D I A P O S I T I V A S C O N I M Á G E N E S , E I L U S T R A C I O N E S , C O R T E S Í A D E L I C D A . : L I L I A N G U Z M Á N
Estructura Atómica y Tabla Periódica
SEMANA 01 ---- 2019Isabel Fratti de Del Cid
2019
ATOMO
Partícula mas pequeña de un elemento que
mantiene las características de ese elemento.
Todos los átomos de un elemento son
característicos de ese elemento y diferentes
de los átomos de otros elementos.
Los átomos son representados por modelos
atómicos que han variado y han sido
modificados a través del tiempo.
2
22
MODELOS ATOMICOS a través del tiempo
Estructura básica del átomo
Núcleo: parte central muy pequeña, posee carga positiva, y prácticamente toda la masa del átomo.
Aquí hallamos principalmente : Protones (+) y neutrones sin carga(o); por eso la carga del núcleo es positiva.
Nube de electrones: región extra nuclear en ella se hallan los electrones (-) moviéndose a altas velocidades. Esta región tiene carga negativa.
El átomo tiene igual número de protones (+) que electrones (-), por eso el átomo es NEUTRO.
4
PARTICULAS SUB-ATOMICAS
5
El átomo esta formado de muchas partículas sub atómicas, Entre las principales tenemos: PROTONES(p, p+): Partículas que se encuentran en el núcleo, tienen una carga positiva y una masa aproximada de 1 uma. NEUTRONES (n, no): Partículas neutras, se
encuentran en el ,núcleo con una masa un poco mayor de 1uma.ELECTRONES(e-): Partículas con carga negativa y una masa muy pequeña (respecto al protón, y el neutrón, por eso para efectos prácticos su masa se considera despreciable ) se hallan fuera del núcleo.
Características principales de las partículas subatómicas fundamentales
partícula Símbolo Carga Masa
(uma)
Ubicación
En el
átomo
Protón p ó p+ +
(positiva)
1.007 núcleo
Neutrón n ó n0 0
(neutra )
1.008 núcleo
Electrón e - -
(negativa)
0.00055 Fuera del
núcleo
1 uma = doceava parte del isotopo del 12C
Esquema básico de un átomo7
NÚMERO ATÓMICO:
Es igual al número de protones en el núcleo de un
átomo. Corresponde al número que ocupa en la
tabla periódica. Este número identifica al elemento.
Debido a que el átomo es eléctricamente neutro el
número atómico también corresponde al número de
electrones que el átomo posee.
NÚMERO DE MASA: Es la suma del número de
protones mas el número de neutrones en un
átomo. ( tanto protones como neutrones se hallan
en el núcleo).
Número atómico y número de masa8
Procedimiento para determinar el número de protones, electrones y neutrones en un elemento.
9
NUMERO DE MASA = # DE PROTONES + # DE NEUTRONES
NUMERO ATOMICO = # DE PROTONES.Por lo tanto el # neutrones se calcula así:
#Neutrones = Número de masa- Numero atómico.
El número de protones, esta dado por el número atómico.
Para átomos ( como son neutros poseen el mismo número de protones y electrones.). El número de electrones también es igual al número atómico.
Note que la resta del número de masa del número atómico, corresponde al número de neutrones.
ISOTOPOS
10
Átomos del mismo elemento que tienen el
mismo número atómico pero diferente número de
masa, lo que se debe a que poseen diferente
número de neutrones.
Ejemplo de el cálculo de # de protones, electrones y
neutrones en isotopos de un mismo elemento.11
Note:
En los isotopos
No cambia
Ni el Número
De Protones
Ni electrones
SOLO el
Número de
Neutrones
Isotopo # PROTO
NES
# ELEC
TRONES
# NEUTRONES
( este numero es el
que varia en los
isotopos)
24
Mg12
12 12 12
25
Mg
12
12 12 13
26
12Mg12 12 14
REPRESENTACIÓN DE LOS ISOTOPOS
Los isotopos se pueden representar de las
siguientes maneras:
Note que se hace énfasis en indicar la masa del isótopo (24) ya que el número atómico es el mismo (12) para todos los isótopos del Mg, y de cualquier otro isotopo por eso no es necesario indicarlo en todas las representaciones.
12
Mg24
12Magnesio-24 Mg-24
EJERCICIO : complete la siguiente tabla con las características de los isotopos dadas.
13
Nombre del
elementoRepresen
tación
#
atómico
# de
masa
# de
protones
# de
neutrones
# de
electrones
15
7N15
Calcio 42
38 50
14 16
56 138
EJERCICIOS para realizar en clase.14
1-Los dos isotopos mas abundantes del estaño tienen
números de masa 120 y 118 . Escriba la representación de
cada isótopo y calcule :cuántos protones y neutrones
tiene cada isotopo.
