DE LAS SIGUIENTES DISTRIBUCIONES ELECTRONICAS, LOCALICE EL
ELEMENTO DENTRO DE LA TABLA:
47
Distribución
Electrónica
2
2S P
Período
Grupo
Nombre del
Elemento
5
2
3S P3
2
4S P
5S
2
6S
1
2
7S P
1S
1
2
2
2
4 S 3d
1
Bien, ya es capaz de localizar cualquier elemento representativo, con solo darle la distribución
electrónica del último nivel, ahora, con un poco de esfuerzo, puede también hacer lo contrario, y es
lo que más interesa, es decir; determinar el último nivel de energía a partir del símbolo del
element
48
Distribución
Electrónica
Período
Grupo
Símbolo del
Elemento
Na
Ca
N
I
Br
Sn
Bi
Ti
Cu
LECTURA Y SIGNIFICADO DEL ÚLTIMO NIVEL DE ENERGÍA DE UN ELEMENTO
Si tomamos el “H “y hacemos la distribución electrónica, encontramos que en su único nivel,
primero y último, tiene un solo electrón y su configuración espectral es 1S 1 . Esta configuración
del último nivel, la podemos leer así: EL ATOMO DE HIDRÓGENO TIENE UN ELECTRÓN EN
EL SUBNIVEL “S ‘ DEL PRIMERO Y ÚNICO NIVEL.
“1“ significa, El valor energético de “K “. También está indicando el período (Primer período).
La “s” es el primer subnivel de cada nivel, o también, es el subnivel de menor energía de
cualquier nivel, en este caso del nivel “K”. El “1” que acompaña al subnivel significa el número
de electrones presentes en el subnivel.
49
NUMERO DEL PERIODO (PRIMER PERIODO)
ELECTRONES EN EL SUBNIVEL
1S1
SUBNIVEL DE MINIMA ENERGÍA
Con esta explicación, podemos sintetizar el concepto así: Existe la probabilidad de hallar un
electrón en el subnivel de menor energía del primer nivel “ k “, en el átomo de hidrógeno.
Veamos la distribución electrónica
del átomo de cloro: 3 s2 p 5.
Ensaye
la lectura y la
interpretación del significado de esta notación espectral:
_______________________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________________
___________________
Ensaye la lectura y la interpretación del significado de las siguientes notaciones espectrales:
5
B 10,82
=
1S2 2S2 2P1
_______________________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________________
_____________________________________
8
O 16 =
1S2 2S2 2P4
_______________________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________________
_______________________________________
50
19
K 39, 01 = 1 S 2 2 S 2 2 P 6 3 S 2 3 P 6 4 S 1
Se estará preguntando hace rato, qué pasa con los elementos de la mitad de la tabla o sea los de
transición? Será que son más difíciles?
o será que con ellos no se puede adivinar el último
nivel ?
Se trabaja con ellos en la misma forma que con los elementos representativos, solo que tienen su
truquito, no gratuitamente se los llama de transición. En realidad estos elementos muestran
cambios en los últimos subniveles. El subnivel 3D siendo de menor energía que el 4S, recibe los
electrones después de este. A partir del subnivel 3D, se inicia un desorden en la distribución
electrónica. Este desorden se nota a partir del elemento 19 (k).
Volvamos sobre el capitulo anterior y recordemos cuando hacíamos la distribución electrónica,
cómo al llegar al potasio, antes de entregar electrones al subnivel 3d, debíamos llenar 4s; esto
quiere decir que el último nivel del potasio es 4s1 y el del calcio que, es el elemento que le sigue
sería 4s2 y con este elemento, llenamos el subnivel 4S; entonces empezamos a llenar el subnivel
3d
a partir del Escandio Número 21, PRIMER ELEMENTO DE LA PRIMERA SERIE DE
TRANSICIÓN. Todos los elementos que están después del calcio (desde el escandio hasta el cinc)
tienen como último nivel 4s2 3d...... Miremos dos ejemplos para que asegure el conocimiento. El
Sc (escandio) número atómico 21 es el primer elemento de transición, entonces le corresponde
como último nivel 4s2 3d1, el titanio sería 4s2 3d2 y así sucesivamente.
ojo con estos detalles: el primer período de transición, aparece en el cuarto período de la
tabla, por eso todos los elementos son 4s2, pero el coeficiente del subnivel “d” es un punto por
debajo del coeficiente del subnivel “s” , por eso digo 4s2 3d... si hablamos de los elementos de
transición del quinto período ( Itrio, circonio, niobio....) entonces el último nivel sería 5s2 4d....
siempre la “d” un punto por debajo de la “s”, solo en los elementos de transición .
51
Solo nos falta llenar los elementos que están en la parte más baja de la tabla periódica,
reunidos en dos filas de 14 elementos cada una.
La primera fila contiene los elementos llamados LANTANIDOS O TIERRAS RARAS; son
elementos con propiedades muy parecidas al lantano; estos elementos están llenando el subnivel
4f. ( no olvide que a “ f ” le caben catorce electrones, por eso son 14 elementos ).
La adición de electrones “ f ”parece que tiene poca incidencia en las propiedades químicas.
Debido a las semejanzas en sus propiedades, los lantánidos son muy difíciles de separar entre sí
por métodos ordinarios. Hasta hace poco, el comercio solo tenía pequeñas muestras de los
elementos de transición a excepción del CERIO, que es el elemento más abundante de la serie.
Recientemente mediante técnicas cromatográficas se han podido separar sales de estos elementos
y se han logrado comercializar compuestos tales como los óxidos de europio, gadolinio e itrio para
configurar el color rojo brillante de algunos televisores; también el óxido de neodimio, se emplea
como parte de un laser de líquido.
Ce
Pr Nd Pd Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
LANTANIDOS O TIERRAS RARAS - Llenan subnivel 4f

La última fila contiene los elementos llamados ACTINIDOS O TRANSURÁNIDOS.

Estos elementos están llenando el subnivel 5f y tienen propiedades parecidas al actinio.

Sus números atómicos van desde el 90 hasta el 103,104....

Todos estos elementos son radiactivos.

De los 14 elementos, solo dos, el uranio y el torio se encuentran en cantidades considerables
en la naturaleza.

Todos los demás elementos, fueron observados por primera ocasión, en los productos de
reacciones nucleares controladas.
52

