ESTRUCTURA DE LA MATERIA

Transcripción

1 ESTRUCTURA DE LA MATERIA 1. Atomos y partículas subatómicas La materia, sea el estado en el que se encuentre (sólido líquido gas) está constituida por partículas diminutas llamadas átomos. Actualmente, se acepta el modelo atómico de Bohr. Para BOHR, el átomo está constituido por dos partes muy diferentes entre sí: Posee una zona central, llamada núcleo, formada por dos tipos de partículas subatómicas: - Protones, con carga positiva - Neutrones, sin carga eléctrica Posee una zona externa, llamada corteza, formada por partículas cargadas negativamente llamadas electrones, que poseen cierta movilidad y se distribuyen en capas concéntricas. El átomo es globalmente neutro (sin carga). Los electrones de un átomo se ordenan de la siguiente manera: Primer orbital: 2 electrones. Segundo orbital: hasta 8. Tercer orbital: hasta 8 y así sucesivamente. Ejemplo: Por ejemplo, el Calcio (Ca) tiene 20 electrones distribuidos así: 2 electrones en la primera capa, 8 en la segunda, 8 en la tercera y 2 en la cuarta.

2 El número de protones que tiene un átomo es lo que lo caracteriza como tal. Por ejemplo si tenemos un átomo con 26 protones tendrá las propiedades del hierro, y por lo tanto será hierro. Si tiene 29 protones será cobre, y si tiene 79 será oro. Un átomo se identifica por el número de protones que hay en su núcleo, lo que se denomina número atómico y se simboliza por la letra Z. Se representa por un número pequeño situado como superíndice arriba a la izquierda del símbolo. (MIRA LA TABLA PERIÓDICA EN LA PÁGINA 4) Como el átomo es eléctricamente neutro, el número de protones (cargas positivas) será igual al de electrones (cargas negativas). Por ejemplo un átomo con 6 protones será de carbono y tendrá otros seis electrones en la corteza. 2. La masa de los átomos: El número másico (peso atómico) Como hemos visto el átomo está formado por las siguientes partículas subatómicas: Electrones: se simbolizan como e -. Poseen muy poca masa (9, Kg) en comparación con protones y neutrones. Poseen carga eléctrica negativa. Protones: se simbolizan como p +. Poseen carga eléctrica positiva y una masa de 1, Kg (más de 1800 veces mayor que la de un electrón) Neutrones: se simbolizan como n. No poseen carga eléctrica, es decir, son neutros, y su masa es casi igual a la de un protón (1, Kg) Entonces dado que los electrones no tienen casi masa, se considera que toda la masa del átomo se debe a la masa de los protones más la de los neutrones. La masa de protones más de los neutrones se llama número másico y se simboliza con la letra A. Protones + Neutrones = Número másico Por lo tanto el número de neutrones se obtendrá restando el número atómico (nº de protones) del número másico. Número de neutrones = A-Z 3. Alteraciones en los átomos: iones e isótopos. Alguna de las partículas de los átomos puede alterar su número sin que varíe el tipo de elemento presente. De esta manera se forman los iones y los isótopos:

3 A. Los iones. Un átomo puede ganar o perder electrones, lo que le va a proporcionar una carga eléctrica neta, pues tendrá un exceso de carga negativa o positiva respectivamente. El átomo entonces se denomina ion. Si un átomo de cloro (Z=17) gana un electrón, tendrá 17 protones y 18 electrones, con lo que su carga neta será de -1 (una negativa más que positivas), lo denominamos ion de cloro y se representa como Cl -. En el caso de que sea un átomo de potasio (Z=19), que tiene 19 protones y 19 electrones, si pierde un electrón su carga neta será de +1 (una positiva más que negativas), y lo denominaremos ión de potasio y lo representamos como K +. IONES ANIONES: Tienen carga negativa al ganar electrones: Cl -. CATIONES: Tienen carga positiva al perder electrones: K +, Ca 2+, Na + B. Isótopos. Es posible que átomos del mismo elemento tengan diferente número másico (peso atómico). Esto sucede cuando tienen diferente número de neutrones. Se dice entonces que son isótopos entre sí. Por ejemplo existen átomos de carbono (Z=6) con números másicos (pesos atómicos) 12, 13 y 14, por lo que tendrán 6, 7 y 8 neutrones respectivamente cada uno de ellos, y son por lo tanto isótopos del carbono. Los isótopos pueden ser naturales como los del carbono o artificiales si se preparan en el laboratorio añadiéndoles neutrones mediante el bombardeo de los átomos. Muchos isótopos son inestables y se desintegran fácilmente, lo que significa que emiten partículas con cierta energía (a veces mucha) y que se detectan mediante aparatos especiales. Los isótopos tienen gran utilidad en la medicina (para diagnosticar enfermedades) y arqueología (para saber la edad de un objeto) 4. Las moléculas Los distintos átomos de los elementos químicos se agrupan y se enlazan unos con otros, en proporciones fijas y definidas, formando lo que se conoce como moléculas. Ejemplo: NH 3 : molécula de amoniaco, formada por 1 átomo de nitrógeno (N) y 3 átomos de hidrógeno (H) Ejemplo: H 2 SO 4 : molécula de ácido sulfúrico, formada por 2 átomos de hidrógeno (H), 1 átomo de azufre (S) y 4 átomos de oxígeno (O).

