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CÓMO EMPEZARON TODAS LAS COSASEL BIG BANG

Antes de hablar de Química o física, es pertinente saber cómo apareció el Universo, cómo se formó la tierra y también cómo aparecieron los elementos constitutivos de la tierra y el espacio exterior.

INICIEMOS EL PASEO EN EL BIG-BANG O PUNTO CERO DE LA CREACIÓN DEL UNIVERSO.

1. En un principio, en el primer microsegundo, todo era vacío y la materia del universo, estaba contenida en un primitivo núcleo, muy denso (aproximadamente 1096 g/cm3 ) y una temperatura aproximada a 1032 K.

En estas condiciones, tan extremas, se supone que este núcleo explosionó y distribuyó materia y radiación a través del espacio. Se inicia así la expansión del universo; a medida que la expansión aumentaba, la temperatura decrecía, hasta que se enfrió lo suficiente , para permitir la formación de las primeras partículas llamadas quarks y los gluones. En esta primera etapa ya se diferencian las cuatro fuerzas principales: gravitacional, electromagnética, nuclear fuerte y débil.

2. Transcurrido un tiempo de aproximadamente seismillonésimas de segundo, desde el Big-Bang, se cree que la temperatura había bajado ostensiblemente ( ≈1,4·1012 K), en estas condiciones, los quarks interaccionan entre sí y forman protones, neutrones y luego los electrones. Aquí termina la segunda etapa.

3. En una tercera etapa, las fuertes fuerzas nucleares hicieron que una gran cantidad de neutrones y de protones se combinaran para dar núcleos de Deuterio (n + p) La temperatura en esta etapa, es tan alta que solo podía existir el H.

4. Transcurre un tiempo, entre 10 y 500 s, el universo entra en su cuarta etapa, comportándose como un colosal reactor nuclear de fusión, y va a convertir el H en He.

5. El universo sigue su enfriamiento y esto posibilita nuevas reacciones nucleares de fusión y por eso, se cree que a los 8 minutos del Big-Bang la composición del universo era: Hidrógeno = ¾ de la masa ; Helio = ¼ de la masa y se cree, además, que había trazas de Deuterio y núcleos de Li. Aquí finaliza la quinta etapa.

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Hidrógeno, Helio y Litio, fueron los primeros elementos en aparecer en escenario universal; pero el gran elemento, el primero de todos es, EL HIDROGENO, ya que origina a los otros mediante reacciones termonucleares.

La primera etapa de formación de los elementos, es el llamado Horno de Hidrógeno y consiste en que se van acumulando los núcleos para formar estrellas densas en las cuales la fuerza de gravedad mantenga en el núcleo unas elevadas temperaturas que van a facilitar algunas reacciones de tipo nuclear. Los átomos que se van a formar en esta etapa son H y He y a partir de estos en el núcleo de las estrellas se van a formar otros elementos.

La segunda etapa de formación de los elementos, es el llamado Horno de HELIO

Para generar otros elementos se requiere la combinación de H-He ó He-He por reacciones termonucleares de fusión, en las estrellas con mayor temperatura interna, aproximadamente108KEn estrellas mayores con temperatura mayor a ≈6·108 K.

Después de la gran explosión, aparecen, en las galaxias los elementos que siguen: Berilio (Be), Boro (B) y Carbono (C), GRACIAS AL LLAMADO HORNO DE CARBONO- NITRÓGENO.

La síntesis de estos elementos va en función de la temperatura que hay en el centro del núcleo de la estrella. Las reacciones de estos elementos pesados, dependen de una compleja relación entre, la temperatura, la estabilidad del mismo y su vida media.

Bibliografia.ELEMENTOS DEL UNIVERSO CANE – SELLWOOD EDITORIAL REVERTE – QUIMICA ELEMENTAL BASICA -2- BARCELONA- ESPAÑA – 1978.

COMPRENSIÓN DE LECTURA.

1. En la lectura se dice que en un principio, en el primer microsegundo, todo era vacío y la materia del universo, estaba contenida en un primitivo núcleo, muy denso (aproximadamente 1096 g/cm3 ) y una temperatura aproximada a 1032k Qué es un microsegundo? y en años cuanto representa? Represente en notación Científica un microsegundo.

1) Escriba en orden de formación, (siendo el número UNO, el que primero se formó), las siguientes partículas: neutrón, gluón, átomo, protón, electrón, neutrino, quarks.

2) Cual fue el primer átomo formado.

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3) A partir de ese primer átomo se formaron otros dos, cuyos nombres escribo a continuación ___________ y ________________

4) Nombre 5 partículas, que se describen en la lectura.

INTERPRETACIÓN Y ARGUMENTACIÓN.

1. Usted conoce bien el significado de las palabras nuevas en la lectura del Big-Bang. Aquí tiene 5 palabras en orden:

Núcleo, protón, neutron, quark, gluón. POR QUE DIGO QUE ESTÁN EN ORDEN? Haga una frase con mucho sentido, desde la química y física siguiendo el orden de estas

palabras. Haga una frase con igual sentido que la anterior, pero siguiendo el orden inverso. Establezca una relación entre protón y neutrón ( en que se parecen, en que se diferencian,

qué les es común). Lo que no se ve, no existe! Los electrones no se ven, entonces no existen. Desarrolle una

discusión de 5 renglones donde demuestre que esto es falso! Los protones y los electrones están en igual número en el átomo – los protones son positivos

y los electrones son negativos- El protón es 1600 veces más pesado que el electrón, en consecuencia el protón es más fuerte y el átomo es positivo. Entonces, por qué los libros dicen que los átomos son neutros? ( razone y de ejemplos de la vida diaria que sustenten su argumentación).

LOS ELEMENTOS EN EL SOL

Todo el sistema solar está dominado por el sol. Debido a que su temperatura es de varios millones de grados, allí no pueden existir sólidos, ni líquidos. Al menos 67 de los 92 elementos conocidos en la tierra, se sabe que existen en el sol, claro, en estado gaseoso.Se han identificado y calculado sus cantidades, mediante observaciones, realizadas con espectroscopio. El elemento dominante es el Hidrógeno.El sol es una gigantesca masa de átomos de hidrógeno ardientes, con un átomo de helio por cada diez de hidrógeno. El resto de los elementos que conocemos en la tierra, constituyen solo el 0,3% del número total de átomos del sol. Podemos concluir, que la composición del sol es completamente diferente a la de la tierra y de los otros planetas.

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Debido a la gran temperatura del sol, los átomos de hidrógeno pierden sus electrones y se transforman en núcleos, que se mueven a velocidades enormes y que al chocar, se transforman en núcleos de helio. La energía que se produce en esta reacción es la fuente de la energía solar y de muchas estrellas. Con temperaturas superiores a los 10.000.000 de grados centígrados, se elevaría la velocidad de las partículas y produciría más transformaciones, pudiendo originarse nuevos núcleos que serías de berilio, carbono, neón…etc, o sea, que teóricamente podemos afirmar : Los elementos encontrados en los planetas podrían ser el último estado de una inmensa transformación atómica, en la que el hidrógeno y el helio, se transformaron en átomos más pesados.El hidrógeno y el Helio constituyen el 99% del universo. La composición química del universo es mucho más sencilla que la del planeta tierra. Si estudiáramos los elementos de acuerdo a la importancia en el universo, solo merecería la pena estudiarse, el Hidrógeno y el Helio.

LOS ELEMENTOS EN LA TIERRA

En la tierra, perteneciente a un sistema solar de la galaxia, vía láctea, aparecen los elementos, como fruto de las transformaciones geológicas que por cuatromil millones de años se han venido sucediendo.En realidad se ha calculado que el 70,8% de la superficie terrestre, está cubierta por agua y solamente el 29,2% por tierra.La teoría más acertada para explicar el origen de los elementos en la tierra, es la siguiente: En un principio, la tierra tenía una temperatura muy elevada, la tierra se expandió y luego se enfrió, generando las diferentes capas que conocemos hoy:

1. La corteza terrestre: Tiene un espesor de unos 32 km. La mayor parte de la corteza está formada por ocho elementos: O, Si, Al, Fe, Mg, Na, Ca y K. El elemento más frecuente en la corteza terrestre es el oxìgeno.

2. El nucleo central (probablemente líquido), de un diámetro de unos 6400 kms. Se cree que el núcleo esté compuesto fundamentalmente de Fe y Ni, lo que explicaría el campo magnético tan fuerte que tiene la tierra a diferencia de otros planetas.

3. Manto: sólidas rocas que se encuentran entre la corteza y el núcleo central.

La distribución de los elementos en la tierra ha dependido de las fuerzas que han actuado sobre ella. En la corteza, hallamos muchos depósitos de materiales (menas). Estos materiales proceden del magma fluido que asciende por grietas existentes en la corteza llegando a la superficie, en esta se solidifican formando filones u otros dispositivos, explicando así las distintas concentraciones de elementos de la corteza.

