Tema 5: El átomo y sus uniones.

Tema 5: El átomo y sus uniones. 1. Teoría Atómica de Dalton. En 1803, John Dalton expone su Teoría Atómica que se basa en los siguientes puntos: Los elementos químicos están formados por partículas muy pequeñas e indivisibles llamadas átomos Los átomos de un mismo elemento químico son iguales entre si Los átomos de diferentes elementos químicos son distintos entre si Es imposible crear o destruir átomos Los átomos pueden combinarse entre si dando lugar a los llamados átomos compuestos. Este concepto de átomo compuesto sirvió para que Avogadro presentase el concepto de molécula, entendiendo que las moléculas de un determinado compuesto o elemento químico son iguales entre si, por lo tanto tienen la misma masa, volumen... etc. Hoy día, se define átomo como la partícula material más pequeña que sirve para identificar un elemento químico. Los átomos se pueden unir para formar moléculas de elementos o de compuestos. En los elementos, las moléculas están formadas por átomos iguales y en los compuestos químicos, las moléculas están formadas por átomos de distintos elementos. Por ejemplo: Molécula de un elemento químico: Cloro-Cloro formada por 2 átomos de cloro. Molécula de un compuesto químico: Cloro-Sodio formada por 1 átomo de cloro y uno de sodio Así podemos entender a las moléculas como el resultado de una asociación de átomos. 2. El Átomo Investigaciones posteriores demostraron que existían partículas más pequeñas en el interior de los átomos: Electrones: partículas subatómicas de carga eléctrica negativa y masa despreciable (e - ) Protones: partículas subatómicas de carga eléctrica positiva y masa 1800 veces superior a la del electrón (p+) 1

Neutrotes: partículas subatómicas de carga eléctrica nula y masa semejante a la del protón (n) El valor de la carga eléctrica del electrón es igual a la del protón pero de signo contrario. En un átomo el número de protones es igual al de electrones por lo que las cargas eléctricas se compensan, de tal manera que el átomo resulta eléctricamente neutro. Por ejemplo: Si un átomo tiene 5 electrones, tendrá 5 protones. Cómo se ordenan estos protones, neutrones y electrones en el átomo? Rutherford localizó en el átomo dos zonas : Núcleo y Corteza. Al núcleo le dio un radio de 10-14 m y a la corteza uno de 10-12 m. Trabajos posteriores llegaron a la siguiente conclusión: Núcleo: Se localizan protones y neutrones Corteza: Se localizan los electrones que describen orbitas circulares alrededor del núcleo. La corteza, a su vez, se divide en capas, y en cada capa cabe un número determinado de electrones según la fórmula: Número de e - por capa = 2 n 2. n = nº de capa: 1,2,3...etc. Podemos observar como quedan distribuidos los electrones por capas en el átomo de Na y en el átomo de Cl 2

Número Atómico y Número Másico El número atómico de un átomo representa el número de protones que tiene dicho átomo. Se representa mediante la letra Z. El número másico representa el número de protones más el número de neutrones presentes en el átomo y se representa mediante la letra A. Isótopos Los isótopos son átomos de un mismo elemento químico que tienen igual numero atómico pero distinto número másico, es decir se diferencian en el número de neutrones. Iones: Cationes y aniones: Un ión es un átomo con carga eléctrica como consecuencia de haber ganado o perdido electrones. Si el átomo pierde electrones se carga positivamente y el ión que resulta, se llama Catión y adquirirá tanta carga positiva como electrones pierda Si por el contrario, el átomo gana electrones, se cargará negativamente y el ión que se forma recibe el nombre de Anión y adquirirá tanta carga negativa como electrones gane. Los átomos ganan o pierden electrones para conseguir mayor estabilidad. Un átomo se considera estable cuando presenta completa su última capa (Capa de valencia) 3

3. Masa del Átomo Como el átomo es tan pequeño no resulta útil usar como unidad de masa ni el kilogramo, ni el gramo...etc. en química, se usa la denominada Unidad de masa atómica ( u.m.a. o u ) para expresar la masa de un átomo, esta unidad se define como la doceava parte de la masa de un átomo de carbono 12. Para hacernos una idea de lo pequeña que es esta unidad de masa basta decir que: 1 u = 1,6606 10-27 kg. La masa de un átomo de un elemento químico se obtiene de la media ponderal de las masas atómicas de los distintos isótopos de dicho elemento. La masa de una molécula se calcula sumando las masas de los átomos que la componen 4. El Enlace Químico: Uniones entre átomos Los responsables de la formación de un enlace químico son los electrones, los enlaces químicos se forman para que los átomos que intervienen en el enlace completen su capa de valencia, según como tengan lugar la uniones de los átomos podemos distinguir los siguientes tipos de enlace: Enlace iónico: Se produce cuando existe un intercambio de electrones entre los átomos. Al intercambiarse electrones, se forman iones positivos y negativos que se atraen eléctricamente. Enlace covalente: Se produce cuando los átomos enlazantes comparten electrones para completar su última capa. Enlace metálico: Ocurre solamente entre átomos de un mismo elemento metálico. 4

