1. Generalidades de:El átomo FECINCA Módulo de Química Por: MEd. Luis E. Santos

2. 2 Concepto de Química Química es la ciencia que estudia la estructura, propiedades y transformaciones de la materia a partir de su composición atómica y molecular.

3. 3 Teoría Atómica Exploremos las ideas previas Antes de iniciar, contesta las siguiente preguntas y discútelas con tus compañeros: ¿Qué es el átomo? ¿Cuántos tipos de átomos hay? ¿Cómo esta compuesto el átomo? ¿Cuántas partículas subatómicas existen? ¿Cuál o cuáles son las partículas más pequeñas conocidas (fundamentales)? ¿Los humanos hemos visto los átomos?

4. 4 ¿Qué es el átomo? Átomo (del griego ἄτομον, que significa: sin partes) Definición: Partícula más pequeña en que puede dividirse un elemento químico y continuar manteniendo sus propiedades características.

5. 5 ¿Cuántos tipos de átomos hay? Existen tantos tipos de átomos como elemento, en la naturaleza. Cada elemento de la tabla periódica esta constituido por un solo tipo de átomos

7. Una gran porción de espacio “vacío”

8. Y electrones (e -) que se mueven alrededor del núcleo.¡Visión Clásica Simplista!

10. Neutrón

11. ElectrónModelo Cuántico de un átomo

13. Neutrón

14. Electrón

15. Hadrónes (Bariones y Mesones)

16. Fermiones (Quarks y Leptones)

17. Bosones (Piones, Gluones, Fotones)

18. Gravitones

19. Antiparticulas (Antielectrón (Positrón) y Antiprotón)Modelo Cuántico de un átomo

20. Una Visión General 9

21. Una Visión General 10 Protones Neutrones Electrones

23. Bosones11

24. NOTICIA DE ACTUALIDADEl Experimento Más Caro de la Historia El LHC (LargeHadronCollider o Gran Colisionador de Hadrónes), ubicado a 100m bajo tierra entre Francia y Suiza, está funcionando casi a su máxima potencia y el 30 de Marzo del 2010 ha logrado colisionar protones a 7TeV a una velocidad cercana a la de la luz, esperando observar los Bosones de Higgs (“Partícula de Dios”) que confirmara gran parte de la teoría del Big Bang. 12

26. microscopios de barrido de túnel

27. aceleradores de partículas13 Átomos de una superficie de oro Obtenida con un microscopio de Fuerza atómica. Animación de átomos fotografiados con microscopio de barrido de tunel

28. 14 Primer texto a escala atómica En 1982, Heinrich Rohrer y Gerd Binnig, (Premio Nobel de 1986) científicos del laboratorio IBM de Zurich idearon el microscopio de efecto túnel, un aparato que consiste en una punta muy afilada que recorre una superficie y proporciona una imagen de sus irregularidades a escala atómica. En 1989, la IBM utilizó una punta para ordenar átomos de xenón sobre una superficie y componer el primer texto escrito a escala atómica.

29. Tamaño del átomo x 1m x 10 – 3 m x 10 – 6 m x 10 – 9 m (m) (mm) (µm) (nm) 15 u u d + Quarks Protón Núcleo Átomo x 10 – 18 m x 10 – 15 m x 10 – 14 m x 10 – 10 m (am) (fm) (Å)

30. 16 Partículas “Elementales” Clásicas Masa del p +≈ Masa del n Carga del p +≈ Carga del e -

31. 17 Partículas “Elementales” Clásicas Calculemos: ¿Cuántos electrones equivalen en masa a un protón? 1 p + X e –

32. 18 Partículas “Elementales” Clásicas Calculemos: ¿Cuántos electrones equivalen en masa a un protón? 1 p + 1,835 e –

33. Número Atómico Es un número entero positivo, único para cada elemento, que determina el número de protones que un átomo posee en su núcleo. Se representa usualmente con una “Z” (del alemán Zahl que quiere decir número) 19

34. Número Atómico Siempre que un átomo se encuentre en su estado fundamental, su número atómico representa tanto el número de protones, como el número de electrones que posee. 20