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y así, es posible contar con una atmósfera rica en Nitrógeno (N) y Oxígeno (O) y un manto rico en carbono (C); una corteza terrestre rica en silicio (Si) y Aluminio (Al) y el Magma o núcleo de la tierra rico en Hierro (Fe) y Níquel (Ni). Otros elementos se forman al interior de la tierra, gracias a la acción de los volcanes.“Algunos elementos como el Oro(Au),Plata(Ag),Cobre(Cu),Plomo(Pb) y Mercurio(Hg), ya eran conocidos desde la antigüedad.El primer descubrimiento científico de un elemento, ocurrió en 1669, cuando el alquimista Henning Brand, descubrió el fósforo.(Wikipedia)

ELEMENTOS EN EL AGUA DE MAR

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lGNU Free Documentation License 1.2 .Enciclopedia Libre en Español http://club.telepolis.com/geografo/clima/agterr.htm de Google.

El agua de mar es la que se puede encontrar en los océanos y mares de la Tierra. Es salada por la concentración de sales minerales disueltas que contiene, un 35‰ (3,5%) como media, entre las que predomina el cloruro sódico, también conocido como sal de mesa. El océano contiene un 97,25% del total de agua que forma la hidrosfera.

El agua de mar es una disolución en agua (H2O) de muy diversas sustancias. Hasta los 2/3 de los elementos químicos naturales están presentes en el agua de mar, aunque la mayoría sólo como trazas. Seis componentes, todos ellos iones, dan cuenta de más del 99% de la composición de solutos. La tabla adjunta enumera los más abundantes.

Composición de solutos sólidos del agua de mar, cada uno expresadocomo porcentaje del total

Aniones Cationes

Cloruro (Cl-) 55,29 Sodio (Na+) 30,75

Sulfato (SO42-) 7,75 Magnesio (Mg++) 3,70

Bicarbonato (HCO3-) 0,41 Calcio (Ca++) 1,18

Bromuro (Br-) 0,19 Potasio (K+) 1,14

Flúor (F-) 0,0037 Estroncio (Sr++) 0,022

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LOS ELEMENTOS QUIMICOS EN LA ATMOSFERA TERRESTRE

   La atmósfera terrestre comenzó a formarse hace unos 4.500 millones de años con el nacimiento de la Tierra. Está compuesta por una mezcla de varios gases que rodea la Tierra, ya que esta cuenta con un campo gravitatorio suficiente, para impedir que estos escapen.

La primera hipótesis es que la atmósfera de las primeras épocas de la historia de la Tierra estaría formada por vapor de agua, dióxido de carbono (CO2) y nitrógeno, junto a muy pequeñas cantidades de hidrógeno (H2) y monóxido de carbono (CO) pero con ausencia de oxígeno.

A medida que la Tierra se solidificaba, la pérdida de gases de la parte interna más caliente dio lugar al comienzo de la formación de la atmósfera de nuestros días, constituida principalmente por.

1. nitrógeno (78%)

2. oxígeno (21%).     El átomo de oxígeno fue uno de los primeros en formarse en el proceso de evolución química, sin embargo la forma diatómica molecular (O2) tardaría en aparecer porque la mayor parte del oxígeno se encontraba asociado a otros elementos (H, C, N, metales, etc.), y en este estado no era reactivo ni podía ser usado como aceptor final de electrones en las cadenas metabólicas.

    La capa de ozono en la Tierra se formó como consecuencia de la aparición del oxígeno molecular atmosférico, puesto que las moléculas de oxígeno que se encontraban a mayor altura fueron alcanzadas por la radiación ultravioleta produciendo una molécula triatómica de oxígeno (O3), denominada ozono.

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3. El 1% restante lo forman el argón (0,9%), el dióxido de carbono (0,03%), distintas proporciones de vapor de agua, y trazas de hidrógeno, ozono, metano, monóxido de carbono, helio, neón, kriptón y xenón.

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OJO…CUESTIONARIO DE EVALUACION.

CLASIFICACION DE LOS ELEMENTOS.

Para el año 1860 se contabilizaban unos 60 elementos conocidos y se los trabajaba artesanalmente, sin pensar en una ordenación de acuerdo a criterios que pudieran relacionarlos y sistematizar el trabajo con ellos.

“Uno de los primeros intentos, para agrupar los elementos de propiedades análogas, se debe a J.W. Dobereiner, quien en 1817, puso de manifiesto, el notable parecido que existía entre las propiedades de ciertos grupos de tres elementos, con una variación gradual, del primero al último. En 1827, señaló la presencia de otros grupos de tres elementos, entre los que se daba la misma relación

TRIADAS DE DOBEREINER

Litio ( Li ) Calcio ( Ca ) Azufre ( S )

Sodio ( Na ) Estroncio ( Sr ) Selenio ( Se )

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Potasio ( K ) Bario ( Ba ) Teluro ( Te )

Hacia el año 1850, ya se habían encontrado unas 20 tríadas, lo que indicaba cierta regularidad, entre los elementos químicos. Dobereiner intentó relacionar las propiedades químicas de estos elementos y de sus compuestos, con sus pesos atómicos, observando una gran analogía entre ellos, y una variación gradual, del primero al último” (Wikipedia).

En 1864 Newlands, se propuso organizar los elementos conocidos de acuerdo a ciertas características comunes, dispuso los elementos en orden creciente de sus pesos atómicos, en hileras de siete y encontró que tal orden tendía a colocar los elementos con propiedades semejantes en el mismo grupo (columna); desafortunadamente la tabla periódica de Newlands, basada en lo que él llamó “La ley de las octavas “ solo funcionaba bastante bien para los elementos hasta el calcio, pero más allá era errónea.La Sociedad científica inglesa lo menospreció y lo ridiculizó, hasta que 23 años más tarde la Royal Society, reconoció su valioso trabajo y le concedió su más alta condecoración, la medalla Davy.

N E W L A N D S - 1864

Li Be B C N O FNa Mg Al Si P S ClK Ca Cr Ti Mn Fe Co, NiCu Zn Y In As Se BrRb Sr La, Ce Zr Nb,Mo,Ru,R

hPd

Ag Cd U Sn Sb Te ICs Ba, V

En 1867 Dimitri Mendeleiev y julius Lothar Meyer, trabajando por separado, ordenaron los 64 elementos conocidos, basando esta ordenación en la variación de las propiedades químicas de los elementos, con relación a sus masas atómicas, por parte de Mendeleiev y la variación de las propiedades físicas, con la variación de sus masas atómicas, por parte de Meyer.

LA TABLA FUE PUBLICADA EN 1869, SOBRE LA BASE DE QUE LAS PROPIEDADES DE LOS ELEMENTOS, SON FUNCIÓN PERIÓDICA DE SUS PESOS ATÓMICOS.

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El crédito de la nueva tabla se le concedió a Mendeleiev, ya que la publicó un poco antes que MEYER y además, fue lo bastante inteligente para observar que los elementos posteriores al calcio quedarían en el orden adecuado solo si dejaba espacios en determinados lugares de la tabla. Mendeleev justificó lo anterior al argumentar que los elementos que llenarían estos espacios, aún no se habían descubierto. Fue bastante listo al predecir en detalle las propiedades químicas y fisicas de estos tres elementos, a los cuales llamó EKABORO (escandio), EKAALUMIO ( galio ), EKASILICIO ( germanio ) .

MENDELEEV - revisada en 1871 )I II III IV V VI VIIHLi Be B C N O FNa Mg Al Si P S ClK Ca - - Ti V Cr Mn Fe, Co NiCu Zn - - As Se Br Ru Rh PdAg Cd In Sn Sb Te ICs Ba

En 1876, todos estos elementos se habían aislado y mostraron tener propiedades prácticamente idénticas de las predichas. Esta impresionante concordancia con las predicciones, disiparon cualquier duda sobre la validez de la tabla periódica de Mendeleyev. Sin embargo, con el correr del tiempo, para poder integrar a la tabla propuesta por Mendeleyev los gases nobles, las "tierras raras" y los elementos radioactivos, fue necesario alterar el criterio de pesos atómicos crecientes en favor de la agrupación en familias con propiedades químicas semejantes. Se presentaron igualmente otras dificultades, en las parejas telurio-yodo, argon-potasio y cobalto-niquel, en las que durante algún tiempo, esta cuestión no pudo resolverse satisfactoriamente hasta que Henry Moseley (1867-1919) realizó un estudio sobre los espectros de rayos X, en 1913. Moseley comprobó que las propiedades de los elementos, son una función periódica del número atómico . El número atómico una magnitud que corresponde al número de protones que tiene un átomo de cualquier elemento en su núcleo, y que coincide con el número de electrones de la envoltura y con el número de la casilla que a dicho elemento le corresponde en la tabla periódica. Gracias a estas investigaciones y a los desarrollos posteriores, hoy se acepta que la ordenación de los elementos en el sistema periódico está relacionada con la estructura electrónica de los átomos de los diversos elementos, a partir de la cual se pueden predecir sus diferentes propiedades químicas.

