Los Átomos, Elementos y Compuestos: Composición de la Materia

¿De qué está hecha la materia?

Desde la Antigüedad, la Humanidad se ha planteado de que está hecha la materia.

En Grecia, los filósofos antiguos comenzaron a dar explicaciones sobre ello:

• Tales de Mileto (siglo VI a.C.) pensó que todo estaba formado por agua.
• Heráclito (siglo VI-V a.C.) afirmó que todo estaba formado por fuego.
• Empédocles (siglo V a.C.) dijo que todo estaba formado por cuatro elementos: tierra, fuego, aire y agua.

Los Átomos (1)

Fue Demócrito quien, en el siglo V a.C., dijo que la materia estaba formada por átomos.

Sin embargo, las ideas de Demócrito eran muy avanzadas para su época y se olvidaron hasta el principio del siglo XIX.

Demócrito

Los Átomos (2)

A principios del siglo XIX, el científico británico John Dalton desarrolló una teoría, según la cual, la materia está formada por distintos tipos de partículas indivisibles e indestructibles a las que llamó átomos.

Denominó elemento químico a cada tipo distinto de átomos y afirmo que todos los átomos de un mismo elemento químico son iguales en masa y propiedades y diferentes de los átomos de cualquier otro elemento.

DO

Los Átomos (3)

Definimos átomo como la partícula más pequeña en que un elemento puede ser dividido sin perder sus propiedades químicas.

¿Qué significa "Átomo"?

Átomo proviene del griego (aropov) y significa "indivisible", ya que en el momento en que se nombraron estas partículas se creía que no se podían dividir.

No obstante, hoy en día sabemos que los átomos están formados por partículas aún más pequeñas, llamadas partículas subatómicas.

Las partículas subatómicas son: protones, neutrones y electrones.

¿Cómo son los átomos?

Electrón Urano Mercurio Protón Luna Sol · Venus Tierra Júpiter Marte Neutrón Saturno Neptuno

Podemos suponer que los átomos forman un pequeño sistema planetario:

• El protón y el neutrón se encuentran en el núcleo de los átomos, que se encuentra justo en el centro.
• Los electrones están alrededor, girando en órbitas, en una zona que se llama corteza.

Modelos Atómicos

Modelo de Dalton 1808 Los átomos son partículas indivisibles con forma de esfera.

Modelo de Thompson 1904 Esfera de carga positiva con partículas de carga negativa.

Modelo de Rutherford 1911 Protones en el núcleo y electrones girando alrededor.

Modelo de Bohr 1913 Los electrones se organizan en capas o niveles de energía.

Tamaño de los Átomos

Los átomos son muy pequeños; los tamaños típicos son de alrededor de 100 pm, es decir:

0,0000000001 m = 10-10 m

cm 001 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 .19 20

El núcleo mide 10-15 m (100.000 más pequeño que el átomo).

Tamaño de los Átomos (Continuación)

Los átomos están casi completamente vacíos. Si nos imaginamos el átomo como un campo de fútbol, el núcleo sería un garbanzo colocado en el centro del terreno de juego.

Partículas Subatómicas

• Protón, tiene carga eléctrica positiva.
• Neutrón, no tiene carga, su masa es igual a la del protón.
• Electrón, tiene carga negativa, su masa es 1800 veces más pequeña que la del protón.

Electricidad Protón (+) Electrón (-)

Representación de los Átomos

A Z X

Se representan con un símbolo y dos números:

• El símbolo, X, está formado por la inicial del nombre del elemento en latín. Puede ir seguida de otra letra si hay varios elementos con la misma inicial.
• El número atómico, Z, indica el número de protones que tiene (y el de electrones si es neutro).
• El número másico, A, es el número de protones más neutrones e indica la masa de ese átomo en unidades atómicas (u).

Cálculos con Partículas Subatómicas

Z = nº protones A = nº protones + nº neutrones nº protones = A - nº neutrones nº neutrones = A - nº protones Carga = nº protones - nº electrones nº protones = carga + nº electrones nº electrones = nº protones - carga

Átomos: Isótopos

Todos los átomos de un elemento químico tienen el mismo número de protones, pero se pueden diferenciar en el número de neutrones.

Se llama isótopos a los átomos que tienen el mismo número de protones y distinto número de neutrones.

Protio, 1H(hidrogeno): Deuterio, ? H: Tritio, 3 H:

+ 1 protón 1 protón 1 protón 1 electrón 1 electrón 1 electrón 1 neutrón 2 neutrones

Átomos: Iones

Como los electrones están situados en la corteza del átomo es muy fácil que se puedan perder o ganar. Cuando sucede esto, los átomos dejan de ser neutros y pasan a tener carga; decimos que se convierten en iones.

