Web viewEl átomo se compone de un núcleo central positivo y la periferia donde giran los electrones (e-) que tiene carácter negativo. En el núcleo están los protones

COMO SON LOS ELEMENTOS POR DENTRO

TEORIA ATOMICA

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.

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.

2.-TRATANDO DE ENTENDER EL ATOMO

(El concepto màs antiguo y el concepto màs moderno)

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.

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, què expresarìa sobre el àtomo, 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, acerca del 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 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)

3.- 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.

¿Cómo son los átomos?

Son extremadamente pequeños; millones de átomos caben en la cabeza de un 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.

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.

4.- POSTULADOS DEL MODELO ATOMICO CUANTICO

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.

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

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

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.

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:

K, 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).

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.

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 númeroatómico

(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+

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

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.

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

NEUTRON n° 0 0 1,009 1,7 x 10-24

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.

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?

5.- COMO SE DISTRIBUYEN LOS ELECTRONES EN LOS ATOMOS?

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 nivels

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 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.

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.

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 8

INTERPRETANDO 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?

QUINTO PERIODO – DISTRIBUCION POR NIVELES

ELEMENTO No.At 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

INTERPRETANDO EL CUADRO:

Observe que los niveles más internos, K, L, están completamente llenos; pero los dos últimos

presentan variaciones,mas acentuadas en el último.El nivel N, 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).

En que se parece y se diferencia el cuadro del cuarto período con relación al quinto?

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?

SEXTO PERIODO – DISTRIBUCION POR NIVELES

ELEMENTO N. Atom Z= K L M N O P

Cs 55 2 8 18 18 8 1

Ba 56

Tl 81 2 8 18 32 18 3

Pb 82

Bi 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.

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.

SUBNIVELES CORRESPONDIENTES A CADA NIVELORDEN DEL TIPO DE NUMERO DE TIPOS DE SUBNIVELES

NIVEL NIVEL SUBNIVELES S P d f

Primer nivel K 1 1S

Segundo nivel L 2 2S 2p

Tercer Nivel M 3 3S 3p 3d

Cuarto Nivel N 4 4S 4p 4d 4fO 5 5S 5p 5d 5f

CUADRO RESUMEN

NIVELES K L M N

ELECTRONES POR NIVEL 2 8 18 32

SUBNIVELES POR NIVEL 1S

2 2 6 2 6 10 2 6 10 14

REPRESENTACIÓN

2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f

ELECTRONES POR SUBNIVEL

1S2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 4f14

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”.

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

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

Se habrá dado cuenta que los ejercicios de distribución electrónica que hemos hecho hasta el momento,

solo llegan hasta el Argón, con número atómico 18.

A partir del K (Potasio), número atómico 19, encontramos un problema en el orden de distribución de

los electrones,este problema consiste en que el subnivel 4S, recibe primero sus dos electrones, antes

que el subnivel 3D.La distribución electrónica del potasio es: 1S2,2S2,2p6,3S2,3p6,3d0,4S1 El Ca ( calcio)

número atómico 20, tiene la misma distribución electrónica que el potasio, pero termina en 4S 2,

también tiene el subnivel 3d vacío. Empieza a llenarse el subnivel 3d, con el primer elemento de

transición, que corresponde al Sc (escandio) número atómico 21, cuyo último nivel energético es: 4S2

3d1. A medida que avanzamos con los elementos de transición, el subnivel d se va llenando hasta llegar

al Zn (cinc) número atómico 30 y último elemento de la primera serie de transición, cuyo último nivel

energético es 4S2 3d10.

Lo lógico sería que el subnivel 3d, por estar más cerca al núcleo recibiera primero los electrones, pero en

la realidad el subnivel 4S, estando más alejado del núcleo, solapa al subnivel 3d (prácticamente lo

cubre), recibiendo los electrones primero.

A partir del Potasio, la distribución de los subniveles pierde su orden lógico y con la entrada, más

adelante, de los subniveles f , el desorden se acentúa, por eso es necesario conocer el orden real de

distribución de los electrones en los átomos.

