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Estructura del Átomo

Química General

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Contenido

1. Evolución del concepto de átomo

- Antigua Grecia - Modelo atómico de Dalton - Modelo atómico de Thomson - Modelo atómico de Rutherford - Modelo atómico de Bohr

2. Características del átomo

3. Tipos de átomos

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Antigua Grecia

En el siglo V a.c., el filósofo Demócrito expresó la idea de que toda la materia estaba formada por muchas partículas pequeñas e indivisibles que llamó átomos.

La palabra átomo se deriva del griego άτομον que literalmente significa “sin cortar”, es decir indivisible

Evolución del Concepto de Átomo

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Esta idea fue rechazada por Aristóteles, Platón y otros filósofos. Empédocles, un contemporáneo de Demócrito, propuso que la materia está formado por 4 elementos: Aire (gas), Tierra (sólido), Agua (líquido) y Fuego (energía).

…Evolución del Concepto de Átomo

AIRE

FUEGO

AGUA

TIERRA

Húmedo

Seco

Frio

Calor

Antigua Grecia…

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Modelo atómico de John Dalton

John Dalton (1766-1844)Nació en Eaglesfield, Inglaterra.A principios del siglo XIX, en 1808, formuló su modelo atómico

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…Modelo atómico de Dalton

La materia se compone de partículas muy pequeñas llamadas átomos (idea tomada de

Demócrito) Los átomos de un mismo elemento

son idénticos entre sí Diferentes elementos están

hechos de diferentes átomos

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…Modelo atómico de Dalton

Los compuestos se forman por la combinación de dos o más átomos de diferentes elementos

Los átomos son indivisibles y conservan sus propiedades (ley de la conservación de la materia de Lavoisier)

En cualquier reacción química, los átomos se combinan en proporciones numéricas simples (ley de las proporciones definidas de Proust)

Si dos elementos se combinan en más de un compuesto, la masa de uno de los elementos que se combina con una masa fija del otro mantiene una relación de números enteros pequeños (ley de las proporciones múltiples de Dalton)

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Modelo atómico de J. J. Thomson

Joseph John Thomson (1856-1940)Nació en Lancashire, InglaterraEn 1897, aplicando su conocimiento de rayos catódicos y su teoríaelectromagnética, determinó la relacióncarga eléctrica/masa del electrón como:- 1.76 x 108 Coulombs/g

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Mas tarde, en 1909, Robert A. Millikan, aplicando los principios de la electrostática, determinó que carga de un electrón era:

- 1.6022 x 10-19 CoulombsPor consiguiente, a partir de estos

datos, se calculò la masa de un electròn como:

- 1.6022 x 10-19 Coulombs

- 1.76 x 108 Coulombs/g 9.10 x 10-28 g

=

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(*) W. Crookes descubrió los rayos catódicos (1879)

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…Modelo atómico de Thomson

“El átomo está constituido de una esfera con carga positiva uniforme dentro de la cual se encuentran inmersos electrones, de tal forma que el átomo es eléctricamente neutro”

Pudín de pasas

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Modelo atómico de Ernest Rutherford

Ernest Rutherford (1871-1937)

Nació en Nueva Zelanda

A principios del siglo XX, 1911, propone su modelo atómico

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…Modelo atómico de Rutherford

La carga positiva del átomo se coloca en su centro

Asimismo, en el centro está la mayor parte de la masa del átomo

De esta forma nace el concepto de núcleo atómico

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…Modelo atómico de Rutherford

Los electrones giran en órbitas alrededor del núcleo del átomo, así como los planetas giran alrededor del Sol

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Modelo atómico de Niels Bohr

Niels Bohr (1885-1962)

Nació en Copenhage,Dinamarca.

Su modelo atómico (1913),basado en el descubrimiento de la naturaleza de la luz y energía de la época, le hizomerecedor del Premio Nobel de Física en

1922.

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…Modelo atómico de Bohr

Las órbitas electrónicas son niveles con valores enteros (n=1, n=2, n=3, etc.)

No puede haber niveles intermedios

Cuando un electrón “salta” de un nivel superior a un nivel inferior, libera energía en forma de fotones

Para que un electrón “salte” de un nivel inferior a un nivel superior necesita absorber energía

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…Modelo atómico de Bohr

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Protón: partícula cargada positivamente (“rayos canales”, 1886, Eugen Goldstein)

Neutrón: partícula sin carga (1932, James Chadwick)

De esta forma se supo que el átomo está constituido por un núcleo, en el cual hay protones y neutrones; también está constituido por electrones que giran alrededor del núcleo

Posteriormente se descubrió nuevas partículas en el núcleo:

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Estructura del Átomo

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Características del átomo

El átomo se define como la unidad más pequeña de un elemento y está formado por:

Electrones: partículas con carga -1 (negativa) y masa de 9.1 ×10-31 kg, se encuentran alrededor del núcleo

Protones: partículas con carga +1 (positiva) y masa de 1.672 ×10-27 kg, se encuentran en el interior del núcleo

Neutrones: partículas sin carga y masa de 1.674 ×10-27 kg, se encuentran en el interior del núcleo

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…Características del átomo

El número atómico (Z) es el número de protones que hay en el átomo

El número de electrones en un átomo es igual a su número de protones

El número de masa es la suma de los protones y neutrones del núcleo de un átomo

Estos tres números siempre son números enteros

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…Características del átomo

Por ejemplo: el átomo del elemento helio (He) tiene dos protones y dos neutrones en su núcleo, de esta información se sabe que:

El número atómico del He es 2 (dos protones) Z = 2 El número de masa del He es 2 + 2 = 4 (protones +

neutrones) El helio tiene dos electrones alrededor del núcleo

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…Características del átomo

Otro ejemplo:

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…Características del átomo

El número de protones de un átomo de determinado elemento es siempre el mismo, es decir, ES INVARIABLE. Por ejemplo, todos los átomos de helio tienen dos protones en su núcleo, todos los átomos de carbono tienen seis protones en su núcleo, etc.

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…Características del átomo

Sin embargo el número de neutrones SÍ PUEDE VARIAR.

Por ejemplo, se dijo que todos los átomos de carbono tienen seis (y nada más seis) protones en su núcleo, Z = 6.

Sin embargo hay átomos de carbono que tienen seis neutrones en su núcleo (carbono-12), hay otros átomos de carbono que tienen siete neutrones (carbono-13) y otros que tienen ocho neutrones (carbono-14)

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Tipos de átomos

Isótopos: - Átomos de un

mismo elemento- Tienen = Z y ≠ A

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Isóbaros: - Átomos de distintos

elementos- Tienen = A y ≠ Z

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Isótonos: - Átomos de distintos elementos- Tienen = n, ≠ Z y ≠ A

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Isoelectrónicos

Son átomos que tienen igual números de electrones.

Ejemplo

10Ne; 11Na+; 12Mg2+; 9F- = 10 e-