quimica- masa molecular, carga nuclear, configuracion electrones
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Masa Masa molecularmolecular Se puede calcular la masa de las Se puede calcular la masa de las
moléculas si se conocen las masas moléculas si se conocen las masas atómicas de los átomos que las atómicas de los átomos que las formanforman
La masa molecular (peso molecular) La masa molecular (peso molecular) es la suma de las masas atómicas –es la suma de las masas atómicas –en uma- den una moléculaen uma- den una molécula
Masa Masa molarmolar de un elemento de un elemento
Las UMA son una escala Las UMA son una escala relativa relativa de de masasmasas
No se puede pesar en una balanza No se puede pesar en una balanza que indique UMAsque indique UMAs
En la realidad manejamos cantidades En la realidad manejamos cantidades que tienen miles de átomos:que tienen miles de átomos:• Para eso se utiliza una unidad que Para eso se utiliza una unidad que
describa cantidades con muchos átomos.describa cantidades con muchos átomos.
Los químicos miden Los químicos miden átomos y moléculas en átomos y moléculas en molesmoles
En el sistema SI:En el sistema SI:• MOL es la cantidad de una MOL es la cantidad de una
sustancia que contiene tantas sustancia que contiene tantas entidades elementalesentidades elementales (átomos, (átomos, moléculas u otras partículas) como moléculas u otras partículas) como átomos hay exactamente en 12 g átomos hay exactamente en 12 g del isótopo de carbono-12.del isótopo de carbono-12.
Este número se llama numero de Este número se llama numero de AvogradoAvogrado
El valor del NEl valor del NAA aceptado: aceptado:•6,022 x 106,022 x 102323
Un mol de átomos de H tiene Un mol de átomos de H tiene 6,022 x 106,022 x 1023 23 átomos de átomos de hidrógenohidrógeno
1 mol de átomos de carbono 1 mol de átomos de carbono tiene:tiene:
6,022 x 106,022 x 1023 23 átomos de átomos de carbonocarbono
Esta cantidad de carbono es Esta cantidad de carbono es la la masa molarmasa molar::• la masa en (g o kg) de 1 mol de la masa en (g o kg) de 1 mol de
unidades (átomos, moléculas) de unidades (átomos, moléculas) de una sustanciauna sustancia
Entonces: se puede calcular la Entonces: se puede calcular la masa de las moléculas si se masa de las moléculas si se suman las masas atómicas –en suman las masas atómicas –en uma- de los átomos que las uma- de los átomos que las formanforman
La masa molecular = peso La masa molecular = peso molecularmolecular
H20:H20: 2 (masa atómica de H) + 2 (masa atómica de H) +
masa atómica de Omasa atómica de O 2(1.008 uma) + 16 uma = 2(1.008 uma) + 16 uma =
18.02 uma18.02 uma
A partir de la masa molecular (en A partir de la masa molecular (en uma) se determina la masa uma) se determina la masa molar (en gramos)molar (en gramos)
La masa molar de un compuesto La masa molar de un compuesto es es numéricamentenuméricamente igual a su igual a su masa molecular (en uma):masa molecular (en uma):•Un mol de H2O pesa 18,02 gUn mol de H2O pesa 18,02 g (y (y
contiene contiene 6,022 x 106,022 x 1023 23 moléculas)moléculas)
Cuantas moles de CH4 hay en 6,07 Cuantas moles de CH4 hay en 6,07 g de CH4g de CH4
C: 12.01 uma H: 1.008 umaC: 12.01 uma H: 1.008 uma
1) calcular la masa molar.1) calcular la masa molar. 2) calcular el número de moles en la 2) calcular el número de moles en la
cantidad dada:cantidad dada: 1mol CH4 x 1mol CH4 x x x g CH4 = g CH4 =
Masa molar( g CH4)Masa molar( g CH4)
Configuración Configuración electrónicaelectrónica
Los protones y neutrones están en Los protones y neutrones están en el núcleo en medio de una nube de el núcleo en medio de una nube de electroneselectrones
Los electrones que se mueven Los electrones que se mueven alrededor del núcleo se distribuyen alrededor del núcleo se distribuyen en en niveles energéticosniveles energéticos
La mecánica cuántica (ondulatoria) aclara La mecánica cuántica (ondulatoria) aclara que no se puede saber en qué parte del que no se puede saber en qué parte del átomo se localiza un electrón:átomo se localiza un electrón:• Pero define una región en la que puede Pero define una región en la que puede
encontrarse en un momento dado.encontrarse en un momento dado.
