Capítulo III Estructura Atómica

CAPÍTULO III: ESTRUCTURA ATÓMICA

CAPÍTULO III: ESTRUCTURA ATÓMICA

EL ÁTOMO

EL ÁTOMO

I.

I. CON

CONCEP

CEPTO:

TO:

Se le considera como un

Se le considera como un sistema dinámicosistema dinámico y energético en equilibrio.

y energético en equilibrio.

Es la menor cantidad de un elemento que Es la menor cantidad de un elemento que entra en combinación química y que no entra en combinación química y que no puede reducirse a partículas más simples puede reducirse a partículas más simples por procedimientos químicos.

por procedimientos químicos.

IIII.. P

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L Á

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O::

el el átátomomo o esestátá constituido por dos partes: núcleo atómico constituido por dos partes: núcleo atómico y nube electrónica.

y nube electrónica. Lo

Los s nunuclcleoeonenes s no no fufundndamamenentataleles s soson:n: positro

positrones, nes, mesones, neutrinos, mesones, neutrinos, muones,muones, iperones, etc.

iperones, etc.

2

2..1

1

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  Es la parte  Es la parte c

ceennttrraal l y y dduurra a ddeel l ááttoommoo, , mmuuyy p

peeqquuee!!o o y y dde e ccaarrgga a ppoossiittii""aa,, responsable de la masa atómica.

responsable de la masa atómica. E

El l nnúúccleleo o ttiieenne e ccaarrgga a eellééccttrriiccaa positi"a y es #$$$$ "eces menor del positi"a y es #$$$$ "eces menor del ttaammaa!!o o ddeel l áttoá ommoo. . %%oonnttiieennee a

aprproo&i&imamadadammenentte e ''$$$ $ ttipipoos s dede part

partículaículas s denodenominaminadas das nuclenucleonesones,, d

de e lloos s ccuuaalleess, , lloos s pprroottoonnees s yy neut

neutronrones es son son los los más más impoimportanrtantestes (n

(nucucleleonones es fufundndamamenentataleles)s). . LLosos nu

nuclcleoeonenes s se se mamanini*e*eststaan n ununididosos mediante la fuer+a nuclear. La masa mediante la fuer+a nuclear. La masa atómica depende de estos.

atómica depende de estos.

2

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elect!ónica:

elect!ónica:

  ocupa la mayor parte  ocupa la mayor parte de

del l esespapacicio o dedel l átátomomoo, , dede*n*ne e elel ttaammaa!!o o ddeel l ááttoommoo, , ddoonndde e ssee

encuentran los electrones ocupando encuentran los electrones ocupando ciertos estados de energía (orbitales, ciertos estados de energía (orbitales, subni"eles y ni"eles), y es una +ona subni"eles y ni"eles), y es una +ona de baa intensidad.

de baa intensidad.

-quí se alla girando el electrón, la -quí se alla girando el electrón, la subpa

subpartícurtícula la de de carcarga ga neganegati"ati"a. . LoLoss electrones son de masa despreciable electrones son de masa despreciable y

y sse e eencncueuentntrraan n a a didisstatancnciaias s nono d

dee**nniiddaas s rreessppeecctto o aal l nnúúcclleeoo despla+ándose alrededor de este en despla+ándose alrededor de este en tra

trayecyectotoriarias s indinde*e*nidnidas, as, a a gragrandendess "elocidades. "elocidades. El átomo es neutro: El átomo es neutro: − −¿¿ + +¿¿==¿¿_{electroneselectrones}¿¿ ¿ ¿ _{Pr Protonesotones}¿¿ E

El l nnúúcclleeo o ees s ee&&ttrreemmaaddaammeennttee pe

pequque!e!o o rresespepectcto o al al tatamama!o !o dedell átomo: átomo:  D  D _A A==1000010000 _D D  N   N  onde: onde:  D

 D _A A::_{diámdiámetretroo deldel átomátomoo}

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Soon n aaqquueellllaas s qquue e een n ggeenneerraal l eessttáánn presentes en cualquier átomo. El átomo y presentes en cualquier átomo. El átomo y por lo tanto toda la materia está formada por lo tanto toda la materia está formada p

prriinncciippaallmmeenntte e ppoor r ttrrees s ppaarrttííccuullaass fu

fundndamamenentataleles: s: elelecectrtrononeses, , prprototonones es yy neutrones.

neutrones.

1

La carga absoluta se mide en %oulomb %, que "iene a ser la unidad de carga eléctrica en el Sistema /nternacional.

La carga relati"a se obtiene di"idiendo la carga absoluta de cada partícula entre #.0$''&#$1#2 _{% ("alor numérico de la carga}

fundamental o del electrón).

La masa del protón es #345 "eces mayor que la del electrón.

1_uma=1.66 x10

−24

gramos

III.IDENTI'ICACI)N AT)MICA:

$.1.

Núme!o

atómico

*Z+:

Es característico de cada elemento químico y representa una propiedad fundamental del átomo: su carga nuclear.

+¿

Z =_{número de protones}=¿ _p¿

En el caso de un átomo eléctricamente neutro se cumple:

Z =número de protones=número de electrones

e este modo, el número atómico también indica el número de electrones y de*ne la con*guración electrónica de los átomos. El número atómico permite la identi*cación y posición del átomo en la tabla periódica.

$.2. Núme!o (e ma&a o núme!o m,&ico

*A+:

Es la cantidad de nucleones fundamentales en el núcleo de un átomo, ósea es igual a la suma de los protones y neutrones.

 A=_Z + _N 

6ara átomos de un mismo elemento (isótopos) el número de masa nos sir"e para su identi*cación.

$.$. Núme!o (e ne"t!one&:

Es la cantidad de neutrones presentes en el núcleo atómico.