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Hoy se conocen alrededor de 114 elementos, de los cuales 90 elementos están presentes en la naturaleza y de estos, solo 18 se encuentran en estado libre, los demás están mezclados y debe separárselos por procesos de destilación, cristalización o por cromatografía y la mayoría se encuentra formando compuestos minerales y solo se los logra separar por medios químicos como, la electrólisis, la metalurgia o por otros procesos complejos.

COMO ESTAN LOS ELEMENTOS DISPUESTOS EN LA TABLA PERIODICA

La tabla periódica, tiene su fundamento en la ley periódica, que en su enunciado actual, establece que: “ las propiedades de los elementos químicos, son una función periódica de su número atómico “.

Este es el hecho fundamental y todas las formas de la tabla periódica, no son sino intentos artificiales, para representar esta ley de la manera más útil posible.Entendemos por periodicidad aquellos hechos que se repiten a intervalos regulares . Así sucede con la tabla periódica, a intervalos regulares, van apareciendo elementos con propiedades semejantes.

Hasta aquí sabemos Como aparecieron los elementos en el Universo, y en qué orden. Que elementos formaron nuestro sol y están presentes en el. Que elementos aparecieron con la formación de la tierra. Que elementos están presentes en el agua de mar. Cómo se formó nuestra atmósfera y que elementos la constituyen. Los primeros intentos de organizar los elementos en una tabla* Dobereiner y Newlands La organización de los primeros 60 elementos, con base en sus pesos atómicos, propuesta

por Lothar Meyer y Dimitri Mendelyev. La organización actual de la Tabla periódica, con base en el número atómico, propuesta por

Moseley y aceptada internacionalmente.

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El trabajo que acometeremos ahora, es muy lúdico, consiste en manipular todos estos conocimientos, desde un esquema de Tabla Periódica estándar, con el fin de encontrarle sentido pleno. Para lograr este objetivo, debemos seguir los siguientes pasos.

1. Repasar la Teoría Atómica actual, en sus aspectos fundamentales.2. Configurar un Esquema de Tabla Periódica, con base en algunos postulados de la teoría

atómica moderna.3. Llenar la Tabla Periódica por fuera, para disponer de coordenadas precisas, que permitan la

localización de un elemento dentro de la Tabla Periódica.4. Interpretar las posiciones de los elementos dentro de la Tabla.5. Esablecer relaciones entre los elementos de un mismo grupo y con los demás grupos.6. Tratar de encontrar el mayor número de propiedades de cualquier elemento, con solo

determinar su posición en la Tabla Periódica.

POSTULADOS FUNDAMENTALES DE LA TEORIA ATOMICA ACTUAL

POSTULADOS DE NIELS BOHR

1. El átomo se compone de un núcleo central positivo y la periferia donde giran los electrones (e -) que tiene carácter negativo.

2. En el núcleo están los protones (p+), que tienen carga positiva y los neutrones (n0), exentos de carga.

3. El núcleo es de carga positiva y en él se concentra la masa del átomo.4. El electrón solo puede girar, sin emitir energía radiante, en órbitas permitidas, llamadas

estacionarias y que tienen energía cuantizada, o sea, que los electrones ocupan niveles de energía definidos y de energía constante.

5. Un electrón puede captar energía y ascender a otro nivel; también puede emitir energía y caer a un nivel inferior

6. El electrón sólo puede saltar a un nivel superior cuando absorba la energía correspondiente a este nivel.

7. El nivel mínimo de energía permitido se llama “K”; ningún electrón puede tener energía por debajo de este nivel. Los niveles siguientes, en orden energético son. L,M,N,O,P,Q.

8. Los electrones se distribuyen en los diferentes niveles u órbitas circulares alrededor del núcleo.9. El número de protones y electrones en un átomo, es el mismo y se llama NÚMERO ATÓMICO,

QUE SE REPRESENTA POR LA LETRA (Z).

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10.El número atómico se puede ver en la tabla periódica, en la parte superior de cada símbolo y ordena los elementos desde el 1 hasta el 104.

*Lo normal es que la materia se encuentre neutra, es decir, sin carga eléctrica; este hecho permite afirmar que los átomos son eléctricamente neutros y poseen, por lo tanto, el mismo número de protones que de electrones.

COMO SE DISTRIBUYEN LOS ELECTRONES EN LOS ATOMOS?

Tenemos todos los elementos necesarios para hacer el esqueleto de una tabla Periódica estándar y llenarla por fuera, es decir, escribir toda la simbología necesaria, que nos permita deducir muchas propiedades de un elemento cualquiera, situado en una casilla interna de la Tabla.Comencemos, construyendo el esqueleto de una tabla estándar y explicando por que se hace así.Tenemos dos columnas altas, luego diez columnas bajas y finalmente, seis columnas altas. Las columnas altas contienen elementos representativos. Las dos primeras columnas altas, corresponden a los grupos A y son las columnas o grupos correspondientes al subnivel S , las diez columnas bajas del centro, corresponden a los elementos de transición y son los grupos B o subgrupos del subnivel d y en la derecha, tenemos seis columnas altas o grupos A, correspondientes al subnivel p.

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Miremos el primer grupo de la tabla periódica : H, Li ,Na, K, Rb, Cs, Fr. Observe que el Hidrógeno tiene número atómico 1 y el litio 3, el intervalo es DOS; ahora, miremos el intervalo entre el litio y el sodio, con números atómicos 3 y 11 respectivamente, el intervalo es OCHO. Hagamos lo mismo con el sodio 11 y el potasio 19, el intervalo sigue siendo OCHO. Tomemos la pareja siguiente, potasio 19 y rubidio 37, en este caso la diferencia es de DIECIOCHO; igual diferencia encontraremos entre el rubidio 37 y el cesio 55, el intervalo sigue siendo de DIECIOCHO. Tomemos, finalmente, el cesio con Z = 55 y el francio con Z = 87, el intervalo se remonta a TREINTA y DOS.

Detalle lo siguiente:

Las columnas, más altas, están encabezadas por números romanos y la letra “A “ . Estas columnas son las familias o grupos de elementos REPRESENTATIVOS, y se llaman representativos porque siguen con bastante regularidad las reglas de distribución electrónica, que veremos más adelante.

Los nombres de los grupos representativos o familias son: Grupo-IA: Alkalinos; Grupo-IIA: Alkalinotérreos; Grupo-IIIA: Térreos o grupo del Boro; Grupo-IVA: Carbonoideos o anfóteros; Grupo-VA: Nitrogenoideos; Grupo-VIA: Calcógenos o anfígenos; Grupo-VIIA: Halógenos; Grupo-VIIIA-O: Gases nobles o inertes.

Observe que las columnas bajas, situadas en la parte central de la tabla, están encabezadas por números arábigos y letras minúsculas, estas columnas son los grupos o familias de transición, algunos autores consideran los grupos de transición, como subgrupos de los elementos representativos. DISTINGA BIEN LOS ELEMENTOS REPRESENTATIVOS DE LOS ELEMENTOS DE TRANSICIÓN; MIRE BIEN, DONDE ESTAN LOCALIZADOS EN LA TABLA.

La “ n “ está indicando los valores que toma el número cuántico principal a medida que recorremos una fila o período; también podemos decir que “n” indica el número de niveles de energía correspondientes a cada período.. Son siete filas y por eso los valores de “ n ” varían desde 1 hasta 7. Cada fila se llama PERÍODO y los elementos de un mismo período tienen el mismo número de niveles de energía; a medida que recorremos un período, el número atómico (Z) va subiendo un punto cada vez; ESTO QUIERE DECIR que a medida que avanzamos en un período, vamos agregando un electrón y un protón al elemento siguiente. En un mismo período, dos elementos contiguos o vecinos se diferencian en un protón y un electrón.

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El primer período solo tiene dos elementos, el segundo y tercer período tienen 8 elementos, el cuarto y quinto tienen 18 elementos, el sexto y séptimo tienen 32 elementos y así podríamos seguir hallando los valores de los otros períodos. Observe la regularidad: 2, 8, 8, 18, 18, 32, 32.

Al lado derecho de la tabla hallamos las letras K: L: M: N: O: P: Q. Son siete letras y a cada letra le corresponde un valor de “n”, así: para K, n = 1; para L, n = 2; para M, n = 3.

Que valores toma “n” para los niveles O ___, P ___, Q ___.

REVISEMOS UN POCO, ANTES DE ENTRAR DE LLENO A LA TEORIA ATÓMICA.

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COMO SON LOS ELEMENTOS POR DENTRO

Hasta ahora, hemos revisado el proceso de aparición y ordenación de los elementos naturales y artificiales y tenemos un manejo básico de la tabla periódica de los elementos.El paso que sigue es, conocer la estructura interna de cada elemento; a este conocimiento es lo que se llama teoría atómica.Recordemos que; ELEMENTO, significa, materia simple, es decir que solo tiene una sola clase de sustancia, en otras palabras, todo el hidrógeno presente en el universo forman el elemento hidrógeno; todo el hierro presente en el universo forma el elemento Hierro y así sucesivamente. Todos los elementos que manejamos en la tierra están ordenados en la tabla periódica. Ahora, la parte más pequeña de un elemento cualquiera, vamos a llamarla ATOMO; esto quiere decir que podemos definir el átomo como la menor cantidad de un elemento.

