La atracción electrostática entre átomos de diferente carga eléctrica genera un tipo de enlace conocido como enlace iónico. Es necesario que para que pueda darse dicho enlace uno se los átomos pueda ceder electrones y por el contrario el otro pueda ganar electrones, es decir, se produce la unión entre átomos que pasan a ser cationes y aniones. Este tipo de enlace generalmente se produce entre un elemento metálico (electropositivo) y elemento no metálico (electronegativo). Un ejemplo típico de este tipo de enlace lo es el cristal iónico cloruro de sodio ( NaCl ) sal común. En este enlace tiene lugar la transferencia de un electrón del átomo de sodio al átomo de cloro, como se observa a continuación:
Como veremos en la sección de estado sólido, el cloruro de sodio forma una red cristalina, cuya red es cúbica (bc), en cuyos vértices de los paralelepípedos alternan iones de Cl- y Na+., con tal estructura cada ión de cloro Cl- queda rodeado de seis iones Na+. Dentro de la terminología utilizada para el manejo de redes cristalinas observaremos que esta característica indicara que el índice de coordinación es 6
martes, 3 de junio de 2008
enlace quimico
Un enlace químico es la unión entre dos átomos para formar una entidad de orden superior, como una molécula o una estructura cristalina. Para formar un enlace dos reglas deben ser cumplidas regla del dueto y la regla del octeto.
iones e isotopos
ÁTOMOS, IONES E ISÓTOPOS
1. Define los siguientes términos:
a) Número atómico y número másico.
b) Isótopo.
c) Ión.
2. Completa la siguiente tabla:
Elemento Z A N.º de p N.º de n N.º de e
17 20
235 92
20 10
6 7
8 8
3. De cuatro átomos A, B, C y D sabemos que contienen:
Átomo A Átomo B Átomo C Átomo D
13 protones
14 neutrones 13 protones
13 neutrones 14 protones
15 neutrones 14 protones
14 neutrones
a) ¿Cuáles pertenecen a isótopos diferentes del mismo elemento?
b) ¿Son B y C átomos del mismo elemento?
4. Calcula el número de electrones, neutrones y protones, que existen en los siguientes elementos e iones:
a) Al3+
b) Cl
c) N3
d) O
5. Responde a las siguientes preguntas, razonando las respuestas:
a) ¿Pueden tener dos átomos el mismo número atómico? ¿Y el mismo número másico?
b) ¿Puede ser el número atómico mayor que el número másico? ¿E iguales?
c) ¿En qué se diferencian los isótopos de un elemento?
d) ¿Son todos los isótopos de un elemento radiactivos?
ÁTOMOS, IONES E ISÓTOPOS (Soluciones)
1. Define los siguientes términos:
a) Número atómico, Z, es el número de protones de un átomo y número másico, A, es la suma de los protones y neutrones de un átomo.
b) Isótopos son átomos de un mismo elemento que tienen el mismo número de protones, pero diferente número de neutrones.
c) Ión es un átomo o grupo de átomos que ha perdido uno o más electrones, quedando cargado positivamente (catión), o que gana uno o más electrones, quedando cargado negativamente (anión).
2. Completa la siguiente tabla:
Elemento Z A N.º de p N.º de n N.º de e
5 11 5 6 5
17 37 17 20 17
1 3 1 2 1
92 235 92 143 92
8 17 8 9 8
10 20 10 10 10
47 109 47 62 47
6 13 6 7 6
8 16 8 8 8
3. De cuatro átomos A, B, C y D sabemos que contienen:
Átomo A Átomo B Átomo C Átomo D
13 protones
14 neutrones 13 protones
13 neutrones 14 protones
15 neutrones 14 protones
14 neutrones
Los átomos dados son:
a) ¿Cuáles pertenecen a isótopos diferentes del mismo elemento? A y B son isótopos del mismo elemento y C y D también.
b) ¿Son B y C átomos del mismo elemento? No, porque tienen distinto número de protones.
4. Calcula el número de electrones, neutrones y protones, que existen en los siguientes elementos e iones:
N.º de p N.º de n N.º de e
Al3+ 13 23 10
Cl 17 35 18
N3 7 17 10
O 8 16 8
1. Define los siguientes términos:
a) Número atómico y número másico.
b) Isótopo.
c) Ión.
2. Completa la siguiente tabla:
Elemento Z A N.º de p N.º de n N.º de e
17 20
235 92
20 10
6 7
8 8
3. De cuatro átomos A, B, C y D sabemos que contienen:
Átomo A Átomo B Átomo C Átomo D
13 protones
14 neutrones 13 protones
13 neutrones 14 protones
15 neutrones 14 protones
14 neutrones
a) ¿Cuáles pertenecen a isótopos diferentes del mismo elemento?
b) ¿Son B y C átomos del mismo elemento?