• Cuando un átomo pierde electrones adquiere carga positiva y se convierte en un ion positivo o catión.
• Cuando un átomo gana electrones adquiere carga negativa y se convierte en un ion negativo o anión.

3+| Li 3-] neutro 3+| Li+ 2- catión Átomo de litio (Li) Ion de litio (Li+)

8+] 8-] neutro 0 8+| 02- 10-J anión Átomo de oxígeno (O) lon de oxígeno (02-)

Los Átomos y la Electricidad

Inicialmente tanto la varilla como el paño son eléctricamente neutros: sus átomos tienen el mismo número de cargas positivas que de cargas negativas.

Átomo de la varilla: · Electrones = 7. · Protones = 7. · Neutrones = 8.

Al frotar la varilla pasan electrones del paño a la varilla.

Átomo de la varilla: · Electrones = 8. · Protones = 7. · Carga eléctrica: - 1.

Átomo del paño: · Electrones = 4. · Protones = 5. · Carga eléctrica: +1.

Los átomos tienden a recuperar el estado neutro.

La varilla cargada (-) atrae al paño cargado (+).

Se atraen

2 varillas cargadas (-) y (-) o dos paños cargados (+) (+), se repelerán.

Se repelen

Átomo del paño: · Electrones = 5. · Protones = 5. · Neutrones = 6.

Se repelen

Los Elementos Químicos

Un elemento químico (oro, hierro, cloro, oxígeno ... ) representa a todos los átomos que tienen el mismo número atómico, es decir, el mismo número de protones en su núcleo.

COLD

Los nombres de los elementos químicos son muy variados: Mitológicos: titanio, selenio, niobio ... De países: germanio, galio, polonio ... De ciudades: lutecio, hafnio ... De científicos: einstenio, curio ... Por sus propiedades: teluro, cromo, radio ...

Ordenación de los Elementos Químicos

Los elementos químicos están ordenados en la Tabla Periódica. Cada casilla tiene un número que coincide con el número atómico (Z). Por lo tanto, nos indica cuántos protones y electrones tienen los átomos de ese elemento.

Por ejemplo, el oxígeno está en la casilla 8 y tiene 8 protones y 8 electrones.

A2 TARIFA 2019 AÑO INTERNACIONAL de la TABLA PERIÓDICA de los ELEMENTOS QUÍMICOS 50,942 54,938:40 ..... Co cobre niquel 47 cobalto 106.42 CO 183,84 Ag cade plata 196,97:80 195,0899 Au oro Ando 180,95 wolframio Pt Rg Hf não ESPAÑA Correos platino bohrio M RCM-FNMT 2019 0,30€ CIENCIA QUIMICA España TABLA PERIÓDICA DE ELEMENTOS CORREOS DE MENDELÉIEV DISEÑO: J. GARCÍA MARTÍNEZ M RCM-FNMT 2007 107,87:48 74 102,91:46 V Rh Pd vanadio W 78 (280 11 178,49:73 Ta 23 1.50 INI

