El número atómico

Estructura de Átomos. Masa. Peso atómico. Isótopos. Niveles de energía. Configuración electrónica. Número cuántico

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El número atómico:

Los átomos de diferentes elementos tienen diferentes número de electrones y protones. El número de protones en el núcleo de una átomo recibe el nombre de número atomico, se representa con la letra Z y da la identidad del átomo. N átomo en su estado natural es neutro y tiene numero igual electrones y protones. Un átomo de sodio tiene un número atómico 11, posee 11 electrones y 11 electrones. Un átomo de magnesio Mg, tiene número atómico 12, posee 12 electrones y 12 protones, y un átomo de Uranio U, que tiene número atómico 92, posee 92 electrones y 92 protones y el orden en la tabla periódica esta de acuerdo a números atómicos.

Los isótopos

Se puede observar que los pesos atómicos de los elementos no corresponden a números enteros; por ejemplo, el sodio tiene un peso de 22,990 uma, el titanio 47,90 uma y el rubidio 85, 468 uma, si el protón y electrón tiene 1 uma por que los átomos no tiene números enteros de umas en su peso?.

Partícula masa uma masa gramos

+1 1.00728 1.673 x 10 -24

0 1.00867 1.675 10 -24

-1 0.000549 9.108 10 –28

uma : 1.66 10 –24 g; 1g = 6,02 10 23 uma

La realidad es que todos los átomos no pesan igual. Cuando Dalton propuso que todos los elementos deben tener el mismo peso, tamaño y forma, pero se desconocida los isótopos que son átomos que tienen igual numero de electrones y protones pero cambia en el número de neutrones. Los elementos distintos en Z que tienen igual número de masa A se denominan isóbaros. En los elementos radiactivos son muy comunes por ejemplo:

Si se toman una muestra al azar de átomos de hidrógeno se halla que el 99, 985 % es de protio 0, 0149 % serán de deuterio y el resto 0.0001 del porcentaje de tritio. El peso presente en la tabla periódica para el hidrógeno es el promedio ponderado de los tres valores o sea 1,008 u.m.a.

Ejercicio :

La abundancia del es de 78,60%, del es de 11,60 % y del es 9,8 % y sus masas respectivamente son 23,99 ; 24,99 ; y 25, 99 uma cual es su peso atómico promedio de Mg ?

Cual es la abundancia del si el es de 80,4 % , sus masas respectivamente son 10,01294 y 11,00931 y su peso atómico promedio es de 10,81 umas?

Peso Atómico

numero atomico y peso molecular

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  • EL PESO ATÓMICO Y EL NÚMERO ATÓMICO ES BÁSICO EN LA QUÍMICA GENERAL

  • Peso Atómico

  • Número Atómico

PESO ATÓMICO

El peso de un átomo (su peso atómico) es la cantidad de veces que es más pesado que el elemento más liviano, el hidrógeno. Este último se toma como una unidad de peso.

Cada átomo posee una parte central o núcleo compuesta por protones (partículas cargadas positivamente, peso 1) y neutrones (partículas neuír?» del mismo peso). Para equilibrar eléctricamente la carga positiva de los protones, el núcleo se halla rodeado por una capa o capas de electrones cargados negativamente. Siempre existen partículas enteras, nunca mitades.

Tal es el significado del término isótopos (del griego "¡sos" y "topos": "el mismo lugar"; es decir que ocupan el mismo sitio en la lista de números atómicos que es igual a la cantidad de protones). Cuando tal caso se presenta en un elemento, el peso de un átomo de cada isótopo es diferente y su peso atómico es simplemente el promedio del de los isótopos, según sus proporciones. Por ejemplo, el cloro contiene una mezcla de átomos de peso 35 y una cantidad menor de otros de peso 37. Teniendo en cuenta la proporción en que se encuentran ambos isótopos, el peso promedio es de 35,5, que es el peso atómico del cloro. Los pesos atómicos de algunos elementos funcionan casi aproximadamente como los números totales, pero la mayoría son decimales.

NÚMERO ATÓMICO

El número atómico es la cantidad de protones que posee el núcleo de un átomo. Debe ser un número entero. Se denomina "atom" a un átomo de un elemento determinado, debido a que en su núcleo existe esa cantidad determinada de "protones". Si tiene algunos más (o menos) se tratará de un átomo de un elemento diferente.

Como cada protón y neutrón pesa una unidad, el peso de un átomo será la suma de ambos. En consecuencia, los pesos atómicos serán todos números enteros, o sencillamente la cantidad de partículas (tanto neutrones como protones) del núcleo. A veces hay una proporción notable de átomos de un elemento determinado que poseen diferente cantidad de neutrones procedentes de la mayoría de los átomos de los mismos.

TENGAN EN CUENTA: Como el oxígeno se combina con tantos elementos, el peso atómico de este último (16 unidades), se tomó últimamente como norma con que se comparaban todos los demás. Actualmente, por convenio internacional, dicha norma es la del carbono (12 unidades).