4. Calcula el número de electrones, neutrones y protones, que existen en los siguientes elementos e iones:
a) Al3+
b) Cl
c) N3
d) O
5. Responde a las siguientes preguntas, razonando las respuestas:
a) ¿Pueden tener dos átomos el mismo número atómico? ¿Y el mismo número másico?
b) ¿Puede ser el número atómico mayor que el número másico? ¿E iguales?
c) ¿En qué se diferencian los isótopos de un elemento?
d) ¿Son todos los isótopos de un elemento radiactivos?
ÁTOMOS, IONES E ISÓTOPOS (Soluciones)
1. Define los siguientes términos:
a) Número atómico, Z, es el número de protones de un átomo y número másico, A, es la suma de los protones y neutrones de un átomo.
b) Isótopos son átomos de un mismo elemento que tienen el mismo número de protones, pero diferente número de neutrones.
c) Ión es un átomo o grupo de átomos que ha perdido uno o más electrones, quedando cargado positivamente (catión), o que gana uno o más electrones, quedando cargado negativamente (anión).
2. Completa la siguiente tabla:
Elemento Z A N.º de p N.º de n N.º de e
5 11 5 6 5
17 37 17 20 17
1 3 1 2 1
92 235 92 143 92
8 17 8 9 8
10 20 10 10 10
47 109 47 62 47
6 13 6 7 6
8 16 8 8 8
3. De cuatro átomos A, B, C y D sabemos que contienen:
Átomo A Átomo B Átomo C Átomo D
13 protones
14 neutrones 13 protones
13 neutrones 14 protones
15 neutrones 14 protones
14 neutrones
Los átomos dados son:
a) ¿Cuáles pertenecen a isótopos diferentes del mismo elemento? A y B son isótopos del mismo elemento y C y D también.
b) ¿Son B y C átomos del mismo elemento? No, porque tienen distinto número de protones.
4. Calcula el número de electrones, neutrones y protones, que existen en los siguientes elementos e iones:
N.º de p N.º de n N.º de e
Al3+ 13 23 10
Cl 17 35 18
N3 7 17 10
O 8 16 8
modelos atomicos
Desde la Antigüedad, el ser humano se ha cuestionado de qué estaba hecha la materia.
Unos 400 años antes de Cristo, el filósofo griego Demócrito consideró que la materia estaba constituida por pequeñísimas partículas que no podían ser divididas en otras más pequeñas. Por ello, llamó a estas partículas átomos, que en griego quiere decir "indivisible". Demócrito atribuyó a los átomos las cualidades de ser eternos, inmutables e indivisibles.
Sin embargo las ideas de Demócrito sobre la materia no fueron aceptadas por los filósofos de su época y hubieron de transcurrir cerca de 2200 años para que la idea de los átomos fuera tomada de nuevo en consideración.
Año Científico Descubrimientos experimentales Modelo atómico
1808
John Dalton Durante el s.XVIII y principios del XIX algunos científicos habían investigado distintos aspectos de las reacciones químicas, obteniendo las llamadas leyes clásicas de la Química.
La imagen del átomo expuesta por Dalton en su teoría atómica, para explicar estas leyes, es la de minúsculas partículas esféricas, indivisibles e inmutables,
iguales entre sí en cada elemento químico.
1897
J.J. Thomson Demostró que dentro de los átomos hay unas partículas diminutas, con carga eléctrica negativa, a las que se llamó electrones.
De este descubrimiento dedujo que el átomo debía de ser una esfera de materia cargada positivamente, en cuyo interior estaban incrustados los electrones.
(Modelo atómico de Thomson.)
1911
E. Rutherford Demostró que los átomos no eran macizos, como se creía, sino que están vacíos en su mayor parte y en su centro hay un diminuto núcleo.
Dedujo que el átomo debía estar formado por una corteza con los electrones girando alrededor de un núcleo central cargado positivamente.
(Modelo atómico de Rutherford.)
1913
Niels Bohr Espectros atómicos discontinuos originados por la radiación emitida por los átomos excitados de los elementos en estado gaseoso.
Propuso un nuevo modelo atómico, según el cual los electrones giran alrededor del núcleo en unos niveles bien definidos.
(Modelo atómico de Bohr.)
Unos 400 años antes de Cristo, el filósofo griego Demócrito consideró que la materia estaba constituida por pequeñísimas partículas que no podían ser divididas en otras más pequeñas. Por ello, llamó a estas partículas átomos, que en griego quiere decir "indivisible". Demócrito atribuyó a los átomos las cualidades de ser eternos, inmutables e indivisibles.