2. Escriba la representación para isotopos que posen:
a) 4 protones y 5 neutrones____________
b) 26 electrones y 30 neutrones__________
c) Un número de masa 24 y 13 neutrones:
Ejemplo de isótopos usado para el diagnóstico y tratamiento de algunas enfermedades
ISOTOPO APLICACIÓN MEDICA
Ce-141 Tubo digestivo, medida de flujo sanguíneo hacia el miocardio
Ga-67 Imagen abdominal, detección de tumores
Ga-68 Detección de cáncer pancreático
P-32 Tratamiento de leucemia, cáncer pancreático
I-125 Tratamiento de cáncer cerebral , detección de osteoporosis
I-131 Imagen tiroidea, tratamiento de cáncer de tiroides y próstata.
Sr-85 Detección de lesiones óseas, escáner cerebral
Tc-99m El mas empleado en medicina nuclearImágenes de esqueleto , musculo cardiaco, cerebro, hígado, pulmones, bazo, riñones y tiroides.
15
PESO ATÓMICO16
Masa de un átomo expresada en uma ( unidades demasa atómica) . Este dato se encuentra en latabla periodica.
Se calcula obteniendo el promedio de los pesos desus isotopos según el % de su existencia en la
naturaleza. Esta es la razón por que en la tabla
periódica, la mayoría de los pesos atómicos, no son
números enteros sino poseen fracciones. Ejemplo:
Hidrogeno (H): 1.00797
Cloro (Cl) : 35.453
Antimonio (Sb): 121.75
Tabla periódica actual
Los más de 100 elementos reconocidos ( entre los hallados en la naturaleza y los sintetizados en el laboratorio), se distribuyen en una tabla que posee:
A) 18 columnas ( Bloques verticales) conocidos como grupos, identificados con números :
Romanos (I al VIII ) ó con números Arábigos ( 1 a la 18).
Aquí están agrupados elementos con propiedades físicas , químicas y configuración electrónica similares.
B) 7 Periodos ( Hileras Horizontales). Los elementos están colocados en orden creciente a sus números atómicos.
17
Esquema de la tabla períodica
Tabla periódica actual reconocida oficial por la UIQPA (06-01-2016)
19
20
I A METALES ALCALINOS
II A METALES ALCALINOTERREOS
III A FAMILIA DEL BORO
IV A FAMILIA DEL CARBONO
V A FAMILIA DEL NITROGENO
VI A FAMILIA DEL OXIGENO
VII A HALOGENOS
VIII A GASES NOBLES o INERTES
Nombres específicos de algunas familiasy grupos
CLASIFICACION DE LOS ELEMENTOS POR METALES, NO METALES Y METALOIDES
21
METALES: Constituyen más del 75 % de los elementos,se localizan a la izquierda de la línea gruesa escalonada.En su mayoría son sólidos ( excepto Ga, Hg, Cs, Fr),brillantes, dúctiles, maleables, buenos conductores delcalor y electricidad.
NO METALES: Se sitúan a la derecha de la líneaescalonada, poseen poco o ningún brillo, malosconductores del calor y la electricidad. Se puedenhallar en estado líquido, solido o gas.
METALOIDES («Semiconductores») Presentan
propiedades tanto de metales como de no metales. seencuentran en la región intermedia de la línea escalonadaque separa metales y no metales.Ejemplo: Ge- As Sb-Te Po-At . Todos son sólidos.
ELEMENTOS DIATOMICOS22
Se les encuentra en la naturaleza formandomoléculas diatómicas ( uniones entre dosátomos iguales) :
Son siete : H2, N2, O2, F2, Cl2, Br2, I2
Observe que todos corresponden a No Metales. 4
de ellos (F2,Cl2, Br2, I2 )pertenecen a los
halógenos ( grupo VIIA ó 17 )
Localización en la tabla periódica de los ELEMENTOS DIATOMICOS
23
HIDROGENONITROGENO OXIGENO
FLUOR
CLORO
BROMO
YODO
Clasificación de los elementos y su posición en la tabla periódica
24
REPRESENTATIVOS: Situados en las primeras dos y en las ultimas seis columnas. Se les identifica e con las letras A o solo con números:
ELEMENTOS DE TRANSICION Se encuentran en la región central de la tabla periódica, Se identifican con las letras B o números:
ELEMENTOS DE TRANSICION INTERNA ( Tierras raras). Constituyen dos series:
Lantánidos del 57( La) hasta el 71 (Lu)
Actínidos del 89(Ac) hasta 103 (Lr) *.
Se ubican en dos líneas horizontales en la parte baja de la tabla periódica.Actualmente son reconocidos 118 elementos.