El uranio y el plutonio , se emplean como combustibles en reactores y bombas nucleares .
Th Pa
U
Np Pu Am Cm Bk
Cf
Es Fm Md No Lw
ACTINIDOS O TRANSURÁNIDOS - Llenan subnivel 5f
No nos detendremos en el estudio de estos elementos, pues pertenecen a la química
especializada.
53
cositas que debo saber sobre el atomo
Escriba sus respuestas en los cuadros vacíos
1.- El átomo consta de dos partes , que son :
Y
2.- Para que los protones se puedan mantener unidos en el núcleo, es necesario
el concurso de los
3.- Los protones y neutrones se encuentran en el :
4.- Un proton pesa 1 u.m.a. y un neutron pesa un poco más de :
5.- El peso del electron, comparado con el del protón, es:
6.- Se dice que el peso del átomo es el peso del
esta afirmación se debe
a que el peso de los electrones se considera,
7.- Las propiedades físicas y químicas de las sustancias dependen de los :
sobretodo de los electrones del
8.- A qué se llaman electrones de valencia?
9.- Que relación existe entre las propiedades quimicas de las sustancias y los electrones
de valencia?
10.- Hay personajes importantes dentro de la teoría atómica, escriba el nombre de 4 de ellos:
11.- Escriba el número de electrones que le caben a cada uno de los niveles fundamentales
K=
L=
M=
N=
O=
P=
Q=
12.- El átomo de aluminio tiene 13 electrones, cuál es la distribución electrónica para él?
54
Números cuánticos.
Si queremos definir completamente un átomo, tenemos que definir cada uno de sus electrones,
mediante cuatro números cuánticos.
El primer número cuántico recibe el nombre de número cuántico principal y se representa por la
letra “n”.
Indica la energía del nivel, el número de niveles de energía presentes y en general el volumen real
del orbital.
Los valores que toma son 1, 2, 3, 4, 5,... Todos los átomos que están en el primer período de la
tabla periódica tienen n=1
Los átomos que pertenecen al segundo período de la tabla periódica tienen para “n” dos valores:
1y2.
El segundo número cuántico se llama secundario o azimutal. Se representa por “L” y define la
forma general de la zona donde se mueve el electrón, en otras palabras, la forma del subnivel.
Los valores de “L “ son (n-1)
Si n = 1 entonces L = 0 ; nos están hablando del subnivel “s”
Si n = 2 entonces L = 0 y 1 ; ( L = 1 ) nos están hablando
del subnivel “p”
Si n = 3 entonces L = 0 , 1 , 2 ; cuando L = 2 se refieren
al subnivel “d “
Si n = 4 entonces L = 0,1,2,3 ; Cuando L = 3 nos están
55
hablando del subnivel “f”
El tercer número cuántico, se llama número cuántico magnético. Se representa por “ml “ y hace
referencia a las diferentes orientaciones de un orbital en el espacio; éste número cuántico toma
valores que oscilan entre - L hasta + L, incluido el cero.
Si L = 0
ml = 0 (subnivel “S “ de forma esférica)
Si L = 1
ml = -1, 0, + 1 (las tres orientaciones del subnivel “p”)
Si L = 2
ml = -2, -1, 0, + 1, + 2 (Las 5 orientaciones del subnivel “d”)
Si L = 3
ml =-3, -2, -1, 0, 1, 2 y 3 (Las 7 orientaciones del subnivel “f”.)
El último número cuántico es el número cuántico SPIN o momento angular del electrón. Hace
referencia a los posibles sentidos de giro que puede tener un electrón sobre su eje. (son sólo dos
sentidos: a la izquierda o a la derecha). En cada orbital solo puede haber dos electrones y son
necesariamente de Spin opuesto (antiparalelo). Uno de los electrones tendrá como Spin = + ½ y el
otro electrón tendrá como Spin = - ½
UN EJERCIO CON LOS NUMEROS CUÁNTICOS.
COMPLETE ESTE CUADRO
56
n
l
m
s
S
1
0
0
0,5
-0,5
S
2
0
N I V E L SUBNIVEL
K
L
Electrones
Electrones
por subnivel
Por Nivel
2
2 x 12 = 2
X=
P
2
Y=
Z=
S
2
0
X=
P
2
Y=
Z=
M
d
Isótopos
Son átomos de un mismo elemento químico que poseen el mismo número de protones
y electrones, pero difieren en el número de neutrones. Como el peso del átomo está
en el núcleo y allí se hallan los neutrones y protones, podemos deducir que los
isótopos difieren en su peso atómico.
57
La masa o peso atómico para los elementos de la tabla periódica, son un promedio
del peso de los diferentes isótopos o núclidos.
Ejemplo:
Se ha determinado, mediante análisis, por espectrometría de las masas, que la
abundancia relativa de los diversos isótopos del silicio en la naturaleza, es la
siguiente: 92,21% de Si28, 4,70% de Si29 Y 3,09% de Si30. Las masas nuclídicas de
las tres especies son: 27,977; 28,976 y 29,974 respectivamente. Calcular el peso
atómico del silicio a partir de estos datos.
Masa atómica = (92,21% x 27,977) + (4,70% x 28,976) + (3,09% x 29,974 ) =
28,086
100
Puede darse cuenta que el peso atómico viene dado por la media de los tres núclidos
o isótopos, cada uno ponderado de acuerdo con su abundancia relativa.
Teniendo como muestra el anterior ejercicio, realice este problema:
Determine la masa atómica del galio, sabiendo que existen dos isótopos
Ga69
y
Ga71 Cuya abundancia relativa es, respectivamente, 60,2% y
39,8% Indique además la composición de los núcleos de ambos
isótopos (¿cuántos protones y cuántos neutrones tiene cada isótopo?).
Número atómico del Ga = 31
58
IONES : CATIONES Y ANIONES
Lo normal es que la materia se encuentre neutra, es decir, sin carga
eléctrica;
este
hecho
permite
afirmar
que
los
átomos
son
eléctricamente neutros y poseen, por lo tanto, el mismo número de
protones y de electrones.
Si un átomo neutro recibe un electrón de más, deja de ser neutro y se convierte en
un ION NEGATIVO, LLAMADO TAMBIEN ANIÓN; Si por el contrario, un átomo neutro
cualquiera, entrega un electrón, deja de ser neutro y se convierte en un ION
POSITIVO, LLAMADO TAMBIEN CATIÓN.
Los iones tienen propiedades químicas que difieren grandemente de las de
los átomos neutros, de donde provienen.
Los metales se convierten fácilmente en cationes, cediendo electrones.
Ejemplos de cationes son : Na+ , Fe+++
,
Cu++ etc .
Los no metales se convierten fácilmente en aniones, recibiendo electrones.
Ejemplo de Aniones son: Cl-, O= ,P-3 etc.
CONCEPTO DE ATOMO GRAMO (mol de átomos), MOL(mol de moléculas)
NUMERO DE AVOGADRO.
INDICADORES DE LOGRO: Para estar seguro de manejar
menester que sea capaz de :
 Describir con ejemplos el concepto de mol.
59
muy bien el tema , es
 Hallar semejanzas y diferencias entre paquete, mol de átomos, mol de
moléculas, número de avogadro.
 Realizar cálculos que involucren
el número de partículas y moles de una
sustancia.
 Explicar la relación existente entre mol y masa.
Ya sabemos que la materia se presenta en forma de elementos y en forma de
compuestos. Bien! . La cantidad más pequeña que puede existir de un elemento, sin
que pierda sus propiedades, se llama
ATOMO. EN CONSECUENCIA, PODEMOS
AFIRMAR QUE UN ELEMENTO ES UN AGREGADO DE ATOMOS IGUALES.
Siguiendo la misma línea decimos que la menor cantidad de un compuesto que puede existir sin
que pierda sus propiedades, se llama MOLECULA. PODEMOS CONCLUIR QUE UN
COMPUESTO ES UN AGREGADO DE MOLECULAS IGUALES.
Los átomos los podemos representar por medio de símbolos
y la tabla periódica
contiene los símbolos de todos los elementos existentes en la actualidad. Cuando
escribo el símbolo “H” me estoy refiriendo al átomo de hidrógeno o al elemento
hidrógeno.
Las moléculas las podemos representar por medio de fórmulas, así, cuando digo:
“ H2O “ me estoy refiriendo a la molécula de agua o al compuesto agua.
Cada átomo tiene su propio peso y aparece consignado en la tabla periódica. Por ser
estos pesos tan pequeños,
las unidades
se llaman
UMA ( unidades de masa
atómica). Son unidades propias para el micromundo de los átomos (por información
podemos saber que 1 UMA = 1,67 x 10-24 g ) .
60
El peso de los átomos lo puedo expresar en gramos, pero cambia completamente el
concepto del átomo, ya que estoy hablando de átomos-gramo.
Si miramos la tabla periódica, encontramos que el HIDROGENO
(H) TIENE NÚMERO
ATÓMICO ( Z ) = 1 Y TIENE ASIGNADO COMO PESO ATÓMICO = 1,OO8 U.M.A. Esto
quiere decir que el átomo real de hidrógeno pesa 1,008 u.m.a. Ahora,
en el laboratorio con el hidrogeno
yo trabajo
pesando 1,008 Gramos . Mire que solo cambié
UMA por Gramos , el número quedó igual. Ese cambio lo logré multiplicando 1,008
UMA por 6,023 x 10
23
que es el número de avogadro, lo que quiere decir que no
estoy trabajando con un átomo real de hidrógeno, sino con un paquete de hidrógenos,
que va a tomar el nombre de átomo-gramo de hidrógeno. .
En la tabla periódica encontramos todos los átomos
con sus respectivos pesos
atómicos, expresados lógicamente en U.M.A; pero estos pesos atómicos también los
puedo expresar en
gramos, solo que entonces el nuevo átomo se llamará átomo-
gramo. No se trata ya de un solo átomo, sino de 6,023 x 1023 átomos reales o sea un
paquete, que llamamos mol de átomos o átomo gramo.
QUE ES UN ÁTOMO GRAMO? Es un paquete de átomos, dicho paquete contiene 6,023
x 1023 átomos.
6.023 x 1023
átomos de hidrógeno, son un paquete de átomos de hidrógeno, ese
paquete se llama átomo-gramo y pesa 1,008 gramos.
un solo átomo del paquete, pesa 1,008 uma y es un átomo real. Digamos lo mismo
con el oxígeno:
Mire que en la tabla periódica el
oxígeno pesa 16 UMA, o sea el
átomo real de oxígeno; pero el átomo gramo de oxígeno pesa 16 gramos y no es un
solo átomo, sino un paquete de 6,023 x 1023 átomos reales de oxígeno.
ENSAYE USTED A DECIR LO MISMO DEL ATOMO DE SODIO QUE PESA 23 UMA.
Complete los espacios libres.
61
 UN ATOMO REAL DE SODIO PESA __________________________________
 6,023 X 1023 ÁTOMOS REALES DE SODIO PESAN ____________________
 UN
PAQUETE
AVOGADRO
DE
ÁTOMOS
DE
SODIO
PESAN
AVOGADRO
PESA
_________________________
 UN
SOLO
ÁTOMO
DEL
PAQUETE
_______________________________
 UN ÁTOMO GRAMO DE SODIO PESA ________________________________
 6,023 X 1023 SE LLAMA NÚMERO DE AVOGADRO.
 EL NÚMERO DE AVOGADRO DE ÁTOMOS DE SODIO PESA ______________
 CUANTOS ÁTOMOS REALES DE SODIO TIENE UN ÁTOMO GRAMO DE SODIO
___________________

