Tema 1. Estructura de la materia. Estructura atómica y configuración electrónica. Clasificación periódica de los elementos. La Tabla Periódica.

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1 Tema 1. Estructura de la materia. Introducción. La teoría atómica. Estructura atómica y configuración electrónica. Electrones, Protones y Neutrones Número Atómico. Números de masa e isótopos Configuración electrónica Clasificación periódica de los elementos. La Tabla Periódica. Átomos, moléculas e iones. Formulación y nomenclatura inorgánica

2 Introducción. La teoría atómica. La Química es la Ciencia que estudia y describe la materia, sus propiedades químicas y físicas, los cambios químicos y físicos que sufre y las variaciones de energía que acompañan a estos procesos.

3 Naturaleza de la materia? Aristóteles elemento y compuesto

4 Introducción. La teoría atómica. Naturaleza de la materia? Demócrito, s. V a. C. : la naturaleza está formada por partículas muy pequeñas e indivisibles = ATOMOS Dalton, 1808, formuló la TEORÍA ATÓMICA = principio de la era moderna en química

5 Teoría Atómica de Dalton 1. La materia está formada por partículas indivisibles que no pueden crearse ni destruirse, a las que llamó átomos. 2. Los átomos de un elemento son idénticos entre sí con el mismo peso y propiedades. 3. Los átomos de distintos elementos pueden combinarse entre sí formando compuestos o moléculas. Los átomos pueden combinarse en distintas proporciones formando compuestos distintos. 4. Una reacción química constituye solo un reordenamiento de átomos, nunca la creación o destrucción de los mismos.

6 Estructura atómica. Los átomos son muy pequeños, con diámetros comprendidos entre 1 x m y 5 x m, o pm. 1 pm = m Núcleo Una unidad muy extendida para medir dimensiones a escala atómica es el angstrom (Å). 1 Å = m Partícula Localización Carga relativa Masa relativa Protón Núcleo x Neutrón Núcleo x Electrón Fuera del núcleo x 10-24

7 Componentes del Átomo: el núcleo A A Masa atómica Nº Total Protones y Neutrones X Z Z Número atómico Nº Total Protones Elementos neutros: Z = nº de electrones Dos isótopos son dos átomos de un mismo elemento que difieren en el número másico A, es decir, tienen el mismo número de protones y distinto número de neutrones. Isótopo Z A Nº Protones Nº Neutrones Uranio Uranio

8 Isótopos del hidrógeno Hdeuterio hidrógeno tritio

9 Componentes del Átomo: los electrones Electrones internos: poca influencia en reacciones químicas Región extranuclear (electrones) Situados en niveles energéticos bajos Núcleo (protones y neutrones) Situados en niveles energéticos elevados: más alejados del núcleo Electrones de valencia: responsables de las propiedades químicas

10 Componentes del Átomo: los electrones Niveles energéticos posibles para los electrones Subniveles energéticos: cuatro tipos s, p, d y f.

11 Subniveles energéticos = orbitales: cuatro tipos s, p, d y f orbital s: 1 en cada nivel orbital p: 3 en cada nivel a partir del nivel 2 orbital d: 5 en cada nivel a partir del nivel 3 orbital f: 7 en cada nivel a partir del nivel 4

12 Configuración electrónica. 1s 2s, 2p 3s, 3p, 3d 4s, 4p, 4d, 4f 5s, 5p, 5d, 5f 6s, 6p, 6d, 6f

13 Principio Regla de de máxima Aufbau: multiplicidad el llenado de de orbitales Hund: la tiene distribución lugar en un electrónica orden tal Principio de exclusión de Pauli: sólo puede existir en un mismo orbital que más la favorable energía del en Llenado átomo los subniveles de sea los mínima. orbitales: Primero aquella configuración que se llenan tiene los más electrónica orbitales electrones que como máximo dos electrones con espines opuestos poseen con los espines menor energía. paralelos. 1s 2s, 2p 3s, 3p, 3d 4s, 4p, 4d, 4f 5s, 5p, 5d, 5f 6s, 6p, 6d, 6f

14 Configuración electrónica de los elementos químicos A C A Masa atómica Nº Total Protones y Neutrones X Z Z Número atómico Nº Total Protones C Carga Valores + o - Si la carga del átomo es nula significa que Z= nº protones= nº electrones 1 1 H 0 Z= 1 nº electrones = 1 1s 1

15 Configuración electrónica de los elementos químicos Si la carga del átomo es nula significa que Z= nº protones= nº electrones Li 1s 2 2s 1 Última capa de electrones = capa de valencia 6 3 Li +1 carga del átomo +1 Z = nº protones = 3 nº electrones = 2 1s 2 CATIÓN

16 Configuración electrónica de los elementos químicos 16 8 O O -2 1s 2 2s 2 2p 4 1s 2 2s 2 2p 6 capa de valencia carga del átomo -2 Z = nº protones = 8 nº electrones = 8+2 = 10 ANIÓN