La Tabla Periódica

grupo 1 1.00794 13 12.0 1 2.20 período 1 H Hidrógeno 1s 1 2 masa atómica o numero másico del isotopo mas estable 55.845 762.5 26 número atómico electronegatividad metales alcalinos metaloides 13 14 15 16 17 6.941 520.2 3 9.012182 4 899.5 1.57 0.98 42 en kj/mol +6 +5 otros metales halógenos B Bord C Carbono 1s 2 2s2 2p2 N O F Flúor 1s2 2s2 2p Neón 1s2 2s2 2p 22.989761 1 495.8 0.93 24.3050 12 737.7 1.31- +2 configuración electrónica actínidos masas de elementos radiactivos entre paréntesis AI Si P S Fósforo Azufre [Ne] 3sª 3p Cloro [Ne] 3s2 3p 39.0983 19 418.8 0.82 40.078 589.8 1.00 44.9559121 633.1 1.36 47.867 658.8 1.54 22 50.9415 23 650.9 1.63 51.9962 24 652.9 1.66 54.9380425 717.3 1.55 55.845 26 58.933 1927 760.4 1.91~ 58.6934 28 737.1 1.88 63.546 745.5 1.90 65.38 906.4 1.65 69.723 578.8 1.81 31 72.64 32 74.9216033 947.0 2.18 78.96 941.0 2.55 34 35 36 4 Ca Calcio [Ar] 4s2 Sc Escandio [Ar] 3 d- 452 Ti V Cr Mn Manganeso [Ar] 3d 4s2 Fe Co Ni Níquel [Ar] 3d 4s2 Cu Cobre [Ar] 3dª 4s1 Zn Zinc [Ar] 3dª 4s2 Ga Galio [Ar] 3dª 4s2 4p1 Ge Germanio [Ar] 3dª 4s2 4p2 As Arsénico [Ar] 3dª 4s2 4p2 Se Selenio [Ar] 3dª 4s2 4+ Br Bromo [Ar] 3dª 4s2 4p Kriptón [Ar] 3dª 4s2 4p 85.4678 37 403.0 0.82 87.62 549.5 0.95 88.9058539 600.0 1.22 91.224 640.1 1.33 92.9063841 652.1 1.60 95.96 68 4.3 2.16 42 43 44 106.42 804.4 2.20 107.868247 73 1.0 1.93 112.441 48 867.8 1.69 114.818 49 558.3 1.78 118.710 50 708.6 1.96 121.760 51 834.0 2.05 127.60 869.3 2.10 52 126.904453 1008.42.66 131.293 54 1170.42.60 Rb Rubidio [Kr] 5 s1 Sr Estroncio [Kr] 5 s2 Y Zr Zirconio [Kr] 4d2 5s2 Nb Ltttt Mo Molibdeno [Kr] 4d 551 Tecnecio [Kr] 4d 552 Rutenio [Kr] 4d 5s1 Rodio [Kr] 4d 5s1 Pd Pala dio [Kr] 4dª Ag Plata [Kr] 4dª 551 Cd Cadmio [Kr] 4dª 5s2 In Indic [Kr] 4dª 5s2 5p1 Sn Sb Te Te lurio [Kr] 4dª 5s2 5₥ Yo do [Kr] 4dª 5s2 5p Xenon [Kr] 4dª 5s2 5p 132.905455 375.7 0.79 137.327 56 502.9 0.89 178.49 658.5 1.30 72 180.947873 761.0 1.50 183.84 770.0 2.36 74 186.207 75 760.0 1.90 840.0 2.20 192.217 77 880.0 2.20 195.084 78 870.0 2.28 196.966579 890.1 2.54 200.59 1007.12.00 204.383381 589.4 1.62 207.2 715.6 2.33 82 208.980483 703.0 2.02 (210) $12.1 2.00 (210) 890.0 2.20 85 86 6 Cs Cesio [Xe] 6 s1 Ba Bario [Xe] 65ª Lu Lute cio [Xe] 4fª5 d1 6s2 Hf Hafnio [Xe] 4fª5 dª 6s2 Ta Tant ali o [Xe] 4fª5 dª 6s2 W Wolframio [Xe] 4f5 d+ 6s2 Re Os Ir Pt Au Ha Mercurio [Xe] 4f=5d™ 652 TI Ta lio Pb Plomo [Xe] 4f5 d™ 6s2 6p2 Bi Po Polonio [Xe] 4f5 d™ 652 6pt At Astato [Xe] 4f5 d™ 6s2 6p Radón [Xe] 4f5 d1 6s2 6p (223) 380.0 0.70 (226) 509.3 0.90 (262) 470.0 (261) 580.0 104 105 45 (266) 106 (264) 107 (277) 108 (268) 109 (271) 110 +6 (272) (285) (284) 113 (289) 114 (288) (292) 116 (294) 117 (294) 118 7 Fr Francio [Rn] 7s1 Ra Radio [Rn] 7s2 Lr Laurencio [Rn] 5fª7s2 7p1 Rf Rutherfordio [Rn] 5f-6d2 7s2 Dubnio [Rn] 5f14 6d 3 7 s2 [Rn] 7s2 5f14 6 d& [Rn] 5f14 6d 10 7s [Rn ] 5f14 6d 10 7se [Rn] 5f1 4 6 d 10 7s ZR/mp 15f1 4 6 d 10 7 se[Rp2 5f1 4 6d10 7 st[ Rp4 5f 14 6d10 7 se[ Rp5 5f1 4 6d10 7 s2 7p6 Bloques de configuración electrónica 138.905457 538.1 1.10 140.116 58 534.4 1.12 140.907659 527.0 1.13 144.242 60 533.1 1.14 (145) 540.0 61 62 151.964 63 547.1 64 158.925365 565.8 162.500 66 573.0 1.22 164.930367 581.0 1.23 167.259 68 589.3 1.24 168.934269 596.7 1.25 173.054 70 603.4 La Ce Cerio [Xe] 4f 5d1 6s2 Pr Nd Neodimio [Xe] 4f 6s2 Pm Prometio [Xe] 4f6s2 Eu Europio [Xe] 4f 6s2 157.25 593.4 1.20 Gd Gadolinio [Xe] 4f5d} 6s2 Tb Dy Disprosio [Xe] 4f-6s2 Ho Holmio [Xe] 4f11 652 Er Erbio [Xe] 4f12 652 Tm Tulio [Xe] 4f12 652 Yb It erbio [Xe] 4f-6s2 (227) 499.0 1.10 +3 89 232.038090 587.0 1.30 231.035891 568.0 1.50 238.028992 597.6 1.38 93 (244) 58 4.7 1.28 (243) 578.0 1.30 (247) 581.0 1.30 (247) 97 98 (252) 619.0 1.30 99 (257) 100 627.01.30 (258) 101 635.01.30~ (259) 102 642.0 1.30 Notas · 1 kj/mol = 96.485 eV. . Todos los elementos tienen un estado de oxid acioActinio implícito cero. . Los estados de oxidación de los elementos 109,110. 111,112,113, 114.115, 116, 117 y 118 son predicciones . Las configuraciones electrónicas de los elementos 105, 106,107,108,109,110,111, 112, 113, 114, 115, 116,117 y 118 son predicciones. CC i APPROVED FOR Original file : https://commons.wikimedia.org/wiki/File: Periodic_table_large-es.svg