UN ATOMO GRAMO DE SODIO, CUANTAS VECES ES EL NÚMERO DE AVOGADRO
DE ÁTOMOS REALES DE SODIO? _________________________________
LO MISMO QUE DECIMOS DE LOS ÁTOMOS, PODEMOS DECIRLO DE LAS MOLÉCULAS.
MIREMOS!!!
H2O : es la fórmula del agua. Es una molécula de agua y pesa 18 uma; porque el
hidrógeno pesa 1 y son dos hidrógenos, más el peso del oxígeno que es 16, todo
nos da 18 uma.
62
H2O
: ES UNA MOL
y pesa
18 gramos ( mire bien el cambio, cuando digo MOL,
expreso el peso del agua en gramos).... pero, entonces al fin H2O es una molécula
o es una mol . ambas cosas. si el peso del agua lo expresa en uma, usted me está
hablando de la molécula, pero si el peso lo expresa en gramos usted me está
hablando de la mol, la fórmula permanece igual.
H2O es una molécula de agua y pesa 18 uma, pero 6,023 x 1023 moléculas de agua
forman un paquete que se llama MOL y pesa 18 gramos.
EN RESUMEN.
LA MOL ES UN PAQUETE DE MOLECULAS. EL PAQUETE CONTIENE 6,023 X 1023
MOLÉCULAS. ESTE PAQUETE PESA 18 GRAMOS. UNA SOLA MOLÉCULA DEL PAQUETE
PESA 18 UMA.
YA PODEMOS HACER UN EJERCICIO PARA AFIRMAR EL CONCEPTO.
 NaCl se llama cloruro de sodio (sal de cocina) es una molécula y pesa 23 del sodio
+ 35,5 del cloro = 58,5 u.m.a.
 6.023
x
1023
moléculas
de
cloruro
de
sodio
pesan
_________________________________________
 un
paquete
de
moléculas
de
sal
de
cocina
pesan
____________________________________________
 El
número
de
avogadro
de
moléculas
________________________________
63
de
cloruro
de
sodio
pesan
 Una
sola
molécula
del
paquete
pesa
_____________________________________________________
 58,5
gramos
de
sal
de
cocina,
cuántas
moléculas
contiene?
molécula
tiene?
__________________________________-
 117
gramos
de
sal
de
cocina,
cuántas
_____________________________________
 Cuántas veces está el número de avogadro en 5,85 gramos de cloruro de sodio?
__________________
PODEMOS SINTETIZAR TODO LO RELACIONADO CON EL NUMERO DE AVOGADRO EN
DOS FRASES:
1.- UN ATOMO DE OXIGENO PESA 16 UMA , PERO EL NUMERO DE AVOGADRO
(6,023 X 1023) DE ÁTOMOS DE OXIGENO PESAN 16 GRAMOS Y FORMAN UN ÁTOMO
GRAMO DE OXÍGENO.
2.- UNA MOLÉCULA DE AGUA PESA 18 u.m.a , PERO EL NÚMERO DE AVOGADRO DE
MOLÉCULAS
O SEA 6,023 X 1023 PESAN 18 GRAMOS Y
FORMAN UN MOL DE
OXÍGENO
E
j
e
r
c
i
c
i
o
s
1.- Cual es la masa o peso de un átomo de nitrógeno ? ___________________
64
2.- Cuánto pesan 6,023 x 1023 átomos de nitrógeno? _____________________
3.- Cuántos átomos de nitrógeno hay en 14 gramos de nitrógeno ? __________
4.- Donde hay más átomos; en 23 g de sodio o en 14 g de nitrógeno y
por que? __________________________________________
5.-Cuántos átomos gramo de oxígeno hay en 32 g de oxígeno? _____________
6.- Cuántos átomos de hidrógeno hay en 0,5 g de hidrógeno ? _____________
7.- Cuánto pesan 2 veces el número de avogadro de átomos de hidrógeno?______
8.- Cuántos átomos hay en una mol de átomos de potasio? ________________
9.- Cuántos átomos de hidrógeno hay en una molécula de agua ? ___________
10- Cuántos átomos gramo de hidrógeno hay en 4,5 g de agua ? ___________
11- En 4,5 g de agua, cuántos gramos de oxígeno hay ? __________________
12- La tierra tiene 5 x 109 habitantes. Si tuviéramos que repartir un mol de pesos
entre todos ellos. Cuántos pesos recibiría cada uno ?
13- En un proceso químico se gastaron mol y medio de hidrógeno gaseoso( H 2 )
Cuántos gramos de hidrógeno se gastaron?
65
LOS TEMAS QUE PRESENTAMOS A CONTINUACIÓN,
SON PARA ESTUDIANTES QUE DESEAN
PROFUNDIZAR EN QUIMICA
MASTERTON Y SLOWINSKY. Química General Superior. Edit. Interamericana.
GARCÍA PÉREZ y Otros. Química: Teoría y Problemas . Edit Alfaomega.
NEGRO y ESTEBAN. Acerca de la Química. Edit Alambra.
ACOSTA, Ignacio Alfonso. Química General Básica –
Edit. Universitaria de América.
POSTULADOS DE LA TEORÍA CUANTICA
Los átomos y las moléculas solo existen en ciertos estados permitidos, que se diferencian por sus
energías bien definidas. Un átomo o una molécula pueden cambiar su estado absorbiendo o
emitiendo energía suficiente para llevarlo a otro estado permitido. En otras palabras, los electrones
en un átomo pueden ganar energía suficiente, escalando niveles superiores o perder energía
suficiente cayendo a niveles más bajos (cuando hablamos de suficiente, queremos decir, que la
energía ganada o emitida es siempre una cantidad fija y exactamente igual a la necesaria para
poder llegar a un nivel superior o inferior. No existen estados intermedios).
2.5.2. Cuando los átomos o moléculas absorben luz o emiten, se produce un cambio en sus
energías y la longitud de onda () se relaciona con este cambio de energía.
La ecuación que define este cambio se representa así:
66
ΔE = h c /  = Efotón donde “ h”,es la constante de Planck 6,626 x 10-34 julios seg.
También sabemos que
ΔE = h  (= frecuencia ) .
La velocidad de la luz ( c ) = 2,998 x 108 metros/ seg.
Ejemplo: los átomos de sodio excitados, pueden emitir radiación a una longitud de onda de 5890
angstrom ( Å )

¿Cuál es la energía en julios de los fotones, en esta radiación?

¿Cuál es la energía de un mol de estos fotones en kilojulios y en Kcal?
La energía de un fotón, Efotón = h c / 
Ya conocemos el valor de la constante de Planck y la velocidad de la luz. Debemos expresar la
longitud de onda () en metros, para obtener la energía de los fotones en julios .
1 Å (ángstrom) = 1 x 1010 metros.
=
5890 Å x 1 x 1010 metros = 5890 x 107 metros
1Å
Efotón = h c /  ; 6,626 x 10-34 julios seg x 2,998 x 108 metros/ seg. = 3,37 x 10-19 julios
5890 x 107 metros
1 mol = 6,02 x 1023 partículas, entonces, E mol de fotones = h c / 
3,37 x 10-19 julios x 6,02 x 1023 moles = 2,03 x 105 julios/ mol =
203 Kilojulios / mol.
67
1 caloría = 4,184 Kjulios, entonces, Efotónes = 203 Kjulios / mol x 1 caloría / 4.184 Kjulios = 48,5
Kcal/Mol
Como la energía de un fotón es realmente pequeña, en este tipo de problemas se prefiere expresar
la energía en Kcalorías o Kjulios por mol de partícula.
Podemos utilizar los siguientes factores de conversión, para correlacionar la energía por partícula,
con la energía por mol.
1 julio/ partícula = 6,02 x 1020 Kjulios/mol. =
1,44 x 1020 Kcal / mol
“Los cambios de energía en la emisión de espectros atómicos son, mol por mol, del
mismo orden de magnitud que los cambios de energía observados en las reacciones
químicas.” (Química General Superior – Masterton- Slowinski- interamericana).
ESPECTROS Y ESTRUCTURA ATÓMICA
En 1666 Newton observó, que cuando la luz del sol atraviesa un prisma, se descompone en los
colores del arco iris. Los cuerpos incandescentes también emiten luz, que al pasar por un prisma,
produce un espectro característico para cada sustancia; el espectro se constituye en la huella digital
que identifica la sustancia.
Fraunhofer en 1814, descubrió que un espectro solar suficientemente ampliado, presenta
una serie de líneas negras muy finas que hoy se llaman líneas de Fraunhofer.
Foucault observó, luego, que una llama que contuviera sodio, absorbía la luz amarilla del espectro,
lo que le permitió a Kirchhoff establecer una relación entre el poder de emisión y el poder de
68
absorción de las radiaciones de la misma longitud de onda, concluyendo que esta relación es
constante para todos los cuerpos, gracias a este descubrimiento se dio inicio al análisis espectral
por el procedimiento de absorción.
Existen varias clases de espectros:

Los cuerpos sólidos y los líquidos incandescentes producen un espectro continuo.