Densidad electrónica: este concepto se Densidad electrónica: este concepto se refiere a la probabilidad de encontrar un refiere a la probabilidad de encontrar un átomo en una región del átomoátomo en una región del átomo
Distribución de la densidad electrónica:
Cuadrado de la función de onda ψ2
Según el modelo de Bohr los Según el modelo de Bohr los electrónes se ubicaban en órbitaselectrónes se ubicaban en órbitas
En la descripción de un átomo con la En la descripción de un átomo con la mecánica cuántica la idea de órbita mecánica cuántica la idea de órbita se sustituye por la de orbitalse sustituye por la de orbital
Un orbital atómico tiene energía y Un orbital atómico tiene energía y distribución características de la distribución características de la densidad electrónicadensidad electrónica
Los número cuánticosLos número cuánticos
Para describir la distribución de Para describir la distribución de electrones, la mecánica cuántica electrones, la mecánica cuántica necesita 3 números:necesita 3 números:• El número cuántico principalEl número cuántico principal• El número cuántico del momento El número cuántico del momento
angularangular• El número cuántico magnéticoEl número cuántico magnético• El número cuántico de espínEl número cuántico de espín
Los Los electrones determinan como electrones determinan como se comporta un átomo, se comporta un átomo, químicamentequímicamente
Los electrones del nivel energético Los electrones del nivel energético más alto son los más alto son los electrones de electrones de valenciavalencia y son los que determinan y son los que determinan la QUIMICA DEL ELEMENTOla QUIMICA DEL ELEMENTO
N: el número cuántico principalN: el número cuántico principal
• Indica el número de niveles de Indica el número de niveles de energíaenergía
• Mientras más grande es el valor Mientras más grande es el valor numérico, mayor es la distancia numérico, mayor es la distancia entre el electrón y el núcleo = entre el electrón y el núcleo = orbital más grande y menos orbital más grande y menos estableestable
L: el número del momento angularL: el número del momento angular
Indica la Indica la formaforma de los orbitales de los orbitales El valor de El valor de ll depende del número depende del número
principal:principal:• Para un valor de n, Para un valor de n, ll tiene todos los tiene todos los
valores enteros posiblesvalores enteros posibles• desde 0 hasta n-1desde 0 hasta n-1
N = 1 N = 1 ll = n-1= 0 ( 0)= n-1= 0 ( 0) N = 2 N = 2 ll = n-1= 1 (0,1) = n-1= 1 (0,1) N = 3 N = 3 ll = n–1= 2 (0,1,2)= n–1= 2 (0,1,2)
El valor de El valor de ll se se designa con letras:designa con letras:
00 ss
11 pp
22 dd
33 ff
44 gg
55 hh
nn ll0 a n-10 a n-1
11 00 ss Subnivel u orbital
22 00
112s2s
2p2pSubnivelSubnivel
33 00
11
22
3s3s
3p3p
3d3d
SubnivelSubnivelsubnivel
l
nn ll0 a n-10 a n-1
mmll
Número Número cuántico cuántico magnéticomagnético2 2 ll + 1 + 1
Número Número (cantidad(cantidadad)de ad)de orbitalesorbitales
11 00 00 (1 x s)(1 x s)
22 00
1100
-1,0,1-1,0,1(1xs)(1xs)
(3xp)(3xp)
33 00
11
22
00
-1,0,1-1,0,1
-2,-1,0,1,2-2,-1,0,1,2
(1xs)(1xs)
(3xp)(3xp)
(5xd)(5xd)
Subnivel
Subnivel
Subnivel
- ll, -l+1, 0, + l-1, + ll
nn ll0 a n-10 a n-1
Número de Número de orbitalesorbitales
Nombre de Nombre de los los orbitalesorbitales
11 00 11 1s1s
22 00
1111
332s2s
2p 2p 2p2p 2p 2p
33 00
11
22
11
33
55
3s3s
33pp 3 3pp 3 3pp3d 3d 3d 3d 3d3d 3d 3d 3d 3d
Subnivel
Subnivel
Subnivel
En el nivel 2 hay 2 subniveles, el subnivel 2s tiene 1 orbital y el subnivel 2 p tiene 3 orbitales
La energía de los orbitalesLa energía de los orbitales
La energía de un electrón La energía de un electrón depende de su número depende de su número cuántico de momento angular cuántico de momento angular y de su número cuántico y de su número cuántico principal.principal.
