LECCION 2 ESTRUCTURA ATOMICA

LECCION 2

ESTRUCTURA ATOMICA

I.-  OBJETIVOS

• Comprender y aplicar las teorías de la estructura atómica en un átomo monoelectronico y polielectronico.
• Identificar las partículas fundamentales de un átomo.
• Comprender las teorías de la existencia y formas del átomo.
• Desarrollar las estructuras electrónicas de los elementos
• Identificar y establecer los electrones de valencia que determinan las propiedades de un elemento.
• Explicar cualitativamente las características del espectro de emisión que se produce cuando una sustancia es expuesta a la llama del mechero Bunsen o a una fuente de electricidad de alto voltaje.

II.- FUNDAMENTO

2.1. El ATOMO

        Demócrito, pensaba que todas las formas de la materia eran divisibles hasta cierto grado, donde eran indivisibles, y que están en movimiento constante, las que se combinaban entre sí en varias formas, a los que llamo  Átomos.

Dalton representa al átomo como una esfera compacta indivisible e indestructible. La esencia de la teoría atómica de Dalton se puede resumir en los siguientes postulados:

• Todo elemento está compuesto de partículas extremadamente pequeñas que se denominan átomos
• Los átomos del mismo elemento son iguales en tamaño y en masa
• Los átomos de elementos diferentes tienen masa y tamaños distintos, propiedades diferentes.
• Los compuestos químicos se forman por unión de dos o más átomos de diferentes elementos, los átomos: no son creados, ni destruidos en las reacciones químicas
• Los átomos de elementos diferentes se combinan para formar compuestos, en relaciones numéricas sencillas de números enteros.

Sin embargo, algunos de los enunciados han de modificarse, porque las investigaciones llevadas a cabo hasta hoy han demostrado que:

• Los átomos están compuestos de partículas subatómicas
• Que no todos los átomos de un elemento determinado tienen la misma masa.
• Que los átomos, en determinadas circunstancias, se pueden descomponer.

        El átomo clásicamente se define como la mínima porción de materia obtenida mediante procesos químicos y que interviene en las reacciones químicas.

Según los conceptos modernos se define el átomo como el mínimo sistema energético en equilibrio, siendo la unidad fundamental del elemento y de la materia.

2.2.- PARTÍCULAS SUBATOMICAS.

        2.2.1.- PARTICULAS FUNDAMENTALES

• Electrón  (e)         

Las emisiones generadas en un tubo de Crookes se llaman rayos catódicos. Thomson demostró en 1897 que los rayos catódicos  

1. Viajan en línea recta
2. Tienen carga negativa
3. Son desviados por campos eléctricos y magnéticos
4. Producen sombras,
5. Es capaz de mover una pequeña rueda de paletas.

[pic 1][pic 2]

Esto constituyo el descubrimiento experimental de la unidad fundamental con carga, designada como electrón, que es una partícula con carga eléctrica negativa y con una masa de 9,110 x 10-28 g. Esta masa es 1 / 1837 de un átomo de hidrógeno y corresponde a 0,0005486 unidades de masa atómica (uma).

Aunque se conoce la carga real del electrón de 1.6 x 10-19 Coulomb, su valor es demasiado inconveniente para usos prácticos, y por lo tanto se le ha asignado una carga eléctrica relativa de -1. El tamaño de un electrón no se ha determinado con exactitud, pero se cree que su diámetro es menor que 10-12 cm

El electrón en su concepto más moderno tiene un movimiento ondulatorio. Donde la distancia más cercana al núcleo es de 0,53 ºA

• Protón (p+)         

A principios de la década de 1 900 dos hechos relativos a los átomos había quedado claro, contienen electrones y son eléctricamente neutros. Dado que son neutros, cada átomo deberá tener igual número de cargas positivas y negativas para mantener la neutralidad eléctrica.

        Los protones fueron observados por primera vez por el físico alemán E. Goldstein en 1 886. Sin embargo, fue Thomson quien descubrió la naturaleza del protón. Demostró que el protón era una partícula y cálculo que su masa es de aproximadamente 1 837 veces que la de un electrón.

[pic 3]

El protón es una partícula con una masa relativa de 1 uma y una masa real de 1,673 x 10-24 g. Su carga relativa (+ 1); es igual en magnitud, pero de signo opuesto a la de la carga del electrón. La masa de un protón sólo es ligeramente menor que la del átomo de hidrógeno.

Estos descubrimientos permitieron a los científicos percibir que el átomo está constituido de dos zonas: el núcleo que está concentrado la mayor parte de la masa total del átomo, que ocupa sólo 1/1013 del volumen total del átomo, que contiene a los protones con carga positiva, la nube electrónica de mayor diámetro y que contiene a los electrones de carga negativa.

        Neutrón (no)         

La prueba fue proporcionada por James Chadwick, al bombardear con partículas alfa una delgada hoja de berilio, el metal emitió una radiación de muy alta energía, un tanto similar a los rayos gamma. Posteriormente se demostró que los rayos en realidad constan de partículas eléctricamente neutras con masa ligeramente mayor que la de los protones. Chadwick llamo a estas partículas neutrones, posee una masa relativa de aproximadamente 1 uma. Su masa real  1,657 x 10-24 g.

[pic 4]

Experimento de Rutherford para desmostar que el átomo tiene dos zonas,

2.2.2.- OTRAS PARTICULAS NUCLEARES

• Mesones Son partículas existentes en el núcleo que evitan la fuerza de repulsión causada por los protones en el núcleo; Tienen igual carga que el electrón, pero su masa es 207 veces mayor.

Los mesones son partículas inestables que se desintegran con rapidez (tiempo de vida 2 millonésimas de segundo); produciendo otras partículas subatómicas; como el positrón, el neutrino.

• Positrón Posee carga eléctrica igual a la del electrón y su masa es idéntica al electrón.
• Neutrino No posee carga eléctrica y su masa es inferior en 0,05 % al del electrón.

2.3.- IDENTIFICACIÓN DE UN ÁTOMO

        Las partículas subatómicas son útiles para entender mejor las propiedades  de los átomos, los cuales pueden ser identificados por medio de dos números:

• Número Atómico (Z) El número atómico de un elemento es el número de protones en el núcleo de un átomo. El número atómico determina la identidad de un átomo. El número atómico no sólo indica el número de cargas positivas en el núcleo sino también el número de electrones del átomo neutro, es decir, que el número de protones es igual al número de cargas negativas, cuando el átomo se encuentra en su estado basal.
• Número de Masa (A) Es el número total de protones y neutrones (llamados  nucleones en conjunto) presentes en el núcleo de un átomo. En general, el número de masa está dado por

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

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