Los vapores producen un espectro discontinuo, formado por franjas o bandas
de
diferentes colores. Este espectro de bandas es propio de las moléculas y es característico
para cada uno de los compuestos químicos.

El espectro de líneas es característico
de los átomos de los elementos químicos,
vaporizados. Las rayas son monocromáticas y se distribuyen sobre un fondo oscuro, a lo
largo de todo el espectro.
El espectro se origina en la interacción de las radiaciones electromagnéticas y la materia. En
realidad representa las longitudes de onda de las radiaciones que una sustancia emite o absorbe.
Hay espectros relativamente sencillos como los del sodio y el mercurio, pero otros, como el del
hierro, presenta millares de líneas.
Series espectrales.
Dewar observó, en 1883, que las líneas del espectro forman series de líneas sencillas,
dobles o triples, esto quiere decir que, una misma serie solo contiene “singletes”,
“dobletes” o “tripletes” y no se encuentran mezclados.
Cuando se obtiene un espectro de absorción a temperatura moderada, aparece solo una serie de
líneas, llamada serie principal.
En 1885
Balmer
halló que las 9 líneas que formaban el espectro visible y ultravioleta del
Hidrógeno, constituían una progresión que hoy se conoce como serie de Balmer.
69
El espectro atómico más simple es el del Hidrógeno y un examen rápido de este espectro, revela
una progresión regular de líneas. Balmer imaginó que había una relación matemática entre las
longitudes de onda de estas líneas. Mediante un procedimiento gráfico, obtuvo la siguiente
fórmula para las longitudes de onda de las nueve líneas del espectro visible del hidrógeno.
 = 3646,00 n2 / ( n2 – 4 ) en donde; , es la frecuencia en Å, es decir el número de ondas por centímetros.
n, es un número entero, con valores 3,4,5 para la primera, segunda, tercera...líneas (n = q + 2,
donde q es el número de la línea).
Ejemplo: calcule la longitud de onda de la serie de Balmer, para la cual n=4 .
 = 3646,00 n2/( n2 – 4 ) ; 3646,00 ( 42 / 42 – 4 ) = 4861.33 Å
70
71
TEORIA DE BHOR DEL ATOMO DE HIDRÓGENO.
Bohr, basó su enfoque en:

El átomo nuclear de Rutherford.

En la sugerencia de Planck de que los átomos y otras partículas pequeñas, sólo pueden
poseer ciertas cantidades de energía definidas.

En la Ecuación de Einstein, que relacionaba la longitud de onda con la energía del fotón.

