estructura del átomo
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¿Cuál es la limitación del átomo de Bhor?
La teoría atómica actual: el átomo se compone de un núcleo de carga positiva formado por protones y neutrones, en conjunto conocidos como nucleones, alrededor del cual se encuentra una nube de electrones de carga negativa.
El átomo esta formado por partículas subatómicas: electrón, protón y neutrón
Electrón, e-, es una partícula que posee una carga unitaria relativa que es negativa y una masa de 9.109 x 10 28 g o 5.486 x 10 4 uma.
Protón, p o p+, es una partícula que tiene una carga unitaria relativa que es positiva y una masa de 1.627 x 10 24 g o 1.0073 uma.
Neutrón, n o n0, es una partícula neutra que no tiene carga y cuya masa es de 1.6748 x 10 24 g o 1.0087 uma.
UMA: masa de un protón
Una unidad de masa atómica (uma) en la escala de masa atómica es igual a de la masa de un átomo de carbono 12.
Un átomo con el doble de peso del átomo de 12C tiene una masa atómica de 24 unidades de masa atómica (uma).
121
Partícula(abreviatura)
Masa aproximada
Carga relativa
Electrón (e-) Despreciable -1
Protón (p o p+) 1 +1
Neutrón n o n0) 1 0
Partículas subatómicas
El diámetro de un átomo va de 1 a 5 angstroms Å
La masa del átomo de hidrogeno es 1.67 x 10 24 g, el oxigeno 2.66 x 10 23 g
Debido a que la masa del átomo es muy pequeña se ha establecido una escala de masas relativas de los átomos llamada escala de masa atómica (peso atómico).
La escala se basa en un valor arbitrario de exactamente 12 unidades de masa atómica (uma-atomic mass units) para el 12C
¿Como están colocadas las tres partículas subatómicas en un átomo?
Hechos fundamentales sobre los átomos.
1. Todos los protones y los neutrones se encuentran en el núcleo.
2. La cantidad de protones más la cantidad de neutrones es igual al número de masa de un átomo ya que la masa del electrón es despreciable.
3. Un átomo es eléctricamente neutro.4. Los electrones se encuentran fuera del núcleo, en
ciertos niveles de energía.
2.4 Número atómico:
Símbolos que se utilizan para describir el átomo.A número de masa
E símbolo del elementoZ número atómico
El número atómico es igual a la cantidad de protones que están en el núcleo. El número de masa es igual a la suma de los protones y los neutrones que están en el núcleo.
EAZ
Distribución de las partículas subatómicas en los átomos de algunos elementos.
Ej. 11 = numero atómico = cantidad de protones en el núcleo
1 = numero de masa = suma de protones + neutrones. Por lo tanto, la cantidad de neutrones = 1 – 1 = 0 neutrones en el núcleo.
Cantidad de electrones = cantidad de protones = 1 electrón fuera del núcleo.
1e-
núcleo fuera de núcleo
H11
1p0n
2= numero atómico = cantidad de protones en el núcleo
4 = numero de masa = suma de protones + neutrones. neutrones = 4 – 2 = 2 neutrones en el núcleo.
Cantidad de electrones = cantidad de protones = 2 electrones fuera del núcleo.
2e-
núcleo fuera de núcleo
He42
2p2n
Son los átomos que tienen diferentes masas atómicas o números de masa, pero el mismo número atómico.
El carbono existe en la naturaleza como dos isotopos: 12C (masa atomica exacta = 12.00000 uma, la unidad patrón de
masa atómica) y 13C ( , masa atómica exacta = 13.00335 uma).
La diferencia estructural entre estos dos isótopos es un neutrón.
C126
C136
12C tiene 6 neutrones y 13C tiene 7 neutrones
6e- 6e-
Los isótopos de un mismo elemento tienen las mismas propiedades químicas pero las propiedades físicas son ligeramente diferentes
La masa atómica = UMA de los elementos, es una masa promedio con base en la abundancia de los isótopos en la naturaleza.
La masa atómica de un elemento se obtiene al multiplicar la masa atómica exacta de cada isótopo por su porcentaje de abundancia en la naturaleza y luego se suman los valores
6p
6n6p
7n
126C
136C
Los electrones pueden existir en niveles de energía principales y están colocados en capas que mientras más lejos estan del núcleo poseen mayor energía.
Los principales niveles de energía se identifican por los números enteros 1, 2, 3, 4, 5, 6, y 7.
Existe una cantidad máxima de electrones que puede estar en cada nivel, se obtiene con la siguiente ecuación:
Cantidad máxima de electrones en los niveles de energía principales = 2n2
n = números enteros del 1 al 7 de los niveles de energía principales.
Cantidad máxima de electrones en los niveles de energía principales
N = 1 No. e- = 2N = 2 No. e- = 8N = 3 ?N = 4 ?N = 5 ?N = 6 ?N = 7 ?
Acomodo de los electrones en los niveles de energía principales.
