COMIENZOS DE LA TEORIA ATMICA Y SUS ESTRUCTURASDocente: Msc. Luz Elena Ruiz Galvis

La materia est formada por tomos y molculas que se unen para formar los compuestos. Cada tomo est compuesto de un ncleo con carga positiva y unos electrones con carga negativa, que orbitan a su alrededor. El ncleo, a su vez, est formado por protones (+) y neutrones, que se denominan nucleones. stos nucleones estn formados por quarks.DE QU ESTN HECHAS LAS COSAS?

Niveles de energa (Posibilidad de encontrar un electrn ( e- )) : 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 ESTRUCTURA ATMICASubniveles u orbtales :Forma:pxpzzxyzxyxzy ss, p, d, f

ORBITALES d

ORBITALES f

Configuracin electrnica(sirve para mostrar la distri-bucin de electrones)

NIVELORBITALES O SUBNIVELESNo. De e- de cada subnivel11s222s, 2p633s, 3p, 3d1044s, 4p, 4d, 4f14

Estructura atmica:

MODEO ATMICO DE DALTONLos elementos se componen de partculas diminutas e indivisibles, llamadas tomos.2. Los tomos del mismo elemento tienen masa y tamao semejante.tomos de elementos distintos tienen masa y tamao diferentes.Los componentes qumicos se forman por la unin de dos o ms tomos de elementos distintos.Los tomos se combinan para formar compuestos, en proporciones numricas sencillas, como uno a uno, dos a dos, dos a tres, etc.Los tomos de de dos elementos pueden combinarse en diferentes proporciones para formar ms de un compuesto.

Istopo: son los que tienen igual nmero atmico (nmero de protones en el ncleo), pero diferente nmero msico (nmero de neutrones en el ncleo) Ejemplo:Hidrgeno-3 o tritio, carbono-12, carbono-14, uranio-238,

smbolo qumico: 3H, 12C, 14C, 238U

Si la relacin entre el nmero de protones y de neutrones no es la apropiada para obtener la estabilidad nuclear, el istopo es radiactivo. Los tomo inestables son radioactivos: sus ncleos cambian o se desintegran emitiendo radiaciones, en forma de partculas o de ondas electromagnticas. Rayos alfa, rayos beta, rayos gamma.

123I Es una fuente intensa de rayos gamma que no emite partculas beta dainas; muy eficaz para obtener imgenes de la glndulas tiroideas.

99Tc Emisor de rayos gamma; se inyecta en el paciente y este istopo se concentra en los huesos, de ah que sea usado en radiodiagnstico de huesos.

60Co Es un emisor de rayos gamma; estos rayos se usan para destruir clulas cancergenas. El haz de rayos gamma se dirige al centro del tumor para que no dae a tejidos sanos.

Aplicaciones:En qumica y bioqumica, el deuterio se utiliza como trazalneas isotpico no radiactivo en molculas para estudiar reacciones qumicas y caminos metablicos. En fsica nuclear, radiologa

Conceptos importantesUnidad de masa atmica: masas de los protones y neutrones en nmeros enteros. 1 UMA 1.66 x 10-24

Masa atmica = nmero de protones + nmero de neutrones

Nmero atmico (Z) = nmero de protones nucleares

Nmero de masa (A) = nmero de protones y neutrones en el ncleo. A = Z + N

CONCEPTOS FUNDAMENTALES DE QUIMICAQUIMICACIENCIA QUE ESTUDIA LAS PROPIEDADES DE LOS MATERIALES Y LOS CAMBIOS QUE SUFREN ESTOSMATERIAMATERIAL FISICO DEL UNIVERSO,CON 3 CARACTERISTICAS OCUPA UN LUGAREN EL ESPACIOPOSEE MASATIENE ENERGIA

CLASIFICACION DE LA MATERIASEGN EL ESTADO FISICO* LLAMADO TAMBIEN VAPOR* NO TIENE VOLUMEN NI FORMA DEFINIDA* SE AJUSTAN AL RECIPIENTELIQUIDO* POSEEN UN VOLUMEN DEFINIDO* NO TIENEN FORMA DEFINIDA* TOMA LA FORMA DEL RECIPIENTE