La serie de Balmer, relacionando los niveles energéticos en el átomo de Hidrógeno.
Bohr supuso que el átomo de Hidrógeno constaba de un núcleo central conteniendo un solo
protón, alrededor del cual se movía un solo electrón en una órbita circular. La fuerza
centrífuga, debida al movimiento del electrón debería equilibrar la fuerza de atracción del
electrón por el protón.
La energía del átomo la expresó en términos del radio de la órbita del electrón, respetando en
esta forma, el concepto clásico de la atracción electrostática, concretada en la ley de Coulomb,
pero Bhor, no se quedó ahí, incorporó la teoría cuántica en su modelo, al suponer
inspiradamente que el momento angular del electrón
(mvr) se expresaba por la ecuación:
Mvr = nh / 2 . Donde m = masa electrónica, v = su velocidad,
r = radio de la órbita, n = un número cuántico que puede tener
cualquier valor entero positivo ( 1,2,3,4,.....) y h = la constante de Planck.
Bohr demostró que su condición de cuanto, se reflejaba en la limitación de las energías del
átomo de hidrógeno, las cuales debían ajustarse a ciertos valores, resultantes de la aplicación
de la ecuación:
72
E = - B / n2 donde n = número cuántico y B = 2,179 x 10–18 Julios
A medida que el electrón se acerca al núcleo, el átomo se vuelve más estable y su energía es
negativa en todos sus estados permisibles. La menor energía posible se halla en el nivel K, es decir
en la órbita donde n =1 . A esta condición se llama Estado fundamental del átomo
A medida que el valor de n es superior a 1, se dice que el átomo se halla en estado excitado y
tenderá a volver rápidamente a su estado fundamental. En el estado excitado la energía se
aumenta y se vuelve menos negativa y cuando n adquiere valores muy altos la energía será
menos negativa y tenderá a cero.
De acuerdo con la teoría cuántica,
las líneas en el espectro del hidrógeno provienen de
transiciones entre los niveles energéticos del átomo. Las longitudes de onda de estas líneas
pueden obtenerse de la ecuación de Einstein ΔE = h c / .
Bohr reconoció que las líneas en la serie de Balmer provienen todas de transiciones al nivel, n = 2
Y de acuerdo con esto efectuó sus cálculos para dicha serie.
Ejemplo. Calcular la longitud de onda en Å de la línea en la serie de Balmer, que corresponde a la
transición n=4 a n=2 (segunda línea en la serie).
Sabemos que E4 = - B / 16 y E2 = - B / 4
Expresemos la energía en Julios. E4 = - ( 2,179 x 10-18 julios ) / 16 = - 1,362 x 10-19 julios
E2 = - ( 2,179 x 10-18 julios ) / 4
= - 5,448 x 10-19 julios
La energía del fotón es igual al cambio de energía : ΔE = E4 - E2
Efotón = ( - 1,362 * 5,448 ) x 10-19 julios = 4,086 x 10-19 julios.
73
Si tomamos la Ecuación de Einstein
Efotón= h c /  entonces = h c / Efotón
= 6,626 x 10-34 julios.seg x 2,998 x 10 8 m/s = 4,861 x 10-7 m
4,086 x 10-19 julios
= 4,861 x 10-7 m x 1,0 x 1010 Å = 4861 Å
1m
El modelo de bohr explicaba bien el comportamiento
Del atomo de hidrógeno, pero no el de los demás
SOMMERFELD,
introdujo una modificación, ampliando ese modelo a otros átomos
distintos del hidrógeno: las órbitas podían ser tanto circulares como elípticas.
A PARTIR DE 1920, los científicos tienden a olvidar la idea de órbita fija. Como
consecuencia de investigaciones hechas por Luis de Broglie, Schrodinger, Pauli,
Heisemberg, Dirac, se mejora el modelo atómico desechando las órbitas fijas como no
reales y se admite que al electrón, para una energía dada, se lo puede encontrar en una
región del espacio, llamada ORBITAL.
10.
Se define pues orbital como una región del espacio donde existe la
11.
probabilidad de hallar máximo un par de electrones. Los ORBITALES,
12.
a diferencia de los niveles de órbitas rígidas de Bohr, son tridimensionales
13.
y presentan diversas formas.
14.
74
TOMADO DE QUIMICA ORGÁNICA “Devore
Atomo de Niels Bohr
Trayectorias circulares y
Niveles energéticos Cuantizados
Atomo de Sommerfeld
Con órbitas elípticas y
subniveles
Schrodinger-Bohr
Concepto de región
Atomo de Dirac y Jordan
Y campo energético
75
PRINCIPIOS BÁSICOS DE MECANICA ONDULATORIA
LA TEORÍA DE Bohr-Sommerfeld alcanzó notable éxito por explicar el espectro del Hidrógeno,
pero no era aplicable a átomos con varios electrones y menos a los enlaces químicos entre los
átomos
Para tratar de resolver, al menos en parte, estos problemas en 1927 Erwin Schrodinger apoyándose
en el concepto dualidad onda-corpúsculo enunciado por Louis de Broglie, formula la mecánica
ondulatoria y Werner Heisemberg, la mecánica de matrices. Ambas mecánicas inician un nuevo
camino en el tratamiento de la estructura atómica, luego ampliadas y aclaradas por Jordan, Dirac,
Max Born...etc. A todo este tratamiento cuántico del fenómeno luminoso y el átomo, se lo ha
llamado mecánica cuántica, que se diferencia de la mecánica clásica en que es esencialmente
probabilística y utiliza un ropaje matemático más complejo.
Newton enunció la naturaleza corpuscular de la luz y más tarde Huygens estudió su aspecto
ondulatorio. En 1887 se descubrió el efecto fotoeléctrico (fotones de determinada frecuencia
arrancan electrones de los metales) que explica la naturaleza corpuscular de la luz; luego, el efecto
compton (choque de electrones) que explica la naturaleza ondulatoria de la luz. Se sintió la
necesidad de conciliar los dos aspectos ondulatorio y corpuscular.
Para 1924 Louis de Broglie, extendió el carácter dual de la luz a los protones, electrones, átomos,
etc., pensó que si la luz se comportaba como onda y como partícula, también la materia debería
poseer ese carácter dual.
Según la hipótesis de De Broglie : Cada partícula en
movimiento, lleva asociada una onda, cuya longitud de onda
viene dada por la ecuación: = h / mv.
76
Energía asociada a la masa = mc2
Energía asociada a la onda = h, entonces mc2 = h y = h / mc
La hipótesis de Heisemberg está plenamente aceptada y el principio de incertidumbre se ha
generalizado a muchos más aspectos que los cuantitativos y así se dice, por ejemplo, que
ignoramos la realidad concreta del electrón en un átomo. No estamos seguros de lo que es
un electrón. Podemos definir el principio de incertidumbre diciendo que es imposible
determinar simultáneamente, de un modo preciso, dos magnitudes complementarias del
estado de un sistema. Son magnitudes complementarias aquellas cuyo producto, tiene las
dimensiones de una acción. La acción física es
energía por tiempo (estas son las
dimensiones de la constante de Planck). Ejemplo: Posición y cantidad de movimiento;
energía y tiempo; ángulo de giro y momento cinético.
Siendo
X la coordenada de posición de un electrón
y P
el momento lineal; estas
magnitudes solo pueden determinarse simultáneamente con una incertidumbre ΔX y ΔP,
que según Heisemberg, cumplen la relación: ΔX x ΔP  h / 2 Esto, quiere decir, que
podemos determinar con gran precisión X ó P , pero no ambos simultáneamente. En física
clásica ambas magnitudes pueden establecerse con bastante precisión, al tiempo.
Esta
incertidumbre, impide definir el concepto de trayectoria de una partícula, entonces, no tiene
sentido hablar de órbitas electrónicas en los átomos y la mecánica clásica hace desaparecer
los modelos que sitúan los electrones girando en órbitas determinadas alrededor del núcleo,
considerando estas órbitas como zonas en que la posibilidad de encontrar un electrón, es
elevada.
¿Qué significa todo esto de la cuántica?
77
El hecho de que los electrones, fotones y otros objetos cuánticos se comporten unas veces como
partículas y otras veces como ondas, sugiere a menudo la pregunta de qué son realmente.
Según BOHR, no tiene sentido preguntar qué es realmente un electrón. La física no puede darnos
una respuesta sólo puede informarnos acerca de lo que podemos comunicarnos sobre el mundo.
De modo similar existe una complementariedad posición-momento. Podemos escoger medir la
posición de una partícula, en cuyo caso su momento es incierto o podemos medir el momento y
abandonar el conocimiento de su posición. CADA UNA DE LAS CUALIDADES POSICIONMOMENTO CONSTITUYE UN ASPECTO COMPLEMENTARIO DEL OBJETO CUÁNTICO.
Bohr elevó esas ideas a principio, el de complementariedad. En la dualidad onda partícula, por
ejemplo, las propiedades ondulatoria y corpuscular de un objeto cuántico, constituyen aspectos
complementarios de su comportamiento. Él arguyó que no deberíamos encontrar nunca
experimentos entre los que estos dos comportamientos diferentes entren en conflicto entre sí.
la posición de Bohr es, que no tiene sentido adscribir un conjunto completo de atributos a algún
objeto cuántico antes de haber realizado sobre el un acto de medida. Así, por ejemplo, en un
experimento de polarización de fotones, no podemos simplemente decir qué polarización tiene
un fotón antes que hagamos una medida. Pero después de la medida, podemos ciertamente
atribuir un estado de polarización definida al fotón. Similarmente si nos enfrentamos con la
situación de medir la posición o el momento de una partícula, no podemos decir que la partícula
posea valores específicos de estas cantidades antes de la medida. Si decidimos medir la posición,
acabamos con la partícula
en un lugar. Si en lugar de ello, decidimos medir el momento,
obtenemos una partícula con un movimiento.
En el primer caso después de acabar la medida, la partícula, simplemente no tiene un momento; en
el último caso simplemente no tiene una localización.
78
Lo que sugiere Bohr es que palabras tales como electrón, fotón o átomo, han de considerarse del
mismo modo, como modelos útiles que consolidan en nuestra imaginación lo que realmente es
sólo un conjunto
de relaciones matemáticas
que conectan varias observaciones. Es
verdaderamente notable que una teoría que de otro modo era más o menos completa en sus
detalles esenciales hace medio siglo y que ha resultado espectacularmente exitosa en las
aplicaciones prácticas, permanezca sin embargo sin acabar. Este estado de cosas es debido en gran
parte a que las discusiones sobre los fundamentos de la mecánica cuántica son teóricos, a los sumo
tienden a involucrar experimentos ideales. La región de interés es tan difícil de explorar que
resulta muy raro
que puedan ser realizados experimentos
prácticos para verificar los
fundamentos de la teoría.
Entiendo que Bohr lo expresó del modo siguiente: si hemos de hablar de realidad lo hemos de
hacer siempre en el contexto de una disposición experimental específica; ha de decirse
precisamente lo que se va a medir y cómo va a hacerse, antes de que pueda afirmarse lo que está
realmente ocurriendo.
Es entonces correcto que no podemos imaginar un electrón como si fuera una versión a escala
reducida de, digamos, una bola de billar, en el sentido de que no podemos decir de que tenga una
posición o tenga un impulso hasta que no hayamos medido realmente se posición o bien su
impulso.
En ausencia de una medida, no podemos decir que tenga una de esas cualidades. La mecánica
cuántica es un cálculo
que permite predecir resultados estadísticos; pero ello no comporta
ninguna explicación y Bohr hizo énfasis en que no había explicación de ningún tipo.
CUESTIONARIO DE REPASO
79
1. Relacione las siguiente magnitudes asociadas a una onda: energía, frecuencia, longitud de
onda, número de ondas, período y velocidad de la luz.
2. Si en el Hidrógeno hay un solo electrón, ¿cómo en el espectro aparecen tantas líneas?
