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SEMANA 1
ESTRUCTURA ATÓMICA Y
TABLA PERIÓDICA
QUÍMICA 2017
1
CURSO DE QUIMICA, PRIMER AÑO,
CICLO 2017
LIBRO DE TEXTO:
Timberlake, Karen. Química general,
orgánica y biológica. Estructuras de
la vida. 4a. ed. Mexico: Pearson
Educación; 2013. 936 p.
MACRO Y MICROCONTENIDOS:
TEMAS Y SUBTEMAS DE
2
Semana 1
ESTRUCTURA ATÓMICA Y TABLA PERIÓDICA
Estructura atómica.
Partículas subatómicas fundamentales (protón, neutrón, electrón).
Tabla periódica
Número atómico.
Número másico.
Isótopo. Definición, representaciones y aplicaciones médicas de isótopos
radioactivos.
Peso atómico.
Diagramas de Bohr (para átomos e iones).
Diagrama de orbitales
Configuración electrónica de átomos e iones, semidesarrollada y abreviada.
Electrones de valencia.
Grupos y períodos en la tabla periódica.
Clasificación de los elementos (incluir diatómicos).
Q. en la Salud: “Compresas Frías y Compresas Calientes” (leer en texto)
Q en el Ambiente: ”Toxicidad del Mercurio” y ”Bombillas fluorescentes
ahorradoras de energía” (leer en libro de texto)
Nomenclatura básica de compuestos inorgánicos
Según reglas UIQPA. (leerlo en guía #1. Estudio en casa)
Laboratorio: Normas de seguridad en el laboratorio de Química.
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ÁTOMO
• Es la partícula más pequeña con
características determinadas que forma la
materia (o sea, los elementos).
• Está formado por partículas subatómicas
fundamentales siendo las principales: protón
(carga +1, peso 1 uma), neutrón (carga 0, peso
1 uma), electrón (carga –1, peso 0).
• Es eléctricamente neutro (cargas + = - )
4
MODELOS ATÓMICOS
5
PARTES DEL ÁTOMO
6
PARTES DEL ÁTOMO
NÚCLEO:
• Parte central, del átomo donde está contenida la
mayor parte de su masa, contiene los protones y
neutrones. Tiene carga positiva.
NUBE ELECTRÓNICA:
• Espacio alrededor del núcleo que contiene los
electrones en constante movimiento. Es donde
hay una máxima probabilidad de encontrar los
electrones. Tiene carga negativa.
• En los átomos neutros (como están en la Tabla
Periódica), el # de electrones = # de protones.
7
NÚMERO ATÓMICO
• Se busca en la tabla periódica. Se refiere al
número de protones que tienen los átomos
de cada elemento.
• No hay átomos de diferentes elementos con el
mismo número atómico.
• No hay átomos de un mismo elemento con
diferente número atómico.
• Es el dato que identifica un elemento.
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TABLA PERIÓDICA
Ordena los elementos en base al aumento en sus
números atómicos
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NÚMERO MÁSICO ó # DE MASA
• Se refiere a la suma de neutrones y protones
presentes en el núcleo de un átomo y
representan el peso del átomo en umas. (No
debe confundirlo con el peso atómico de los
elementos en la Tabla Periódica).
• El número másico no se encuentra en la Tabla
Periódica, se busca en otras tablas.
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NUMERO DE MASA = # DE PROTONES + # DE NEUTRONES
REPRESENTACIÓN:
11
EJERCICIO
ATOMO
14
7
N
PROTO
NES
ELECTRON
ES
NEUTRO
NES
7
7
7
NUMERO
MÁSICO
14
NUMERO
ATÓMICO
7
PESO
ATÓMICO
14.0067
26
14
Si
27
13
Al
12
EJERCICIO CON IONES
(ion es un átomo que ha ganado o perdido electrones y
adquiere carga eléctrica)
ION
PROTONES
ELECTRONES
ELECTRONES GANADOS /
PERDIDOS
Na+
O-2
Sn+4
S-2
¿Cambia el # atómico o el peso atómico?
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EJERCICIO
Completar la siguiente tabla para átomos neutros:
Nombre del
elemento
símbolo
#
atómico
N
# de
masa
# de
protones
# de
neutron
es
38
50
16
# de
electrones
15
42
Calcio
14
56
138
14
ISOTOPOS
• Átomos de un mismo elemento pero con
diferente # de neutrones. Tienen el mismo
número atómico (# de protones) pero distinto
número másico (# protones + # neutrones).
