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UNIDAD 5:ESTRUCTURA ATÓMICA

CLASIFICACIÓN PERIÓDICA

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Recordando la unidad 1, el átomo esta formado por un núcleo(con protones y neutrones) y una corteza de electrones.

Composición del átomo:

Atomo

Núcleo

Corteza deelectrones

Protones

Neutrones

Electrones

Carga +1Masa 1

Carga 0Masa 1

Carga -1Masa aprox. 0

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El modelo de Bohr se puede resumir en los siguientes postulados:

1) Los electrones en los átomos están localizados en órbitas oniveles de energía circulares alrededor del núcleo

2) Los electrones en las órbitas más cercanas al núcleo tienenmenor energía que los que están en órbitas más alejadas

3) Un electrón de un átomo puede tener sólo ciertos valoresde energía permitidos. Esta energía determina que órbitaocupa el electrón.

El primer modelo que trató de explicar la estructura del átomo fueel modelo atómico de Bohr (1885 - 1962).

4) Los electrones pueden saltar de una órbita a otra,ganando o perdiendo una cantidad concreta de energía que seconoce con el nombre de “cuanto”

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En la actualidad se admite que la distribución de electrones en unátomo es función de cuatro números llamados números cuánticos

En realidad el recorrido de un electrón en un átomo no puede serdescripto de manera precisa, por ello se habla de la probabilidadde encontrar un electrón en ciertas zonas del espacio.

A las zonas donde la probabilidad de encontrar al electrón esmáxima se la conoce como orbital atómico

Esta nueva concepción del átomo nos dice que cada una de lasórbitas circulares del modelo de Bohr está compuesta por undeterminado número de subniveles y cada uno de estos, contieneun determinado número de orbitales

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Los Números cuánticosLos números cuánticos son cuatro y en un átomo no puedehaber dos (2) electrones que posean sus cuatro númeroscuánticos iguales

Número Cuántico Principal (conocido como n):Este número nos indica el nivel de energía en el que se encuentra elelectrón. Puede tomar como valores, todos los números enteros apartir de 1, o sea 1, 2, 3, 4, etc.

Número Cuántico Secundario o Azimutal (conocido como λ):Este número nos indica el subnivel energético en el que seencuentra el electrón. Puede tomar como valores todos losnúmeros enteros desde cero (0) hasta (n-1), donde n es el númerocuántico principal.

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Número Cuántico Magnético (conocido como m):Este número nos indica el número de orientaciones espaciales quetiene el orbital. Puede tomar como valores todos los númerosenteros que se encuentren en el rango - λ, ..., 0, ..., + λ, donde λ esel número cuántico secundario.

Número cuántico de spín (conocido como s):Este número nos indica el sentido en el que gira el electrón. Puedetomar el valor +1/2 o -1/2. Las orientaciones del giro del electrónpueden representarse mediante flechas ↑↑↑↑ ↓↓↓↓

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Iniciemos las combinaciones de los números cuánticos por elnivel n = 1

Si n = 1, λ sólo puede tomar el valor cero (0)

Que λ tome el valor cero, significa que ese nivel (n = 1) tiene unsólo subnivel. Cuando λ vale 0, se llama orbital s

Si λ = 0, m sólo puede tomar el valor cero (0)

Que m tome el valor cero, significa que ese sunivel tiene sólo unaorientación en el espacio y será una esfera alrededor del núcleo

En este caso s puede tomar los valores de +1/2 y de -1/2, por lotanto el nivel n = 1 admite como máximo 2 electrones

Veamos en un cuadro los orbitales que se generan y cuantoselectrones admite cada uno de estos orbitales

Nivel Nombre del orbitalNúmero máximo de electrones

que entra en el orbital

1 1 s 2

2 2 s 2

2 p 6

3 3 s 2

3 p 6

3 d 10

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Nivel Nombre del orbitalNúmero máximo de electrones

que entra en el orbital

4 4 s 2

4 p 6

4 d 10

4 f 14

Hasta acá vimos que hay diferentes niveles y en cada nivel haydistintos orbitales y que cada uno de estos orbitales admite undeterminado número máximo de electrones.

La pregunta ahora es ¿cómo es el orden en que estos orbitales se llenan?