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

1S2, 2S2, 2P6, 3S2, 3P6, 4S2,3D10, 4P6, 5S2, 4D10, 5P6, 6S2, 4F14, 5D10 , 6P6, 7S2,5F14,6D10

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 2P S D P S D P S F D P S F D

Coloquemos los coeficientes, guiándonos por la primera parte. Tenemos completo hasta 3S 2, 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, escribiendosolamente el último nivel

de energía, donde corresponda, ver ejemplo.

ELEMENTOK L M N O P Q

SIMB Z =

Na 11

K 19

Rb 37

Cs 55

Fr 87

F 9

Cl 17

Br 35

I 53

Fe 26

Ag 47

Hg 80

1S2 2S2 2P6 3S2 3P6 4S2 3D10 4P6 5S2 4D10 5P6 6S2 4F14 5D10 6P6 7S2 5F14 6D10

3S1

4S2 4P5

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.

VIIIA

K1 E L E M E N T O S R E P R E S E N T A T I V O S 2

KH He

11 METALES ALKALINOS 4.003

11S1 IIA METALES ALKALINOTERREOS IIIA IVA VA VIA VIIA 2S2

L3 4 METALES DE TRANSICIÓN 5 6 7 8 9 10

LLi Be ELEMENTOS POCO METÁLICOS B C N O F Ne

METALOIDES 10.8 12 14 16 19 20

27 9 NO METALES 2S2 2S2 2S2 2S2 2S2 2S2

22S1 2S2 GASES NOBLES 2P1 2P2 2P3 2P4 2P5 2P6

M 11 12 13 14 15 16 17 18 MNa Mg Al Si P S Cl A

ELEMENTOS DE TRANSICION 27 28 31 32 35.5 40

323 24.3 3S2 3S2 3S2 3S2 3S2 3S2

33S1 3S2 3B 4B 5B 6B 7B 8B 1B 2B 3P1 3P2 3P3 3P4 3P5 3P6

N 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 NK Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr

45 47.9 51 52 55 55.8 59 58.7 63.6 65.4 69.7 72.6 75 79 80 83.8

439 40 4S2 4S2 4S2 4S2 4S2 4S2 4S2 4S2 4S1 4S2 4S2 4S2 4S2 4S2 4S2 4S2

44S1 4S2 3D1 3D2 3D3 3D4 3D5 3D6 3D7 3D8 3d10 3D10 4P1 4P2 4P3 4P4 4P5 4P6

O 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 438 49 50 51 52 53 54 ORb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe

89 91.2 93 96 98 101 103 106.4 107.9 112.4 114.8 118.7 121.8 127.6 127 131.3

585 87.6 5S2 5S2 5S2 5S2 5S2 5S2 5S2 5S2 5S2 5S2 5S2 5S2 5S2 5S2 5S2 5S2

55S1 5S2 4D1 4D2 4D3 4D4 4D5 4D6 4D7 4D8 4D9 4D10 5P1 5P2 5P3 5P4 5P5 5P6

P 55 56 57 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 PCs Ba La Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Ti Pb Bi Po At Rn

139 178.5 181 183.9 186.2 192.2 195 197 200.6 204.4 207.2 209 209 210 222

6133 137.3 6S2 6S2 6S2 6S2 6S2 6S2 6S2 6S2 6S2 6S2 6S2 6S2 6S2 6S2 6S2 6S2

66S1 6S2 5D1 5D2 5D3 5D4 5D5 5D6 5D7 5D8 5D9 5D10 6P1 6P2 6P3 6P4 6P5 6P6

Q87 88 89 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114

QFr Ra Ac Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg

227 261 262 263 264 265 266 269 272 277

7223 226 7S2 7S2 7S2 7S2 7S2 7S2 7S2 7S2 7S2 7S2

77S1 7S2 6D1 6D2 6D3 6D4 6D5 6D6 6D7 6D8 6D9 6D10

LANTANIDOS O TIERRAS RARAS 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69

Son de la serie del Lantano y es- Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Ybtan llenando el subnivel 4f 140 141 144.2 145 150.4 152 157.3 159 162.5 165 167.3 169 173

ACTINIDOS O TRANSURÁNIDOS 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102

Son elementos de la serie del ac- Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md Notinio y estan llenando el subnivel 232 231 238 237 244 243 247 247 251 252 257 258 2595f.

