Estructura Atomica y Nomenclatura

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Profesor: Dra. Estela Pérez

Clase 02 – Estructura atómica y Nomenclatura.

FACULTAD DE MEDICINA Y ENFERMERÍA CARRERA DE MEDICINA BIOQUÍMICA I

} Demócrito (600-370 a. C) y otros filósofos griegos pensaban que el mundo material debía estar formado por pequeñas partículas indivisibles a las que llamaron átomos.

} Durante el período de 1803 a 1807 John Dalton hizo su postulado: 1. Los elementos están formados por partículas extremadamente pequeñas llamadas

átomos.

2. Todos los átomos de un mismo elemento son idénticos, tienen igual tamaño, masa y propiedades químicas. Los átomos de un elemento son diferentes a los átomos de todos los demás elementos.

3. Los átomos de un elemento no pueden transformarse en átomos de otro elemento mediante reacciones químicas.

4. Los compuestos se forman cuando los átomos de más de un elemento se combinan, en cualquier compuesto, la relación del número de átomos entre dos de los elementos presentes siempre es un número entero o fracción sencilla.

Dalton propuso que los átomos mantienen sus identidades y que los que participan en reacciones químicas se reacomodan para organizar nuevas combinaciones químicas.

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8 X2Y 16 X 8 Y +

Átomos del elemento X

Átomos del elemento Y

Compuesto formado por los elementos X y Y

Teoría atómica de Dalton

} Dalton utilizó esta teoría para deducir la Ley de las proporciones múltiples: ◦ Si dos elementos A y B se combinan para formar más de un compuesto, las

masas de B que pueden combinarse con una masa dada de A, están en razón de números enteros y sencillos.

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} A mediados del siglo XIX, los científicos estudiaron la descarga eléctrica a través de tubos parcialmente al vacío. Cuando se aplicaba alto voltaje a los electrodos del tubo se producía radiación (rayos catódicos, electrodo negativo, cátodo).

} Se demostró que estos rayos eran desviados por campos eléctricos o magnéticos.

J.J. Thomson, medida de masa/carga del e-

(1906 Premio Nobel de física)

Pantalla fluorescente Alto voltaje

Tubo de rayos catódicos

Ánodo Cátodo

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Finalmente Thomson, en 1897, concluyó que los rayos catódicos son un haz de partículas con carga negativa. De sus experimentos, además pudo concluir, que la relación de la carga eléctrica del electrón con respecto a su masa tiene una valor de 1,76x108 C/g (coulombs por gramo). En 1909, Millikan logró medir la carga de un electrón y por lo tanto determinar su masa.

Masa medida del e- (1923 Premio Nobel de física)

Placa cargada

Atomizador

Visor del microscopio

Gota de aceite en observación

Placa cargada

Orificio pequeño

Gota de aceite

Experimento de Millikan

A partir de este experimento pudo calcular la masa del electrón, utilizando su valor experimental para la carga (1,602x10-19C), y la relación carga/masa de Thomson. Este resultado coincide con la con el actualmente aceptado: 9,10938x10-28 g.

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Radioactividad. En 1896 Becquerel descubrió que el uranio emitía de manera espontánea radiación de alta energía. Por sugerencia de Becquerel, los esposos Curie comenzaron a investigar acerca de los componentes radiactivos del compuesto. Estudios posteriores de Rutherford revelaron tres tipos de radiación: alfa (α), beta (β) y gamma (γ). Los rayos α consisten en partículas con carga positiva (+2) y por lo tanto son desviados hacia la placa con carga negativa. Los rayos β consisten en partículas con carga negativa, y son atraídos a la placa con carga positiva. Los rayos γ, no tienen carga y no se ven afectados por el campo eléctrico.

Modelo atómico de Thomson

La carga positiva está distribuida sobre toda la esfera

A raíz de estos descubrimientos, a principios del siglo XX, Thomson concluyó que debido a que los electrones contribuyen con una fracción muy pequeña de la masa de un átomo, probablemente también conformarían una parte pequeña del tamaño del átomo. Propuso que el átomo consistía de una esfera uniforma positiva de materia en la que los electrones estaban incrustados.