Sin embargo las ideas de Demócrito sobre la materia no fueron aceptadas por los filósofos de su época y hubieron de transcurrir cerca de 2200 años para que la idea de los átomos fuera tomada de nuevo en consideración.
Año Científico Descubrimientos experimentales Modelo atómico
1808
John Dalton Durante el s.XVIII y principios del XIX algunos científicos habían investigado distintos aspectos de las reacciones químicas, obteniendo las llamadas leyes clásicas de la Química.
La imagen del átomo expuesta por Dalton en su teoría atómica, para explicar estas leyes, es la de minúsculas partículas esféricas, indivisibles e inmutables,
iguales entre sí en cada elemento químico.
1897
J.J. Thomson Demostró que dentro de los átomos hay unas partículas diminutas, con carga eléctrica negativa, a las que se llamó electrones.
De este descubrimiento dedujo que el átomo debía de ser una esfera de materia cargada positivamente, en cuyo interior estaban incrustados los electrones.
(Modelo atómico de Thomson.)
1911
E. Rutherford Demostró que los átomos no eran macizos, como se creía, sino que están vacíos en su mayor parte y en su centro hay un diminuto núcleo.
Dedujo que el átomo debía estar formado por una corteza con los electrones girando alrededor de un núcleo central cargado positivamente.
(Modelo atómico de Rutherford.)
1913
Niels Bohr Espectros atómicos discontinuos originados por la radiación emitida por los átomos excitados de los elementos en estado gaseoso.
Propuso un nuevo modelo atómico, según el cual los electrones giran alrededor del núcleo en unos niveles bien definidos.
(Modelo atómico de Bohr.)
estructura atomica
Estructura del átomo
En el átomo distinguimos dos partes: el núcleo y la corteza.
- El núcleo es la parte central del átomo y contiene partículas con carga positiva, los protones, y partículas que no poseen carga eléctrica, es decir son neutras, los neutrones. La masa de un protón es aproximadamente igual a la de un neutrón.
Todos los átomos de un elemento químico tienen en el núcleo el mismo número de protones. Este número, que caracteriza a cada elemento y lo distingue de los demás, es el número atómico y se representa con la letra Z.
- La corteza es la parte exterior del átomo. En ella se encuentran los electrones, con carga negativa. Éstos, ordenados en distintos niveles, giran alrededor del núcleo. La masa de un electrón es unas 2000 veces menor que la de un protón.
Los átomos son eléctricamente neutros, debido a que tienen igual número de protones que de electrones. Así, el número atómico también coincide con el número de electrones.
Modelo de átomo de He (isótopo 4-He)
Isótopos
La suma del número de protones y el número de neutrones de un átomo recibe el nombre de número másico y se representa con la letra A. Aunque todos los átomos de un mismo elemento se caracterizan por tener el mismo número atómico, pueden tener distinto número de neutrones.
Llamamos isótopos a las formas atómicas de un mismo elemento que se diferencian en su número másico.
Para representar un isótopo, hay que indicar el número másico (A) propio del isótopo y el número atómico (Z), colocados como índice y subíndice, respectivamente, a la izquierda del símbolo del elemento.
En el átomo distinguimos dos partes: el núcleo y la corteza.
- El núcleo es la parte central del átomo y contiene partículas con carga positiva, los protones, y partículas que no poseen carga eléctrica, es decir son neutras, los neutrones. La masa de un protón es aproximadamente igual a la de un neutrón.
Todos los átomos de un elemento químico tienen en el núcleo el mismo número de protones. Este número, que caracteriza a cada elemento y lo distingue de los demás, es el número atómico y se representa con la letra Z.
- La corteza es la parte exterior del átomo. En ella se encuentran los electrones, con carga negativa. Éstos, ordenados en distintos niveles, giran alrededor del núcleo. La masa de un electrón es unas 2000 veces menor que la de un protón.
Los átomos son eléctricamente neutros, debido a que tienen igual número de protones que de electrones. Así, el número atómico también coincide con el número de electrones.
Modelo de átomo de He (isótopo 4-He)
Isótopos
La suma del número de protones y el número de neutrones de un átomo recibe el nombre de número másico y se representa con la letra A. Aunque todos los átomos de un mismo elemento se caracterizan por tener el mismo número atómico, pueden tener distinto número de neutrones.
Llamamos isótopos a las formas atómicas de un mismo elemento que se diferencian en su número másico.