El orden de llenado de los orbitales es el siguiente:

1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7setc

¿Cómo se obtiene la distribución de electrones en cada uno deestos orbitales?

Supongamos un átomo que tiene 7 electrones.

1s2 2s2 2p3 En el orbital 1s coloco 2 electrones, que es elmáximo que admiteEn el orbital 2s coloco 2 electrones, que esel máximo que admiteEn el orbital 2p (que admite 6 electrones comomáximo) pongo los 3 electrones que me faltan

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1s2 2s2 2p3 Esto se conoce como:CONFIGURACIÓN ELECTRÓNICALo que nos dice es que:

en el orbital 1s hay 2 electrones,en el orbital 2s hay 2 electrones,en el orbital 2p hay 3 electrones.

Los átomos neutros se pueden ordenar en la tabla periódica deforma sistemática

La TABLA PERIÓDICA tiene columnas (verticales)llamadas grupos y filas (horizontales) llamadas períodos

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¿Qué relación hay entre la CONFIGURACIÓN ELECTRÓNICAy la ubicación de un elemento en la TABLA PERIÓDICA?

El grupo en el que se encuentra el átomo neutro es igual alnúmero de electrones que hay en el último nivel energético

El grupo se escribe con números romanos I, II, III, etc

El período en el que se encuentra un átomo neutro es igual alnúmero de niveles ocupados

El período se escribe con números arábigos 1, 2, 3, etc

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Ejemplo

Supongamos que un átomo neutro tiene la siguienteconfiguración electrónica:

1s2 2s2 2p5

El átomo pertenece al grupo VII (siete) porque en elúltimo nivel (nivel 2) posee 7 electrones:2 electrones en el 2s y 5 en el 2p

El átomo pertenece al período 2 (dos) porque posee dosniveles energéticos ocupados: el nivel 1 y el nivel 2

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Ejemplo

Supongamos un átomo neutro del grupo VI y del período 3,¿cuál es su configuración electrónica?Grupo VI: me dice que tiene 6 electrones en el último nivel

Período 3: me dice que tiene 3 niveles ocupados

La configuración electrónica será:

1s2 2s2 2p6 3s2 3p4

Tres niveles ocupados:el nivel 1 (1s), el nivel 2 (2s y 2p) y el nivel 3 (3s y 3p).

Seis electrones en el último nivel: 2 electrones en el nivel 3s y4 electrones en el nivel 3p

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EjemploEscriba la configuración electrónica de la siguiente especiequímica y ubique al elemento en la tabla periódica

Be94

+2 Recordando la unidad 1, este símbolo nuclearnos da la siguiente información:

Tiene Z = 4, por lo que tiene 4 protonesEl átomo neutro tiene 4 electrones, pero comoesta especie tiene carga +2 (es un catión), perdió2 electrones, por lo que ahora tiene 2 electrones

La configuración electrónica de la especie

En la tabla periódica tengo que ubicar al átomo neutro, por lo quenecesito obtener la configuración electrónica del átomo neutro

Be94

+2 es 1s2

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El átomo neutro tiene 4 electrones, por lo que su configuraciónelectrónica es:

1s2 2s2

De acá sacamos grupo y período

Grupo II, tiene 2 electrones en el último nivel (el nivel 2)

Período 2, tiene 2 niveles ocupados (el nivel 1 y el nivel 2)

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EjemploEscriba la configuración electrónica de la siguiente especiequímica y ubique al elemento en la tabla periódica

O168

-2 Recordando la unidad 1, este símbolo nuclearnos da la siguiente información:

Tiene Z = 8, por lo que tiene 8 protones

El átomo neutro tiene 8 electrones, pero como laespecie tiene carga -2 (es un anión), ganó 2electrones, por lo que ahora tiene 10 electrones

La configuración electrónica de la especie

En la tabla periódica tengo que ubicar al átomo neutro, por lo quetengo que tener la configuración electrónica del átomo neutro

es 1s2 2s2 2p6O168

-2

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El átomo neutro tiene 8 electrones, por lo que su configuraciónelectrónica es:

1s2 2s2 2p4

De acá sacamos grupo y período

Grupo VI, tiene 6 electrones en el último nivel (el nivel 2)