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En 1910, Rutherford y cols. Llevaron a cavo experimentos que refutaron el modelo propuesto por Thomson. Rutherford estudiaba los ángulos con los que las partículas a se desviaban a medida que pasaban a través de una delgada lámina de oro. Observó que algunas de ellas se desviaban aprox. 1 grado; y que otras se dispersaban hacia atrás. En 1911, Rutherford pudo explicar estas observaciones, y propuso:

1. átomos con carga positiva se concentran en el núcleo 2. el protón (p) tiene una carga opuesta (+) del electrón (-) 3. la masa de p es 1840 x la masa de e- (1.67 x 10-24 g)

α velocidad de la partícula ~ 1.4 x 107 m/s(~5% velocidad de la luz )

(1908 Premio Nobel de química)

Diseño experimental de Rutherford

Emisor de partículas

Lámina de oro

Ranura

Pantalla de detección

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http://cpepweb.org/

Casi toda la masa de cada átomo y toda su carga positiva, residían en una región muy pequeña y extremadamente densa, a la que llamó núcleo. Casi todo el volumen de un átomo es un espacio vacío en el que los electrones se mueven alrededor del núcleo. En 1919, Rutherford descubrió partículas positivas (protones) en el núcleo. En 1932, Chadwick descubrió los neutrones

Modelo atómico actual: Revise el enlace y explique en qué consiste el modelo atómico actual. Puede complementar con otra literatura.

Partícula Masa

(g) Carga

(Coulombs) Carga

(unitaria)

Electrón (e-) 9.1 x 10

-28 -1.6 x 10

-19 -1

Protón (p+) 1.67 x 10

-24 +1.6 x 10

-19 +1

Neutrón (n) 1.67 x 10-24

0 0

masa p = masa n = 1840 x masa e-

1 uma = 1,66054x10-24 g

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Número atómico (Z) = número de protones en el núcleo

Número de masa (A) = número de protones + número de neutrones

= número atómico (Z) + número de neutrones

Isotópos son átomos del mismo elemento (X) con diferente número de neutrones en su núcleo

X A

Z

H 1 1 H (D)

2 1 H (T)

3 1

U 235 92 U 238

92

Número de masa

Número atómico Símbolo del elemento

Isótopos, números atómicos y números de masa.

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¿Cuántos protones, neutrones y electrones están en

C 14 6 ?

¿Cuántos protones, neutrones y electrones están en C 11 6

?

6 protones, 8 (14 - 6) neutrones, 6 electrones

6 protones, 5 (11 - 6) neutrones, 6 electrones

¿Sabe qué son los isótopos?

2.3

son átomos del mismo elemento (X) con diferente número de neutrones en su núcleo

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Pesos atómicos. El carbono natural, se compone de un 98,93% de 12C y de 1,07% de 13C. Las masas de estos núclidos son 12 uma y 13,00335 uma, respectivamente. Cuál es la masa promedio?. La masa atómica promedio, se denomina masa atómica.

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Periodo

Gru

po

Meta

les a

lcalin

os

Gase

s noble

s

Haló

genos

Meta

les a

laclin

oté

rreos

Tabla periódica moderna

Metaloides

Metales

No metales

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Una molécula es un agregado de dos o más átomos en una colocación definitiva que se mantienen unidos a través de fuerzas químicas

H2 H2O NH3 CH4

Una molécula diatómica contiene sólo dos átomos

H2, N2, O2, Br2, HCl, CO

Una molécula poliatómica contiene más de dos átomos

O3, H2O, NH3, CH4

Iones monoatómicos

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Tipos estándar de fórmulas y modelos

Hidrógeno Agua Amoniaco Metano Fórmula molecular

Fórmula estructural

Modelo de esferas y barras

Modelo espacial

Una fórmula molecular muestra el número exacto de átomos de cada elemento que están presentes en la unidad más pequeña de una sustancia.

Una fórmula empírica indica cuáles elementos están presentes y la relación mínima, en número entero, entre sus átomos.

H2O H2O

molecular empírica

C6H12O6 CH2O

O3 O

N2H4 NH2

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Los compuestos iónicos son una combinación de cationes y aniones

• la fórmula siempre es la misma que la fórmula empírica

• la suma de las cargas en el catión(es) y anión(es) en cada una de las fórmulas debe ser igual a cero

El compuesto iónico NaCl

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Un ion es un átomo o grupo de átomos que tiene una carga neta positiva o negativa.

catión es un ion con carga positiva. Si un átomo neutro pierde uno o más electrones se vuelve un catión.

Na 11 protones 11 electrones

Na+ 11 protones 10 electrones

anión es un ion con una carga negativa Si un átomo neutro gana uno o más electrones se vuelve un anión.