6S24F1

6S24F2

6S24F3

6S24F4

6S24F5

6S24F6

6S24F7

6S24F8

6S24f9

6S24f10

6S24f11

6S24f12

6S24f13

7S25f1

7S25f1

7S25f3

7S25f4

7S25f5

7S25f6

7S25f7

7S25f8

7S25f9

7S25f10

7S25f11

7S25f12

7S25f13

TABLA .3. MARIO RODAS

Observe en la tabla .3. la distribución electrónica del “H “, 1S1; ahora observe dónde está situadoel

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, 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 Último nivel, están

llenando el subnivel “S” ( observe la parte inferior de la tabla .3. ), 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 .3. Los elementos de los grupos IA y IIA tienen en su último nivel S 1 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 S 2 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:

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, es

decir; determinar el último nivel de energía a partir del símbolo del elemento

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 1S1 . 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 CUANTICO PRINCIPAL

NUMERO DEL NIVEL O 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:

_____________________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________________

_________________________

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

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) 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 primerperíodo 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 .

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 LANTANIDOSO 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.

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 reactoresy bombas nucleares .

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

Números cuánticos.

Si queremos definir completamente un átomo, tenemos que definir cada uno de sus electrones,

mediante cuatro números cuánticos.

El primer número cuántico recibe el nombre de número cuántico principal y se representa por la letra

“n”.

Indica la energía del nivel, el número de niveles de energía presentes y en general el volumen real del

orbital.

Los valores que toma son 1, 2, 3, 4, 5,... Todos los átomos que están en el primer período de la tabla

periódica tienen n=1

Los átomos que pertenecen al segundo período de la tabla periódica tienen para “n” dos valores: 1 y 2 .

El segundo número cuántico se llama secundario o azimutal. Se representa por “L” y define la forma

general de la zona donde se mueve el electrón, en otras palabras, la forma del subnivel.

Los valores de “L “ son (n-1)

Si n = 1 entonces L = 0 ; nos están hablando del subnivel “s”

Si n = 2 entonces L = 0 y 1 ; ( L = 1 ) nos están hablando

del subnivel “p”

Si n = 3 entonces L = 0 , 1 , 2 ; cuando L = 2 se refieren

al subnivel “d “

Si n = 4 entonces L = 0,1,2,3 ; Cuando L = 3 nos están

hablando del subnivel “f”

El tercer número cuántico, se llama número cuántico magnético. Se representa por “m l “ y hace

referencia a las diferentes orientaciones de un orbital en el espacio; éste número cuántico toma valores

que oscilan entre - L hasta + L, incluido el cero.

Si L = 0 ml = 0 (subnivel “S “ de forma esférica)

Si L = 1 ml = -1, 0, + 1 (las tres orientaciones delsubnivel “p”)

Si L = 2 ml = -2, -1, 0, + 1, + 2 (Las 5 orientaciones del subnivel “d”)

Si L = 3 ml =-3, -2, -1, 0, 1, 2 y 3 (Las 7 orientaciones del subnivel “f”.)

El último número cuántico es el número cuántico SPIN o momento angular del electrón. Hace

referencia a los posibles sentidos de giro que puede tener un electrón sobre su eje. (son sólo dos

sentidos: a la izquierda o a la derecha). En cada orbital solo puede haber dos electrones y son

necesariamente de Spin opuesto (antiparalelo). Uno de los electrones tendrá como Spin = + ½ y el otro

electrón tendrá como Spin = - ½

UN EJERCIO CON LOS NUMEROS CUÁNTICOS: COMPLETE ESTE CUADRO