CLASIFICACION DE LA MATERIASEGN SU COMPOSICION1. SUSTANCIA PURA* MATERIA QUE TIENE UNA COMPOSICION FISICA Y PROPIEDADES CARACTERISTICAS.* ELEMENTOSUSTANCIA QUE NO PUEDE DESCOMPONERSE EN SUS TANCIAS MAS SIMPLES.* COMPUESTOSUSTANCIA FORMADA POR 2 O MAS ELEMENTOS YCONTIENE DOS O MAS CLASES DE ATOMOS.(AGUA, SAL)

CLASIFICACION DE LA MATERIASEGN SU COMPOSICION 2. MEZCLASCOMBINACIONES DE DOS O MAS SUSTANCIAS EN LAS QUE CADA SUSTANCIA CONSERVA SU PROPIA IDENTIDAD QUIMICA Y SUS PROPIEDADESCOMBINACIN DE DOS O MAS SUSTANCIAS PURAS EN DISTINTAS PROPORCIONES Y CADA UNA CONSERVA SU IDENTIDADFORMADOS POR DOS O MAS SUSTANCIAS PURAS EN PROPORCIONES VARIABLESHETEROGENEASHOMOGENEAS

COMPOSICION DE MATERIAMATERIAMezclaHeterogneaSustanciapuraMezcla homognea(solucin)ElementoCompuestoEs uniforme en todas sus partes?Se puede separar con procedimientosfsicos?HomogneaSe puede descomponeren otras sustanciasusando procesosqumicos?NOSISISINONO

SE BASA EN LAS DIFERENCIAS DEL PUNTO DE EBULLICIONSE BASA EN LA DIFERENCIA DE LOS TIEMPOSDE EVAPORACIONSE BASA EN AUMENTAR LA TEMPERATURA DELSOLVENTE PARA OBTENER UN SOLUTOCONSISTE EN ENFRIAR BRUSCAMENTE LA MEZCLA PARA DISMINUIR LA SOLUBILIDADDEL SOLIDO

SE BASA EN LAS DIFERENCIAS DE DENSIDADES CONSISTE EN HACER PASAR LA MEZCLA POR MEDIOS POROSOSAPROVECHA LA FUERZA CENTRIFUGA DE LAS PARTICULAS DEL SOLIDO AGRUPANDOSE ENTRE SI

NO SE ALTERA LA IDENTIDAD,NI LA COMPOSICION DE LA SUSTANCIA . COLOR, OLOR DENSIDAD PUNTO DE FUSION - EBULLICION, DUREZA DESCRIBE LA FORMA EN QUE UNA SUSTANCIA PUEDE REACCIONAR CON OTRAS. INFLAMIBILIDAD, COMBUSTIBILIDAD, ETC. AQUELLAS QUE NO DEPENDEN DE LA CANTIDADDE MATERIA SON UTILES PARA IDENTIFICARSUSTANCIAS. TEMPERATURA,PUNTO DE FUSION Y DENSIDAD DEPENDEN DE LA CANTIDAD DE MUESTRA. MASA Y VOLUMEN.

LAS SUSTANCIAS VARIAN EN SU APARIENCIA FISICA PERO NO EN SU COMPOSICION. EVAPORACION DEL AGUA , TODOS LOS CAMBIOS DE ESTADO. TAMBIEN SON LLAMADAS REACCIONES QUIMICAS. SE TRANSFORMA EN SUSTANCIAS QUIMICAMENTE DISTINTAS. HAY REORDENAMIENTO DE ATOMOS.

PRESENTA TRANSFORMACIONES EN LAS PROPIEDADES FUNDAMENTALES. HAY VARIACION EN LA ESTRUCTURA DEL NUCLEODE LOS ATOMOS. FORMACION DE ISOTOPOS.

