modelos atomicos y estructura atomica

8/14/2019 Modelos Atomicos y Estructura Atomica

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Historia: modelos atmicos

Desde la Antigedad, el ser humano se ha cuestionado de qu estaba hecha la materia.Unos 400 aos antes de Cristo, el filsofo griego Demcrito consider que la materia estabaconstituida por pequesimas partculas que no podan ser divididas en otras ms pequeas. Por ello,llam a estas partculas tomos, que en griego quiere decir "indivisible". Demcrito atribuy a lostomos las cualidades de ser eternos, inmutables e indivisibles.Sin embargo las ideas de Demcrito sobre la materia no fueron aceptadas por los filsofos de supoca y hubieron de transcurrir cerca de 2200 aos para que la idea de los tomos fuera tomada denuevo en consideracin.

Ao Cientfico Descubrimientos experimentales Modelo atmico

1808

John Dalton

Durante el s.XVIII y principios del XIXalgunos cientficos habaninvestigado distintos aspectos de lasreacciones qumicas, obteniendo lasllamadasleyes clsicas de laQumica.

La imagen del tomo expuesta porDalton en suteora atmica, paraexplicar estas leyes, es la de minsculaspartculas esfricas, indivisibles einmutables,iguales entre s encada elementoqumico.

1897

J.J. Thomson

Demostr que dentro de los tomoshay unas partculas diminutas, concarga elctrica negativa, a las que sellamelectrones.

De este descubrimiento dedujo que eltomo deba de ser una esfera demateria cargada positivamente, en cuyointerior estaban incrustados loselectrones.(Modelo atmico deThomson.)

1911

E. Rutherford

Demostr que los tomos no eranmacizos, como se crea, sino queestn vacos en su mayor parte y ensu centro hay un diminutoncleo.

Dedujo que el tomo deba estarformado por una cortezacon loselectrones girando alrededor de unncleo central cargado positivamente.(Modelo atmico deRutherford.)

1913

Niels Bohr

Espectros atmicosdiscontinuosoriginados por la radiacin emitidapor los tomos excitados de loselementos en estado gaseoso.

Propuso un nuevo modelo atmico,segn el cual los electrones giranalrededor del ncleo en unos nivelesbien definidos.(Modelo atmicode Bohr.)
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Estructura del tomo

En el tomo distinguimos dos partes: el ncleo y la corteza.- El ncleo es la parte central del tomo y contiene partculas con carga positiva, los protones, ypartculas que no poseen carga elctrica, es decir son neutras, los neutrones. La masa de un protnes aproximadamente igual a la de un neutrn.Todos los tomos de un elemento qumico tienen en el ncleo el mismo nmero de protones. Estenmero, que caracteriza a cada elemento y lo distingue de los dems, es el nmero atmico y serepresenta con la letra Z.- La corteza es la parte exterior del tomo. En ella se encuentran los electrones, con carga negativa.stos, ordenados en distintos niveles, giran alrededor del ncleo. La masa de un electrn es unas2000 veces menor que la de un protn.Los tomos son elctricamente neutros, debido a que tienen igual nmero de protones que deelectrones. As, el nmero atmico tambin coincide con el nmero de electrones.

IstoposLa suma del nmero de protones y el nmero de neutrones de un tomo recibe el nombre denmero msico y se representa con la letra A. Aunque todos los tomos de un mismo elemento secaracterizan por tener el mismo nmero atmico, pueden tener distinto nmero de neutrones.

Llamamos istoposa las formas atmicas de un mismo elemento que se diferencian en su nmeromsico.Para representar un istopo, hay que indicar el nmero msico (A) propio del istopo y el nmero atmico (Z),colocados como ndice y subndice, respectivamente, a la izquierda del smbolo del elemento.