Cl 17 protones 17 electrones

Cl- 17 protones 18 electrones

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Un ion monoatómico contiene solamente un átomo

Un ion poliatómico contiene más de un átomo

Na+, Cl-, Ca2+, O2-, Al3+, N3-

OH-, CN-, NH4+, NO3

-

13 protones, 10 (13 – 3) electrones

34 protones, 36 (34 + 2) electrones

¿Sabe qué son los iones?

¿Cuántos protones y electrones están en Al 27 13

? 3+

¿Cuántos protones y electrones están en Se 78 34

2- ?

un átomo o grupo de átomos que tiene una carga neta positiva o negativa.

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Fórmula de compuestos iónicos

Al2O3

2 x +3 = +6 3 x -2 = -6

Al3+ O2-

CaBr2

1 x +2 = +2 2 x -1 = -2

Ca2+ Br-

Na2CO3

1 x +2 = +2 1 x -2 = -2

Na+ CO32-

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NH4+ amonio SO4

2- sulfato

CO32- carbonato SO3

2- sulfito

HCO3- bicarbonato NO3

- nitrato

ClO3- clorato NO2

- nitrito

Cr2O72-

dicromato SCN- tiocianato

CrO42- cromato OH- hidróxido

Nomenclatura SISTEMÁTICA

• Consiste en la utilización de prefijos numerales griegos para indicar el nº de átomos de cada elemento presente en la fórmula

• Los prefijos que se utilizan son: mono (1), di (2), tri (3), tetra (4), penta (5), hexa (6), hepta (7), … El prefijo mono puede omitirse.

Cl2O5 pentaóxido de dicloro

H2S sulfuro de dihidrógeno

SiH4 tetrahidruro de silicio

COMPUESTOS BINARIOS

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Nomenclatura de STOCK

• Consiste en indicar el número de oxidación, con números romanos y entre paréntesis, al final del nombre del elemento. Si éste tiene número de oxidación único, no se indica.

CuO óxido de cobre (II)

Fe2O3 óxido de hierro (III)

Al2O3 óxido de aluminio

Nomenclatura TRADICIONAL

• Consiste en añadir un sufijo al nombre del elemento según con el número de oxidación con el que actúe:

Posibilidad de n. o. Terminación

uno -ico

dos n.o. menor " -oso

n. o. mayor " -ico

tres

n.o. menor " hipo … -oso

n. o. intermedia " -oso

n.o. mayor " -ico

cuatro

n. o. menor " hipo … -oso

n. o. intermedio " -oso

n. o. intermedio " -ico

n. o. mayor " per … -ico

COMPUESTOS BINARIOS

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Nomenclatura de oxiácidos y oxianiones Oxiácido Oxianión

ácido per…ico

Ácido representativo “…ico”

ácido “…oso”

per…ato

…ato

…ito

hipo…ito ácido hipo …oso

Eliminación de todos los iones H+

Para recordar la correspondencia entre los ácidos y las sales: Cuando el oso toca el pito, Perico toca el silbato. (Los ácidos con la terminación “-oso” forman sales con la terminación “-ito”, y los ácidos con la terminación “-ico” forman sales con la terminación “-ato”)

http://www.juegosdepalabras.com/mnemos/mnemos2.htm

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elemento de una sola valencia : - ácido E-ico o de E...............anión E-ato Para dos valencias: - ácido E-oso............................anión E-ito (para la menor) - ácido E-ico.............................anión E-ato (para la mayor) Para tres valencias: -ácido hipo-E-oso....................anión hipo-E-ito (para la menor) -ácido E-oso.............................anión E-ito (para la siguiente) -ácido E-ico..............................anión E-ato (para la mayor) Para cuatro valencias: -ácido hipo-E-oso....................anión hipo-E-ito (para la mayor) -ácido E-oso.............................anión E-ito -ácido E-ico..............................anión E-ato -ácido per-E-ico.......................anión per-E-ato

CLASIFICACIÓN

óxidos peróxidos hidruros sales neutras

óxidos básicos óxidos ácidos hidruros

metálicos hidruros

no metálicos

grupos 13, 14,15 hidruros volátiles

grupos 16, 17 haluros de hidrógeno

sales neutras sales volátiles

COMPUESTOS BINARIOS

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• Óxido básico : es la combinación del oxígeno con un metal.