3. ¿Qué se entiende por configuración electrónica fundamental en un átomo? De un ejemplo.
4. El elemento Z = 120, aún no se ha sintetizado. Puede adelantarnos algunos datos de él,
como: Número de electrones, grupo o familia, cuál sería la fórmula de su óxido?
5. Un electrón salta desde un orbital más externo, hasta uno más interno, entre los que existe
una diferencia de energía de 1,5 x 10 -15 julios. ¿Cuál es la frecuencia de la radiación
emitida?
6. Calcule la longitud de onda asociada a un neutrón, que se mueve a una velocidad de 6,2 x
103 m/s (tenga en cuenta los siguientes datos: masa del electrón y el valor de la constante de
Plank).
7. Cuáles son los valores de los tres primeros números cuánticos, correspondientes a los
orbitales: 3S y 5p.
8. Una de las principales líneas en el espectro del potasio, tiene una longitud de onda de
4014Å. ¿Cuál es la energía en julios del fotón en esta radiación?
9. Cómo se demuestra que los protones y neutrones están concentrados en un núcleo muy
pequeño, en relación al tamaño del átomo?
10. ¿Cómo se explica que la luz que sale de una lámpara de alcohol, cuando le agregamos
NaCl, se vuelva de color amarillo y luego cuando se la pasa por una ranura y después por
un prisma, produzca una serie de líneas y no un espectro continuo?
11.Cuando hacemos pasar la luz solar por un prisma, se nos forma el arco iris, o mejor dicho, el
espectro continuo de la luz blanca.
12. ¿Por qué no se forma un espectro de líneas?
13. ¿Qué es un espectro de Bandas y en qué casos se forma?
14. Albert Einstein trató, al final de su vida de unificar las 4 grandes fuerzas, ¿cuáles son estas
fuerzas y cómo se llama la partícula que mediatiza cada una de estas fuerzas?
15. Cuando hablamos de Spin semientero, nos referimos a la estadística Fermi-Dirac y cuando
el Espín es entero estamos en la estadística Bose-Einstein, ¿a qué se llama estadística?
80
16. Qué es realmente el Espín y que importancia tiene que sea entero o semientero?
17. ¿Qué es un Quark? ¿Qué partículas están compuestas por quarks?.
PROBLEMAS SOBRE TEORÍA ATÓMICA.
ANTES DE ACOMETER LA RESOLUCIÓN DE LOS PROBLEMAS , DELE UN VISTAZO A
ESTE RESUMEN DE TEORÍA BÁSICA.
RESUMEN : Toda radiación electromagnética se puede describir por su frecuencia y su longitud
de onda. C =  (frecuencia) x  (Longitud de onda).
Los espectros atómicos contienen líneas regularmente espaciadas que indican la existencia de
niveles específicos de energía de los átomos . La radiación de frecuencia “ “ (Se lee, Nu) , viene en
cuantos discretos , donde la energía está dada por esta fórmula E = h x  (siendo h la constante de
Planck = 6,626 x 10-34 julios seg).
La magnitud del efecto fotoeléctrico está dada por : E = h  + 1 / 2 mv2 ( v = velocidad).
Las longitudes de onda de las líneas del espectro atómico del hidrógeno están dadas por :
 = 3646 x n2 / ( n2 - 4 ).
La relación entre longitud de onda y momento para una partícula (m v) se da por la ecuación de
De Broglie :
 = m x h / m x v (v = velocidad).
81
1 eV = 1,59 x 10-19 julios = 3,8 x 10-20 calorías.
e / m = - 1,76 x 108 coul / g
e (carga) = - 1,6 x 10-19 coul.
m ( masa ) = 9,11 x 10-28 g .
m ( protón ) = 1,67 x 10-24 g
(Longitud de onda asociada a la masa)  = h / mv (v = velocidad ) .
P R O B L E M A S
1.- ¿Cual es la diferencia de energía entre dos niveles, si un elemento en su espectro emite una
radiación de frecuencia igual a 10-15 seg-1 . (R: 6,63 . 10-12 ergios)?.
2.- Aplique la Ecuación de Bhor para el hidrógeno, y calcule la diferencia de energía entre los
niveles n=2 y n=1, en el átomo de Hidrógeno en julios por átomo y en Kcal/mol. R: 1,634 x 10 -18
julios y 235 Kcal / mol.
3.- ¿Cuál será la longitud de onda de una radiación emitida por un átomo de hidrógeno, cuando
un electrón pasa del segundo al primer nivel de energía?. ¿En que región del espectro se encuentra
esta radiación?.(R: 1,22x10-5 cms . U.v)
4.- ¿Cuál es la longitud de onda de un electrón, si su velocidad es 3 x 109 cm / sec ( R: 0,24 x 10-8
cms)?.
5.- Una de las principales líneas en el espectro del potasio, tiene una longitud de onda de 4014 Å.
¿Cuál es la energía en Julios del fotón en esta radiación? R: 4,949 x 10-19 julios
6.- Los átomos de sodio excitados pueden emitir radiación a una longitud de onda de 5890 Angst.
¿Cuál es la energía en julios, de los fotones de esta radiación ? ( R: 3,37 x 10-19 julios)
82
7.-Una partícula acelerada con masa igual a 4 x 10-24 g, con una energía cinética de 23,5 x 10-12
ergios, choca con un átomo de hidrógeno causando una transición de n = 1 a n = 6 . ¿Cuál es la
velocidad de la partícula después del choque? ( R: 1,08 x 106 cms) .
8.-De acuerdo al tratamiento matemático del átomo de hidrógeno, por parte de Bohr, calcule el
radio del átomo de H en su estado normal
( R: 5,29 x 10-9 cms) r = n2 h 2 / 4 pi 2 m . e2
(e = carga del electrón)
9.-El umbral fotoeléctrico de un elemento es 2.8 Angst. ¿Qué longitud de onda debe usarse para
que los electrones expulsados tengan una energía de 1,3 eV. ( R: 2,799 Angt)?.
10.-El ojo humano normal responde a la luz visible de longitudes de onda que fluctúan entre 390 y
710 nm. Determine el intervalo de frecuencia del ojo humano. ( R: 4.2 x 1014 Hz ).
11.-En un átomo ocurre un cambio de energía manera que se emite luz. El cambio de energía es
2,37 x 10-18 julios. ¿Cuál es la longitud de onda en nm de la luz emitida. (R: 83,9 nm) .
12.-Un átomo de hidrógeno cae de un estado de excitación de n = 6 a un estado más bajo n=3.
Cuánta energía perdió. ¿Cuál es la longitud de onda de la luz emitida ? (R: 1,09 x 10-6 m ; 1,82 x
10-19 J).
OTRAS PARTÍCULAS ELEMENTALES DE IMPORTANCIA
En conjunto hay 17 partículas elementales conocidas y que podemos clasificar, así :
Fermiones:
 Son partículas de materia y comprende los protones, neutrones, electrones y quarks
83
 Son partículas de spin semientero, que obedecen a la estadística de Fermi-Dirac y que se rigen
por el principio de exclusión de Pauli que reza así: Dos fermiones no pueden comportarse del
mismo modo, al mismo tiempo.
Con la palabra estadística, se denomina aquí al
comportamiento de un nutrido número de partículas idénticas.
Mesones.
Los mesones explican el funcionamiento de las fuerzas que mantienen unidos a los protones y
neutrones. La variedad más ligera del mesón se llama PIÓN y se produce en los choques de
nucleones. El mesón es una de las tres clases de hadrones y esta compuesto por un quark y un
antiquark; podríamos decir, de manera figurada, que el mesón es como el pegante de los protones,
lo que impide que los protones se rechacen dentro del núcleo.
Nucleón:
Son los componentes básicos de todos los núcleos conocidos. El núcleo atómico está compuesto de
partículas básicas llamadas nucleones. Hay dos clases de nucleones: protones y neutrones. Como
las cargas eléctricas contrarias se atraen, el protón se combina con el electrón, para formar un
átomo de hidrógeno.
Quarks.
 Son partículas puntiformes, sin oscilaciones con el núcleo, átomo y nucleones.
 Se conocen 5 clases o sabores de Quarks: d,u,s,c,b y cada clase de quark se da en tres
variedades o colores (Blanco, rojo y azul).
 Los tres colores desempeñan un papel semejante a la carga eléctrica en electrodinámica.
84
 Los Quark u y d forman un doblete con Spin isotópico, son constituyentes fundamentales de la
materia nuclear, tienen casi la misma masa y son idénticos, en cuanto a las demás propiedades,
menos en la carga eléctrica, pues el Quark u tiene carga +2/3 , mientras el quark d tiene carga 1/3. La carga media del doblete es + 1/6.
 Sólo dos quarks u y d, bastan para explicar la estructura de todos los hadrones encontrados en
la materia corriente. Los quark u y d se ligan entre sí para constituir tríadas que forman
nucleones.
 La actual teoría sostiene que los quarks no pueden darse aislados, solo existen como partes de
un todo y no como partículas por derecho propio.
 Se sabe que la naturaleza utiliza tres especies de quark (u,d,s) que a su vez se dan en tres
colores.
 La teoría GAUGE del color, postula la existencia de 8 partículas sin masa llamada gluones, que
son portadores de la fuerza fuerte, tal como el fotón es portador de la fuerza electromagnética .
85
Gluones.
 La teoría de la fuerza fuerte, se desarrolló en los años 70 y se la conoce como cromodinámica
cuántica QCD.
 La fuerza fuerte mantiene juntos a los quarks para formar neutrones y protones y está
mediatizada por una clase de partícula llamada GLUÓN. En forma más doméstica podemos
decir que el GLUÓN es el pegante de los quarks, tanto en el protón como en el neutrón. Más
científicamente decimos que el GLUÓN es la manifestación de la fuerza fuerte pero en forma
de partícula.
 Los quarks pueden emitir y absorber gluones.
 Los gluones no pueden darse aislados, su reino existencial está confinado al interior de las
partículas elementales.
 Los tres quarks que integran un protón o un neutrón tienen cada uno una especie de carga
diferente que permite que se mantengan unidos, esta especie de carga se llama COLOR.
 La fuerza del color es la que cohesiona los quark en las partículas.
 EL GLUON es la palabra que describe
la fuerza del color, cuando se comporta como
partícula.
Los Leptones.
 Son partículas extranucleares. comprenden: los electrones y su neutrino electrónico, el muón y
su neutrino muónico y el tauón y su neutrino tauónico.
 El electrón tiene carga -1 y el neutrino tiene carga 0.
 Quark y leptones son partículas puntiformes, sin oscilaciones como los átomos, núcleos y
nucleones.
 Los leptones son partículas inmunes a la fuerza nuclear.
 Como el electrón y el muón tienen carga eléctrica sienten la fuerza electromagnética.
 Los leptones son partículas elementales o sea que no se les conoce estructura interna alguna .
86
 Los leptones no están compuestos por quarks.
 LOS QUARKS Y LOS LEPTONES SON LOS LADRILLOS BÁSICOS DE LA MATERIA
 Los leptones no tienen color, ni los afecta las interacciones cromodinámicas.
 Los leptones tienen carga eléctrica y por eso interactúan electromagnéticamente .
 El muón es un primo pesado del electrón. Pesa 206 veces más que
el electrón.
 El leptón Tau es otro primo del electrón y pesa 17 veces más que el
muón.
 Cada uno de estos tres leptones cargados, está asociado a un leptón descargado que le es
propio y que se denomina neutrino.
Neutrinos.
 No forman parte de la materia, pero desempeñan un papel fundamental en una de las tres
formas de radiactividad natural, llamada DESINTEGRACION BETA O PROCESO BETA.
 En el proceso beta los protones y neutrones intercambian de identidad.
 El proceso beta es un mecanismo esencial para la fusión del hidrógeno en núcleos más pesados,
operación que tiene lugar en el interior de las estrellas.
 El neutrino no es un constituyente atómico, pero su papel es vital en la desintegración beta. En
el universo primitivo la desintegración beta posibilitó la síntesis de núcleos muy pesados a
partir de hidrógeno primordial.
 La desintegración beta permite que el sol haga funcionar su caldera nuclear y caliente la tierra.
 El neutrino es una clase de leptón, libre de las fuerzas eléctrica y nuclear.
 Los neutrinos no sienten la fuerza electromagnética, ni la fuerza fuerte, pero interactúan debido
a una fuerza especial llamada, LA FUERZA DÉBIL, QUE ES LA ENCARGADA DE
DESINTEGAR LOS NÚCLEOS.