Corteza atmica: Estructura electrnica

Aunque los conocimientos actuales sobre la estructura electrnica de los tomos son bastante complejos, las ideasbsicas son las siguientes:1. Existen 7 niveles de energa o capas donde pueden situarse los electrones, numerados del 1, el ms interno, al 7,el ms externo.2. A su vez, cada nivel tiene sus electrones repartidos en distintos subniveles, que pueden ser de cuatro tipos: s, p,

d, f.3. En cada subnivel hay un nmero determinado de orbitales que pueden contener, como mximo, 2 electrones cadauno. As, hay 1 orbital tipo s, 3 orbitales p, 5 orbitales dy 7 del tipo f. De esta forma el nmero mximo de electronesque admite cada subnivel es: 2 en el s; 6 en el p (2 electrones x 3 orbitales); 10 en el d (2 x 5); 14 en el f (2 x 7).La distribucin de orbitales y nmero de electrones posibles en los 4 primeros niveles se resume en la siguiente tabla:

Niveles de energa 1 2 3 4Subniveles s s p s p d s p d fNmero de orbitales de cada tipo 1 1 3 1 3 5 1 3 5 7Denominacin de los orbitales 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4fNmero mximo de electrones en los orbitales 2 2 - 6 2 - 6 - 10 2- 6- 10- 14Nmero mximo de electrones por nivel 2 8 18 32

La configuracin electrnica en la corteza de un tomo es la distribucin de sus electrones en los distintos niveles yorbitales. Los electrones se van situando en los diferentes niveles y subniveles por orden de energa crecientehasta completarlos. Es importante saber cuantos electrones existen en el nivel ms externo de un tomo pues son losque intervienen en los enlaces con otros tomos para formar compuestos.


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Molculas

En la naturaleza raramente aparecen tomos aislados; slo los gases nobles (He, Ne, Ar,...) que constan de tomosindividuales, no reactivos. Los tomos tienden a combinarse entre s de varias maneras para formar las distintassustancias puras: elementos y compuestos. Las unidades que sirven como bloques de construccin de dichassustancias son las molculas y los iones.MolculasDos o ms tomos pueden combinarse entre s para formar una molcula. Por ejemplo el oxgeno (O 2) o el nitrgeno(N2), constituidos por molculas de elementos. Las molculas de los compuestos estn formadas por tomos dediferentes tipos, por ejemplo en el agua o el dixido de carbono. Los tomos involucrados suelen ser de elementosno metlicos. Dentro de la molcula, los tomos estn unidos unos a otros por fuerzas intensas denominadasenlaces qumicos.Las sustancias moleculares se representan abreviadamente mediante las frmulas, en las que se indica el nmerode tomos de cada elemento por un subndice escrito despus del smbolo del elemento (si un smbolo de unelemento no lleva subndice significa que hay un solo tomo del mismo). As, las frmulas moleculares para el agua(H2O), amonaco (NH3) y metano (CH4), se interpretan del siguiente modo:

En la molcula de agua hay dos tomos de hidrgeno y uno de oxgeno.En la molcula de amonaco hay un tomo de nitrgeno y tres tomos de hidrgeno.En la molcula de metano hay un tomo de carbono y cuatro tomos de hidrgeno.

Iones

Cuando un tomo pierde o gana electrones, se forman partculas cargadas denominadas iones. Los

tomos de los elementos metlicos (los situados a la izquierda y en el centro de la tabla peridica)tienden a perder electrones para formar iones cargados positivamente llamados cationes. Porejemplo, los iones Na+ y Ca2+, se forman a partir de los tomos de los metales sodio y calcio:

tomo Na Na+ (ion sodio) + 1e-tomo Ca Ca2+ (ion calcio) + 2e-

Los tomos de no metales (los elementos situados a la derecha de la tabla peridica) tienden aganar electrones y formar iones negativos llamados aniones. Por ejemplo, los tomos de cloro yoxgeno, al adquirir electrones forman los iones Cl - y O2-:

tomo Cl + 1e- Cl- (ion cloruro)tomo O + 2e- O2- (ion xido)

Cuando se forma un ion, el nmero de protones en el ncleo no cambia. Lo nico que vara es elnmero de electrones, que aumenta o disminuye.Los iones vistos hasta este ahora son monoatmicos, es decir, proceden de un nico tomo que ha

perdido o ganado electrones. Muchos iones importantes en qumica son poliatmicos, es decir,contienen ms de un tomo. Ejemplos de este tipo de iones son el ion hidrxido (OH -) y el ionamonio (NH4

+). Estos iones se pueden imaginar como una "molcula cargada".