SLIDO LQUIDOSGASES SOLIDIFICACINLICUEFACCINVAPORIZACINCONDENSACINSUBLIMACIN INVERSASUBLIMACINCAMBIOS DE ESTADO

MODELOS ATOMICOSTEORA ATMICASe basaMATERIA NO ES CONTINUAFORMADA POR PARTCULASATMO DIVERSAS CONCEPCIONES FE NECESARIO MODIFICAR CADA MODELO CADA MODELO SE APOYA EN LOS ANTERIORES LEUCIPO Y DEMOCRITO FUERON LOS PIONEROS

...MODELOS ATOMICOS

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Conceptos bsicos

JHON DALTON

(Discontinuidad de la materia

(Los tomos del mismo tipo tienen igual masa y propiedades (no se incluye el concepto de istopos)

THOMSON

(Divisibilidad del tomo.

(El tomo se considera como una esfera de carga positiva, con los electrones repartidos como pequeos grnulos.

RUTHERFORD

(Conceptos de ncleo y corteza.

( Los electrones giran alrededor del ncleo como los planetas alrededor del Sol (modelo planetario)

(Fallos del modelo:

1. No explica los espectros atmicos

2. Se contradice con las leyes del electromagnetismo de Maxwell.

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Conceptos bsicos

BHR

( Conceptos previos:

Espectros atmicos

Teoria cuntica de Planck

(Postulados de Bhr

(Nmeros cunticos:

Correccin de Sommerfeld

Efecto Zeemann

Espn del electrn

(Fallos del modelo: es un modelo semiemprico, en donde se han tenido que introducir unos postulados cuya justificacin es a posteriori.

SCHRDINGER

(Conceptos previos:

Dualidad corpsculo-onda: hiptesis de Louis de Broglie

Principio de incertidumbre de Heisenberg

(Ecuacin de Schrdinger

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...MODELOS ATOMICOS

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Conceptos bsicos

BHR

( Conceptos previos:

Espectros atmicos

Teoria cuntica de Planck

(Postulados de Bhr

(Nmeros cunticos:

Correccin de Sommerfeld

Efecto Zeemann

Espn del electrn

(Fallos del modelo: es un modelo semiemprico, en donde se han tenido que introducir unos postulados cuya justificacin es a posteriori.

SCHRDINGER

(Conceptos previos:

Dualidad corpsculo-onda: hiptesis de Louis de Broglie

Principio de incertidumbre de Heisenberg

(Ecuacin de Schrdinger

Clasificacin peridica de los elementosElementos Representativos: Estos son los elementos de los grupos 1A hasta el 7A, todos los cuales tienen incompletos los subniveles s o p del mximo nmero cuntico principal.Gases Nobles: Son los elementos situados el grupo 8A , con excepcin del helio todos tienen completamente lleno el subnivel pMetales de Transicin: Son los elementos que se encuentran ubicados en los grupos 1B y 3B hasta el 8B, los cuales tienen incompleta el subnivel d o forman fcilmente cationes con el subnivel d incompleto. Lantnidos y Actnidos: Tambin son llamados elementos de transicin del bloque f por que tienen incompleto el subnivel f .

TABLA PERIODICA MENDELEEV y MEYER (1.830 1907) ordenaron los elementos de acurdoA la masa atmica.Perodos GruposIAIIAG. noblesVIIAGrupo A : elementos representativosGrupo B y VIII: elementos de transicin (serie de los lantnidos y actnidosIIIBIIIAIVAIBIIBElectr.Electronegatividad

EL GRUPO IA = METALES ALCALINOS

EL GRUPO IIA = METALES ALCALINO TRREOS

VIIA = HALGENOS

GRUPO 0 = GASES NOBLES

GRUPO IVA = FAMILIA DEL CARBONO

GRUPO VA = FAMILIA DEL NITRGENO

GRUPO VIA = FAMILIA DEL OXGENO

GASES NOBLES Y HALGENOS: NO METALES

METALOIDES = ENTRE METALES Y NO METALES

TODOS LOS TOMOS DE LA MISMA FAMILIA TIENEN EL MISMO NMERO DE ELECTRONES EN SUS NIVELES ALTOS

ESTOS NMEROS DIFIEREN DE FAMILIA A FAMILIA

METALES: Elementos qumicos (oro, plata, cobre etc). Generalmente solidos a temperatura ordinaria, poseen brillo, son buenos conductores del calor y de la electricidad. Tienden a perder electrones.

