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 n 0 , es una partícula neutra que no tiene carga y cuya masa es de 1.6748 x 10 24 g o 1.0087 uma.

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Page 1: Estructura del átomo

¿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.

Page 2: Estructura del átomo

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

Page 3: Estructura del átomo

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

Page 4: Estructura del átomo

¿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.

Page 5: Estructura del átomo

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

Page 6: Estructura del átomo

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

Page 7: Estructura del átomo

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

Page 8: Estructura del átomo

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

Page 9: Estructura del átomo

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

Page 10: Estructura del átomo

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.

Page 11: Estructura del átomo

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 ?

Page 12: Estructura del átomo

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

Page 13: Estructura del átomo

= 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

Page 14: Estructura del átomo

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.

Page 15: Estructura del átomo

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

Page 16: Estructura del átomo

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.

Page 17: Estructura del átomo

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.

Page 18: Estructura del átomo
Page 19: Estructura del átomo

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)

Page 20: Estructura del átomo

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)

Page 21: Estructura del átomo

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

Page 22: Estructura del átomo

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:

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Page 28: Estructura del átomo

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.

Page 29: Estructura del átomo

Los dos electrones que están en la orbital pueden encontrarse en cualquier lugar dentro de ella, con una probabilidad del 95 %.

Orbitales s

Page 30: Estructura del átomo

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).

Page 31: Estructura del átomo

Orbitales p

Page 32: Estructura del átomo
Page 33: Estructura del átomo
Page 34: Estructura del átomo

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-