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Enlaces entre tomos

Prcticamente todas las sustancias que encontramos en la naturaleza estn formadas por tomosunidos. Las intensas fuerzas que mantienen unidos los tomos en las distintas sustancias sedenominan enlaces qumicos.

Por qu se unen los tomos?Los tomos se unen porque, al estar unidos, adquieren una situacin ms estable que cuandoestaban separados.Esta situacin de mayor estabilidad suele darse cuando el nmero de electrones que poseen lostomos en su ltimo nivel es igual a ocho, estructura que coincide con la de los gases nobles.Losgases noblestienen muy poca tendencia a formar compuestos y suelen encontrarse en lanaturaleza como tomos aislados. Sus tomos, a excepcin del helio, tienen 8 electrones en su ltimonivel. Esta configuracin electrnica es extremadamente estable y a ella deben su poca reactividad.Podemos explicar la unin de los tomos para formar enlaces porque con ella consiguen que su ltimonivel tenga 8 electrones, la misma configuracin electrnica que los tomos de los gases nobles. Esteprincipio recibe el nombre de regla del octeto y aunque no es general para todos los tomos, es tilen muchos casos.Distintos tipos de enlaces

Las propiedades de las sustancias dependen en gran medida de la naturaleza de los enlacesqueunen sus tomos.Existen tres tipos principales de enlaces qumicos: enlace inico, enlace covalente y enlace metlico.Estos enlaces, al condicionar las propiedades de las sustancias que los presentan, permitenclasificarlas en: inicas, covalentes y metlicas o metales.

(pulsa en la figura sobre los nombres los tipos de enlaces y sustancias para ver sus caractersticas)
http://concurso.cnice.mec.es/cnice2005/93_iniciacion_interactiva_materia/curso/materiales/tabla_period/tabla2.htmhttp://concurso.cnice.mec.es/cnice2005/93_iniciacion_interactiva_materia/curso/materiales/tabla_period/tabla2.htmhttp://concurso.cnice.mec.es/cnice2005/93_iniciacion_interactiva_materia/curso/materiales/tabla_period/tabla2.htmhttp://concurso.cnice.mec.es/cnice2005/93_iniciacion_interactiva_materia/curso/materiales/enlaces/enlaces1.htmhttp://concurso.cnice.mec.es/cnice2005/93_iniciacion_interactiva_materia/curso/materiales/enlaces/enlaces1.htmhttp://concurso.cnice.mec.es/cnice2005/93_iniciacion_interactiva_materia/curso/materiales/enlaces/enlaces1.htmhttp://concurso.cnice.mec.es/cnice2005/93_iniciacion_interactiva_materia/curso/materiales/enlaces/enlaces1.htmhttp://concurso.cnice.mec.es/cnice2005/93_iniciacion_interactiva_materia/curso/materiales/enlaces/metalico.htmhttp://concurso.cnice.mec.es/cnice2005/93_iniciacion_interactiva_materia/curso/materiales/enlaces/covalente.htmhttp://concurso.cnice.mec.es/cnice2005/93_iniciacion_interactiva_materia/curso/materiales/enlaces/ionico.htmhttp://concurso.cnice.mec.es/cnice2005/93_iniciacion_interactiva_materia/curso/materiales/tabla_period/tabla2.htm


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Enlace inico

Este enlace se produce cuando tomos de elementos metlicos (especialmente los situados ms a la izquierda enla tabla peridica -perodos 1, 2 y 3) se encuentran con tomos no metlicos (los elementos situados a la derechaen la tabla peridica -especialmente los perodos 16 y 17).En este caso los tomos del metal ceden electrones a los tomos del no metal, transformndose en iones positivosy negativos, respectivamente. Al formarse iones de carga opuesta stos se atraen por fuerzas elctricas intensas,quedando fuertemente unidos y dando lugar a un compuesto inico. Estas fuerzas elctricas las llamamos enlacesinicos.Ejemplo: La sal comn se forma cuando los tomos del gas clorose ponen en contacto con los tomos delmetalsodio

Se forma as el compuesto NaCl o sal comn. En realidad reaccionan muchos tomos de sodio con muchos tomosde cloro, formndose muchos iones de cargas opuestas y cada uno se rodea del mximo nmero posible de iones designo contrario: Cada ion Cl- se rodea de seis iones Na+ y cada ion Na+ de seis iones Cl-. Este conjunto ordenado deiones constituye la red cristalina de la sal comn.