Compuesto Sistemática Stock Tradicional

FeO monóxido de hierro óxido de hierro (II) óxido ferroso

Fe2O3 trióxido de dihierro óxido de hierro (III) óxido férrico

Li2O óxido de dilitio óxido de litio óxido lítico o de litio

COMPUESTOS BINARIOS ÓXIDOS

Son combinaciones del oxígeno con cualquier elemento químico

+1 +2, +3 -2

COMPUESTOS BINARIOS ÓXIDOS

• Óxido ácido : es la combinación del oxígeno con un no metal.


SO monóxido de azufre óxido de azufre (II) Anhídrido hiposulfuroso

SO2 dióxido de azufre óxido de azufre (IV) Anhídrido sulfuroso

SO3 trióxido de azufre óxido de azufre (VI) Anhídrido sulfúrico

CO monóxido de carbono óxido de carbono (II) Anhídrido carbonoso

CO2 dióxido de carbono óxido de carbono (IV) Anhídrido carbónico

-2

+2,+4

+2,+4,+6

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COMPUESTOS BINARIOS HIDRUROS


CaH2 dihidruro de calcio hidruro de calcio hidruro cálcico

LiH hidruro de litio hidruro de litio hidruro lítico

FeH3 trihidruro de hierro hidruro de hierro (III) hidruro férrico

SrH2 dihidruro de estroncio hidruro de estroncio hidruro de estroncio

Son combinaciones del hidrógeno con cualquier elemento químico

• Hidruros metálicos: es la combinación del hidrógeno (-1) con un metal.

+1

+2, +3 +2

-1


• Haluros de hidrógeno (hidruros no metálicos): es la combinación del hidrógeno (+1) con un no metal de los grupos VIA y VIIA.

Comp. Sistemática Stock Tradicional

HF fluoruro de hidrógeno fluoruro de hidrógeno ácido fluorhídrico

HCl cloruro de hidrógeno cloruro de hidrógeno ácido clorhídrico

H2S sulfuro de dihidrógeno sulfuro de hidrógeno ácido sulfhídrico

H2Se seleniuro de dihidrógeno seleniuro de hidrógeno ácido selenhídrico

+1

-2

-1

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+1

• Hidruros volátiles (hidruros no metálicos): es la combinación del hidrógeno (+1) con un no metal de los grupos IIIA, IVA y VA.

Comp. Sistemática Stock Tradicional

NH3 trihidruro de nitrógeno hidruro de nitrógeno (III) amoniaco

PH3 trihidruro de fósforo hidruro de fósforo (III) fosfina

AsH3 trihidruro de arsénico hidruro de arsénico (III) arsina

SbH3 trihidruro de antimonio hidruro de estibina (III) estibina

CH4 tetrahidruro de carbono hidruro de metano (IV) metano

SiH4 tetrahidruro de nitrógeno hidruro de silicio (IV) silano

BH3 Trihidruro de boro nitruro de boro (III) borano

-3 -4 -3

gas fumigante incoloro

gas muy tóxico

mineral opaco

hidrocarburo

aumentador de la adhesión

Uso industrias

Limpieza,gas

COMPUESTOS BINARIOS SALES BINARIAS

Son combinaciones de dos elementos, que no son ni el O ni el H.

• Sales neutras: son combinaciones de un metal y un no metal.


LiF fluoruro de litio fluoruro de litio fluoruro de lítico

AuBr3 trihidruro de oro bromuro de oro (III) bromuro áurico

Na2S sulfuro de disodio sulfuro de sodio sulfuro sódico

SnS2 disulfuro de estaño sulfuro de estaño (IV) Sulfuro estánnico

+1

-1

+1, +3

-1

-2

+1

+ 2, +4

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COMPUESTOS BINARIOS SALES BINARIAS

• Sales volátiles: son combinaciones de dos no metales. Se escribe a la izquierda el elemento que se encuentre primero en esta relación: B<Si<C<Sb<As<P<N<Te<Se<S<I<Br<Cl<O<F. •Se recomienda la nomenclatura SISTEMATICA

Compuesto Sistemática Stock Trad.

BrF3 trifluoruro de bromo fluoruro de bromo (III) --

BrCl cloruro de bromo cloruro de bromo (I) --

CCl4 tetracloruro de

carbono

cloruro de carbono (IV) --

As2Se3 triseleniuro de

diarsénico

seleniuro de arsénico

(III)

--

-1

-1,+1, +3, +5, +7

+2, +4

-2 +3

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