36. Aniones si su carga es –En estos casos por cada carga + el elemento a perdido un electrón y por cada carga – a ganado uno 21

37. Número Atómico Calculemos: ¿Cuántos protones y electrones hay en los siguientes átomos y iones? Hierro (Fe) Catión de Hierro (Fe 3+ ) Catión de Hierro (Fe 2+ ) Carbono (C) Oro (Au) Anión de Flúor (F – ) Anión de Azufre (S 6 – ) 22

38. Número Másico Es un entero positivo, que representa al número de nucleones (partículas en el núcleo atómico), es decir la suma de protones y neutrones. Se representa usualmente con una “A” (del alemán Atomkernque quiere decir núcleo atómico) Si no se posee un dato exacto, el número másico puede extraerse del redondeo del peso atómico 23

39. Número Másico Si al número másico “A” se le resta el número atómico “Z” se obtiene el número de neutrones en el átomo: Neutrones (n) = A - Z 24

40. Isótopos La palabra Isótopo significa: un mismo lugar. Son todos los tipos de átomos de un mismo elemento que difieren en el número de neutrones que poseen en su núcleo y por ende en su número másico (y su masa o peso atómico). 25

41. Isótopos 26 Investiga: ¿Qué elementos no poseen isótopos naturales? ¿Cómo se fabrican los isotopos artificiales? ¿Por qué es importante diferencias los isótopos? ¿Qué nombre especial recibe cada uno de los isotopos del Hidrógeno?

42. 27 Notación Isotópica X A C Z X = Símbolo del Elemento A = Número Másico Z = Número Atómico C = Carga Eléctrica

43. Notación Isotópica Interpretemos la Siguiente Notación Isotópica Significa que este es un isótopo de Bario que posee: No. Atómico (Z) = 56 No. Másico (A) = 134 Carga Electrica (C) = 0 No. Protones (p+) = 56 No. Electrones (e-) = 56 No. Neutrones (n ±) = 134 – 56 = 78 28

44. Notación Isotópica 29 Calculemos los Datos Para completar la siguiente tabla:

45. ¿Peso o Masa Atómica? 30 Explorando las ideas previas Antes de seguir, contesta las siguiente preguntas y discútelas con tus compañeros: ¿Qué es el peso atómico? ¿Masa Atómica y Peso Atómico son lo mismo? ¿Qué es la Masa Atómica Relativa?

46. Masa Atómica /Peso Atómico Aclarando: Masa Atómica ≠ Peso Atómico Masa Atómica: es la masa de un solo átomo (siempre que sus protones y neutrones estén en reposo) por lo que varía de un isótopo a otro. Sus unidades son las U (Unidad de Masa Atómica Unificada) Peso Atómico: es una cantidad adimensional extraída de la razón de la ponderación de las masas de los átomos de un elemento en una muestra, a 1/12 de la masa de un átomo de 12C 31

47. Masa Atómica /Peso Atómico Lo que si es verdad es que: Peso Atómico Estándar = Masa Atómica Relativa A diferencia del Peso Atómico, el Peso Atómico Estándar no depende de la muestra para realizar la ponderación de todas las masas atómicas de los isótopos de un mismo elemento, sino más bien de los datos estándar de la Comisión de Pesos Atómicos y Abundancias Isotópicas de la IUPAC. Aunque el Peso Atómico Estándar o Masa Atómica Relativa no poseen unidades asociadas, suelen emplearse bajo la relación de g/mol. 32

48. Masa Atómica Relativa El Peso Atómico Estándar o Masa Atómica Relativa de un elemento se calcula mediante la fórmula siguiente: PA = Peso Atómico Estándar ma = Masa Atómica de un isotopo (i) % ab = Porcentaje de Abundancia Estándar del mismo isotopo (i) en la corteza terrestre 33

49. Cálculo de la Masa Atómica Relativa Según la IUPAC el Magnesio posee tres isótopos naturales, cada cual con su masa atómica y su porcentaje de abundancia: De tal manera que su Masa Atómica Relativa o Peso Atómico Estándar (PA) es: Verifica ahora el “PA” que aparece en tu tabla periódica y veras como coincide con el calculado 34