ALGO DE HISTORIA SOBRE LA TEORIA ATOMICA

La palabra átomo viene del Griego : A = sin ; Tomo = Cortar .A-tomo significaría, lo que no puede separarse o cortarse, ya que el prefijo “a” niega el concepto que le sigue, de la misma manera como: Amoral es, sin moral, Ateo, es la negación de Dios y Apatía es la falta de sentimiento, emoción.400 años antes de Cristo, Demócrito empleó el término átomo.

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Llegó a la Conclusión de que “Todas las cosas visibles se componen de pequeñísimas partes invisibles que se llaman átomos”.Leamos, con detenimiento un pequeño párrafo donde se expresa el pensamiento de Demócrito:

“Cuando en el mundo aparece una cosa nueva, en realidad no surge nada nuevo, sino que los átomos invisibles que siempre han existido se reúnen, como cuando las palomas de una bandada acuden al palomar.Cuando algo desaparece, no se destruye nada, sino que los átomos se disgregan como las palomas, que después de haber tomado su alimento, se separan unas de otras y, otra vez, individuales e invisibles, se posan en los tejados, para, en un momento dado, reunirse de nuevo en una bandada. Cuando en el azul del cielo se forma una nube, es que se juntan los grupos de átomos del agua, hasta entonces invisibles que volaban sin rumbo y que ahora forman una nube y cuando se evapora la lluvia que moja las piedras, los átomos se desparraman otra vez. Cuando el niño crece es que los átomos se acumulan en su cuerpo y cuando el cadáver se descompone, es que sus átomos, vuelven otra vez a la circulación de la naturaleza” (Fritz Kahn – Para comprender el átomo).

REFLEXIONA Y RESPONDA (Discutir en pequeños grupos o responder directamente en la Libreta de Química).

Hace más de 2400 años que Demócrito dijo esto y aún empleamos la palabra átomo, pero... el significado actual será el mismo?

Trasládese al año 400 antes de Cristo y trate de pensar, como lo haría un habitante Griego medianamente culto como usted, de esa época. (No había electricidad, ni carros, la ciencia muy poco desarrollada; aunque muchas personas se dedicaban a pensar, no había laboratorios, la medicina muy atrasada comparada con la nuestra...) bueno! métase en el ambiente de esa época y exprese una opinión, sobre la actualidad del párrafo escrito por Demócrito, sobre el átomo!(Escriba 10 renglones).

Lo invito a leer, ahora, un párrafo escrito por uno de los máximos exponentes de la física atómica del siglo XX. Richard Feynman .

“ Si por algún cataclismo, todo el conocimiento quedara destruído y solo una sentencia pasara a las siguientes generaciones de criaturas, Qué enunciado contendría la máxima información, en menos palabras? Yo creo que es la hipótesis atómica, según la cual, todas las cosas están hechas de átomos: pequeñas partículas, que se mueven en movimiento perpetuo, atrayéndose

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mutuamente, cuando están a poca distancia, pero repeliéndose al ser apretadas unas contra otras.Para ilustrar la potencia de la idea atómica, supongamos que tenemos una gotas de agua...Si la miramos muy de cerca no vemos otra cosa que agua. Si la miramos con el mejor microscopio óptico disponible y la ampliamos unas dos mil veces, la gota de agua tendrá aproximadamente 10 metros de diámetro y si la miramos muy de cerca veremos agua, pero al microscopio se verán unas pequeñas cosas moviéndose, que seguramente son paramecios u otros microorganismos del agua. Esto, por supuesto es un tema para la biología, pero por el momento, continuaremos y miraremos, aún más de cerca, el propio material acuoso, ampliándolo dos mil veces más. Ahora la gota de agua se extiende hasta 20 kilómetros de diámetro, y si la miramos muy de cerca, vemos una especie de hormigueo, algo que ya no tiene apariencia lisa; se parece a una multitud en un partido de fútbol, vista a gran distancia. Para ver qué es este hormigueo, la ampliaremos otras 250 veces y veremos, la imagen del agua ampliada mil millones de veces, toda una organización de partículas de distinto tamaño, por lo menos, aparecerán dos tipos de partículas correspondientes a los átomos de Hidrógeno y Oxígeno; todas estas partículas, reales en la naturaleza, están agitándose, rebotando continuamente, girando y moviéndose unas alrededor de las otras. Se trata pues de una imagen dinámica....” ( Seis piezas fáciles – Richard Feynman – Pgs 34,35,36 – Edit Crítica, serie Drakontos, Barcelona 2002).

REFLEXIONA Y ANALIZA Resuma, en unos pocos renglones, y con sus propias palabras, lo que Richard Feynman

quizo decir en este párrafo. Encuentre, al menos, tres semejanzas y tres diferencias entre los párrafos de Demócrito

y Feynman. Saque, usted solo o con sus compañeros de equipo, una conclusión sobre la teoría

atómica de Demócrito, analizada, desde la visión moderna que usted tiene.(Escriba 10 renglones)

LO QUE HOY ENTENDEMOS POR ÁTOMO.

Cuando preguntamos de qué están hechas las cosas que captamos por nuestros sentidos, se nos sugiere que las cosas que llenan el mundo están formadas por pequeñas partículas.

En esta unidad se introduce una palabra para describir estas partículas fundamentales, las llamaremos, ÁTOMOS. Describiremos lo que hoy se conoce sobre los átomos, sin dar detalles de todos los experimentos que han permitido llegar a este conocimiento.

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La silla en la que usted se sienta, está hecha de átomos, el aire que usted respira contiene átomos, incluso usted mismo está formado por esas pequeñas unidades de materia que no podemos ver, pero que llamamos átomos. Los átomos son los ladrillos con los que se construye el mundo que nos rodea. Todas las cosas que usamos y vemos en la vida diaria, están formadas por átomos, y hay muchas clases diferentes de átomos.

¿Cómo son los átomos?

Son extremadamente pequeños; millones de átomos caben en una cabeza de alfiler. Los átomos no son visibles por el ojo humano ni, incluso, con la ayuda del mejor microscopio. Aunque los átomos son tan pequeños e invisibles, sus características se pueden determinar con instrumentos modernos. Sabemos que hay muchos átomos diferentes. Cada tipo de átomo tiene un determinado tamaño, capacidad de reacción, estabilidad y peso. Hay muchas características en las que pueden diferir los átomos, sin embargo, todas estas diferencias dependen de cómo son los átomos en su interior.

Los átomos son eléctricamente neutros, Esto quiere decir, que deben estar formados por alguna disposición de cargas positivas y negativas.

Admitida la existencia en el átomo de cargas eléctricas positivas y negativas (protones y electrones) y en igual número, ya que el átomo es eléctricamente neutro; la pregunta que surge es: ¿CÓMO ESTÁN DISTRIBUÍDAS ESAS CARGAS EN EL INTERIOR DEL ÁTOMO?

ERNEST RUTHERFORD, discípulo de Thompson, bombardeó una lámina de oro, con partículas positivas, procedentes de una fuente radiactiva. El resultado de este experimento le permitió aseverar que las cargas positivas debían estar concentradas en un espacio minúsculo del átomo, al que llamó NÚCLEO ATÓMICO.

Este es el concepto alrededor del cual gira toda la química.

Los químicos se interesan por lo que pueden hacer con los átomos.

Con Rutherford aparecen por primera vez los conceptos de Núcleo y Protón.

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EL MODELO ATOMICO DE RUTHERFORD CONTIENE: Núcleo y Periferia. El Núcleo, en el centro del átomo contiene los nucleones, que son dos clases de partículas, a saber: los Protones de carga positiva y los neutrones, sin carga. El carácter eléctrico del núcleo es positivo y alrededor del núcleo giran los electrones, con carácter eléctrico contrario a los protones, pero con la misma fuerza.

Protón, Neutrón y electrón son las tres partículas fundamentales en el átomo y aún hoy siguen teniendo esta consideración, no obstante debemos hacer una observación: Estas partículas no solamente eran consideradas fundamentales, sino además partículas elementales, es decir, sin composición; hoy sabemos que esto no es así, solamente el electrón se mantiene como una verdadera partícula elemental, en cambio, tanto protones como neutrones están compuestos por Quarks.

Lo normal es que la materia se encuentre neutra, es decir, sin carga eléctrica; este hecho permite afirmar que los átomos son eléctricamente neutros y poseen, por lo tanto, el mismo número de protones que de electrones.

Si un átomo neutro recibe un electrón de más, deja de ser neutro y se convierte en un ION NEGATIVO, LLAMADO TAMBIEN ANIÓN; Si por el contrario, un átomo neutro cualquiera, entrega un electrón, deja de ser neutro y se convierte en un ION POSITIVO, LLAMADO TAMBIEN CATIÓN.

Los iones tienen propiedades químicas que difieren grandemente de las de los átomos neutros, de donde provienen.