La energía de un electrón depende no solo de la suma de energía de los orbitales sino de la energía de repulsión
Para entender el Para entender el comportamiento electrónico de comportamiento electrónico de los átomos se debe conocer la los átomos se debe conocer la configuración:configuración:• Como están distribuidos los Como están distribuidos los
electrones en los orbitaleselectrones en los orbitales
Reglas generales para asignar Reglas generales para asignar electrones en los orbitales:electrones en los orbitales:
Cada nivel o capa n tiene n Cada nivel o capa n tiene n subnivelessubniveles
• n=2, l=n=2, l=0,10,1 Cada subnivel del número cuántico Cada subnivel del número cuántico l: l:
tiene tiene 2l + 1 orbitales2l + 1 orbitales• L=1 l p ?p ?p ?pL=1 l p ?p ?p ?p
Cada orbital (ej:p) tiene 2 electronesCada orbital (ej:p) tiene 2 electrones
Con la fórmula 2nCon la fórmula 2n2 2 se sabe el máximo se sabe el máximo número de electrones en el nivelnúmero de electrones en el nivel
Configuración electrónicaConfiguración electrónica• del H:del H:• del Li:del Li:• del Be: del Be: • del B del B • del Cdel C• del Ndel N• del Odel O• del Fdel F• del Ne del Ne • Número total de electrones que se Número total de electrones que se
encuentran en el nivel 3 y en el 4encuentran en el nivel 3 y en el 4• Z=19Z=19
La configuración electrónica externa La configuración electrónica externa es semejante en los elementos del es semejante en los elementos del mismo grupo y eso hace que tengan mismo grupo y eso hace que tengan un comportamiento químico un comportamiento químico parecido:parecido:
GRUPO 1a GRUPO 2AGRUPO 1a GRUPO 2A• LI [He]2sLI [He]2s11 Be [He]2s Be [He]2s22
• Na [Ne]3sNa [Ne]3s11 Mg [Ne]3s Mg [Ne]3s22
• K `[Ar]4sK `[Ar]4s11 Ca [Ar]4s Ca [Ar]4s22
La configuración electrónica del La configuración electrónica del grupo 7A, los halógenos es nsgrupo 7A, los halógenos es ns22 np np55
En los grupos 3A a 7A no es posible En los grupos 3A a 7A no es posible hacer predicciones generales porque hacer predicciones generales porque dentro de cada grupo hay metales, dentro de cada grupo hay metales, metaloides y no metales.metaloides y no metales.
Muchos compuestos están formados Muchos compuestos están formados por aniones y cationespor aniones y cationes
Cómo es la configuración eléctrónica Cómo es la configuración eléctrónica de los iones?de los iones?• Los que se derivan de elementos Los que se derivan de elementos
representativos: representativos: Tienen la configuración electrónica Tienen la configuración electrónica
externa de un gas noble:externa de un gas noble:• Na [Ne]3sNa [Ne]3s1 1 NaNa++ [Ne] [Ne]
• Ca [Ar]4sCa [Ar]4s2 2 CaCa++++ [Ar] [Ar]• Al [Ne]3sAl [Ne]3s223p3p1 1 Al Al ++++++[Ne][Ne]
En el caso de los aniones se agrega En el caso de los aniones se agrega electrones:electrones:• H 1s HH 1s H-- 1s 1s22 o [He] o [He] • F 1sF 1s222s2s222p2p5 5 FF-- 1s 1s222s2s222p2p66 o [Ne] o [Ne] • O 1sO 1s222s2s222p2p4 4 OO2-2- 1s 1s222s2s222p2p66 o [Ne] o [Ne] • N 1sN 1s222s2s222p2p3 3 NN3-3- 1s 1s222s2s222p2p66 o [Ne] o [Ne]
Al estudiar la configuración Al estudiar la configuración electrónica se observa una electrónica se observa una variación periódicavariación periódica al aumentar el al aumentar el número atómico.número atómico.