No metales: elementos qumicos (Cl, S, NN, etc) generalmente sin brillo metlico, malos conductores del calor y de la electricidad, tienen tendencia a ganar electrones.

Metaloides: exhiben caractersticas de metales y no metales.

Elemento:Es una sustancia fundamental o elemental que se puede descomponer por Medios qumicos en sustancias ms sencillas. Compuesta por tomos.Distribucin de los elementosSe encuentran distribuidos de manera muy irregular en la naturaleza. A temperatura normal ambiental, bromo y mercurio son lquidos.Once elementos: H, N, O, F, Cl, He, Ar, Kr, Xe y Ra son gases

Todos los dems elementos son slidos10 elementos forman aproximadamente 99% de la masa de la corteza terrestre, agua de mar y atmsfera

Nombres de los elementos

Provienen de varias fuentes: Se derivan de las palabras griegas, latinas o alemanesDescriben alguna propiedad del elemento. Ej. Yodo - griega iodes: color violeta.

Bismuto: aleman bismat: masa blanca.

Localidad en que se descubrieron: ej. Germanio (alemania)

Otros han recibido su nombre en honor a cientficos famosos como einstenio y el curio: en honor a Albert Einstein y a Marie Curie.

Variacin peridica de las propiedades fsicasRADIO ATMICO: Hace rerencia al tamao de los mismos, siendo ms especficos el radio atmico se define como la mitad de la distancia entre los dos ncleos de dos tomos metlicos adyacentes.En los grupos aumentan de arriba hacia abajo y en los periodos disminuye de izquierda a derechaENERGA DE IONIZACIN: energa mnima (en KJ/mol) que se requiere para quitar un electrn de un tomo en estado gaseoso, en su estado fundamental, dando como resultado la formacin de iones de tipo positivo o cationes.En el sistema peridico esta energa varia en los grupos aumenta de abajo hacia arriba, mientras que en los periodos aumenta de izquierda a derecha.

Variacin peridica de las propiedades fsicasAFINIDAD ELECTRNICA: cambio de energa que ocurre cuando un tomo, en estado gaseoso, acepta un electrn para formar iones de tipo negativos a aniones en los grupos crece de abajo hacia arriba y en los periodos aumenta de izquierda a derecha.ELECTRONEGATIVIDAD: Se define como la capacidad que tienen lo tomos para atraer y sostener hacia s los electrones de un enlace qumico. aumenta de izquierda a derecha a travs de los periodos de la tabla peridica, mientras que en los grupos disminuye de abajo hacia arriba.

COMPUESTO

Sustancia que contiene dos o ms elementos combinados qumicamente en proporciones de masa definidaClasificacinMoleculares: es la unidad individual ms pequea sinCarga de un compuesto, formada por la unin de dos o ms tomos. Ej. H2OIn: es un tomo o grupo de tomos con carga positiva o negativa. Se mantienen unidas por fuerzas de atraccinque existen entre los iones.In con carga (-) anin ---- In con carga (+) catin. Cl - Na+Elementos que existen como molculas diatmicasSlo contienen dos tomos (iguales o distintos). Siete elementos (ningn metal) se presentan como molculas diatmicas.H2, N2, O2, F2,Cl2, Br2, I2

Un enlace qumico es la unin entre dos o ms tomos para formar una entidad de orden superior, como una molcula o una estructura cristalina. Para formar un enlace dos reglas deben ser cumplidas regla del dueto y la regla del octeto.

Una primera aproximacin para interpretar el enlace

REGLA DEL OCTETO

REGLA DEL DUETOLos tomos al combinarse ganan, pierden o comparten electrones tratando de adquirir la estructura de gas noble con ocho electrones en su nivel exterior (llamados electrones de valencia) formando un octeto.Los elementos del primer periodo (H) y (He) solo pueden admitircomo mximo dos electrones en su nivel exteriorLewis

Clasificacin de los elementos para interpretar la regla del octetoMetales: baja electronegatividad, baja energa de ionizacin. Tienden a perder electrones y formar iones positivos.No metales: alta electronegatividad. Tienden a ganar electrones y formar iones negativos.

