Teoría Atómica de la MateriaTeoría Atómica de la MateriaÁtomo es la porción más pequeña de la materia.Átomo es la porción más pequeña de la materia.

El primero en utilizar este término fue Demócrito (filósofo griego, del año El primero en utilizar este término fue Demócrito (filósofo griego, del año 500 a.de C.), porque creía que todos los elementos estaban formados por 500 a.de C.), porque creía que todos los elementos estaban formados por pequeñas partículas INDIVISIBLES. Átomo, en griego, significa pequeñas partículas INDIVISIBLES. Átomo, en griego, significa INDIVISIBLE. INDIVISIBLE.

““Es la porción más pequeña de la materia que posee identidad propia. Los Es la porción más pequeña de la materia que posee identidad propia. Los átomos son la unidad básica estructural de todos los materiales de átomos son la unidad básica estructural de todos los materiales de ingeniería”.ingeniería”.

En la actualidad no cabe pensar en el átomo como partícula indivisible, en En la actualidad no cabe pensar en el átomo como partícula indivisible, en él existen una serie de partículas subatómicas de las que protones él existen una serie de partículas subatómicas de las que protones neutrones y electrones son las más importantes.neutrones y electrones son las más importantes.

Los átomos están formados por un núcleo, de tamaño reducido y cargado Los átomos están formados por un núcleo, de tamaño reducido y cargado positivamente, rodeado por una nube de electrones, que se encuentran en positivamente, rodeado por una nube de electrones, que se encuentran en la corteza. la corteza.

ELECTRÓNESELECTRÓNES una partícula elemental con carga eléctrica negativa igual a una partícula elemental con carga eléctrica negativa igual a 1,602 · 10-19 Coulomb y masa igual a 9,1093 · 10-28 g, que se encuentra 1,602 · 10-19 Coulomb y masa igual a 9,1093 · 10-28 g, que se encuentra formando parte de los átomos de todos los elementos.formando parte de los átomos de todos los elementos.

NEUTRÓNES NEUTRÓNES una partícula elemental eléctricamente neutra y masa una partícula elemental eléctricamente neutra y masa ligeramente superior a la del protón (mneutrón=1.675 · 10-24 g), que se ligeramente superior a la del protón (mneutrón=1.675 · 10-24 g), que se encuentra formando parte de los átomos de todos los elementos.encuentra formando parte de los átomos de todos los elementos.

PROTÓNES PROTÓNES una partícula elemental con carga eléctrica positiva igual a 1,602 una partícula elemental con carga eléctrica positiva igual a 1,602 · 10-19 Coulomb y cuya masa es 1837 veces mayor que la del electrón · 10-19 Coulomb y cuya masa es 1837 veces mayor que la del electrón (mprotón=1.673 · 10-24 g). La misma se encuentra(mprotón=1.673 · 10-24 g). La misma se encuentra

formando parte de los átomos de todos los elementos. formando parte de los átomos de todos los elementos. La nube de carga electrónica constituye de este modo casi todo el volumen del átomo, pero, sólo representa una pequeña parte de su masa.

Los electrones, particularmente la masa externa determinan la mayoría de las propiedades mecánicas, eléctrica, químicas, etc., de los átomos, y así, un conocimiento básico de estructura atómica es importante en el estudio básico de los materiales de ingeniería.

Modelo atómico de Rutherford 1911

Modelo atómico de Thompson. 1910

Modelo mecano-cuántico

( más recién)

Modelo atómico de Dalton 1808

Modelo atómico de Bohr 1913

orbitales

Modelos AtómicosModelos Atómicos

Teoría Atómica de DaltonTeoría Atómica de Dalton

Los elementos están constituidos por átomos Los elementos están constituidos por átomos consistentes en partículas materiales separadas e consistentes en partículas materiales separadas e indestructibles;indestructibles;

Los átomos de un mismo elemento son iguales en Los átomos de un mismo elemento son iguales en masa y en todas sus propiedades.masa y en todas sus propiedades.

Los átomos de un elemento no se crean ni se Los átomos de un elemento no se crean ni se destruyen, pasan inalterables en las reacciones destruyen, pasan inalterables en las reacciones químicas químicas

Los compuestos se forman por la unión de átomos Los compuestos se forman por la unión de átomos de los correspondientes elementos en una de los correspondientes elementos en una relación numérica sencilla.relación numérica sencilla.

POSTULADOS:

Número Atómico (Z)Número Atómico (Z)

En En químicaquímica, el número atómico es el número entero positivo que , el número atómico es el número entero positivo que es igual al número total de es igual al número total de protonesprotones en el en el núcleo del átomonúcleo del átomo. Se . Se suele representar con la letra suele representar con la letra ZZ

El número atómico es característico de cada elemento químico y El número atómico es característico de cada elemento químico y representa una propiedad fundamental del átomo: su carga representa una propiedad fundamental del átomo: su carga nuclear.nuclear.

En un En un átomoátomo eléctricamente eléctricamente neutroneutro (sin (sin carga eléctricacarga eléctrica neta) el neta) el número de número de electroneselectrones ha de ser igual al de protones. ha de ser igual al de protones.

De este modo, el número atómico también indica el número de De este modo, el número atómico también indica el número de electrones y define la electrones y define la configuración electrónicaconfiguración electrónica de los átomos. de los átomos.

Número másico (A)Número másico (A)

En En químicaquímica, el número másico o número de masa representa el número de , el número másico o número de masa representa el número de los los protonesprotones y y neutronesneutrones. Se simboliza con la letra A. . Se simboliza con la letra A.

El número de masa es además el indicativo de los distintos El número de masa es además el indicativo de los distintos isótoposisótopos de un de un elementoelemento. .