= 2e- 1 nivel de energía principal
= 2e- 3e- 1 2 nivel de energía principal
En el nivel de energía 1 la cantidad máxima de electrones es 2,así que para situar 5 electrones afuera del núcleo debemos irhacia un nivel de energía más alto: el nivel 2
2p
2n
5p
6n
42He
115B
= 2e- 6e- 1 2 nivel de energía principal
2e- 8e- 1e- = 1 2 3 nivel de energía principal
El nivel 2 puede dar cabida a un máximo de 8 electrones, así que para colocar 11 electrones afuera del núcleo debemos hacer uso de un nivel de energía más: el nivel 3
8p
8n
11p
12n
168O
2311Na
Electrones de valencia, son los electrones que están en el nivel de energía principal más alto de valencia:
Reglas para escribir las fórmulas de pares de electrones de los elementos:
1.Escribimos el símbolo del elemento para representar el kernel.
2.En cada uno de los cuatro lados del símbolo del elemento colocamos un máximo de dos electrones, para tener un máximo de ocho electrones alrededor del símbolo.
3. Colocamos los electrones de valencia en cada uno de los lados del símbolo, con un electrón en cada lado hasta un máximo de cuatro, después juntamos los electrones hasta un máximo de ocho.
Ejemplos:
1. H· ó H (1 electrón de valencia; los cuatro lados
2. .
son equivalentes)
2.
¨3. He: ó He
Li· (1 electrón de valencia)
H11
He42
Li73
Durante la formación de moléculas a partir de átomos, la mayoría de ellos tiende a alcanzar la configuración estable de ocho electrones a su alrededor.
Existe una regla específica, llamada: Regla del Octeto
A los elementos como el helio (He), neón (Ne), argón (Ar), criptón (Kr), xenón (Xe) y radón (Rn). Se le llama gases nobles.
Se les llaman nobles, inertes o raros por su falta de reactividad ya que contienen 8 electrones en su ultimo nivel, es decir que tienen el octeto cobnmpleto no "necesitan" combinarse con ningún otro elemento para poder alcanzarlo.
Aunque ahora se han preparado ya compuestos que contienen gases nobles.
Los electrones que están en los niveles principales a su vez están separados en subniveles (subcapas).
Los subniveles son nombrados como s, p, d y f y tienen una capacidad para acomodar en ellos un máximo de electrones:
s = 2p = 6d = 10f = 14
El orden de incremento de energía de los niveles es el siguiente:
1s<2s<2p<3s<3p<4s<3d<4p<5s<4d<5p<6s<(4f<5d)<6p<7s(5f<6d)
Las energías de los subniveles 4f<5d y 5f<6d son muy parecidas.
CANTIDAD MAXIMA DE ELECTRONES
NIVEL PRINCIPAL DE ENERGIA SUBNIVELa SUBNIVELa NIVEL DE ENERGIA PRINCIPAL
1 s 2 22 s 2 8
p 63 s 2 18
p 6d 10
4 s 2 32p 6d 10f 14
5 s 2 50 (en realidad 32b)p 6d 10f 14
(g) (18)
6 s 2 72 (en realidad 15b)
p 6
d 10
f 14
(g) (18)
(h) (22)
7 s 2 96 (en realidad 2b)
p 6
d 10
f 14
(g) (18)
(h) (22)
(i) (26)
Al llenar los subniveles, se llenan primero los subniveles de energía más baja, al igual que los niveles de energía principales.
Este sistema de llenado se basa en observaciones experimentales y mediciones físicas para obtener las configuraciones electrónicas de los átomos.
Al escribir la configuración electrónica de un átomo, se escribe el número del nivel de energía principal y la letra del subnivel, seguida por la cantidad de electrones en el subnivel que se escribe como índice superior.
Cantidad de electrones en ese subnivel nivel de energía principal 1s1 subnivel
Los subniveles de un nivel de energía principal pueden agruparse juntos o bien según se van llenando
Para obtener las configuraciones se dibuja un diagrama como el siguiente:
Un orbital es una región que está dentro del espacio de un átomo y en la cual no puede haber más de dos electrones.
Los orbitales tienen forma que se define como el 95% de probabilidad de que los dos electrones se encuentren en esa región.
Las orbitales no están huecas,
Cuando a los subniveles les llamamos orbitales, sólo les asignamos una forma.
Los dos electrones que están en la orbital pueden encontrarse en cualquier lugar dentro de ella, con una probabilidad del 95 %.
Orbitales s
Una orbital s tiene forma esférica con los electrones viajando en cualquier parte dentro de la esfera.
Las orbitales p son tres: px, py y pz.
En cada una de estas orbitales no hay más de dos electrones; ej, px = 2 py= 2 y pz=2 total 6 electrones p (cantidad máxima para este subnivel).
Orbitales p
Energy Level sublevels
1 s S 1 orbital 2 e-
2 s p S 1 orbitalP 3 orbitals
2 e-
6 e-
3 s p d S 1 orbitalP 3 orbitalsd 5 orbitals
2 e-
6 e-
10 e-
4 s p d f S 1 orbitalP 3 orbitalsd 5 orbitalsf 7 orbitals
2 e-
6 e-
10 e-
14 e-
5 s p d f S 1 orbital
P 3 orbitalsd 5 orbitalsf 7 orbitals
2 e-
6 e-
10 e-
14 e-
6 s p d f S 1 orbital
P 3 orbitalsd 5 orbitalsf 7 orbitals
2 e-
6 e-
10 e-
14 e-
7 s p d f S 1 orbital
P 3 orbitalsd 5 orbitalsf 7 orbitals
2 e-
6 e-
10 e-
14 e-