ENERGIA DE IONIZACION: es la energa que se necesita para eliminar un electrn del tomoPor ej: Na + energa de ionizacin -------- Na+ + e-

Comportamiento: disminuye al descender en los gruposaumenta de izquierda a derecha en los periodos.ELECTRONEGATIVIDAD: es la medida de un tomo de ganar electrones.

Comportamiento: aumenta de abajo hacia arriba en los gruposAumenta. En los periodos aumenta de izquierda a derecha.

Un enlace es inico cuando la diferencia de electronegatividad entre dos tomos es mayor o igual a 1.7 y es covalente cuando la diferencia es menor que 1.7

ESTRUCTURA DE LEWIS DE LOS TOMOSElectrn desapareadoLos electrones de valencia del nivel ms energtico son los queIntervienen en la actividad electrnica que forman de enlaces Qumicos.Mtodo para expresar el comportamiento qumico del tomo asociado de manera directa con los electrones que se localizan en los ltimos niveles energticos llamados electrones de valencia.Representacin de la estructura de Lewis

Covalente normal: aportan = # de e-

Enlace inicoEl compuesto inico se forma al reaccionar un metal con un no metal.Los tomos del metal pierden electrones (se forma un catin) y los acepta el no metal (se forma un anin).Los iones de distinta carga se atraen elctricamente, se ordenan y forman una red inica. Los compuestos inicos no estn formados por molculas.

Enlace inico entre Cl y Na:Los electrones se transfieren de un tomo de menor electronegatividad al ms electronegativo.Ocurre entre los grupos IA a VIIA - ej. NaCl, MgO, MgCl2, NaF, NaS, Al2O3, , MgF2

Molcula de NaCl

Redes inicas

Propiedades compuestos inicosElevados puntos de fusin y ebullicinSolubles en aguaNo conducen la electricidad en estado slido, pero s en estado disuelto o fundido (Reaccin qumica: electrolisis)Al intentar deformarlos se rompe el cristal (fragilidad), generalmente son slidos

Enlace covalente

Los compuestos covalentes se originan por la comparticin de electrones entre tomos no metlicos. uno no metal y el hidrogeno. Ejemplos: HCl, BrCl, H2, O2Segn # de electrones compartidos: Simple - doble - triple.

2. Segn el # de e- aportados por cada tomo: cov. normal y cov. Coordinado dativo.

3. Segn la diferencia de electronegatividades polaridad del enlace: No polar - Polar. Tipos de enlace

Enlace covalente normal (segn el # de e- compartidos)Si se comparten un par de e-: enlace covalente simple: H2, F2, Cl2, HCl. Si se comparten dos pares de e- : enlace covalente doble

Si se comparten tres pares de e-: enlace covalente triple

Polaridad del enlace covalente Segn la diferencia de electronegatividad Enlace covalente polar: entre tomos de distinta electronegatividad (HCl, H2O, HF, CO2). Los electrones compartidos estn ms desplazados hacia el tomo ms electronegativo. Aparecen zonas de mayor densidad de carga positiva (+) y zonas de mayor densidad de carga negativa (-)

Molculas covalentes polares: el centro geomtrico de - no coincide con el centro geomtrico de +

Polaridad del enlace covalenteSegn la diferencia de electronegatividad2. Enlace covalente apolar: entre tomos de idntica electronegatividad (H2, Cl2, N2, O2). Los electrones compartidos pertenencen por igual a los dos tomos.

Segn el # de e- aportados por cada tomo: 1. Enlace covalente normalCuando ambos tomos aportan igual nmero de electrones de enlace.

F2 F - F F F

Segn el # de e- aportados por cada tomo: 2. Enlace covalente dativo o coordinado Cuando el par de electrones compartidos pertenece slo a un tomo. NH4+, H3O-, SO2El tomo que aporta el par de electrones se llama donador (siempre el menos electronegativo) y el que los recibe receptor o aceptor (siempre el ms electronegativo)

Enlace de tomos de azufre (S) y oxgeno (O)Molcula de SO: enlace covalente dobleMolcula de SO2: enlace covalente doble y un enlace covalente coordinado o dativoMolcula de SO3: enlace covalente doble y dos enlaces covalentes coordinado o dativo

Propiedades compuestos covalentesNo conducen la electricidadSolubles: molculas apolares apolaresInsolubles: molculas polares - polaresBajos puntos de fusin y ebullicinFuerzas intermoleculares?

