Teoría Atómica y Estructura de la Materia

Dalton

Trató de explicar las leyes ponderales (leyes experimentales) de la materia.
Fue el precursor de la química moderna.
Utilizó las teorías de Demócrito y recuperó el concepto de átomo.
Átomo: parte más pequeña de un elemento químico que conserva las propiedades de dicho elemento.

Teoría atómica de Dalton

La materia está formada por partículas muy pequeñas e indivisibles -> átomos.
Los átomos del mismo elemento son iguales y tienen la misma forma, tamaño y masa.
Los átomos de distintos elementos son diferentes y tienen propiedades distintas.
Los átomos no se pueden crear ni destruir.
Los compuestos químicos se forman cuando se mezclan átomos de distintos tipos en proporciones fijas.
Los átomos de un mismo compuesto son iguales y tienen las mismas propiedades.

Críticas a Dalton

Los átomos no son indivisibles, existen los protones, neutrones y electrones.
Los átomos de un mismo elemento no tienen por qué ser iguales ni en masa ni en propiedades, existen los isótopos.
Los átomos se pueden crear o destruir, por ejemplo en las reacciones nucleares y en el Sol.
Los átomos de los compuestos son los que llamamos moléculas.

Descubrimientos de las partículas subatómicas

Mediante determinados experimentos se superó el modelo de Dalton.
Thompson descubrió que en los átomos existen partículas con carga eléctrica -> electrones.
Milikan midió la masa y la carga del electrón.
La materia se presenta normalmente sin carga eléctrica -> es neutra.
Rutherford descubrió el protón.
Chadwick descubrió el neutrón.
Hoy sabemos que existen más partículas subatómicas -> Los quarks.

Modelos atómicos

Dalton -> fue el primero en demostrar la existencia del átomo.

Thompson

Los átomos son esféricos con carga neutra.
Tienen cargas positivas y negativas mezcladas en todo su volumen -> tienen la misma carga positiva que negativa.
Los átomos son macizos.

Rutherford

Experimentó con partículas α (positivas) que golpeaban una lámina muy fina de oro (10^-7 m).
Una pantalla fluorescente recogía los resultados.
Resultados:
1. La mayoría de las partículas α pasan sin desviarse.
2. Unas pocas partículas se desvían un poco del centro.
3. Muy pocas se desvían tanto que incluso rebotan.
Conclusiones:
1. El átomo tiene un núcleo central con casi toda la masa y carga positiva.
2. Las partículas con carga negativa (electrones) giran alrededor del núcleo.
3. Las partículas negativas describen órbitas circulares.

Bohr

Se basó en el modelo de Rutherford y lo mejoró aplicando la teoría cinética.
Los electrones solo pueden girar en unas determinadas órbitas circulares de manera estable.
Mientras un electrón gira en esas órbitas ni gana ni pierde energía.
A esas órbitas las llamó órbitas estacionarias.

El átomo

El modelo actual fue establecido por Schrödinger -> modelo mecánico-cuántico.
El tamaño del átomo es de 10^-10 m de radio.
Partes:
1. Núcleo
  - Ocupa la zona central -> su tamaño es 10.000 veces menor que el átomo, tiene 10^-14 m de radio.
  - Componentes:
    1. Protones -> Definición: partículas subatómicas del núcleo que tienen carga positiva.
    2. Neutrones -> Definición: partículas subatómicas del núcleo que tienen carga neutra.
  - La masa de los protones y los neutrones son similares.
2. Corteza
  - Rodea al núcleo y prácticamente está vacía.
  - Componente:
    - Electrones -> Definición: partículas subatómicas de la corteza que tienen carga negativa.
    - La masa de los electrones es 2000 veces menor que la de los protones y neutrones.
    - Los electrones giran alrededor del núcleo por unas regiones de espacio denominadas orbitales.
Actualmente el átomo se subdivide en más partículas como los quarks y los leptones.

Número de los átomos

Número atómico

Definición: número que nos indica la cantidad de protones que tiene un átomo y se simboliza con Z.
Dos átomos con el mismo número atómico son del mismo elemento.
Dos átomos con distinto número atómico son de diferentes elementos.

Número másico

Definición: número que nos indica la cantidad de protones y neutrones que tiene un átomo y se simboliza con A.
También se le llama masa atómica -> nos indica la masa de un átomo.
Dos átomos con distinto número másico pueden ser del mismo elemento o viceversa.

El número de neutrones se obtiene -> n₀ = A – Z

Isótopos

Átomos del mismo elemento, misma Z, pero de distinto número másico, es decir, distinto A.
Tienen el mismo número de protones pero distinto de neutrones.

Masa de un elemento

La masa se mide en:
1. Unidades de masa atómica -> uma, u.
2. Equivale a la doceava parte del ¹²C -> 1,66 · 10^-27 kg.
Si no tiene isótopos:
1. La masa de un elemento coincide con el número másico.
2. Fórmula: Patm = A
Si tiene isótopos:
1. La masa de un elemento es el promedio de las masas de los isótopos.
2. Fórmula:

Átomos cargados

Iones

Definición: Átomos que tienen carga eléctrica, es decir, tienen distinto número de protones que de electrones.
Tipos:
1. Cationes: átomos que tienen carga eléctrica positiva, es decir, más protones que electrones.
2. Aniones: átomos que tienen carga eléctrica negativa, es decir, más electrones que protones.
Los iones se obtienen modificando el número de electrones:
1. Si añadimos electrones -> anión.
2. Si quitamos electrones -> catión.

Propiedades de las cargas:

Organización de electrones

Se organiza en niveles de energía.
Existen siete niveles que coinciden con los siete periodos de la tabla periódica.
Dentro de cada nivel existen subniveles asociados a cada tipo de orbital: s, p, d, f.
En cada grupo de orbitales entran:
1. Orbitales s -> entran 2 electrones -> s²
2. Orbitales p -> entran 6 electrones -> p⁶
3. Orbitales d -> entran 10 electrones -> d¹⁰
4. Orbitales f -> entran 14 electrones -> f¹⁴
Configuración electrónica: forma en la que se sitúan los electrones en los distintos orbitales de un átomo siguiendo un orden creciente de energía.
Electrones de valencia: electrones del último nivel, responsables del comportamiento químico de los átomos.