Los rayos cósmicos al chocar con los núcleos de la atmósfera, se convierten en una fuente de
neutrinos.

Las explosiones de las estrellas son otra fuente de neutrinos .
87

El sol es una fuente potente de neutrinos, en cambio la tierra es una débil fuente de
antineutrinos .

Los neutrinos se producen en cualquier proceso que forme núcleos grandes concentrando otros
más pequeños (en el sol 4 núcleos de hidrógeno se funden y forman uno de helio y una gran
cantidad de energía).

La radiactividad y las termonucleares, son fuentes de antineutrinos debido a que allí se
produce el proceso contrario, es decir, la fisión; que consiste en escindir núcleos grandes en
otros más pequeños.

Se cree que los neutrinos son partículas sin masa.

El neutrino atraviesa el sol tranquilamente hasta su superficie y sale en forma de luz .

Alrededor del 10% de la energía solar sale en forma de neutrinos, muchos millones de los
cuales nos traspasan el cuerpo, durante el día y la noche sin dañarnos.

Gracias a que los neutrinos no tienen masa y son ajenos a la fuerza electromagnética y a las
interacciones fuertes, son semejantes a fantasmas que pueden recorrer kilómetros y kilómetros
sin chocar con nada.
LOS NEUTRINOS PARECEN SER LA FORMA DE MATERIA DOMINANTE
EN EL UNIVERSO.
PARTÍCULAS DE FUERZA:
Tenemos cuatro partículas de fuerza :
Gluones:

Que mediatizan la fuerza fuerte, es decir, la fuerza entre los quarks para formar neutrones y
protones .
88

La fuerza fuerte también se la llama fuerza del color, que son las fuerzas que cohesionan los
quarks en las partículas.

La fuerza entre los quarks está mediatizada por una serie de campos gluónicos, semejante al
campo fotónico de la electrodinámica.

Quarks y gluones están permanentemente confinados en los hadrones .

No hay posibilidad de ver nunca aislados ni los quarks, ni los gluones.
Los fotones:

Son partículas de luz visible.

Cada fotón lleva energía de varios electronvoltios.

Es el agente que mediatiza la fuerza electromagnética.

La luz se comporta como partícula cuando golpea un átomo y hace que salga expulsado un
electrón; esta partícula de luz se denomina fotón.

La fuerza electromagnética que liga a un electrón al núcleo correspondiente, puede concebirse
como un intercambio continuo de fotones entre ambos cuerpos; decimos entonces, que la
fuerza electromagnética está mediatizada por los fotones.

El fotón es la fuerza electromagnética cuando se comporta como partícula, más que como onda.

El fotón es portador de la fuerza electromagnética, pertenece a una categoría aparte, no es ni
hadrón, ni leptón, mediatizan la fuerza electromagnética; podemos decir que el fotón es la
fuerza electromagnética cuando aparece en forma de partícula. Las fuerzas las transportan
cientos de partículas especiales.

Los fotones son las partículas mediadoras de una fuerza llamada electromagnetismo.

En nosotros, lo que desempeña un papel fundamental es el electromagnetismo.

Todo lo que captamos por los sentidos es consecuencia indirecta de la estructura eléctrica
subyacente de la materia.

El electromagnetismo es la fuerza que retiene a los electrones cerca a los núcleos. La que liga a
los electrones es la electrodinámica.
89

La fuerza que se establece entre dos partículas cargadas, puede considerarse originada por el
intercambio de fotones.

En el caso de la interacciones fuertes los gluones son los mediadores

A diferencia de los fotones, los gluones, lo mismo que los quarks no pueden verse debido a su
color (especie de carga eléctrica).
Bosones Vectoriales “W “ y “Z “:

Mediatizan la fuerza débil, que es la fuerza que desintegra a los núcleos.

Es la fuerza que permite el cambio de identidad de los neutrones y protones.

Si la fuerza del color cohesiona el núcleo, la débil puede descomponerlo.