Los metales se convierten fácilmente en cationes, cediendo electrones. Ejemplos de cationes son : Na+ , Fe+++ , Cu++ etc . Los no metales se convierten fácilmente en aniones, recibiendo electrones.Ejemplo de Aniones son :Cl-, O= ,P-3 etc.

Es importante saber que lo que llamamos átomo es un ente creado por la ciencia, que puede o no existir realmente, pero permite explicar el

comportamiento de la materia.

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Hagamos una descripción de las partes del átomo, es decir, del núcleo con sus partículas y de la periferia con sus electrones, en esta forma lograremos una visión de conjunto del modelo atómico.

2.1.3. Núcleo

En el núcleo se concentra el peso del átomo. Lo demás, es prácticamente vacío. En el núcleo están los nucleones que son los protones y los neutrones También el núcleo están los mesones que sirven como de pegante entre los protones, para que

estos se mantengan unidos. El núcleo es positivo y la carga nuclear es igual al número de protones que allí se encuentran. Algunos núcleos tienen muchos protones y esto los desestabiliza, motivo por el cual emiten

radiación espontánea. Esta radiación es propia de los elementos radiactivos, como el Uranio. El núcleo atómico es estudiado por la física nuclear . Tiene el núcleo un diámetro de alrededor de 10-13 cm, unas diez mil veces más pequeño, que

el diámetro atómico. El núcleo tiene una enorme masa y su densidad es del orden de 1014 g / cc (aproximadamente

100 millones de toneladas por centímetro cúbico). El número de protones, cargados positivamente, existentes en el núcleo, es igual al número

atómico (Z), que es igual al número de electrones cargados negativamente, exteriores al núcleo.

La masa del átomo, es la masa del núcleo El número de masa, se define como el número total de protones y neutrones del núcleo; se

representa por la letra (A). Para hallar el número de masa (A) basta tomar la masa atómica de un átomo y expresarla en números enteros, arrimando el decimal al entero más cercano.

A = p+ + n0, en consecuencia, si queremos saber el número de neutrones, basta hacer un pequeño cambio a la formula y obtendremos: n0 = A - p+

2.1.4. Protón

Se encuentra en el núcleo del átomo y por este motivo se lo llama nucleón. Tiene carga positiva. Un solo protón conforma el núcleo del hidrógeno. Está compuesto por tres Quarks y su fórmula es: uud Es una partícula estable individualmente. Los rayos canales o positivos, están compuestos por un chorro de partículas. La masa de estas

partículas positivas o PROTONES es 1,67 x 10-24 g y su carga + 1

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2.1.5. Neutrón:

Se encuentra en el núcleo del átomo y por este motivo es un nucleón. Para saber el número de neutrones en un átomo, se aplica la fórmula A - Z, donde “A” es el

número de masa y “ Z” es el número atómico. No tiene carga. Conforma los rayos gama. Es estable solamente en el núcleo, individualmente es inestable. Compuesto por tres Quarks, su fórmula es : ddu Se descompone convirtiéndose en un protón y liberando un electrón y un antineutrino.

2.1.6. Electrón:

Partícula extranuclear, importante por su carga y no por su masa, que se considera despreciable.

Es realmente una partícula elemental, pues no tiene composición. Conforma los rayos catódicos y es una partícula individualmente estable. Las propiedades de las sustancias químicas dependen de los electrones. Los electrones del último nivel de energía se llaman ELECTRONES DE VALENCIA Y SON ELLOS

LOS QUE JUEGAN EL PAPEL MÁS IMPORTANTE EN LAS PROPIEDADES QUIMICAS DE LAS SUSTANCIAS.

CUADRO COMPARATIVO DE LAS PROPIEDADES DE LAS TRES PARTÍCULAS MÁS IMPORTANTES DEL ÁTOMO

PARTICULA SIMBOLO Carga Carga-coul Masa-uma Masa-gra

ELECTRON eˉ -1 1,6 x 10-19 0.00055 despreciable

PROTON p† 1 1,6 x 10-19 1 1,67 x 10-24

LOS VALORES MEJOR CONOCIDOS PARA EL PROTÓN SON:partícula símbolo carga carga.Coul masa.U.m.a masa. g protón p+ + 1,67 x 10-19 1 1,67 x 10-24

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NEUTRON n° 0 0 1,009 1,7 x 10-24

2.1.7. Isótopos

Son átomos de un mismo elemento químico que poseen el mismo número de protones y electrones, pero difieren en el número de neutrones. Como el peso del átomo está en el núcleo y allí se hallan los neutrones y protones, podemos deducir que los isótopos difieren en su peso atómico. La masa o peso atómico para los elementos de la tabla periódica, son un promedio del peso de los diferentes isótopos o núclidos.

Ejemplo:

Se ha determinado, mediante análisis, por espectrometría de las masas, que la abundancia relativa de los diversos isótopos del silicio en la naturaleza, es la siguiente: 92,21% de Si28, 4,70% de Si29 Y 3,09% de Si30. Las masas nuclídicas de las tres especies son: 27,977; 28,976 y 29,974 respectivamente. Calcular el peso atómico del silicio a partir de estos datos.

Masa atómica = (92,21% x 27,977) + (4,70% x 28,976) + (3,09% x 29,974 ) = 28,086 100

Puede darse cuenta que el peso atómico viene dado por la media de los tres núclidos o isótopos, cada uno ponderado de acuerdo con su abundancia relativa.

Teniendo como muestra el anterior ejercicio, realice este problema:Determine la masa atómica del galio, sabiendo que existen dos isótopos Ga69 y Ga71 Cuya abundancia relativa es, respectivamente, 60,2% y 39,8% Indique además la composición de los núcleos de ambos isótopos (¿cuántos protones y cuántos neutrones tiene cada isótopo?).

Número atómico del Ga = 31

MODELO ATÓMICO DE NIELS BOHR - UN MODELO CUÁNTICO

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Como de hecho el átomo de Hidrógeno es estable, la explicación lógica, postulada por Bohr, es la de que los electrones poseen una energía constante que no varía con el tiempo y que depende del nivel de energía en el cual se localiza el electrón.El éxito principal de la teoría de Bohr fue la explicación del espectro atómico del hidrógeno con base en el tratamiento matemático de su modelo.

Propuso un modelo atómico que corrige las inconsistencias del modelo de Rutherford y que en gran parte es el modelo que se mantiene en la actualidad.

LOS POSTULADOS DE LA TEORIA DE BOHR SON:

11. El átomo se compone de un núcleo central positivo y la periferia donde giran los electrones.12. En el núcleo están los protones y los neutrones.13. El núcleo es de carga positiva y en él se concentra la masa del átomo.14. El electrón solo puede girar, sin emitir energía radiante, en órbitas permitidas, llamadas

estacionarias y que tienen energía cuantizada, o sea, que los electrones ocupan niveles de energía definidos y de energía constante.

15. Un electrón puede captar energía y ascender a otro nivel; también puede emitir energía y caer a un nivel inferior

16. El electrón sólo puede saltar a un nivel superior cuando absorba la energía correspondiente a este nivel.

17. El nivel mínimo de energía permitido se llama “K”; ningún electrón puede tener energía por debajo de este nivel.

18. Los electrones se distribuyen en los diferentes niveles u órbitas circulares alrededor del núcleo.

El modelo de bohr explicaba bien el comportamientoDel atomo de hidrógeno, pero no el de los demás

SOMMERFELD, introdujo una modificación, ampliando ese modelo a otros átomos distintos del hidrógeno: las órbitas podían ser tanto circulares como elípticas.

A PARTIR DE 1920, los científicos tienden a olvidar la idea de órbita fija. Como consecuencia de investigaciones hechas por Luis de Broglie, Schrodinger, Pauli, Heisemberg, Dirac, se mejora el modelo atómico desechando las órbitas fijas como no reales y se admite que al electrón, para una energía dada, se lo puede encontrar en una región del espacio, llamada ORBITAL.

Se define pues orbital como una región del espacio donde existe laprobabilidad de hallar máximo un par de electrones. Los ORBITALES,

a diferencia de los niveles de órbitas rígidas de Bohr, son tridimensionales y presentan diversas formas.

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Atomo de Niels BohrTrayectorias circulares y

Niveles energéticos Cuantizados

Atomo de SommerfeldCon órbitas elípticas y

subniveles

Atomo de Dirac y Jordan Schrodinger-Bohr

Concepto de región

Y campo energético

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TODOS LOS ÁTOMOS TIENEN EL SIGUIENTE CONJUNTO BÁSICO DE PROPIEDADES:

Son extremadamente pequeños La mayoría son estables de forma natural Son eléctricamente neutros Tienen cantidades discretas de energía Absorben y emiten luz Forman moléculas Son responsables de todas las propiedades químicas, físicas, eléctricas, magnéticas,

térmicas y ópticas de la materia.

DISTRIBUCION ELECTRONICA EN EL ÁTOMO.

HASTA AQUÍ LOS MODELOS ATÓMICOS HACEN CADA VEZ MÁS ÉNFASIS EN LA DETERMINACIÓN DE LA INDIVIDUALIDAD DEL

ELECTRÓN Y SU CONDUCTA DENTRO DEL ÁTOMO.