Tabla periódica de los elementos

4.002602 2 2372.3 He Helio 10.811 800.6 12.0107 1086.5 2.55 6 14.0067 1402.3 3.04 7 15.9994 13 13.9 3.44 18.9984039 1681.0 3.98 20.1797 10 2080.7 2 Li Litic 1s2 251 Be Berilio 1s2 252 Fe +4 +3 metales de transición gases nobles 1s 2 2 s2 2p1 elementos desconocidos 26.9815313 577.5 1.61 28.0855 14 786.5 30.976961 5 1011.8 2.19 32.065 999.6 2.58 16 17 18 3 Na Sodio [Ne] 3s1 Mq Magnesio [Ne] 352 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Aluminio [Ne] 3s2 3p1 Silicio [Ne] 3s2 3p2 [Ne] 3s2 3p2 35.453 1251.2 3.16~ CI 39.948 1520.6 Ar Argón [Ne] 3sª 3p 83.798 1350.83.00 Kr Titanio [Ar] 3 dª 452 Vanadio [Ar] 3 d2 4s2 Cromo [Ar] 3d 451 Hierro [Ar] 3d 4s2 Cobalt o [Ar] 3d 4s2 101.07 702.0 1.90 710.2 2.20 Tc Ru Rh I 42 +6 - Xe Itric [Kr] 4dª 5s2 Estaño [Kr] 4dª 5s2 5p2 Antimonio [Kr] 4dª 5s2 5p2 0 427 (220) 1037.0 Rn Renio [Xe] 4fª5d 6s2 Osmio [Xe] 4fª5 d 652 Platino [Xe] 4fª5 d' 6s1 Oro [Xe] 4fª5d' 6s2 [Xe] 4fª5d" 651 [Xe] 4fª5 d™ 6s2 6p1 +1 42 +4 +7 Hs Has sio Mt [Rn] 5f1 4 6 d 10 7s 2[Rn] 7s2 5f14 6d7 Meit nerio Ds Rg Cn Copemicio Nh FI Mc Moscovio Lv Ts Teneso Og Darmstatio Roentgenio Nihonio Flerovio Livermorio Ogantson Ac [Rn] 6d1 752 Th To rio [Rn] 6dª 752 Pa Prot actinio [Rn] 5f 6d1 7s2 U Uranio [Rn] 5f2 6d1 7s2 (237) 604.5 1.36 Np Neptunio [Rn] 9f6 d1 7s2 Pu Plutonio [Rn] 5f7 s2 Am Americio [Rn] 5f7s2 Cm Curio [Rn] 5f6d1 7s2 Bk Berkelio [Rn] 5f7 sª (251) 608.0 1.30 Cf Californio [Rn] 5f-7s2 Es Einstenio [Rn] 5f11 652 Fm Fermio [Rn] 5f12 752 Md Mendelevio [Rn] 5f12 75 2 No Nobelio [R n] 5f=7s2 1.ª energía de ionización 1.83 alcalinotérreos no met ales 2.04 5 == Ne símbolo químico +2 +1 -1- estados de oxidación más comunes estan en negrita lant anidos nombre Hierro [Ar] 3₫ 4s2 -2 +1 20 762.0 2.01 K Potasio [Ar] 4s1 38 +2 43 Niobio [Kr] 4d 5s1 (98) 102.905545 719.7 2.28 46 29 30 762.5 1.83 ======= 17 190.23 76 +1 Bismuto [Xe] 4fª5 d™ 652 6p2 87 88 103 (262) Db S p Lantano [Xe] 5 d1 652 Praseo dimio [Xe] 4f2 6s2 2 150.36 544.5 1.17 Sm Samario [Xe] 4f 6s2 94 95 96 601.0 1.30 Terbio [Xe] 4f 6s2 f 174.966871 523.5 1.27 80 111 112 1.90 Nitrógeno 1s2 2s2 2p2 Oxígeno 152 2s22} 8 7477 79.904 1139.92.96 40 5 84 Iridio 115 Sg Bh Bohrio Seaborgio [Rn] 7s2 5f14 6 d4 [Rn]5f14 6d5 7 s2 BY 19