4 5. Sistema periódico o tabla periódica de los elementos Hoy día se conocen 118 elementos químicos, cada uno de ellos formado por átomos iguales. Lo que diferencia a un átomo de un elemento de otro átomo de otro elemento es el número de protones que ese átomo tiene en su núcleo (número atómico o Z). Cada elemento químico posee un nombre, y ese nombre, para simplificar y resumir, se representa con un símbolo. Ejemplo: Carbono C Magnesio Mg Estaño Sn El símbolo de un elemento químico puede tener 1 o 2 letras. La primera letra siempre se escribe con mayúscula, y la segunda letra (si la tiene) siempre se escribe con minúscula. Hoy día, se siguen descubriendo elementos químicos, a muchos ya se les representan con un símbolo compuesto por 3 letras (la primera con mayúscula y las dos siguientes con minúscula) Ejemplo: Ununnilio Uun Unununio Uuu Unumbio Uub Los 118 elementos químicos conocidos se ordenan atendiendo a su número atómico o Z (número de protones que el átomo tiene en su núcleo) en la denominada Tabla Periódica o Sistema Periódico de los Elementos. En dicha tabla, es importante conocer 2 conceptos: Periodo o Fila: es el número de elementos químicos pertenecientes a una misma fila, y que están ordenados de forma progresiva por su número atómico Z. Hay 7 filas o periodos = líneas horizontales. Grupo o Columna: es el número de elementos químicos con propiedades químicas similares que forman parte de una misma columna. Hay 18 columnas o grupos = líneas verticales.

5 IMPORTANTE Hay que saberse el símbolo de todos los elementos químicos de la tabla periódica (para posteriormente formular con garantías), a excepción de las 2 filas que se salen del esquema general de la tabla (lantánidos y actínidos = NO HAY QUE SABERLOS) Además del símbolo, hay que saber la LOCALIZACIÓN en la tabla de: - Columna o grupo 1 (IA) = ALCALINOS = H Li Na K Rb Cs Fr - Columna o grupo 2 (IIA) = ALCALINOTÉRREOS = Be Mg Ca Sr Ba Ra - Columna o grupo 13 (IIIA) = TÉRREOS o BOROIDEOS = B Al Ga In Tl - Columna o grupo 14 (IVA) = CARBONOIDEOS = C Si Ge Sn Pb - Columna o grupo 15 (VA) = NITROGENOIDEOS = N P As Sb Bi - Columna o grupo 16 (VIA) = ANFÍGENOS o CALCÓGENOS = O S Se Te Po - Columna o grupo 17 (VIIA) = HALÓGENOS = F Cl Br I At

6 - Columna o grupo 18 (0) = GASES NOBLES = He Ne Ar Kr Xe Rn DESCRIPCIÓN GENERAL DE LA TABLA O SISTEMA PERIÓDICO - Los elementos localizados en la parte izquierda de la tabla (grupos 1 y 2 = alcalinos y alcalinotérreos) son metales. - Los elementos que componen los grupos o columnas de la 3 a la 12, localizados en el centro de la tabla, son también metales, pero como su carácter metálico va disminuyendo con forme se alejan de los situados en la izquierda de la tabla, se le llaman metales de transición. A medida que nos acercamos a la parte derecha de la tabla, su carácter metálico va disminuyendo, y viceversa. - Los elementos situados en la parte derecha de la tabla reciben el nombre de no metales (grupos 17, 18 y algunos elementos de los grupos ). Los elementos metales de transición y los no metales están separados normalmente en la tabla periódica por una línea oscura o por elementos de colores diferentes, que constituyen los semimetales (elementos químicos con características intermedias entre los metales y los no metales). - Fuera del esquema general de la tabla, se colocan 2 filas o periodos de elementos, los Lantánidos (pertenecen al periodo o fila 6) y los Actínidos (pertenecen al periodo o fila 7). En su conjunto se denominan metales de transición interna o tierras raras. Son un conjunto de elementos mellizos o gemelos con propiedades físico químicas muy similares, que se colocan fuera de la estructura general de la tabla, por comodidad y por no deformar a ésta. Son elementos muy escasos y de nombres prácticamente impronunciables. - De los 118 elementos químicos que existen : Sólo 3 de ellos están en estado LÍQUIDO a temperatura ambiente = Bromo (Br), el mercurio (Hg) y el galio (Ga) En estado GASEOSO, hay 11 elementos: los 6 gases nobles (He Ne Ar Kr Xe Rn), el nitrógeno (N), el oxígeno (O), el Flúor (F), el cloro (Cl) y el hidrógeno (H). El resto de elementos químicos son SÓLIDOS a temperatura ambiente, y algunos de ellos son obtenidos artificialmente (artificiales o sintéticos).