17 Introducción a la Tabla Períódica Grupos Periodos

18 Introducción a la Tabla Periódica 47 Número Atómico Plata Nombre del elemento Ag Símbolo del Elemento Masa atómica (peso)

19 Cromo Cr chroma = color Curio Cm Pierre y Marie Curie Fósforo P phosphorus = portador de luz Helio He helios = sol Hidrógeno H hydro = agua, genes = generador Tecnecio Tc technetos = artificial Yodo I iodes = violeta Vanadio V vanadis = diosa nórdica del amor y la belleza Plomo Pb plumbum = pesado

20 1s 2 2s 2 2p 6 3s s 2 5d 7 5s 2 5p 2

21 Introducción a la Tabla Períódica Grupos Periodos

22 Na + Cl - H + Cl - METAL NO METAL NO METAL NO METAL Compuesto iónico redes cristales Compuesto covalente moléculas

23 Carácter metálico de los elementos

24 ELEMENTOS QUÍMICOS: NO METALES HIDRÓGENO (H) con (+1) y (-1) HALÓGENOS: ANFÍGENOS: EDO: :±1, +3, +5, +7 EDO: :±2, +4, +6 - FLÚOR (F) Solo -1 - OXÍGENO (O) sólo ±2 - CLORO (Cl) - AZUFRE (S) - BROMO (Br) - SELENIO (Se) - IODO (I) - TELURO (Te) NITROGENOIDES: CARBONOIDES: EDO :+1, ±3, +5 EDO: ±4,±4 - NITRÓGENO (N) - CARBONO (C) - FÓSFORO (P) - SILICIO (Si) - ARSÉNICO (As) - ANTIMONIO (Sb)

25 METALES ALCALINOS (+1) ALCALINOTÉRREOS (+2) - LITIO (Li) - BERILIO (Be) - SODIO (Na) - MAGNESIO (Mg) - POTASIO (K) - CALCIO (Ca) - RUBIDIO (Rb) - ESTRONCIO (Sr) - CESIO (Cs) - BARIO (Ba) TÉRREOS (+3) VALENCIAS (+1 y +2) VALENCIAS (+1 y +3) - ALUMINIO (Al) - COBRE (Cu) - ORO (Au) - BORO (B) - MERCURIO (Hg) VALENCIAS (+2 y +3) VALENCIAS (+2 y +4) - HIERRO (Fe) - ESTAÑO (Sn) - COBALTO (Co) - PLOMO (Pb) - NÍQUEL (Ni) - PLATINO (Pt) - CROMO (Cr) - PALADIO (Pd)

26 NOMENCLATURA DE COMPUESTOS Formular Nombrar Sistema tradicional Nomenclatura IUPAC Nomenclatura de Stock o sistemática Introducción 2004

27 Na + Cl - H + Cl - METAL NO METAL NO METAL NO METAL Compuesto iónico redes cristales Compuesto covalente moléculas sales

28 COMPUESTOS BINARIOS SALES BINARIAS Metal + No metal No Metal + No Metal OXIDOS O 2- + catión ( M ò NM) C.B. HIDROGENO H - + M NM + H +

29 NOMENCLATURA: COMPUESTOS INORGANICOS COMPUESTOS BINARIOS SALES BINARIAS M a X b X -URO de M Al 2 S 3 Trisulfuro de dialuminio Nomenclatura IUPAC

30 Prefijos Nomenclatura IUPAC Mono- 1 Di- 2 Tri- 3 Tetra- 4 Penta- 5 Hexa- 6 Hepta- 7 Octa- 8 Ene- 9 Deca- 10 Introducción 2004

31 NOMENCLATURA: COMPUESTOS INORGANICOS COMPUESTOS BINARIOS SALES BINARIAS M a X b X -URO de M Al 2 S 3 Trisulfuro de dialuminio Sulfuro de aluminio (III) IUPAC STOCK hipo-...-oso -oso -ico per-...-ico Sulfuro alumínico tradicional

32 Aniones monoatómicos comunes -uro fluoruro cloruro bromuro ioduro hidruro nitruro fosfuro sulfuro F - Cl - Br - I - H - N 3- P 3- S 2- Introducción 2004

33 NOMENCLATURA: COMPUESTOS INORGANICOS COMPUESTOS BINARIOS SALES BINARIAS OXIDOS M a X b X -URO de M (a) X 2 O b o M 2 O b óxido de M ó X (b) CO 2 óxido de carbono (IV) dióxido de carbono anhídrido carbónico Fe 2 O 3 óxido de hierro (III) Dióxido de trihierro Óxido férrico

34 Compuestos binarios entre no metales N 2 O 5 Cl 2 O 7 pentóxido de dinitrógeno heptóxido de dicloro Introducción 2004

35 Compuestos binarios metal-no metal K 2 O monóxido de dipotasio óxido de potasio (I) óxido potásico Fe 2 O 3 trióxido de dihierro óxido de hierro (III) óxido férrico Introducción 2004