ÁTOMO DE CARBONO
6 protones, 6 electrones
Número atómico 6
Partículas en el núcleo = protones 6 neutrones 6
Peso atómico 12

ÁTOMO DE NITRÓGENO
7 protones, 7 electrones
Número atómico 7
Partículas del núcleo = protones 7 neutrones 7
Peso atómico 14

ÁTOMO DE OXIGENO
8 protones, 8 electrones
Número atómico 8
Partículas del núcleo = protones 8 neutrones 8
Peso atómico 16

ATOMO DE FLÚOR
9 protones, 9 electrones
Número atómico 9
Partículas del núcleo -protones 9 neutrones 10
Peso atómico 19

ÁTOMO DE ALUMINIO
13 protones, 13 electrones Número atómico 13
Partículas del núcleo =
protones 13
neutrones 14
Peso atómico 27

ÁTOMO DE SILICE
14 protones, 14 electrones Número atómico 14 Partículas del núcleo = protones 14 neutrones 14
Peso atómico 28

ÁTOMO DE AZUFRE
16 protones, 16 electrones Número atómico 16
Partículas del núcleo =
protones 16
neutrones 16
Peso atómico 32

ÁTOMO DE POTASIO
19 protones, 19 electrones Número atómico 19
Partículas del núcleo =
protones 19
neutrones 20
Paso atómico 39

ÁTOMO DE CALCIO
20 protones, 20 electrones Número atómico 20 Partículas del núcleo = protones 20 neutrones 20
Peso atómico 40

Niveles de Energía

Los niveles de Energía son estados energéticos en donde se pueden encontrar los electrones en estados estables o no, según el subnivel en que se encuentran ya sea , cerca del núcleo o en las últimas capas.

Niveles energéticos y configuración electrónica

La configuración electrónica es el modo en que los electrones de un átomo se disponen alrededor del núcleo. En otras palabras, y de acuerdo con el modelo de Böhr, la configuración electrónica nos indica en qué niveles y subniveles de energía se encuentran los electrones de un átomo.

Los niveles de energía los llamaremos 1, 2, 3, 4, 5... y a los subniveles s (con 2 electrones como máximo), p (con 6 electrones como máximo), d (con 10 electrones como máximo) y f (con 14 electrones como máximo).

El diagrama de Moeller es una regla muy simple y útil para recordar el orden de llenado de los diferentes niveles y subniveles de energía del átomo. Sólo hay que seguir el orden marcado por las flechas:

1s < 2s < 2p < 3s < 3p < 4s < 3d < 4p < 5s < ..

ü La configuración electrónica de un átomo es la manera en que están distribuidos los electrones entre los distintos orbítales atómicos.

üEl conocimiento de las configuraciones electrónicas es fundamental para entender y predecir las propiedades de los elementos.

ü En el estado fundamental de un átomo, los electrones ocupan orbítales atómicos de tal modo que la energía global del átomo sea mínima.

üSe denomina principio de construcción (Aufbau) al procedimiento para deducir la configuración electrónica de un átomo, y consiste en seguir un orden para el llenado de los diferentes orbítales, basado en los diferentes valores de la energía de cada uno de ellos. Para recordarlo se utiliza el diagrama de Möller o de las diagonales, así como la regla de la mínima energía (n+l)..

üAdemás del principio de construcción hay que tener en cuenta

Ø el principio de exclusión de Pauli: establece que no es posible que dos electrones de un átomo tengan los mismos cuatro números cuánticos iguales. Esto implica que en un mismo orbital atómico sólo pueden coexistir dos electrones con espines opuestos.

Ø la regla de Hund: establece que si hay más de un orbital en un mismo subnivel, los electrones estarn lo más desapareados posibles, ocupando el mayor número de ellos.

LOS SUBNIVELES ENERGÉTICOS

Bohr supnía que todos los electrones de una misma órbita o nivel tenían igual cantidad de energía, pero estudios posteriores indicaron que a excepción del 1º nivel (1 o K), los demás están formados por VARIOS SUBNIVELES AGRUPADOS entre si.

Por ejemplo la órbita K o 1 donde n=1, tiene un solo nivel con 2 electrones.

La órbita L o 2 donde n=2, hay dos subniveles, donde se ubican los 8 electrones. Los subniveles S y p.

La órbita M o 3 donde n=3, hay tres subniveles para ubicar los 18 electrones. Los subniveles S, p y d.-

El nivel 4 o N donde n=4, hay 14 electrones que se ubican en 4 subniveles: S, p, d y f.-

DIAGRAMA DE NIVELES Y SUBNIVELS ENERGÉTICOS

4 f (14 e-)

4 d (10 e-)

n = 4 (N) 4 p (6 e-)

3 d 810 e-)

4 s (2 e-)

n = 3 (M) 3 p (6 e-)

3 s (2 e-)

n = 2 (L) 2 p (6 e-)

2 s (2 e-)

n = 1 (K) 1 s (2 e-)

Si analizamos este diagrama llama la tención el entrecruzamiento de subniveles 4 s y 3d , esto es porque a medida que se alejan los e- del núcleo, la energía de los niveles es cada vez menor. Entonces a medida que aumenta el valor n los niveles de energía están más cercanos entre si y se entrecruzan los subniveles (esto ocurre en los subniveles 5, 6 y 7).-