• Reaccionan igual. Algunos son radiactivos. Ej. H
15
Formas de representar isotopos
Mg-24
magnesio-24
Ejercicio:
El Carbono tiene tres isotopos: C-12, C-13, y C-14
Complete lo siguiente:
C-12
C-13
C-14
Protones
______
______
______
Neutrones
______
______
______
Electrones
______
______
______
16
EJERCICIO
1. 1. ¿Cuál de los siguientes pares de isotopos
corresponden al mismo elemento y cuál es el
símbolo del elemento?
2. 2. ¿En cuál de los siguientes pares de isótopos
ambos átomos tienen 8 neutrones?
A.
12
6
B.
12
6
C.
15
7
X
15
7
Z
14
6
Z
16
8
X
Z
Z
EJERCICIOS
1. Los dos isotopos mas abundantes del estaño
tienen números de masa 120 y 118 . ¿Cuántos
protones y neutrones tiene cada isotopo?
2. Escriba el símbolo atómico para isotopos con la
siguiente información:
a) 4 protones y 5 neutrones
b) 26 electrones y 30 neutrones
c) Un número de masa 24 y 13 neutrones
18
Isotopos estables/Isotopos inestables
• Los isotopos de elementos con # atómicos hasta
19 generalmente tienen núcleos estables, son
isotopos estables, no emiten radiación.
• Los isotopos con # atómico de 20 o más
generalmente tienen núcleos menos estables y
presentan uno a más isotopos inestables que
emiten radiación y se conocen como Isótopos
Radiactivos o Radioisotopos. Algunos tienen
aplicaciones medicas.
19
ISOTOPO
Ce-141
Ga-67
Ga-68
P-32
I-125
I-131
Sr-85
Tc-99m
APLICACIÓN MEDICA
Tubo digestivo, medida de flujo sanguineo hacia el
miocardio
Imagen abdominal, detección de tumores
Detección de cáncer pancreático
Tratamiento de leucemia
Tratamiento de cáncer cerebral , detección de
osteoporosis
Imagen tiroidea, tratamiento de cáncer de tiroides y
próstata.
Detección de lesiones óseas, escáner cerebral
El mas empleado en medicina nuclear
Imágenes de esqueleto , musculo cardiaco, cerebro,
hígado, pulmones, bazo, riñones y tiroides.
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PESO ATÓMICO o MASA ATÓMICA de
los ELEMENTOS
• Es un valor que se encuentra en la Tabla
Periódica, para cada elemento.
• Se calculó utilizando el peso promedio de los
diferentes isótopos de un mismo elemento,
tomando en cuenta su peso y su abundancia
en la naturaleza.
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CONFIGURACIÓN ELECTRÓNICA DE
ÁTOMOS Y DE IONES
• Se refiere al arreglo u ordenamientos que tienen
los electrones (según el # atómico)alrededor del
núcleo en la nube electrónica de los átomos.
• (Los electrones determinan las propiedades
químicas y físicas de los elementos)
• Alrededor del núcleo existen 7 niveles de energía
(según el período donde está el elemento) n=1,
n=2, n=3, n=4, n=5, n=6, n=7
• El n=1 es el de menor energía (cercano al núcleo)
• El n=7 es el de mayor energía (alejado del núcleo)
22
MODELOS ATÓMICOS
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DIAGRAMAS DE BOHR
(Niels Bohr)
• Modelo atómicos donde los electrones giran
alrededor del núcleo del átomo en espacios
definidos de energía llamados niveles.
• Un átomo tiene un # de niveles igual al
período donde se encuentra: n=1 (con mínima
energía), n=2, n=3, n=4, n=5, n=6 hasta un
máximo de n=7 (con mayor energía).
• En modelos posteriores ya se utilizan niveles,
subniveles, orbitales para ubicar los electrones
en las configuraciones electrónicas.
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COMO DIBUJAR DIAGRAMAS DE BOHR
Ver en la tabla el # atómico = # de electrones
y el
período = # de niveles de energía
en los que se distribuyen sus electrones
DIAGRAMAS
DE BOHR DEL
OXIGENO
COMO IÓN Y
COMO ATÓMO
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En el modelo actual
• Cada nivel de energía tiene un número de subniveles igual al #
del nivel y se les llama subnivel s, p, d, f, g.
