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 ---- 2020Isabel Fratti de Del Cid

2020

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+): Partícula 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 de la masa del átomo de

carbono que posee 6 protones y 6 neutrones 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 y el número de neutrones en el núcleo

de un átomo.

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. Los isotopos poseen el mismo numero de

protones pero diferente número de neutrones.

Ejemplo los tres isotopos del Hidrogeno.

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

elemento

Representa

ción del

isotopo

#

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.

2. Escriba la representación para isotopos que posen:

5 protones6 neutrones

27 electronesMasa = 60

56 protonesMasa 138

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 la tablaperiódica.

*1uma = doceava parte del isotopo de Carbono queposee 6 protones y 6 neutrones: 12 C

Se calcula obteniendo el promedio de los pesos desus isotopos según el % de su existencia en la

naturaleza. Por ésta 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

Tabla periódica actual reconocida oficial por la UIQPA (06-01-2016)

20

21

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

58-71 LANTÁNIDOS

89-103 ACTÍNIDOS

Nombres específicos de algunas familiasy grupos

CLASIFICACION DE LOS ELEMENTOS POR METALES, NO METALES Y METALOIDES

22

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 . Todos son sólidos.

ELEMENTOS DIATOMICOS23

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

24

HIDROGENONITROGENO OXIGENO

FLUOR

CLORO

BROMO

YODO

Clasificación de los elementos y su posición en la tabla periódica

25

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.

26

Configuración electrónica

Es la distribución 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.

27

Diagrama de Orbitales

• Los orbitales del subnivel “s” son los que tienen menor energía que los del sub nivel “p” y estos y este menor del “d ” y así sucesivamente.

Al orden de llenado de los orbitales en los sub niveles se le llama orden de Aufbau (construir).

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

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.

30

Número máximo de electrones por nivel31

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

32

El número y localización de electrones enátomos se especifican de la siguiente manera .

2 p5NIVEL

SUB -NIVEL

# DE ELECTRONES

33

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

Diagrama de Orbitales

• Los orbitales del subnivel “s” son los que tienen menor energía que los del sub nivel “p” y estos y este menor del “d ” y así sucesivamente.

Al orden de llenado de los orbitales en los sub niveles se le llama orden de Aufbau (construir).

Regla de Hund: Los electrones en un subnivel tienden a ocupar el máximo numero de orbitales posibles.

Esto quiere decir que para cualquier conjunto de orbitales de un subnivel, los electrones buscar estar no apareados». Ejemplo el subnivel «2p» posee 3 orbitales ( px, py, pz ), si hay disponibles 3electrones para ese nivel . Cada electrón ocupara un orbital diferente. Ejemplo de un diagrama de orbitales.

7N 1s2 2s2 2p3

1s 2s 2p

↑↓ ↑↓ ↑ ↑ ↑

2px 2py 2pz

36

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

36

37

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)

38

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

39

K =1s2 2s2 2px2 2py22pz2 3s2 3px2 3py2 3pz24s1

40

IONES : CATIONES Y ANIONES.

Iones: son partículas de materia ( átomos o grupo de átomos ) con carga eléctrica debido a que ganaron o perdieron electrones.

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 poliatómicos41

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]

42

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:.

44

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

45

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 se pone 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 :

46

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

47

48

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

49

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 ___

50

Ejercicios del libro de texto recomendados

3.7 ; 3.9 : 3.11 ; 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.

51