Las propiedades físicas también Las propiedades físicas también tienen variación periódica.tienen variación periódica.
Vamos a analizar algunas Vamos a analizar algunas propiedades físicas que influyen en el propiedades físicas que influyen en el comportamiento químico de los comportamiento químico de los elementos que están en el mismo elementos que están en el mismo grupo:grupo:
Carga Nuclear EfectivaCarga Nuclear Efectiva
1) Los electrones del primer nivel 1) Los electrones del primer nivel ejercen un efecto protector:ejercen un efecto protector:• Reducen la atracción electrostática Reducen la atracción electrostática
entre los protones del núcleo y los entre los protones del núcleo y los electrones externos.electrones externos.
2) Además las fuerzas de repulsión 2) Además las fuerzas de repulsión entre los electrones compensan la entre los electrones compensan la fuerza de atracción del núcleofuerza de atracción del núcleo
Ejemplo: el átomo de helio: 1sEjemplo: el átomo de helio: 1s2 2 cada cada electrón está “protegido” del núcleo electrón está “protegido” del núcleo por el otro electrónpor el otro electrón
Al considerar la energía que se Al considerar la energía que se necesita para “retirar” los electrones:necesita para “retirar” los electrones:• Para el primero: 2373 kJ (en un mol de Para el primero: 2373 kJ (en un mol de
átomos He)átomos He)• Para el segundo: 5251 kJ (en un mol de Para el segundo: 5251 kJ (en un mol de
iones Heiones He++))
Radio atómicoRadio atómico
El tamaño de un átomo se define El tamaño de un átomo se define como la mitad de la distancia entre 2 como la mitad de la distancia entre 2 núcleos de dos átomos metálicos núcleos de dos átomos metálicos adyacentesadyacentes
El radio atómico depende de la El radio atómico depende de la atracción entre los electrones del atracción entre los electrones del nivel externo y el núcleo:nivel externo y el núcleo:• A mayor carga nuclear efectiva = A mayor carga nuclear efectiva =
mayor atracción = MENOR radiomayor atracción = MENOR radio
Radio atómico aumenta en esa dirección
Radio IónicoRadio Iónico
Es el radio de un catión o aniónEs el radio de un catión o anión Cuando el átomo se convierte en ión Cuando el átomo se convierte en ión
ocurre un cambio en su tamaño:ocurre un cambio en su tamaño:• ANION gana un electrón:ANION gana un electrón:
Radio aumenta por aumento de Radio aumenta por aumento de repulsión, carga nuclear constanterepulsión, carga nuclear constante
• CATION pierde un electrónCATION pierde un electrón Radio disminuye porque disminuye la Radio disminuye porque disminuye la
repulsión, carga nuclear constanterepulsión, carga nuclear constante
Li F Li+ F-
e-
Na y F tienen el mismo número de e- pero Na Z=11 y F Z=9
Energía de ionizaciónEnergía de ionización
La configuración electrónica tiene La configuración electrónica tiene relación con las propiedades relación con las propiedades químicas:químicas:• Las propiedades de los átomos Las propiedades de los átomos
dependerán de la dependerán de la estabilidadestabilidad de los de los electrones externoselectrones externos
Esta estabilidad se refleja en la Esta estabilidad se refleja en la energía de ionizaciónenergía de ionización
Esta energía se define como la Esta energía se define como la energía mínima necesaria para quitar energía mínima necesaria para quitar un electrón a un átomo en estado un electrón a un átomo en estado gaseoso.gaseoso.• Mediría que tan “fuerte” es la unión del Mediría que tan “fuerte” es la unión del
electron con el núcleoelectron con el núcleo Si se quita más de un electrón, la Si se quita más de un electrón, la
energía necesaria será mayor para energía necesaria será mayor para los subsiguientes:los subsiguientes:• El átomo queda positivo y atrae másEl átomo queda positivo y atrae más
A medida que mayor carga nuclear A medida que mayor carga nuclear efectiva tiene el átomo, se necesita efectiva tiene el átomo, se necesita una energía de ionización mayoruna energía de ionización mayor
Los metales tienen energías de Los metales tienen energías de ionización bajas, si se comparan con ionización bajas, si se comparan con los no metales, por eso:los no metales, por eso:• Los metales siempre forman cationes y Los metales siempre forman cationes y