IA IIA IIIA IVA VA VIA VIIA VIIIA
1 2 13 14 15 16 17 18
IIIB IVB VB VIB VIIB VIIIB IB IIB
3 4 5 6 7 8,9,10 11 12
Localización en la tabla periódica de elementos Representativos, de transición y transición interna.
25
Configuración electrónica
Es la disposición de los electrones de un átomo o de un ión en niveles ( 1 al 7), subniveles ( representados por las letras : s, p, d, f ) y orbitales.
Se colocan de menor a mayor energía.
Para elaborar la configuración electrónica, Debe usarse la regla diagonal, ya que ésta incluye los traslapes de orbitales y la configuración electrónica dadas en las tablas periódicas no incluyen éstos traslapes.
26
Llenado de orbitales usando la regla diagonal.
Empiece de arriba abajo, siguiendo la dirección de las flechas ó líneas..
El número máximo de electrones que se coloca en cada subnivel es el siguiente:
s………..2 electrones
p………..6 electrones
d………..10 electrones
f……….. 14 electrones
Nota: NO debe colocar más electrones que los que le corresponden al átomo o al ión representado.
27
LLENADO DE ORBITALES usando la regla diagonal
1s
2s 2p
3s 3p 3d
4s 4p 4d 4f
5s 5p 5d 5f
6s 6p
7s
1s
2s 2p
3s 3p 3d
4s 4p 4d 4f
5s 5p 5d 5f
6s 6p
7s
El llenado queda en el siguiente orden:
1s 2s 2p 3s 3p 4s*3d 4p 5s* 4d 5p 6s
….
* Aquí se pueden observan
los primeros traslapes de
orbitales
Número máximo de electrones por nivel29
El máximo número de electrones en cada nivel de
energía es igual a :
2n2
Nivel 1 2(1)2 = 2
Nivel 2 2(2)2 = 8
Nivel 3 2(3)2 = 18
Nivel 4 2(4)2= 32
Significado de los datos en una configuración electrónica
30
El número y localización de electrones enátomos se especifican con los siguientessímbolos.
2 p5NIVEL
SUB -NIVEL
# DE ELECTRONES
31
Subniveles, orbitales y electrones en cada nivel ( del 1 al 4) y su representación de estos sub-niveles tiene también un número máximo de electrones. Nivel Sub-nivel No. de
orbitalesNo. máximo
de electrones
Designación
# total de e-por
nivel
1 s 1 2 1s2 2
2s 1 2 2s2 2p6
8p 3 6
3
s 1 2
3s23p63d10 18p 3 6
d 5 10
4
s 1 2
4s24p64d104f14 32
p 3 6
d 5 10
f 7 14
32
Los electrones en un mismo orbital tienen espines
opuestos ( GIRAN EN SENTIDO CONTRARIO)
Cuando un orbital esta lleno con sus dos electrones
decimos que sus electrones están apareados. Cuando
un orbital tiene un solo electrón decimos que el electrón
es no apareado. En el siguiente ejemplo, poseemos
cuatro electrones apareados y 3 no apareados. Ejemplo:
7N = 1s2 2s2 2p3→ 1s2 2s2 2px1 2py1 2pz1
2px 1 2py 1 2pz1
2p3
2s2
1s2
Au
me
nto
de
en
er
gía
32
33
Figuras para representarlos subniveles s, p, d.
Número máximo de electrones que deben asignarse en las configuraciones electrónicas.
Atomos: El número de electrones máximo a distribuirse corresponde al número atómico del elemento.
Cationes: Al número de electrones del átomo se le restan los electrones perdidos( éstos corresponden a la carga del catión) ejemplo:
Ca+2: Posee 18 electrones ( 20 del átomo -2 perdidos)
Aniones: Al número de electrones del átomo se le suman los electrones ganados (estos corresponden a la carga del anión) Ejemplo:
F- :Posee 10 electrones ( 9 del átomo + 1 ganado)
34
Representación de la configuración electrónica desarrollada , semidesarrollada y abreviada.
Desarrollada: Si el subnivel posee más de un orbital, deben
representarse separadamente Ej: los subniveles p poseen
los orbitales px, py, pz, se representan por separado.
Semidesarrollada: Se escriben en los subniveles el
número total de electrones que posee:
K = 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1
Abreviada: Se escribe entre corchetes el símbolo del gas
noble del periodo anterior y luego los electrones de más
que posee: K= [ Ar] 4s1
35
K =1s2 2s2 2px2 2py22pz2 3s2 3px2 3py2 3pz24s1
36
IONES : CATIONES Y ANIONES.
Iones: son partículas de materia con carga eléctrica.