 N = A−Z 

El nucleído (núclido), es la representación del núcleo del átomo de un elemento químico, con una cantidad de protones y neutrones de*nidos.

En todo núclido se cumple: -78, con e&cepción del protio (#9#) que no posee

neutrones en su núcleo, por lo que -8#.

I-. TIPOS DE NCLIDOS

/.1. I&óto0o&:

Llamados ílidos, son núclidos de un mismo elemento químico, por lo que poseen igual número de protones, diferente número de neutrones y número de masa.

Se considera a su descubridor a Soddy.

Los isótopos pueden ser naturales o arti*ciales, estos últimos son todos inestables o radioacti"os (radioisótopos).

/.2.

I&ó#a!o&:

Son núclidos que pertenecen a elementos diferentes.

6oseen igual número de masa, diferente número atómico y de neutrones.

 ;ienen igual número de nucleones fundamentales.

<cupan diferente lugar en la tabla periódica, debido a que tienen diferente número atómico y por lo tanto tiene diferente distribución electrónica.

Sus núclidos tienen propiedades físicas y químicas diferentes.

/.$. I&ótono&:

6oseen igual número de neutrones. Son átomos pertenecientes a elementos diferentes. ;iene propiedades físicas y químicas diferentes.

/./. Ión o e&0ecie elect!ia(a

Son átomos o conunto de átomos que presenta carga eléctrica debido a la ganancia o pérdida de uno o más electrones.

6ara alla el número de electrones en un ión, ya sea catión o anión aplicamos la siguiente fórmula:

=e1_81q

onde:

8 número atómico q carga del ión

A. Catión:

/ón positi"o, se obtiene cuando el átomo pierde # o más electrones.

En general:

-8E>&

%atión que resulta de perder ?&@ electrones =protones8

=electrones81&

. Anión:

/ón negati"o, se obtiene cuando el átomo gana # o más electrones.

En general:

-8E1y

-nión que resulta de ganar ?y@ electrones =protones8

=electrones8>y

-. ÁTOMOS ISOELECTR)NICOS

Son átomos neutros o iones que presentan igual número de electrones. Etos presentan las siguientes características: 1 6oseer diferente número atómico 1 6oseen igual número de electrones 1 ;ienen igual distribución electrónica

Eemplo: #$ protones #$ electrones A protones #$ electrones

-I.ELEMENTO 345MICO

Es la forma como se le representa a un elemento en la ;abla 6eriódica. Este es una me+cla de sus isótopos naturales. ;al así que el elemento carbono es una me+cla de sus isótopos #'_%, #4_%, #B_%.

-II.

MASA AT)MICA RELATI-A

La masa atómica de los elementos que aparecen en la tabla periódica, está dado por el porcentae de abundancia de cada uno de sus isótopos, afectados por su masa respecti"a en uma (unidad de masa atómica).

m=m1a1

+_m

2a2

a1+a2+…

m1=masaatómicarelativa del primer isótopo

a1= porcentaje natural del primer isótopo

PRÁCTICA DE CLASE

#. Los números de masa de ' isótonos son el doble y triple de su número de protones respecti"amente. Sus números de electrones suman 'A. 9allar el

número atómico del átomo con mayor cantidad de nucleones.

'. Si el ión E1' _{tiene '# electrones y es}

isoelectrónico con un catión epta"alente de otro átomo. 9alle la suma de las cargas nucleares.

4. La diferencia de los cuadrados del número de masa y el número que presenta la carga nuclear de un átomo con #$ neutrones en su núcleo es '3$. eterminar el número de electrones que presentará el anión di"alente de dico átomo.

B. La me+cla isotópica de un metal en el planeta es 02.$' C (masa0'.24) y 4$.2#C (m0B.24). etermine la masa atómica del metal.

5. Dn catión di"alente posee un número un número de protones que está en relación 5:A con el número de neutrones. Si el número de electrones es '3. %alcular el número de masa.

0. %alcular el peso atómico promedio para el átomo de o&ígeno, de acuerdo a la siguiente tabla:

A. %alcula la masa atómica del litio sabiendo que está formado por una me+cla de 40Li y 4ALi. La abundancia de A

4 Li es del 2', B$ C. La masa isotópica del Li  0 es 0, $#0A y la del Li  A "ale A, $#A2.

3. El cobre natural está formado por los isótopos %u104 y %u105. El más abundante es el primero, con una distribución isotópica de 0B, B C. %alcula la masa atómica apro&imada del cobre. 2. %alcule la abundancia relati"a de los dos

isótopos de cloro 4A_{%l y} 45_{%l, sabiendo que}

la masa atómica relati"a del cloro es 45.5.

#$.En un átomo neutro el número de masa es #$3 y el número de neutrones es #B unidades más que el número de electrones. 9allar la carga nuclear.

##.En un anión tri"alente ay #' neutrones más que el número de protones, además el número de masa es proporcional al número de electrones como #4 es a 0. 9allar la carga nuclear.

#'.En dos átomos, la suma de sus cargas nucleares es 2$ y la diferencia de sus números de masa es '. /ndique para el isóbaro más ligero el número de electrones de su catión tri"alente.

#4.En ' isóbaros la suma total de sus nucleones es 40$, en uno de los isóbaros

ay 5$C más neutrones que protones y e&cede en 3 unidades a los neutrones del otro isóbaro. etermine para este último el número de electrones de su anión tri"alente.

#B.Dn anión di"alente es isoelectrónico con un catión tri"alente, éste último es isóbaro con el #A45%l y a la "e+ es isótono

con el #54'6 . etermine la carga nuclear

del primer ión.

#5.9allar la carga nuclear absoluta de uno de los 4 isótopos de un elemento, para los cuales la suma de sus números másicos es 43# y el promedio de sus respecti"os números de neutrones es AA.