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ESTRUCTURA ATOMICA
Capítulo 2: Estructura atómica
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ESTRUCTURA ATOMICA
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Los átomos constituyen la unidad básica de todos los
materiales de ingeniería.
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La estructura de los átomos
z
Están constituidos por las siguientes partículas
subatómicas:
suba
ó cas
• Protones
• Neutrones
• Electrones
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z
z
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La nube de carga constituye casi todo el volumen del
átomo, pero sólo representa una pequeña parte de su
masa.
Los electrones, especialmente los más externos,
determinan la mayor
y parte de las propiedades
eléctricas, mecánicas, químicas y térmicas de los
átomos.
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z
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Nú
Números
atómicos
tó i
y masas atómicas
tó i
• El número atómico
atómico, indica el número de protones
que hay en el núcleo.
• En un átomo neutro, es igual también al número
de electrones.
• Cada elemento, tiene su propio número atómico,
por tanto éste identifica al mismo
mismo.
• En la tabla periódica están situados en la parte
superior
p
de los símbolos atómicos de los
elementos, desde el hidrógeno que tiene un
número atómico igual a 1, hasta el hahnio que
tiene un número atómico de 105
105.
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Tabla periódica de los elementos
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Masas atómicas
z La masa atómica relativa de un elemento es la masa
en gramos de 6.023 * E23 átomos de elemento,
Nú
Número
d
de A
Avogadro.
d
z En la tabla periódica se encuentra en la parte inferior
de los símbolos atómicos
z El átomo de carbono, con 6 protones y 6 neutrones,
es el átomo de carbono 12 y es la masa de referencia
para las masas atómicas.
z Una unidad de masa atómica, uma; se define como
un doceavo de la masa de un átomo de carbono que
tiene una masa de 12 uma
z Una molécula gramo ( mol), se define como el
número de gramos del elemento.
• Ej. 1 mol de Al, tiene una masa de 26.98 gramos y
contiene 6.023 * E23 átomos.
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Estructura electrónica de los átomos
z El átomo de hidrógeno
• 1 protón, en el núcleo
• 1 electrón, circundando en órbitas definidas
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Estructura electrónica de los átomos
z Cuando el electrón se desplaza de un nivel a otro de
menor energía,
g el electrón emite una cantidad
discreta de energía ( cuanto), en forma de radiación
electromagnética llamada fotón
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El cambio de energía asociada con la transición está
relacionado con la frecuencia n ( nu) del fotón por la
ecuación de Planck
DE=hn
Donde h = constante de Planck = 6.63 E
E--34 ( J.s)
P
Para
l radiación
la
di ió electromagnética,
l t
éti
c = ln
l
donde:
c = velocidad de la luz = 3 E8 ( m/s)
l = longitud de onda
Por lo que el cambio de energía asociado a un fotón
se puede expresar como:
DE = ( h c ) / l
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Diagrama de niveles energéticos para las líneas
espectrales del hidrógeno
•Cuando
Cuando el electrón es
excitado a niveles
superiores, su energía
aumenta p
pero su valor
absoluto disminuye.
• Si el electrón es excitado
hasta el estado libre
libre, éste
tendrá energía nula
•Esta energía, se denomina
energía
í de
d ionización
i i
ió
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Sin embargo el movimiento electrónico es más
complicado, los electrones pueden tener órbitas no
circulares en torno al núcleo,, y de acuerdo al principio
p
p
de incertidumbre de Heisenberg, la posición y el
momento ( masa x velocidad) de una partícula pequeña
como el electrón no pueden ser determinados
simultáneamente.
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Por ello se emplea una distribución de la nube de carga
electrónica para representar la posición del electrón
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Números cuánticos
z Principal, n
z Secundario, l
z Magnético, m
z Spin , s
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n=1-7
l = 0, 1, 2, …, n
n--1, ( s, p, d, f)
m varía desde –l hasta +l
sentido de giro del e
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Estructura electrónica de átomos multielectrónicos
z El máximo número de electrones en cada nivel está
definido p
por los diferentes números cuánticos p
principales
p
de acuerdo al principio de exclusión de Pauli, 2n2.
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Una ayuda nemotécnica para seguir el orden correcto es
disponer los electrones de acuerdo a las flechas de cola
a cabeza
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Tendencias de los tamaños atómicos
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Estructura electrónica y reactividad química
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G
Gases
nobles,
bl
son llos
más estables y menos
reactivos.
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Estructura electrónica y reactividad química
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Elementos
electropositivos
Son metálicos, ceden
electrones y dan lugar
g a
la formación de los
cationes. El número de
electrones cedidos se
conoce con el nombre
de número de oxidación
positivo
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Estructura electrónica y reactividad química
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Elementos
electronegativos
Son no metálicos por
naturaleza y ganan
g
electrones formando los
denominados aniones.
El número de electrones
ganados se conoce con
el nombre de número
de oxidación negativo
Algunos elementos se
comportan
p
de forma
electronegativa o
electropositiva
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Corolario
¾
Este comportamiento electrónico de los elementos,
influye en las propiedades de los materiales
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Electronegatividad
¾
Muestra la capacidad de atraer hacia sí a los electrones
de enlace.
¾
Se mide en una escala de 1 a 4
¾
L más
Los
á electropositivos
l t
iti
son llos alcalinos
l li
¾
Los más electronegativos son los halógenos
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Electronegatividades de los elementos