Se dividen en:
Cationes: poseen carga positiva (+) porque han perdido electrones ( cargas negativas). Ej. De cationes monoatómicos
K + ( el K perdió 1e-) Mg +2 ( el Mg perdió 2e-)
Aniones: Poseen carga negativa pues han ganado electrones ( cargas negativas) .Ej. De aniones monoatómicos.
F- ( el F ganó 1 e-) S-2 (el S ganó 2e-)
Iones poliatómicos37
S0n partículas cargadas , pero poseen más de un átomo se dice que son poli atómicos .
Catión poli atómico : NH4+
Aniones poli atómicos : SO4-2 , HCO3
-; PO4
-3
Ejemplo de estructura electrónica de cationes
A- Cationes:
20Ca+2 = 1s22s22p63s23p6
Note: Se distribuyeron 18 e-, pues el Ca tenia 20e-, pero perdió 2e- al formar Ca+2., llegando a tener la configuración del gas noble anterior a su periodo, que es el Argón que tiene 18 e-.
Forma abreviada: 20Ca+2 = [Ar]
38
B- Aniones ( ganan e-, poseen más electrones
que el átomo que los origino :
17Cl- = 1s22s22p6 3s 2 3p6
Note: se distribuyeron 18 e- pues el Cl posee 17 e-, pero ganó 1e- al formar Cl-, llega a tener la configuración del gas noble del período que ocupa que es el Argón, que tiene 18 e-.
Forma abreviada : 17Cl - = [ Ar]
Ejemplo estructura electrónica de aniones
Resuelva los siguientes ejercicios:.
40
ION
#PROTONES
# ELECTRONES
# e-ganados
ó perdidos
Es anión / catión
Configuración electrónica del ión
Na+
O-2
Ge+4
F -
Diagrama de Bohr, para átomos y iones
41
Se coloca dentro de un círculo, que representa el
núcleo ; el # de protones*(algunos autores colocan
también el # de neutrones ó el símbolo del elemento).
Y en líneas concéntricas que representan los niveles
de energía el número total de electrones en cada
nivel**.
• *#Protones =Número atómico del elemento ó ión.
• ( posición numérica en la tabla periódica )
• ** Se calculan en base a la configuración electrónica del elemento ó ión.
Ejemplo de como se calculan los electrones por nivel para hacer un diagrama de Bohr
Ej :Potasio ( K): tiene en la tabla periódica número 19, entonces tiene 19 protones ( +) y por lo tanto también 19 electrones(-):Queda así su configuración electrónica:
19 K: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1
1er nivel 2e- 2do nivel 8 e- 3er.nivel 8e- 4to nivel 1e-
El diagrama de Bohr quedará :
42
Ej :Potasio ( K): tiene en la tabla periódica número 19, entonces tiene 19 protones ( +) y por lo tanto también 19 electrones(-):Queda así su configuración electrónica:
19 K: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1
1er nivel 2e- 2do nivel 8 e- 3er.nivel 8e- 4to nivel 1e-
Ejemplo de DIAGRAMAS DE BOHR, de átomos y sus respectivos iones
43
44
A) Ca B) Ca +2
C) S D) S-2
Realice los diagramas de Bohr para los siguientes átomos y
sus respectivos iones
Electrones de valencia : se hallan en el nivel más externo del átomo. En los elementos representativos, corresponden al número de columna en que se halla el
átomo
45
Elemento / Estructura electrónica
# columna
Electrones en el último nivel de energía =Electrones de valencia
N1s22s2p3
VA Ultimo nivel = 22s22p3 = 5
Ca 1s22s22p63s2
IIA Ultimo nivel =33s 2 = 2
Cl1s22s22p63s2 3p5
VIIA Ultimo nivel = 33s23p5 = 7
K1s22s22p63s23p64s1
IA 4s1 = 1
Resuelva los siguientes ejercicios, colocando en el espacio el símbolo del elemento con esas características
A-Ubicado en columna VIA y tercer período___
B-Metal líquido del 4to período _______
C- Su configuración es: [Ne]3s23p3 ______
D-Posee 76 protones___________
E- Elemento de mayor electronegatividad ______
F-Su configuración electrónica termina en 3s23p5 __
G-Lantánido sintetizado artificialmente_______
H-Gas noble del 6to período_____________
J-Metaloide del 4to período con 5 e- de valencia ___
46
Ejercicios del libro de texto recomendados
3.7 ; 3.9 : 3.11 ; 3. 13 ; 3.15 ; 3.17 ; 3.29 ; 3.31 , 3.47 ;
3.49 ; 3.51 ; 3.53 , 3.81 ; 3.83 ; 3.85 ; 3.93 ; 3.95 ; 3.99 ; 3.111 .
Vea las respuestas a éstos problemas en las páginas 124, 125.
47
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