los no metales anioneslos no metales aniones
Afinidad electrónicaAfinidad electrónica
Otra propiedad que influye Otra propiedad que influye en el comportamiento en el comportamiento químico: químico: la capacidad de la capacidad de aceptar electronesaceptar electrones
La tendencia a aceptar La tendencia a aceptar electrones aumenta de electrones aumenta de izquierda a derecha en un izquierda a derecha en un períodoperíodo
““La energía de ionización y la La energía de ionización y la afinidad electrónica ayudan los afinidad electrónica ayudan los químicos a entender los tipos de químicos a entender los tipos de reacciones en las que participan los reacciones en las que participan los elementos”elementos”• La energía de ionización se refiere a la La energía de ionización se refiere a la
atracción de un átomo por sus propios atracción de un átomo por sus propios electroneselectrones
• La afinidad electrónica es la atracción La afinidad electrónica es la atracción de un átomo por un electrón adicionalde un átomo por un electrón adicional
ENLACE QUÍMICOENLACE QUÍMICO
Lewis propuso que los átomos se Lewis propuso que los átomos se combinan para adquirir combinan para adquirir configuraciones electrónicas más configuraciones electrónicas más establesestables• Estabilidad máxima si el átomo es Estabilidad máxima si el átomo es
isoelectrónico con un gas nobleisoelectrónico con un gas noble En la interacción de dos átomos solo En la interacción de dos átomos solo
entran en contacto los electrones entran en contacto los electrones más externos (de valencia)más externos (de valencia)
Símbolo de puntos de Lewis: es útil Símbolo de puntos de Lewis: es útil para asegurar el cálculo, constan los para asegurar el cálculo, constan los electrones de valencia del elementoelectrones de valencia del elemento
Con excepción del helio:Con excepción del helio:• El número de electrones de valencia es El número de electrones de valencia es
igual al número del grupoigual al número del grupo
ENLACE IONICOENLACE IONICO
Baja energía de ionización: forma Baja energía de ionización: forma cationescationes• Metales alcalinos y alcalinotérreosMetales alcalinos y alcalinotérreos
Alta afinidad electrónica: forma Alta afinidad electrónica: forma anionesaniones• Halógenos y el oxígenoHalógenos y el oxígeno
Muchos compuesto resultan de la Muchos compuesto resultan de la combinación de los grupos 1A o 2A y combinación de los grupos 1A o 2A y halógeno u oxígenohalógeno u oxígeno
La fuerza electrostática La fuerza electrostática que une a los iones en un que une a los iones en un compuesto iónico se compuesto iónico se llama enlace iónico.llama enlace iónico.
ENLACE COVALENTEENLACE COVALENTE
Con la proposición de Lewis, se Con la proposición de Lewis, se empezó a comprender cómo y empezó a comprender cómo y porqué se forman las moléculas.porqué se forman las moléculas.
Lewis describió que un enlace Lewis describió que un enlace químico implica que los átomos químico implica que los átomos compartancompartan electrones = enlace electrones = enlace covalentecovalente
Un compuesto covalente tiene Un compuesto covalente tiene enlaces covalentesenlaces covalentes
Al representarlos, se utiliza una Al representarlos, se utiliza una raya:raya:• H H H H
En la formación de enlaces En la formación de enlaces covalentes solo participan los covalentes solo participan los electrones de valenciaelectrones de valencia• De éstos los que no se comparten se De éstos los que no se comparten se
llaman pares libresllaman pares libres
Para representarlos se usan las Para representarlos se usan las ESTRUCTURAS DE LEWIS:ESTRUCTURAS DE LEWIS:• Los pares compartidos como líneas Los pares compartidos como líneas • Los pares libres como puntosLos pares libres como puntos
Los átomos pueden formar enlaces Los átomos pueden formar enlaces sencillos:sencillos:• Unidos por un par de electronesUnidos por un par de electrones
Enlaces dobles:Enlaces dobles:• Comparten 2 pares de electronesComparten 2 pares de electrones
Enlaces triplesEnlaces triples
Comparación entre las Comparación entre las propiedades de los compuestos propiedades de los compuestos
covalentes y los compuestos covalentes y los compuestos iónicosiónicos