36 NOMENCLATURA: COMPUESTOS INORGANICOS COMPUESTOS BINARIOS SALES BINARIAS M a X b X -URO de M (a) OXIDOS X 2 O b o M 2 O b óxido de M ó X (b) C.B. HIDROGENO H a X X-URO de hidrógeno Ácido hídrico MH b Hidruro de M (b) H 2 S sulfuro de hidrógeno Ácido sulfhídrico AlH 3 trihidruro de aluminio hidruro de aluminio (III) hidruro alumínico

37 NOMENCLATURA: COMPUESTOS INORGANICOS COMPUESTOS BINARIOS SALES BINARIAS M a X b X -URO de M (a) OXIDOS X 2 O b o M 2 O b óxido de M ó X (b) C.B. HIDROGENO H a X MH b X-URO de hidrógeno Hidruro de M (b)

38 NOMENCLATURA: COMPUESTOS INORGANICOS COMPUESTOS BINARIOS OXIDOS COMPUESTOS TERNARIOS HIDROXIDOS X 2 O b o M 2 O b óxido de M ó X (b) M a (OH) b hidróxido de M (a) Ni(OH) 3 Trihidróxido de níquel hidróxido de níquel (III)

39 NOMENCLATURA: COMPUESTOS INORGANICOS COMPUESTOS BINARIOS C.B.HIDROGENO COMPUESTOS TERNARIOS OXOACIDOS H a X X-URO de hidrógeno Ácido hídrico H a (ANION) ácido H 2 O + CO 2 (anhídrido carbónico) H 2 CO 3 ácido carbónico H 2 O + N 2 O 3 (anhídrido nitroso) H 2 N 2 O 4 HNO 2 ácido nitroso H 1 (NM O (a+1)/2 ) a impar H 2 (NM O (a+2)/2 ) a par

40 NOMENCLATURA: COMPUESTOS INORGANICOS OXOACIDOS Carbónico H 2 CO 3 Nitroso HNO 2 Nítrico HNO 3 Fosforoso H 3 PO 3 fosfórico H 3 PO 4 Sulfuroso H 2 SO 3 Sulfúrico H 2 SO 4 Hipocloroso HClO cloroso HClO 2 clórico HClO 3 perclórico HClO 4 Hipobromoso HBrO bromoso HBrO 2 Brómico HBrO 3 perbrómico HBrO 4 Hipoyodoso HIO yodoso HIO 2 yódico HIO 3 peryódico HIO 4

41 NOMENCLATURA: COMPUESTOS INORGANICOS COMPUESTOS TERNARIOS OXOACIDOS H a (ANION) ácido OXOSALES M a (ANION) b de M (a) H 2 CO 3 ácido carbónico H +1 ( CO 3 ) 2- Ca 2+ + CO 3 2- Ca 2 (CO 3 ) 2 CaCO 3 carbonato de calcio Fe 3+ + CO 2-3 Fe 2 (CO 3 ) 3 carbonato de hierro (III) carbonato férrico

42 NOMENCLATURA: COMPUESTOS INORGANICOS OXOACIDOS S A L E S hipo-...-ito -ito -ato per-...-ato hipo-...-oso -oso -ico per-...-ico A C I D O S Carbonato CO 2-3 ácido carbónico H 2 CO 3 Nitrito NO - 2 ácido nitroso HNO 2 nitrato NO - 3 ácido nítrico HNO 3

43 NOMENCLATURA: COMPUESTOS INORGANICOS ANIONES Óxido O 2- Hidróxido OH - Carbonato CO 3 2- hidrógenocarbonato HCO 3 - Nitrito NO 2 - nitrato NO 3 - Fosfito PO 3-3 hidrógenofosfito HPO 2-3 Dihidrógenofosfito H 2 PO - 3 Fosfato PO 3-4 hidrógenofosfato HPO 2-4 Dihidrógenofosfato H 2 PO - 4 Sulfito SO 2-3 hidrógenosulfito HSO - 3 Sulfato SO 2-4 hidrogenosulfato HSO - 4

44 NOMENCLATURA: COMPUESTOS INORGANICOS ANIONES Hipoclorito ClO - clorito ClO - 2 Clorato ClO - 3 perclorato ClO - 4 Hipobromito BrO - bromito BrO - 2 Bromato BrO - 3 perbromato BrO - 4 Hipoyodito IO - yodito IO - 2 yodato IO - 3 peryodato IO - 4 Permanganato MnO - 4 manganato MnO 2-4 Dicromato Cr 2 O 2-7 cromato CrO 2-4 Tiosulfato S 2 O 2-3 pirofosfato S 2 O 2-7 Cianuro CN -

45 NOMENCLATURA: COMPUESTOS INORGANICOS OXOACIDOS Permangánico HMnO 4 mangánico H 2 MnO 4 Dicrómico H 2 Cr 2 O 7 crómico H 2 CrO 4 Tiosulfúrico H 2 S 2 O 3 pirosulfúrico H 2 S 2 O 7 Cianhídrico HCN

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