Para representar un isótopo, hay que indicar el número másico (A) propio del isótopo y el número atómico (Z), colocados como índice y subíndice, respectivamente, a la izquierda del símbolo del elemento.
la historia del atomo
Durante los siglos VI a IV antes de Cristo, en las ciudades griegas surgió una nueva mentalidad, una nueva forma de ver el mundo no como algo controlado por los dioses y manejado a su capricho, sino como una inmensa máquina gobernada por una leyes fijas e inmutables que el hombre podía llegar a comprender. Fue esta corriente de pensamiento la que puso las bases de la matemática y las ciencias experimentales.
Demócrito, uno de estos pensadores griego, en al siglo IV antes de Cristo, se interrogó sobre la divisibilidad de la materia. A simple vista las sustancias son continuas y se pueden dividir. ¿Es posible dividir una sustancia indefinidamente? Demócrito pensaba que no, que llegaba un momento en que se obtenían unas partículas que no podían ser divididas más; a esas partículas las denominó átomos, que en griego significa indivisible. Cada elemento tenía un átomo con unas propiedades y forma específicas, distintas de las de los átomos de los otros elementos.
De todos los dioses Hefesto era el único que trabajaba, su labor constante en la fragua y el yunque, forjando utensilios, armas, autómatas e incluso los rayos de Zeus, hizo que fuera el dios de la técnica y con ella de la civilización.
Las ideas de Demócrito, sin estar olvidadas completamente, cayeron en desuso durante más de dos mil años.
Mientras tanto, se desarrolló la química, se descubrieron nuevos elementos y se descubrieron las leyes que gobiernan las transformaciones químicas.
Precisamente para explicar algunas de estas leyes, las leyes ponderales, Dalton, en 1808 propuso una nueva teoría atómica. Según esta teoría, los elementos estaban formados por átomos, indivisibles e indestructibles, todos iguales entre sí, pero distintos de los átomos de los otros elementos. la unión de los átomos daba lugar a la variedad de sustancias conocidas y la ruptura de las uniones entre los átomos para formar nuevas uniones era el origen de las transformaciones químicas.
Símbolos convencionales propuestos por Dalton
Pila de Volta Cuando en 1800 el italiano Volta descubrió la pila eléctrica, los quimicos tuvieron una fuente continua de electricidad y se descubrieron muchos nuevos elementos gracias a ella. También se descubrió que algunas sustancias, como la sal, al disolverse en agua, podían transmitir la electricidad, mientras que otras, como el azúcar, no lo hacían.
El físico y químico inglés Faraday, en la primera mitad del siglo XIX, estableció las leyes de la electroquímica, poniendo en relación cuantitativa algunas transformaciones químicas y la electricidad e intentó hacer pasar electricidad a través del vacío (lo que demostraría la existencia de partículas de electricidad), fracasando al no lograr un vacío lo bastante perfecto.
A finales del siglo XIX Crookes obtuvo un vacío suficiente, observó que al someter en el vacío unas placas metálicas a una gran diferencia de potencial, unas partículas, con carga negativa, que se llamaron electrones, abandonaban la placa cargada negativamente y se movían hacia la que tenía carga positiva. Esas mismas partículas aparecían si se iluminaba un metal con luz ultravioleta. Estaba claro que sólo podían proceder de los átomos del metal, así que el átomo no era indivisible, estaba formado por partículas.
El físico inglés Thomson creyó que el átomo estaba formado por una esfera de carga positiva en la que se engastaban, como pasas en un pastel, los electrones.
pero su propio discípulo Rutherford, descubrió que no podía ser así, que toda la la carga positiva del átomo y casi toda su masa se encontraba en un reducido espacio, el núcleo atómico, mientras que su carga negativa de electrones estaban muy lejos de él, girando a su alrededor, de forma que la mayor parte del átomo estaba vacío (a escala, si el átomo tuviera el tamaño de una plaza de toros, el núcleo tendría el tamaño de un grano de arena). Posteriores investigaciones determinaron que el núcleo atómico estaba formado por dos tipos de partículas, los protones, de carga positiva, y los neutrones, sin carga eléctrica.
Átomo de Thomson
Átomo de Rutherford
En 1860, los físicos alemanes Bunsen y Kirchhoff descubrieron que cada átomo, sin importar su estado, al ser calentado emite una luz de colores característica, los espectros atómicos. Gracias a su invención, se descubrió el elemento Helio, que se emplea en los globos, en el Sol, antes de sospecharse su existencia en la Tierra.