NÚMEROS CUÁNTICOS: Son cuatro:

a) NUMERO CUÁNTICO PRINCIPAL (n): Permite ubicar cada uno de los NIVELES ENERGÉTICOS, se los designa con números del 1 al 7 o con letras desde la K hasta la Q.-

b) NÚMERO CUÁNTICO AZIMUTAL O SECUNDARIO: indica el subnivel donde se encuentra el electrón. Son cuatro: s, p, d y f.-

c) NÚMERO CUÁNTICO MAGNÉTICO: indica la orientación que tiene cada orbital en el espacio, en el caso de orbital s , tiene una única orientación porque es esférico, los orbitales p tienen 3 orientaciones: px, py y pz. El orbital d puede adoptar 5 valores: -2, -1, 0, 1, 2 mientras que el subnivel f compuesto por 7 orbitales, tiene los siguientes valores: -3, -2, -1, 0, 1, 2 , 3.-

d) NÚMERO CUÁNTICO SPIN: es el giro que produce cada electrón. Valores: + ½ o – ½.-

CONFIGURACIÓN ELECTRÓNICA

Es la forma de representar en forma abreviada la DISTRIBUCIÓN DE LOS ELECTRONES EN NIVELES Y SUBNIVELES ENERGÉTICOS.

1 H = 1 S 5 B = 1 s , 2 s , 2 p

2 He = 1 s 8 O = 1 s , 2 s , 2 p

3 Li = 1 s, 2 s 11 Na= 1 s , 2 s , 2 p , 3 s

4 Be= 1 s, 2 s

Estos ejemplos muestran que la configuración electrónica se representa por medio de :

a) Un coeficiente que indica el Nº de NIVEL de energía

b) Una letra que indica el SUBNIVEL

c) Un supraindice que señala la cantidad de electrones que hay en el subnivel.

Si aumenta el Nº de niveles, se produce el entrecruzamiento de subniveles:

18 Ar = 1 s , 2 s ,, 2 p , 3 s , 3 p ,

21 Sc = 1 s , 2 s , 2 p , 3 s , 3 p , 4 s , 3 d ,

31 Ga= 1 s , 2 s , 2 p , 3 s , 3 p , 4 s , 3 d , 4 p

ENTONCES , SEGÚN LA REGLA DE HUND : EL ÓRDEN EN EL QUE SE VAN COMPLETANDO LOS SUBNIVELES DE ENERGÍA CRECIENTE ES:

1 s, 2 s , 2 p , 3 s , 3 p, 4 s, 3d, 4 p, 5 s, 4 d , 5 p , 4 f, 5 d, 6 p, 7 s , 5 f, 6d, 7 p.-

ORBITAL ATÓMICO:

Dado que es imposible determinar con exactitud la trayectoria del electrón dentro del átomo, se hable de probabilidad de encontrar un electrón en UNA ZONA DEL ÁTOMO.-

En con secuencia se puede imaginar el núcleo positivo del átomo rodeado por una nube de carga eléctrica negativa, provocada por los electrones en movimiento. Es conveniente aclarar que en la actualidad no se considera al electrón como una partícula sino como una ONDA O NUBE DE CARGA NEGATIVA QUE OCUPA UN ESPACIO ALREDEDOR DEL NÚCLEO. Por eso definimos:

Orbital atómico: es la zona alrededor del núcleo donde existe la mayor probabilidad de encontrar al electrón. -

FORMA DE LOS ORBITALES DE LOS SUBNIVELES: el subnivel s es redondo y el p se presenta elíptico en las tres dimensiones : x, y , z.-

SPIN del electrón: es la facultad que tiene un electrón de girar sobre si mismo en una misma dirección y dos sentidos posibles.-

REPRESENTACIÓN DE LOS ELECTRONES EN ORBITALES

Para visualizar los electrones en orbitales, se puede representar cada orbital con un cuadrado dividido por una diagonal, y a cada electrón con una flecha : De esta forma el orbital puede estar

Vacio incompleto completo

(sin electrones) (con un solo electrón) (con los dos electrones)

Las flechas tienen que tener sentidos distintos para indicar que los electrones tienen SPIN CONTRARIO.-

EL LLENADO DE ORBITALES POR LOS ELECTRONES SE REALIZA A PARTIR DE LOS NIVELES Y SUBNIVELES POR ORDEN CRECIENTE DE ENERGÍA (Hacer el llenado según la REGLA DE HUND)

No se completa un orbital hasta que haya un electrón en todos los orbitales de su subnivel:

EJERCICIOS:

Hacer la distribución electrónica de los siguientes átomos, en forma prolija separando cada diagrama con 2 renglones o un espacio que impida la mezcla de letras o dibujos:

1) Litio 6) Calcio 11)Potasio

2) Magnesio 7) Aluminio 12)Zinc

3) Titanio 8) Cobalto 13)Plata

4) Carbono 9) Arsénico 14) Oro

5) Nitrógeno 10)Fósforo 15) Bromo