5. El Sistema Periódico El Sistema Periódico Actual tuvo sus orígenes en el sistema de clasificación ideado por Mendeleiev en el siglo XIX. El gran número de elementos químicos están ordenados en el Sistema Periódico en orden creciente de número atómico. El Sistema Periódico o Tabla periódica organiza a los elementos químicos en 18 Grupos (columnas) y 7 periodos (filas). Los elementos químicos del mismo grupo tienen propiedades físico-químicas semejantes. Podemos observar una línea quebrada que muestra una separación entre elementos metálicos (a la izquierda de la línea) y elementos no metálicos (a la derecha de la línea). El grupo 18 esta formado por los Gases Nobles, que reciben este nombre por ser muy estables al tener su capa de valencia completa. En la parte central, entre los grupos 3 y 12, están los llamados metales de transición. Algunos grupos, además de quedar identificados por un numero, se reconocen mediante un nombre común. Grupo Nombre 1 Alcalino 2 Alcalinotérreo 13 Térreo 14 Carbonoides 15 Nitrogenoides 16 Anfígenos 17 Halógenos Grupos Periodos 5

FICHA DE EJERCICIOS 1.- Qué entiendes por átomo? y molécula? 2.- Enuncia los cinco puntos de la Teoría Atómica de Dalton. 3.- Realiza un esquema donde quede representado la estructura interna de un átomo. 4.- Determina como se distribuyen en las capas los electrones de los siguientes átomos: Átomo de Calcio: 20 electrones; átomo de Sodio: 11 electrones, Átomo de Flúor: 9 electrones. 5.- Calcula el numero de electrones, protones y neutrones que hay en cada uno de los siguientes átomos: a) A= 13, Z= 6 b) Número másico=56, número atómico = 26. 6.- El átomo de potasio tiene 19 electrones y 20 neutrones. Calcula A y Z. 7.- Qué son isótopos? 8.- Qué son los iones? De que tipo pueden ser? Defínelos. 9.- Determina que tipo de iones pueden dar: a) Un átomo de litio (Z=3) b) Un átomo de oxígeno (Z=8) c) Un átomo de flúor (Z=9) d) Un átomo de Magnesio. (Z=12) 10.- Define unidad de masa atómica. 11.- Qué es un enlace químico? Qué tipo de enlaces conoces? Explícalos. 12.- Determina que tipo de enlace dan las siguientes parejas de átomos: Flúor (Z=9) -Sodio (Z=11) Nitrógeno(Z=7) Hidrógeno Cloro (Z=17) - Hidrógeno (Z=1) Cloro y Potasio (Z=19) 13.- Qué es el Sistema Periódico? 14.- Completa la siguiente tabla: NÚMERO DE... Nombre Símbolo Z A Protones Electrones Neutrones Litio 7 3 Cl 17 18 Fe 26 56 Aluminio 27 13 Cobre 29 33 15 31 Azufre 32 16 N 7 15 30 35 6

15.- El Cloro existe en la naturaleza en forma de dos isótopos, uno de masa 34,97 u y abundancia 75,53 % y el otro de masa 36,93 u y una abundancia del 24,47%. Calcula la masa de un átomo de cloro. 16.- Calcula la masa, expresándolas en u.m.a., de las siguientes moléculas: MnO 2, H 2 SO 4, Fe 2 O 3, SH 2, ZnO, O 3. Datos de masas atómicas: Átomo de.. Manganeso Oxígeno Hidrógeno Azufre Hierro Cinc Masa (u.) 54,9 16 1 32 55,8 65,3 17.- Qué les ocurre a los elementos químicos que están encuadrados en el mismo grupo de la tabla periódica? 18.- El potasio tiene tres isótopos distintos, con números másico iguales 39, 40, 41. Sabiendo que el número atómico del potasio es 19, calcula el número de electrones, protones y neutrones en cada isótopo del potasio. 7