Enlace metlicoLas sustancias metlicas estn formadas por tomos de un mismo elemento metlico (baja electronegatividad).Los tomos del elemento metlico pierden algunos electrones, formndose un catin o resto metlico. Se forma al mismo tiempo una nube o mar de electrones: conjunto de electrones libres, deslocalizados, que no pertenecen a ningn tomo en particular.Los cationes se repelen entre s, pero son atrados por el mar de electrones que hay entre ellos. Se forma as una red metlica: las sustancias metlicas tampoco estn formadas por molculas.

El modelo del mar de electrones representa al metal como un conjunto de cationes ocupando las posiciones fijas de la red, y los electrones libres movindose con facilidad, sin estar confinados a ningn catin especfico

Propiedades sustancias metlicasElevados puntos de fusin y ebullicinInsolubles en aguaConducen la electricidad incluso en estado slido (slo se calientan: cambio fsico). La conductividad es mayor a bajas temperaturas.Pueden deformarse sin romperse

Las Fuerzas Intermoleculares, son fuerzas de atraccin y repulsin (cohesin) entre las molculas (lquidas y slidas).

Ejemplo Carboxilo ( COO ) y Amino NH2de un amioncido, pptido, polipptido o protena con otra.ATRACCIN ENTRE MOLCULAS

Fuerzas de Van der Waals o fuerzas de dispersin Estas fuerzas provienen de dipolos (molculas con dos cargas) transitorios: como resultado de los movimientos de electrones, en cierto instante una porcin de la molcula se vuelve ligeramente negativa, mientras que en otra regin aparece una carga positiva equivalente. Ej, Hidrocarburos

.Estas fuerzas son las responsables de muchos fenmenos fsicos y qumicos como la adhesin, rozamiento, difusin, tensin superficial y la viscosidad. Todos los tomos, aunque sean apolares, forman pequeos dipolos debidos al giro de los electrones en torno al ncleo.

Estas son interacciones que ocurren entre especies con carga. Las cargas similares se repelen, mientras que las opuestas se atraen. HCl, HBr, HI

Es la fuerza que existe entre un ion y una molcula polar neutra que posee un momento dipolar permanente, las molculas polares son dipolos tienen un extremo positivo y un extremo negativo. (soluciones de las sustancias inicas en lquidos) 2. Fuerzas ion-dipolo

HFH2ONH3Enlace de hidrgeno

Enlace de Hidrgeno en la molcula de agua

Enlace de hidrgenoEste tipo de enlace es el responsable de la existencia del agua en estado lquido y slido.

Enlaces de hidrgeno en el ADN

Non-covalent Bonds

Much weaker than covalent bonds

- these bonds break and reform at Room Temperature (RT)Transient Bonds

- however, cumulatively they are very effective e.g. helix for proteins and double helix for DNA

lecture 2/ MBB 222 02-2

Un es un tipo de enlace covalente que se produce entre dos grupos hidroxilo (OH) de un grupo fosfato y dos hidroxilos de otras dos molculas a travs de un doble enlace ster. Los enlaces fosfodister son esenciales para la vida, pues son los responsables del esqueleto de las hebras de ADN y ARN. Tambin estn presentes en los fosfolpidos, molculas constituyentes de las bicapas lipdicas de todas las membranas celulares.Enlace fosfodister

omega.ilce.edu.mx:3000/sites/ciencia/volumen3/ciencia3/.../sec_15.htm es.geocities.com/josemanuelpuertas/ENLACE_QUIMICO/enlace.htm http://concurso.cnice.mec.es/cnice2005/93_iniciacion_interactiva_materia/curso/materiales/enlaces/covalente.htmWebgrafaCHANG, Raymond. Qumica. Novena edicin. McGraw Hill. P. 1053. 2007.Bibliografa

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