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Los electrones de un átomo están distribuídos en niveles de energía, siendo los niveles más próximos al núcleo, los de menor energía. Hay muchos niveles de energía en un átomo, aunque en realidad sólo utilizamos siete de ellos, ya que todos los átomos en estado BASAL(normal), pueden acomodar sus electrones en estos siete niveles básicos.

Los niveles de energía los podemos identificar por letras, así: K, L, M, N, O, P y Q, en orden ascendente de energía. El máximo número de electrones que le caben a cada nivel, lo presentamos en la siguiente tabla:

N I V E L E S FORMULA = 2n2 TOTAL ELECTRONES POR NIVEL

K 2 X 12 2

L 2 X 22 8

M 2 X 32 18

N 2 X 42 32

O 2 X 52 50

P 2 X 62 72

Q 2 X 72 98

DETALLEMOS LA TABLA PERIODICA PARA DARNOS CUENTA, LA FORMA COMO SE DISTRIBUYEN LOS ELECTRONES EN CADA UNO DE LOS NIVELES DE ENERGIA.En el primer período de la tabla periódica tenemos dos elementos H y He, con números atómicos (Z)= 1 y 2 respectivamente, lo que quiere decir que, el hidrógeno tiene un protón en el núcleo y un electrón girando alrededor; el Helio tendría dos protones en el núcleo y dos electrones girando a su alrededor. Los electrones del H y del He se hallan en el primer nivel K (nivel más

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cercano al núcleo y, por lo mismo, el de menor energía). Como solo hay dos elementos en este primer período, por eso a K le caben solo dos electrones.Analicemos el segundo período: Inicia con el elemento Li, el cual tiene número atómico Z=3, lo que quiere decir que este elemento tiene 3 protones (p+) en el núcleo y 3 electrones (e-) girando a su alrededor; estos electrones se distribuyen así: 2 electrones para el nivel K y un electrón para el nivel L. Termina el período con el Ne, que tiene número atómico Z=10, lo que quiere decir que este elemento tiene 10 protones (p+) en el núcleo y 10 electrones (e-) girando a su alrededor; estos electrones se distribuyen así: 2 electrones en el nivel K y 8 electrones en el nivel L.

Detalle bien que en el segundo período hay 8 elementos, esto quiere decir, que al nivel “L” le caben 8 electrones como máximo.

DISTRIBUCION ELECTRONICA POR NIVELES - ELEMENTOS DEL SEGUNDO PERIODO

PERIODO DOS N. Atom. Z= K L

Li 3 2 1

Be 4 2 2

B 5 2 3

C 6 2 4

N 7 2 5

O 8 2 6

F 9 2 7

Ne 10 2 8

INTERPRETANDO EL CUADRO: Los elementos del segundo período tienen dos niveles ( K y L) Qué nivel están llenando estos elementos? _______________________________ A medida que recorre el período, los elementos se van diferenciando del anterior

en. .______________________________________________________________ Si el Litio pierde un electrón, será igual al Helio? Argumente su respuesta.

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Cuántos electrones tiene el Flúor? ______ y si en una reacción química gana un electrón, se convertirá en un anión con 10 electrones, entonces queda igual al Ne? Argumente su respuesta.

Analicemos, ahora, el tercer período: Inicia el período con el elemento sodio (Na), cuyo número atómico es z=11; esto quiere decir que, hay dos electrones en el primer nivel K, 8 electrones en el segundo nivel L y un electrón en el tercer nivel M. Al nivel M le caben 18 electrones como máximo, pero como en el tercer período solo hay 8 elementos, entonces no alcanza a llenarse y alcanzará un máximo de ocho electrones.

DISTRIBUCION ELECTRONICA POR NIVELES – ELEMENTOS DEL TERCER PERIODO

PERIODO TRES

N. Atom Z= K L M

Na 11 2 8 1

Mg 12 2 8 2

Al 13 2 8 3

Si 14 2 8 4

P 15 2 8 5

S 16 2 8 6

Cl 17 2 8 7

A 18 2 8 8

INTERPRETANDO EL CUADRO: Los elementos del tercer período, tienen tres niveles pero, se dará cuenta, que el último

nivel se va llenando, a medida que recorremos el período. Observe que el último elemento de todos los períodos, tiene 8 electrones. Sabemos que a M le caben 18 electrones, pero como es último nivel, no puede tener más de

ocho electrones (REGLA DEL OCTETO). Todos los elementos del grupo VIIIA, tienen 8 electrones en el último nivel ( Excepto el He) y como son elementos estables, se deduce que todo elemento que complete ocho electrones en su periferia, adquiere su máxima estabilidad.

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Los electrones del último nivel se llaman electrones de valencia; los elementos interactúan con estos electrones para convertirse en compuestos; pueden perder electrones si son metales. En el caso de los no metales, interactúan compartiendo o ganando electrones.

Analicemos el cuarto período: Es un período largo, con 18 elementos. Inicia con el potasio (K), cuyo número atómico es Z=19. Todos los elementos del cuarto período tienen 4 niveles de energía; pero, ojo, en este período se inicia la serie de transición, esto quiere decir, que hay consideraciones especiales al proceder a la distribución electrónica. Por el momento, mantengámonos en la distribución electrónica de los elementos representativos ( Grupos IA hasta el VIIIA).

La distribución electrónica en los diferentes niveles, para los elementos representativos de este período es:

CUARTO PERIODO – DISTRIBUCIÓN POR NIVELES

ELEMENTO N. Atom Z= K L M N

K 19 2 8 8 1

Ca 20 2 8 8 2

Ga 31 2 8 18 3

Ge 32 2 8 18 4

As 33 2 8 18 5

Se 34 2 8 18 6

Br 35 2 8 18 7

Kr 36 2 8 18 8INTERPRETANDO EL CUADRO:

Observe que los niveles más internos, K, L, están completamente llenos; pero los dos últimos presentan variaciones; el nivel M, es diferente para los dos primeros elementos del período, que para el resto! A qué se deberá esta variación? SUGIERA ALGO! Exprese una o dos razones! ( pista: revise los números atómicos de los elementos de este periodo).

Esta variación la va a encontrar a partir del cuarto período y se hace más acentuada en los períodos VIA y VIIA, debido a que aparecen los elementos de transición interna.

El último nivel siempre será secuencial, desde el 1 hasta el 8. POR QUE?

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QUINTO PERIODO – DISTRIBUCION POR NIVELES

ELEMENTON. Atom

Z=K L M N O

Rb 37 2 8 18 8 1

Sr 38 2 8 18 8 2

In 49 2 8 18 18 3

Sn 50 2 8 18 18 4

Sb 51 2 8 18 18 5

Te 52 2 8 18 18 6

I 53 2 8 18 18 7

Xe 54 2 8 18 18 8

SEXTO PERIODO – DISTRIBUCION POR NIVELESELEMENT

ON. Atom

Z=K L M N O P

Cs 55 2 8 18 18 8 1Ba 56Tl 81 2 8 18 32 18 3Pb 82Bi 83

INTERPRETANDO LA TABLA. Puede ver en la tabla la distribución electrónica del Cs y del Tl, a qué se debe la diferencia

en el contenido electrónico de los niveles N y O? Llene la distribución del Ba, Pb, Bi. A que se debe la diferencia en la distribución de los dos primeros elementos del período, con

relación a los otros seis? ( justifique). Compare la distribución de los 5 niveles del quinto período y los mismos niveles del sexto

período. Destaque semejanzas y diferencias.

TODOS LOS NIVELES TIENEN SUBNIVELES.

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Trabajaremos con 4 subniveles de energía que son: S, P, D, F.Todos los niveles tienen el subnivel S, que es el de menor energía.A partir del segundo nivel ( L ) aparece el subnivel P.A partir del tercer nivel ( M ) aparece el subnivel d.Finalmente, a partir del nivel cuarto ( N ) aparece el subnivel F. A cada nivel le corresponden un número de subniveles igual al número de orden del nivel.

PARA ANALIZAR:

Un atomo que tiene 3 niveles, cuantos subniveles tendrá? _____________________________________________________

El elemento sodio, es el primero del tercer periodo y por lo mismo tiene 3 niveles de energía. Escriba los subniveles que le corresponden en su orden: ___ ___ ___ ___ ___ ___.

DETALLE, DE NUEVO, LA TABLA PERIODICA

1. Las columnas altas, familias o grupos representativos, nos informan acerca de los subniveles.

2. TODOS LOS ELEMENTOS DEL GRUPO IA, tienen en su último nivel un solo electrón y situado en el subnivel “S”.

3. TODOS LOS ELEMENTOS DEL GRUPO IIA, tienen en su último nivel dos electrones situados en el subnivel “S”.

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4. En el centro de la tabla encontramos 10 columnas pequeñas que representan los subgrupos o grupos de transición; estos elementos están llenando el subnivel “D”, al cual le caben 10 electrones.