• Cada subnivel tiene un número de orbitales (debe aprenderlos,
ver el cuadro).
• Cada orbital acepta un máximo de 2 electrones girando en
dirección opuesta o spin opuesto. Pueden estar apareados (2 e-)
o no apareados (solo 1 electrón en el orbital).
Sub-nivel
No. de orbitales
No. máximo de electrones
s
1
2
p
3
6
d
5
10
f
7
14
g
9
18
26
Máxima capacidad de electrones por subnivel
27
FORMAS ESPACIALES DE LOS ORBITALES
28
DIAGRAMA DE ORBITALES
Aumento de
energía
• Los orbitales p se encuentran en tres planos
px2, py2, pz2 (se resume p6). Cada uno se llena
con 2 electrones.
• ¿A qué elemento corresponde esta
representación de diagrama de orbitales?
• ¿Porque tiene electrones no apareados?
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Como escribir configuraciónes
electrónicas
Ej: 1s2 significa: 1=nivel, s=subnivel, 2=electrones
• Ej: El Sodio (Na, #atómico atómico 11) se
encuentra en el 3er período de la tabla, tiene 3
niveles de energía, n1, n2 y n3 y 11 electrones.
1s2,2s2,2p6,3s1
30
LLENADO DE ORBITALES utilizando la REGLA
DIAGONAL para representar los traslapes de
energía en las configuraciones
1s
1s
2s
2p
3s
3p
3d
4s
4p
4d
4f
5s
5p
5d
5f
6s
6p
7s
2s
2p
3s
3p
3d
4s
4p
4d
4f
5s
5p
5d
5f
6s
6p
7s
Si un átomo tienen más de 18 electrones, se
producen traslapes de energía y se altera el orden
de llenado. Ya no coincide con la configuración de
la tabla periódica y hay traslapes a partir del 3d.
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CONFIGURACIÓN ELECTRÓNICA
SEMIDESARROLLADA
Hierro, Fe: # atómico 26 (26 electrones)
4º período (4 nivele de energía).
Configuración semidesarrollada:
• Fe: 1s2,2s2,2p6,3s2,3p6,4s2,3d6
• Presenta traslape de energía entre el nivel 4s
y el subnivel 3d.
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CONFIGURACIÓN ELECTRÓNICA
ABREVIADA
• Se busca el gas noble anterior al elemento , se
encierra en corchetes su símbolo, se escriben
solo los electrones que hacen falta.
• Ej: Fe: 1s2,2s2,2p6,3s2,3p6,4s2,3d6
Fe:[Ar] 4s2,3d6
33
Ejemplo de Configuraciones
34
35
Ejercicios
1. Escriba la configuración electrónica
semidesarrollada y abreviada para los átomos:
a) Potasio (K)
b) Aluminio (Al)
c) Selenio (Se)
2. Escriba la configuración electrónica para los
iones:
d) ion calcio (Al+3)
e) ion selenio (Se-2)
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LA TABLA PERIÓDICA
37
PERIODOS
Son las 7 filas horizontales de elementos. El # deperíodo
indica cuantos niveles de energía tienen los átomos.
GRUPOS O FAMILIAS
I A METALES ALCALINOS
II A METALES ALCALINOTERREOS
III A FAMILIA DEL BORO
IV A FAMILIA DEL CARBONO
Son las columnas verticales
de elementos ( tienen
propiedades similares).
Tienen nombres
específicos.
V A FAMILIA DEL NITROGENO
VI A
FAMILIA DEL OXIGENO
VII A FAMILIA DE LOS HALOGENOS
VIII A FAMILIA DE LOS GASES NOBLES
El # de columna indica
cuantos electrones de
valencia tienen los
átomos.
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ELECTRONES DE VALENCIA
• Son los electrones que se encuentran en el
último nivel de energía, son los más externos
en el átomo.
• Son los que intervienen en las reacciones
química y forman compuestos.
• En los elementos representativos el # de
columna corresponde a los electrones de
valencia.
39
Ejemplos :
40
Cuantos electrones de valencia presentan los
siguientes átomos:
a) Li
b) Ba
c) Al
d) N
e) Br
CLASIFICACION DE LOS ELEMENTOS
41
42
ELEMENTOS DIATOMICOS
HIDROGENO
NITROGENO
OXIGENO
FLOUR
CLORO
BROMO
YODO
43
FIN