Período 2, tiene 2 niveles ocupados (el nivel 1 y el nivel 2)

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Veamos un esquema de la TABLA PERIÓDICA y quecaracterísticas respecto a la CONFIGURACIÓNELECTRÓNICA presentan los átomos que se encuentran encada una de las partes en que podemos dividir la tabla

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Elementos

Represen-tativos Elementos

de Transición

Elementos de Transición Interna

Elementos

Representativos

Gases

Nobles

Orbitaless y p

Orbitaless y p

Orbi-taless y pllenosOrbitales

d

Orbitalesf

TABLA PERIÓDICA DE LOS ELEMENTOS

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La tabla periódica se divide en:

Elementos representativos

Los elementos de este grupo incorporan electrones en orbitales s y p

Elementos de transición

Los elementos de este grupo incorporan electrones en orbitales d

Elementos de transición interna

Los elementos de este grupo incorporan electrones en orbitales f

Gases nobles

Los elementos de este grupo poseen los orbitales s y p llenos.Poseen 2 electrones en los orbitales s y 6 en los orbitales p

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Los electrones de valencia son los electrones que encontramosen el último nivel

Los electrones de valencia le van a otorgar al átomo laspropiedades químicas

Es importante puntualizar acá que como todos los átomosque se encuentran en un mismo grupo tienen el mismonúmero de electrones en el último nivel, van a tener uncomportamiento químico muy parecido, dado que elcomportamiento químico depende del número de electronesdel último nivel

Los átomos al combinarse mediante reacciones químicas paraformar otros compuestos, tienden a alcanzar la configuracióndel gas noble mas cercano

Para alcanzar la configuración del gas noble más cercano losátomos pueden ganar, perder o compartir un cierto número deelectrones. Este tema lo vamos a desarrollar en la unidad 6

Es importante destacar acá, que los gases nobles poseenconfiguraciones electrónicas de niveles completos. Los gasesnobles tienen en sus orbitales el máximo número de electronesque acepta cada orbital.Esto les confiere una gran estabilidad

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PROPIEDADES PERIÓDICAS

Son las propiedades de los elementos que varíancon una determinada periodicidad a lo largo y

ancho de la tabla periódica

ElectronegatividadEs la capacidad de un átomo neutro de atraer hacia sí loselectrones que establecen la unión con otro átomo

Afinidad electrónicaEs la energía que se pone en juego cuando un átomo neutro enestado gaseoso capta un electrón

Potencial de ionizaciónEs la energía que se pone en juego cuando un átomo neutro enestado gaseoso pierde su último electrón

Estas propiedades aumentan haciala derecha en un períodoarriba en un grupo AUMENTO

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Radio atómicoEs la distancia desde el centro del núcleo al último nivelelectrónico ocupado

Carácter metálicoEsta propiedad nos dice cuan buen metal es un determinadoelemento. Las características metálicas son brillo,conductividad térmica y conductividad eléctrica

Estas propiedades aumentan haciala izquierda en un períodoabajo en un grupo AUMENTO

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Estas propiedades determinan en la tabla periódica otra división:

Metales Son los átomos que se encuentran a la izquierda yabajo en la tabla periódica.

Tienen tendencia a formar cationes cuando reaccionancon los no metales. Salvo algunos que poseen muy bajareactividad y que se conocen como metales nobles comoel oro y el platino

Poseen brillo, son buenos conductores del calor y laelectricidad.

Poseen alta dureza, alta densidad y alto punto de fusión

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No Metales Son los átomos que se encuentran a la derecha yarriba en la tabla periódica.

Tienen tendencia a formar aniones

Metaloides En algunas oportunidades se comportan comometales y en otras se comportan como no metales

No poseen brillo, son malos conductores del calor yla electricidad.

Poseen baja densidad y bajos puntos de fusión yebullición, generalmente son gaseosos atemperatura ambiente.

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METALES

NO METALES Gases

Nobles

Consideremos el siguiente esquema de la tabla periódica

H

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La escalera roja divide los metales (abajo y a la izquierda) y losno metales (arriba y a la derecha)

Los metaloides son los elementos que se encuentran cercanos aesa escalera roja

El H (hidrógeno) es un no metal a pesar que su ubicación sea a laizquierda de la escalera roja