5. TODOS LOS ELEMENTOS DEL GRUPO IIIA, tienen en su último nivel dos electrones situados en el subnivel “S” y un electrón en el subnivel “P”.

6. TODOS LOS ELEMENTOS DEL GRUPO IVA, tienen en su último nivel dos electrones situados en el subnivel “S” y dos electrones en el subnivel “P”.

7. TODOS LOS ELEMENTOS DEL GRUPO VA, tienen en su último nivel dos electrones situados en el subnivel “S” y tres electrones en el subnivel “P”.

8. TODOS LOS ELEMENTOS DEL GRUPO VIA, tienen en su último nivel dos electrones situados en el subnivel “S” y cuatro electrones en el subnivel “P”.

9. TODOS LOS ELEMENTOS DEL GRUPO VIIA, tienen en su último nivel dos electrones situados en el subnivel “S” y cinco electrones en el subnivel “P”.

10. TODOS LOS ELEMENTOS DEL GRUPO VIIIA, tienen en su último nivel dos electrones situados en el subnivel “S” y seis electrones en el subnivel “P”.LOS ELECTRONES PRESENTES EN EL ULTIMO NIVEL, SE LLAMAN ELECTRONES DE VALENCIA Y SU NÚMERO ES IGUAL, AL NÚMERO DEL GRUPO.

TRES OBSERVACIONES IMPORTANTES:

Los dos primeros grupos representativos, están llenando el Subnivel “S” Los seis grupos representativos de la derecha, ya tienen “S” lleno y empiezan a

llenar “P”, a partir del tercer grupo. Cada subnivel va precedido de un coeficiente que indica el período donde se

encuentra el elemento en cuestión.

DISTRIBUCION ELECTRONICA DE LOS PRIMEROS 18 ELEMENTOS

ELEMENTO Y SU VALOR

DE “z”

K L M

1S 2S 2P 3S 3P 3D

H - Z=1 1S1

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He – Z=2 1S2

Li – Z=3 1S2 2S1

Be – Z=4 1S2 2S2

B – Z=5 1S2 2S2 2P1

C – Z=6 1S2 2S2 2P2

N – Z=7 1S2 2S2 2P3

O – Z=8 1S2 2S2 2P4

F – Z=9 1S2 2S2 2P5

Ne – Z=10 1S2 2S2 2P6

Na – Z=11 1S2 2S2 2P6 3S1

Mg – Z=12 1S2 2S2 2P6 3S2

AHORA LE TOCA A USTED! TERMINE LA TABLA!

Al – Z=13

Si – Z=14

P – Z=15

S – Z=16

Cl – Z=17

A – Z=18

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LECTURA Y SIGNIFICADO DEL ÚLTIMO NIVEL DE ENERGÍA DE UN ELEMENTO

Si tomamos el “H “y hacemos la distribución electrónica, encontramos que en su único nivel, primero y último, tiene un solo electrón y su configuración espectral es 1S 1 . Esta configuración del último nivel, la podemos leer así: EL ATOMO DE HIDRÓGENO TIENE UN ELECTRÓN EN EL SUBNIVEL “S ‘ DEL PRIMERO Y ÚNICO NIVEL.

“1“ significa; El valor energético de “K “. También está indicando el período ( Primer período). La “s” es el primer subnivel de cada nivel, o también, es el subnivel de menor energía de cualquier nivel, en este caso del nivel “K”. El “1” que acompaña al subnivel significa el número de electrones presentes en el subnivel.

NUMERO DEL PERIODO (PRIMER PERIODO) ELECTRONES EN EL SUBNIVEL

1S1

SUBNIVEL DE MINIMA ENERGÍA

Con esta explicación, podemos sintetizar el concepto así: Existe la probabilidad de hallar un electrón en el subnivel de menor energía del primer nivel “ k “, en el átomo de hidrógeno.

Veamos la distribución electrónica del átomo de cloro: 3 s2 p 5. Ensaye la lectura y la interpretación del significado de esta notación espectral:

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________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Ensaye la lectura y la interpretación del significado de las siguientes notaciones espectrales: 5 B 10,82 = 1S2 2S2 2P1

_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

8 O 16 = 1 S 2 2 S 2 2 P 4 _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

19 K 39, 01 = 1 S 2 2 S 2 2 P 6 3 S 2 3 P 6 4 S 1 _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

LAS PROPIEDADES QUIMICAS DE LOS ELEMENTOS DEPENDEN DE LOS ELECTRONES, SOBRETODO, DE LOS ELECTRONES DEL ULTIMO NIVEL DE ENERGÍA.

Conocer el último nivel de energía de un átomo, es de suma importancia dentro de la química, pues de este conocimiento se derivan cantidad de conclusiones o consecuencias.

APRENDAMOS AHORA A HALLAR EL ÚLTIMO NIVEL DE UN ELEMENTO REPRESENTANTIVO, SIN NECESIDAD DE HACER LA DISTRIBUCIÓN ELECTRÓNICA.

Observe en la tabla 5.3 la distribución electrónica del “H “, 1S1; ahora observe dónde está situado el hidrógeno dentro de la tabla. Es el primer elemento de la tabla, pertenece al grupo IA, observe además que todos los elementos de este grupo terminan en S1; entonces,

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reunamos todos estos datos y sinteticemos: el “1 “ significa que está en la primera fila o período; la “S “ significa que el elemento debe estar en el primer grupo o en el segundo, ya que estos elementos en su ultimo nivel, están llenando el subnivel “S” ( observe la parte inferior de la tabla 5.2 ), el “ 1 “ que acompaña al subnivel “S” está indicando que el elemento solo tiene un electrón en el Utimo nivel y en consecuencia pertenece al grupo IA, ya que todos los elementos de este grupo tienen un electrón en el último nivel y terminan en S1 . Mire la parte inferior de la tabla 5.2: Los elementos de los grupos IA y IIA tienen en su último nivel S1 y S2 respectivamente, los elementos del grupo IIIA, tienen lleno el subnivel “S” y empieza a llenar el subnivel “P”, por eso aparece como S2 P1; los elementos del grupo IVA, tienen la misma distribución de los del IIIA, pero con un electrón más en “P”, sería pues S2 P2, los grupos que siguen van aumentando un electrón en “P” hasta completar los 6 electrones que le caben a este subnivel. Fíjese bien que los elementos del IIIA hasta el VIIIA terminan todos en S2 P (1 a 6 ) .

Con un ejemplo más podrá afinar el concepto.

El fósforo tiene como distribución electrónica del último nivel 3s2 p3, esto quiere decir que se localiza en: el tercer período, termina en S2P3, quiere decir que pertenece a los grupos representativos de la derecha, que terminan en S2 P y si contamos los electrones del último nivel nos da 5, lo que nos señala que pertenece al grupo VA de la tabla periódica.PRACTIQUEMOS UN POCO

A PARTIR DE LAS SIGUIENTES DISTRIBUCIONES ELECTRONICAS, LOCALICE EL ELEMENTO DENTRO DE LA TABLA:

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Bien, ya es capaz de localizar cualquier elemento representativo, con solo darle la distribución electrónica del último nivel, ahora, con un poco de esfuerzo, puede también hacer lo contrario, y es lo que más interesa, es decir; determinar el último nivel de energía a partir del símbolo del elemento.

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Se estará preguntando hace rato, qué pasa con los elementos de la mitad de la tabla o sea los de transición? Será que son más difíciles? o será que con ellos no se puede adivinar el último nivel ?

Se trabaja con ellos en la misma forma que con los elementos representativos, solo que tienen su truquito, no gratuitamente se los llama de transición. En realidad estos elementos muestran cambios en los últimos subniveles. El subnivel 3D siendo de menor energía que el 4S, recibe los electrones después de este. A partir del subnivel 3D, se inicia un desorden en la distribución electrónica. Este desorden se nota a partir del elemento 19 (k).

Volvamos sobre el capitulo anterior y recordemos cuando hacíamos la distribución electrónica, cómo al llegar al potasio, antes de entregar electrones al subnivel 3d, debíamos llenar 4s; esto quiere decir que el último nivel del potasio es 4s1 y el del calcio que, es el elemento que le sigue sería 4s2 y con este elemento, llenamos el subnivel 4S; entonces empezamos a llenar el subnivel 3d a partir del Escandio Número 21, PRIMER ELEMENTO DE LA PRIMERA SERIE DE TRANSICIÓN. Todos los elementos que están después del calcio (desde el escandio hasta el cinc) tienen como último nivel 4s2 3d...... Miremos dos ejemplos para que asegure el conocimiento. El Sc (escandio)

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número atómico 21 es el primer elemento de transición, entonces le corresponde como último nivel 4s2 3d1, el titanio sería 4s2 3d2 y así sucesivamente.

ojo con estos detalles: el primer período de transición, aparece en el cuarto período de la tabla, por eso todos los elementos son 4s2, pero el coeficiente del subnivel “d” es un punto por debajo del coeficiente del subnivel “s” , por eso digo 4s2 3d... si hablamos de los elementos de transición del quinto período ( Itrio, circonio, niobio....) entonces el último nivel sería 5s2 4d.... siempre la “d” un punto por debajo de la “s”, solo en los elementos de transición .