El número másico se indica con un superíndice situado a la izquierda de su El número másico se indica con un superíndice situado a la izquierda de su símbolo, sobre el número atómico. símbolo, sobre el número atómico.

ZZAAXX

Para todo Para todo átomoátomo e e ionion: Número de neutrones = Número másico (A) - : Número de neutrones = Número másico (A) - Número atómicoNúmero atómico (Z) (Z)

A = Z + N A = Z + N

La suma de los La suma de los protonesprotones y y neutronesneutrones presentes en el presentes en el núcleonúcleo de un de un átomoátomo, , nos da como resultado un nos da como resultado un número enteronúmero entero que denominamos número que denominamos número másico. Ese número es aproximadamente igual a la másico. Ese número es aproximadamente igual a la masa atómicamasa atómica..

El número másico no se recoge en la El número másico no se recoge en la tabla periódicatabla periódica..

Los Isótopos:Los Isótopos: Son átomos que tienen el mismo número atómico, pero diferentes Son átomos que tienen el mismo número atómico, pero diferentes

masas. masas. Al pertenecer al mismo elemento químico presentan las mimas Al pertenecer al mismo elemento químico presentan las mimas

propiedades, pero no son reconocibles por su masa diferente propiedades, pero no son reconocibles por su masa diferente La diferencia se encuentra en el número de neutrones presentes La diferencia se encuentra en el número de neutrones presentes

en el núcleo. en el núcleo. Por ejemplo:Por ejemplo:

Si dos núcleos tienen igual Z decimos que son isotopos.Si dos núcleos tienen igual Z decimos que son isotopos. Existen 109 elementos conocidos, con Z desde 1 hasta 109 , pero hay más Existen 109 elementos conocidos, con Z desde 1 hasta 109 , pero hay más

de 1 300 variedades de núcleos. Cada una de éstas es un de 1 300 variedades de núcleos. Cada una de éstas es un núclidonúclido..

Los Isóbaros:Los Isóbaros: Son átomos que, a pesar de presentar diferentes número atómico, Son átomos que, a pesar de presentar diferentes número atómico,

tiene masas iguales. Sus propiedades químicas son diferentes tiene masas iguales. Sus propiedades químicas son diferentes puesto que se trata de elementos químicos también puesto que se trata de elementos químicos también diferentes. por ejemplo: diferentes. por ejemplo:

Protones y neutrones se mantienen unidos por el núcleo gracias a la Protones y neutrones se mantienen unidos por el núcleo gracias a la llamadallamada interacción fuerte o fuerza nuclear interacción fuerte o fuerza nuclear. .

Por ello, para formar o destruir un núcleo se requiere o se libera una gran Por ello, para formar o destruir un núcleo se requiere o se libera una gran cantidad de energía.cantidad de energía.

IsótoposIsótopos

Configuración Electrónica de los ElementosConfiguración Electrónica de los Elementos

Es la distribución de los electrones en los subniveles y orbitales de un átomo. La configuración electrónica de los elementos se rige según el diagrama de Moeller:•Para comprender el diagrama de Moeller se utiliza la siguiente tabla:

ss pp dd ff

N=1N=1 1s1s

N=2N=2 2s2s 2p2p

N=3N=3 3s3s 3p3p 3d3d

N=4N=4 4s4s 4p4p 4d4d 4f4f

N=5N=5 5S5S 5p5p 5d5d 5f5f

N=6N=6 6s6s 6p6p 6d6d

N=7N=7 7s7s 7p7p

Para encontrar la distribución electrónica se escriben las notaciones en forma diagonal desde arriba hacia abajo y de derecha a izquierda (seguir colores):

1s1s 2s2s 2p3s2p3s 3p4s3p4s 3d4p5s3d4p5s 4d5p6s4d5p6s 4f5d6p7s4f5d6p7s 5f6d7p5f6d7p

sólo se pueden ocupar los orbitales con un máximo de dos electrones, en orden sólo se pueden ocupar los orbitales con un máximo de dos electrones, en orden creciente de energía orbital: los orbitales de menor energía se llenan antes que creciente de energía orbital: los orbitales de menor energía se llenan antes que los de mayor energía.los de mayor energía.

Así, vemos que se puede utilizar el orden de energías de los orbitales para describir la Así, vemos que se puede utilizar el orden de energías de los orbitales para describir la estructura electrónica de los átomos de los elementos. Un subnivel s se puede llenar con 1 estructura electrónica de los átomos de los elementos. Un subnivel s se puede llenar con 1 ó 2 electrones. El subnivel p puede contener de 1 a 6 electrones; el subnivel d de 1 a 10 ó 2 electrones. El subnivel p puede contener de 1 a 6 electrones; el subnivel d de 1 a 10 electrones y el subnivel f de 1 a 14 electrones. Ahora es posible describir la estructura electrones y el subnivel f de 1 a 14 electrones. Ahora es posible describir la estructura electrónica de los átomos estableciendo el subnivel o distribución orbital de los electrones. electrónica de los átomos estableciendo el subnivel o distribución orbital de los electrones. Los electrones se colocan primero en los subniveles de menor energía y cuando estos Los electrones se colocan primero en los subniveles de menor energía y cuando estos están completamente ocupados, se usa el siguiente subnivel de energía superior. Esto están completamente ocupados, se usa el siguiente subnivel de energía superior. Esto puede representarse por la siguiente tablapuede representarse por la siguiente tabla

ss pp dd ff

N=1N=1 22

N=2N=2 22 2p2p

N=3N=3 22 3p3p 3d3d

N=4N=4 22 4p4p 4d4d 4f4f

N=5N=5 22 5p5p 5d5d 5f5f

N=6N=6 22 6p6p 6d6d

N=7N=7 22 7p7p

FinFin