Enlace covalente

Los enlaces covalentes son las fuerzas que mantienen unidos entre s los tomos no metlicos (loselementos situados a la derecha en la tabla peridica -C, O, F, Cl, ...).Estos tomos tienen muchos electrones en su nivel ms externo (electrones de valencia) y tienentendencia a ganar electrones ms que a cederlos, para adquirir la estabilidad de la estructuraelectrnica de gas noble. Por tanto, los tomos no metlicos no pueden cederse electrones entre spara formar iones de signo opuesto.En este caso el enlace se forma al compartir un par de electrones entre los dos tomos, unoprocedente de cada tomo. El par de electrones compartido es comn a los dos tomos y losmantiene unidos, de manera que ambos adquieren la estructura electrnica de gas noble. Se formanas habitualmente molculas: pequeos grupos de tomos unidos entre s por enlaces covalentes.Ejemplo: Elgas cloroest formado por molculas, Cl2, en las que dos tomos de cloro se hallanunidos por un enlace covalente.En otros casos un mismo tomo puede compartir ms de un par de electrones con otros tomos. Por ejemplo en lamolcula de agua (H2O) el tomo de oxgeno central comparte un par de electrones con cada uno de los dos tomosde hidrgeno. Estos pares de electrones compartidos se representan habitualmente por una barra entre los dostomos unidos.

Enlace metlico

Para explicar laspropiedades caractersticas de los metales(su alta conductividad elctrica y trmica, ductilidad ymaleabilidad, ...) se ha elaborado un modelo de enlace metlico conocido como modelo de la nube o del mar deelectrones:Los tomos de los metales tienen pocos electrones en su ltima capa, por lo general 1, 2 3. stos tomos pierdenfcilmente esos electrones (electrones de valencia) y se convierten en iones positivos, por ejemplo Na+, Cu2+, Mg2+.Los iones positivos resultantes se ordenan en el espacio formando la red metlica. Los electrones de valenciadesprendidos de los tomos forman una nube de electrones que puede desplazarse a travs de toda la red. De estemodo todo el conjunto de los iones positivos del metal queda unido mediante la nube de electrones con carganegativa que los envuelve.
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Enlaces: Actividades finales

1. Al combinarse los tomos de potasio (un metal alcalino) con los tomos de bromo (un nometal del grupo de los halgenos), lo ms probable es que entre ellos se establezca:

1. Enlace covalente

2. Enlace metlico

3. Enlace por puentes de hidrgeno

4. Enlace inico

2. Un slido metlico est formado por:

1. Iones positivos y negativos

2. Iones positivos y una nube de electrones

3. Iones negativos y una nube de electrones

4. tomos neutros que comparten electrones

3. Cul ser la clase de enlace qumico ms probable que puede establecerse entre lostomos de los siguientes elementos?

1. Hierro-hierro:

2. Cloro-magnesio:

3. Carbono-oxgeno:

4. Flor-flor:

5. Nen-nen:

4. Seala cules de los siguientes compuestos sern de tipo inico:

1. CaO (xido de calcio).

2. O2 (oxgeno).

3. NaF (fluoruro de sodio).4. N2O (xido de dinitrgeno).

5. NH3 (amonaco).

5. De los slidos siguientes, marca los que son muy solubles en agua:

1. Cobre (Cu).

2. Cuarzo (SiO2).

3. Fluorita (CaF2).

4. Hierro (Fe).

5. Silvina (KCl).


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modelos atomicos y estructura atomica

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