Las interacciones nucleares débiles son las responsables del proceso de desintegración nuclear
beta, o sea cuando un neutrón se desintegra en tres partículas estables.
 La fuerza débil es la que hace que ciertas partículas se desintegren y pierdan identidad.
 La fuerza débil es un rasgo fundamental de los núcleos atómicos radiactivos, cuando contienen
demasiados protones o neutrones, estos núcleos buscan un estado de equilibrio que consiguen
conforme se desintegran algunas de sus partículas, expulsan leptones y cierta cantidad de
energía y cambian de identidad.
 Gracias a la fuerza débil el sol desintegra átomos de hidrógeno para convertirlos en Helio y
generar gran cantidad de energía.
 Los portadores de la fuerza débil, son partículas observables denominadas BOSONES
VECTORIALES INTERMEDIARIOS, con masas 100 veces mayor que la del protón.
La Gravedad.
 Es la fuerza que rige a los objetos mayores.
 Decisiva para la tierra, el sistema solar, las estrellas y galaxias.
90
 También es importante para la física de lo muy pequeño y lo muy grande.
 Los físicos conocen en la actualidad 4 fuerzas fundamentales, la gravedad es quizá la más
vulgarizada.
 La gravedad no tiene un efecto apreciable sobre las partículas elementales.
 La partícula que mediatiza la fuerza de gravedad se llama GRAVITÓN. Es pues el gravitón el
agente de fuerza gravitacional.
91
PARTICULAS
FUNDAMENTALES
PARTICULAS
FUNDAMENTALES
Son de dos clases
PORTADORAS DE
PORTADORAS DE
MATERIA
FUERZA
Se las llama
que gobiernan las
interacciones entre
FERMIONES
BOSONES
con Spin fraccionario
Con Spin entero
Ladrillos básicos
HADRONES
Partículas del núcleo
de la
LEPTONES
Materia
Extranucleores-elementales
Comprenden
los fermiones
Estas partículas son:
Se dividen en
GRAVITON
FOTON
GLUON
BOSON
Mediatiza fuer
Mediatiza fuer
Mediatiza fuer
VECTORIAL
za gravitacion
za electromag
za fuerte
W y Z
Mediatiza
Comprenden
fuerza débil
BARIONES
ANTIBARIONES
MESONES
ELECTRON
MUON
TAUON
Compuestos
Antipart
del Barion
Compuestos por
y su Neutrino
y su neutrino
y su neutrino
Quark + Antiquark
Electrónico
Muónico
Tauónico
de 3 Quarks
Transportan las fuerzas
Se las llama
Se encuentran en el..
NUCLEO
Con Carga Positiva
Formando dobletes llamados
NUCLEON
Formado por p+ y no
El doblete más importante está formado por:
PROTON
NEUTRON
Compuesto por 3 Quarks
Compuesto por 3 Quarks
Mediatizados por la acción del
MESON
Pegante de p+ y no
92
RADIACIONES FUNDAMENTALES
Ernest Rutherford observó que las radiaciones de los elementos radiactivos tenían poder de
penetración distinto frente a un campo magnético o eléctrico y en atención a ello las dividió en
tres clases distintas: Radiaciones alfa, beta y gama y en conjunto, Rayos Becquerel.
RAYOS ∞ (ALFA): Son partículas cargadas positivamente, identificadas con los núcleos de helio,
constituidos por dos neutrones y dos protones. Son desviados hacia el polo negativo en un campo
eléctrico. Tienen una velocidad de unos 20.000 kilómetros por segundo y su poder de penetración
es pequeño, ya que pueden ser detenidas (absorbidas) por una hoja de papel o por una lámina de
aluminio de 0,1 mm. En su recorrido, las partículas alfa fijan dos electrones del medio ambiente y
se convierten en átomos de Helio.
CUANDO UN ELEMENTO RADIACTIVO EMITE UNA PARTICULA ALFA, SE FORMA OTRO
ELEMENTO, CUYO NÚMERO MÁSICO DISMINUYE EN CUATRO UNIDADES Y SU NÚMERO
ATÓMICO EN DOS, ASÍ REZA LA LEY DE SODDY.
EJEMPLO:
226
Ra 88 ――>
4
He 2 +
239
Pu 94 ――>
235
U 92 +
222
4
Rn 86
otro caso;
He 2
RAYOS β (BETA): Las partículas beta son electrones dotados de una enorme velocidad, cerca de
270.000 km.seg. Se desvían fuertemente hacia el polo positivo de un campo magnético y son más
93
penetrantes que las partículas alfa, ya que pueden ser detenidas por una placa de aluminio de
unos 5 mm . La mano también las detiene.
SIEMPRE QUE UN ELEMENTORADIACTIVO EMITE UNA PARTÍCULA BETA, SU
NÚMERO MÁSICO NO VARÍA Y SU NÚMERO ATÓMICO SE INCREMENTA EN
UNA UNIDAD, RESPECTO AL ELEMENTO EMISOR. LEY DE FAJANS.
La emisión de la partícula β (electrón) por el núcleo, se interpreta suponiendo que un neutrón en
el momento de producirse la emisión se transforma en un electrón (β) y un protón. El electrón
posee una masa relativamente despreciable frente al protón y al neutrón, por lo cual el número
másico no varía. El número atómico aumenta una unidad porque se forma un protón.
EJEMPLO
61
Co27 →
61
Ni 28 +
0
e –1
El tritio sufre desintegración beta – Recuerde que el tritio es el isótopo más pesado del hidrógeno
y tiene en su núcleo 2 neutrones y un protón.
3
H 1 ――>
0
e –1 +
3
He 2
ó
3
H 1 ――>
0
β –1 +
3
He 2
RAYOS γ (GAMA): Son ondas electromagnéticas de la misma naturaleza que la luz, los rayos “X
“etc , pero más energéticos y penetrantes por ser de elevada frecuencia.
Recordemos que la energía de una radiación electromagnética es :
E = hv
94
Estos rayos no son desviados por los campos eléctricos, ni magnéticos, lo que prueba que no
poseen carga eléctrica. Su poder de penetración es superior al de los rayor “X”; por eso se utilizan
para obtener radiografías de los metales (revisión de soldaduras y de piezas metálicas).
VIDA MEDIA
Cada elemento radiactivo se caracteriza por un período de semidesintegración o tiempo que tarda
cierto número de átomos radiactivos en reducirse a la mitad.
Lo representaremos por “T”.
La vida media del
226
Ra 88 es de 1620 años, esto quiere decir, que si partimos de 5 gramos de Ra,
al cabo de 1620 años solo nos quedarán 2,5 gramos y el resto se habrá transmutado; si dejamos
pasar otros 1620 años , solo nos quedarán 1,25 gramos de Radio y así , cada 1620 años va rebajando
la mitad de la cantidad que teníamos.
El Po tiene una vida media de 1,6 x 10-4 segundos.
Para calcular la cantidad de un elemento radiactivo que queda después de determinado tiempo,
podemos seguir este desarrollo:
Sea “X” el número de átomos iniciales, cuando t = 0, si el tiempo transcurrido es el período de
semidesintegración, el número de átomos radiactivos es X/2, para un tiempo 2T, el número de
átomos radiactivos se reduce a X/4 y así sucesivamente.
Para calcular la cantidad de isótopo radiactivo que queda al cabo de un número determinado de
vidas medias, por medio de esta relación:
95
1/2n donde “n” es el número de vidas medias transcurridas.
2.10. TRANSMUTACIONES ARTIFICIALES.
La radiactividad que hemos visto hasta ahora, se presenta de manera natural, se da por
naturaleza. Se puede inducir transmutaciones
artificiales, cuando bombardeamos núcleos
atómicos con diversas partículas.
En 1919, Rutherford
bombardeó el nitrógeno por medio de partículas alfa y logró la
desintegración del átomo, convirtiéndolo en oxígeno e Hidrógeno.
14
N7 +
4
He 2 ―>
17
O8 +1H1.
Siguiendo los procedimientos de Rutherford, se obtuvo la desintegración de otros elementos
livianos, hasta llegar al Calcio, en la tabla periódica, con excepción del Carbono, el Berilio y el
Oxígeno.
En ocasiones una partícula puede convertir un núcleo estable en otro radiactivo. El fenómeno se
denomina radiactividad artificial y fue descubierto en 1934 por F Joliot e Irene Curie ( Hija de
Marie Curie), bombardeando metales livianos como el aluminio, el magnesio y el boro, con
partículas alfa; obtuvieron isótopos inestables de otros elementos, que se desintegraban
análogamente a los cuerpos radiactivos pesados. Se facilitaba en esta forma la obtención de
sustancias radiactivas, sin necesidad de recurrir al costoso Uranio
27
Al 13 +
4
He 2 ―>
30
P 15 + 1 n 0
96
El fósforo, en este caso, es radiactivo y emite un positrón y se transforma en un isótopo estable
del silicio, así:
30
P 15 ―>
23
Na 11 +
30
4
Si 14 +
O
e1
He 2 ―> 26 Mg 12 +
1
H1
2.11. FISION NUCLEAR – REACCION EN CADENA
Fisión nuclear es el rompimiento de algunos núcleos pesados , al ser bombardeados por un
neutrón. Cuando esto sucede, suelen liberarse varios neutrones que pueden alcanzar a otros
núcleos, desencadenándose así una reacción en cadena . Estas reacciones liberan gran cantidad de
energía.
La fisión Nuclear fue comprobada por Otto Hann, Enrico Fermi y Strassmann, en el Uranio.
235
U 92 +
1
n 0 =
91
Kr 36 +
142
Ba 56 + 3
1
n
0
Los tres neutrones liberados en la reacción, previamente retardados, pueden actuar sobre otros
núcleos de Uranio y producir nuevas escisiones, originando así una nueva reacción en cadena, que
libera gran cantidad de energía.
97
Los neutrones son las mejores partículas para el bombardeo atómico. Se los obtiene al bombardear
con rayos alfa, los elementos, particularmente los livianos.
Los neutrones son de tres clases: Rápidos, lentos y térmicos.
LOS RAPIDOS tienen una velocidad cercana a la de la luz, son más penetrantes que los rayos
gama y pueden atravesar planchas de plomo hasta de 30 cm, sin detenerse por ningún género de
atracción.
LOS NEUTRONES LENTOS se obtienen al hacer pasar los neutrones rápidos a través de
gruesas capas de sustancias hidrogenadas, como parafina y grafito. Son fácilmente
detenidos por capas delgadas de materia y absorbidos por núcleos que luego estallan,
dejando escapar una partícula alfa o un protón. LOS NEUTRONES LENTOS ENTRAN
COMO ELEMENTO ESENCIAL EN LA BOMDA ATÓMICA Y EN LOS REACTORES
NUCLEARES.
LOS NEUTRONES TERMICOS tienen una velocidad aproximada de 44 km por segundo. Se
producen al chocar los neutrones rápidos con sustancias que no tengan hidrógeno. Estos neutrones
térmicos son los que se emplean en la fisión del Uranio-235 y del plutonio y por lo tanto en la
explosión de la bomba atómica.
La reacción en cadena que tiene lugar en un reactor nuclear, puede ser controlada en todo
momento.
Para que la reacción en cadena se propague, el volumen tiene que ser superior al volumen crítico.
Debe ser así para que los electrones procedentes de núcleos escindidos , alcancen a nuevos átomos.
La fisión del U-235 solo se logra si los neutrones son lentos. Para conseguirlo, los reactores
atómicos llevan alguna sustancia moderadora, que debe estar hecha de átomos ligeros. Son
98
moderadores de este tipo el grafito y el agua pesada. Los neutrones realizan muchos choques
contra esos átomos ligeros y pierden energía crítica, transformándose en neutrones lentos, con
más probabilidades de ser absorbidos por el U-235, para transformarse en U-236 inestable.
BIBLIOGRAFÍA.
ACOSTA, Ignacio Alfonso. Química General Básica. Edit. Universitaria de América.
DAVIES And BROWN. El espíritu en el Átomo una discusión sobre los misterios de la física
cuántica. Alianza Editorial. 1989.
GARCÍA PÉREZ y Otros. Química: Teoría y Problemas. Edit Alfaomega.
GRIBBIN, John. “En Busca del gato de Schroginger”. Salvat 1985.
MASTERTON y SLOWINSKY. Química General Superior. Edit. Interamericana.
Negro y esteban. Acerca de la Química. Edit. Alambra.
99
100