CREO QUE YA ENTENDIÓ!! Vuelva a la tabla 5.2 y escriba el último nivel a los elementos de transición. Cuando termine la tabla 5.2, llene la tabla 5.3 adicionando el símbolo del elemento.

Le ayudo con el último nivel del primer elemento de cada serie de transición:

Sc último nivel. 4S2 3d1

Y último nivel. 5S2 4d1

La último nivel. 6S2 5d1

Ac último nivel. 7S2 6d1

Presente ambas tablas al profesor para estar seguro de que todo salió bien ¡!!

Busque en un libro el último nivel de los elementos de transición y compare su trabajo con lo que aparece en el libro. Si encuentra diferencias, no haga correcciones a su tabla, solo limítese a buscar una explicación del porqué de las diferencias. Consigne esta explicación en la parte inferior de la tabla 5.3

Solo nos falta llenar los elementos que están en la parte más baja de la tabla periódica, reunidos en dos filas de 14 elementos cada una.

La primera fila contiene los elementos llamados LANTANIDOS O TIERRAS RARAS; son elementos con propiedades muy parecidas al lantano; estos elementos están llenando el subnivel 4f. ( no olvide que a “ f ” le caben catorce electrones, por eso son 14 elementos ).La adición de electrones “ f ”parece que tiene poca incidencia en las propiedades químicas.

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Debido a las semejanzas en sus propiedades, los lantánidos son muy difíciles de separar entre sí por métodos ordinarios. Hasta hace poco, el comercio solo tenía pequeñas muestras de los elementos de transición a excepción del CERIO, que es el elemento más abundante de la serie.

Recientemente mediante técnicas cromatográficas se han podido separar sales de estos elementos y se han logrado comercializar compuestos tales como los óxidos de europio, gadolinio e itrio para configurar el color rojo brillante de algunos televisores; también el óxido de neodimio, se emplea como parte de un laser de líquido.

La última fila contiene los elementos llamados ACTINIDOS O TRANSURÁNIDOS.

Estos elementos están llenando el subnivel 5f y tienen propiedades parecidas al actinio. Sus números atómicos van desde el 90 hasta el 103,104.... Todos estos elementos son radiactivos. De los 14 elementos, solo dos, el uranio y el torio se encuentran en cantidades

considerables en la naturaleza. Todos los demás elementos, fueron observados por primera ocasión, en los

productos de reacciones nucleares controladas. El uranio y el plutonio , se emplean como combustibles en reactores

y bombas nucleares .

No nos detendremos en el estudio de estos elementos, pues pertenecen a la química especializada.

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10- El orden real de distribución de los electrones es el siguiente:

1S2 , 2S2 , 2P6 , 3S2 , 3P6 , 4S 2 ,3D 10 , 4P6, 5S2 , 4D10 , 5P6 , 6S2 , 4F14 , 5D10 , 6P6 , 7S2 ............

Se puede ver perfectamente el desorden de subniveles a partir del 3D ó del 4S.

Podemos aprender esta distribución de una manera fácil, miremos:Todos podemos escribir la primera parte que sabemos 1S2, 2S2, 2P6, 3S2, LUEGO SIGUE DOS VECES “PSD” Y FINALMENTE 2 VECES “ PSFD”. HAGAMOS LA DISTRIBUCIÓN COMPLETA:1 S 2 2 S 2 2 P 6 3 S 2 P S D P S D P S F D P S F D

Coloquemos los coeficientes, guiándonos por la primera parte. Tenemos completo hasta 3S2, la próxima “S” tendrá coeficiente 4, luego 5 y así sucesivamente.. La última “P” completa es 2P 6, la próxima será 3P6 y así sucesivamente. La “D” empieza en 3, de manera que este será el número de la primera “D”. Finalmente la “F” empieza en 4 y tenemos en la distribución dos veces este subnivel cuyos coeficientes serán 4F y 5F

FICHA DE TRABAJO

Haga la distribución electrónica de los átomos que se le proponen, siguiendo el modelo.

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A CADA UNO DE LOS ÁTOMOS A LOS CUALES LES HIZO DISTRIBUCIÓN ELECTRÓNICA , LLÉNELE EL SIGUIENTE CUADRO.

RECUERDE: el número atómico es el número de protones y electrones que tiene el átomo neutro; se representa por la letra “Z”. A = número de masa . Es la masa que tiene el átomo pero expresada en números enteros. ( el Aluminio tiene masa = 26,98 , su número de masa es 27 ; en cambio el cloro tiene masa atómica

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35,45 y su número de masa es 35 ). El número de masa (A) es la suma de los protones y los neutrones, en consecuencia para saber el número de neutrones basta restar “Z” de “ A “. Número de neutrones= A - Z.

EJERCITESE:

ATOMO Z PROTONES

ELECTRONES

NEUTRONES

GRUPO

PERIODO

METAL

NOMETAL

Li

Na

K

Rb

Cs

Fr

F

Cl

Br

I

COSITAS QUE DEBO SABER SOBRE EL ÁTOMO

1. El átomo consta de dos partes que son : a) _____________________ b) _________________

2. El núcleo del átomo contiene los _____________________ y _____________________ 3. Para que los protones se puedan mantener unidos en el núcleo

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es necesario el concurso de los _________________ 4. los protones y los neutrones se encuentran en el ________________________

5. Un Protón pesa 1 uma y el neutrón pesa aproximadamente ___________ en cambio el electrón pesa ( MÁS/ MENOS) que el protón ____________________________________

6. Se dice que el peso del átomo es el peso _______________, esta afirmación se debe a que el peso de los electrones se considera _____________________.

7. El átomo consta de núcleo y periferia, pero la química se dedica al estudio de_________________ porque

8. Las propiedades físicas y químicas de las sustancias, dependen de los ___________ sobretodo de los ____________ de valencia, es decir los del _____________ nivel de energía.

9. Hay personajes importantes dentro de la teoría atómica. Yo le escribo dos nombres y usted me escribe cuatro: Dalton y Thompson. LOS SUYOS SON: ____________________________ ______________________ _______________________ y ___________________________

10. Los átomos en la actualidad tienen: niveles, subniveles y

11. Los niveles fundamentales en el átomo son : El nivel K tiene 2 electrones, L = 8 M = 18, N = __________ O = _______________ R = __________ ?

12. El primer nivel de energía que es K, tiene un solo subnivel (1S); el segundo nivel que es L tiene dos subniveles

( 2S y 2P ) El cuarto nivel que es N tiene ____ subniveles que son __________________________

13. máximo 2 electrones. Cuántos orbitales caben en el Un orbital es un lugar de probabilidad , de encontrar, subnivel S ? _________, cuántos orbitales caben en el subnivel 3d ? ____ y en el subnivel 5d ? ______.

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14. Cuántos electrones caben en el subnivel “f “? ______.

15. El átomo de aluminio tiene 13 electrones . Cual es la distribución electrónica de este átomo ? YO SE LA EMPIEZO : 1S2 2S2 _______ _______ _________

16. Si usted hizo bien la distribución , debe responder estas preguntas correctamente : a ) Cuánto vale Z, para el aluminio? _________

17. Cuántos protones tiene el aluminio ? ____________ c ) Cuántos electrones tiene el aluminio ? _____________ d ) Cuál es el número atómico ? __________ Si el peso del átomo de aluminio es 26,97 umas ; cuánto vale A ? ________ Cuántos neutrones tiene el átomo de aluminio ? ____________.

TEORÍA ATÓMICA MODERNA

INDICADORES DE LOGROS. El estudiante demuestra que alcanzó los logros relativos a este tema, siempre y cuando, sea capaz de:

Indicar la posición y establecer las propiedades de los protones, electrones y neutrones, a partir de sus masas y cargas relativas.

Definir los términos: número másico, número atómico y escribir el símbolo de cualquier elemento, conocido el número másico y el número atómico.

Calcular el número de protones, electrones y neutrones en átomos, a partir del número de masa y el número atómico.

Describir y explicar la diferencia entre un espectro continuo y un espectro de líneas. Explicar la relación que existe entre un espectro de líneas y los niveles de energía de los

electrones. Describir las estructuras electrónicas de los átomos, en función de los de los niveles

principales. Aplicar la notación para la configuración electrónica. Relacionar la configuración electrónica de un átomo, con su posición en la tabla periódica.

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BIBLIOGRAFÍA.

ACOSTA, Ignacio Alfonso. Química General Básica. Edit. Universitaria de América.

DAVIES And BROWN. El espíritu en el Átomo una discusión sobre los misterios de la física cuántica. Alianza Editorial. 1989.

GARCÍA PÉREZ y Otros. Química: Teoría y Problemas. Edit Alfaomega.

GRIBBIN, John. “En Busca del gato de Schroginger”. Salvat 1985.

MASTERTON y SLOWINSKY. Química General Superior. Edit. Interamericana.

Negro y esteban. Acerca de la Química. Edit. Alambra.