El físico danés Bohr, en 1913, explicó la existencia de los espectros atómicos suponiendo que los electrones no giran en torno al núcleo atómico en cualquier forma, sino que las órbitas de los electrones están cuantizadas mediante 3 números:
el número cuántico principal, n, que determina la distancia al núcleo, el radio de la órbita; el número cuántico azimutal, l, que determina la excentricidad de la órbita; y el número cuántico magnético, m, que determina su orientación en el espacio. Con posterioridad se añadió un cuarto número cuántico, el número cuántico de spín, s, que indica la rotación del electrón sobre si mismo.
Un átomo emitía o absorbía luz cuando un electrón pasaba de una órbita a otra Y no podían existir dos electrones en el mismo átomo, con los cuatro números cuánticos iguales.
Ya en la década de 1920 se propuso, gracias a los esfuerzos de Schrödinger, Heisenberg y el propio Bohr, la teoría de la mecánica cuántica, que da explicación del comportamiento de los electrones y átomos individualmente, en compuestos y en las transformaciones químicas.
Demócrito, uno de estos pensadores griego, en al siglo IV antes de Cristo, se interrogó sobre la divisibilidad de la materia. A simple vista las sustancias son continuas y se pueden dividir. ¿Es posible dividir una sustancia indefinidamente? Demócrito pensaba que no, que llegaba un momento en que se obtenían unas partículas que no podían ser divididas más; a esas partículas las denominó átomos, que en griego significa indivisible. Cada elemento tenía un átomo con unas propiedades y forma específicas, distintas de las de los átomos de los otros elementos.
De todos los dioses Hefesto era el único que trabajaba, su labor constante en la fragua y el yunque, forjando utensilios, armas, autómatas e incluso los rayos de Zeus, hizo que fuera el dios de la técnica y con ella de la civilización.
Las ideas de Demócrito, sin estar olvidadas completamente, cayeron en desuso durante más de dos mil años.
Mientras tanto, se desarrolló la química, se descubrieron nuevos elementos y se descubrieron las leyes que gobiernan las transformaciones químicas.
Precisamente para explicar algunas de estas leyes, las leyes ponderales, Dalton, en 1808 propuso una nueva teoría atómica. Según esta teoría, los elementos estaban formados por átomos, indivisibles e indestructibles, todos iguales entre sí, pero distintos de los átomos de los otros elementos. la unión de los átomos daba lugar a la variedad de sustancias conocidas y la ruptura de las uniones entre los átomos para formar nuevas uniones era el origen de las transformaciones químicas.
Símbolos convencionales propuestos por Dalton
Pila de Volta Cuando en 1800 el italiano Volta descubrió la pila eléctrica, los quimicos tuvieron una fuente continua de electricidad y se descubrieron muchos nuevos elementos gracias a ella. También se descubrió que algunas sustancias, como la sal, al disolverse en agua, podían transmitir la electricidad, mientras que otras, como el azúcar, no lo hacían.
El físico y químico inglés Faraday, en la primera mitad del siglo XIX, estableció las leyes de la electroquímica, poniendo en relación cuantitativa algunas transformaciones químicas y la electricidad e intentó hacer pasar electricidad a través del vacío (lo que demostraría la existencia de partículas de electricidad), fracasando al no lograr un vacío lo bastante perfecto.
A finales del siglo XIX Crookes obtuvo un vacío suficiente, observó que al someter en el vacío unas placas metálicas a una gran diferencia de potencial, unas partículas, con carga negativa, que se llamaron electrones, abandonaban la placa cargada negativamente y se movían hacia la que tenía carga positiva. Esas mismas partículas aparecían si se iluminaba un metal con luz ultravioleta. Estaba claro que sólo podían proceder de los átomos del metal, así que el átomo no era indivisible, estaba formado por partículas.
El físico inglés Thomson creyó que el átomo estaba formado por una esfera de carga positiva en la que se engastaban, como pasas en un pastel, los electrones.
pero su propio discípulo Rutherford, descubrió que no podía ser así, que toda la la carga positiva del átomo y casi toda su masa se encontraba en un reducido espacio, el núcleo atómico, mientras que su carga negativa de electrones estaban muy lejos de él, girando a su alrededor, de forma que la mayor parte del átomo estaba vacío (a escala, si el átomo tuviera el tamaño de una plaza de toros, el núcleo tendría el tamaño de un grano de arena). Posteriores investigaciones determinaron que el núcleo atómico estaba formado por dos tipos de partículas, los protones, de carga positiva, y los neutrones, sin carga eléctrica.
Átomo de Thomson
Átomo de Rutherford
En 1860, los físicos alemanes Bunsen y Kirchhoff descubrieron que cada átomo, sin importar su estado, al ser calentado emite una luz de colores característica, los espectros atómicos. Gracias a su invención, se descubrió el elemento Helio, que se emplea en los globos, en el Sol, antes de sospecharse su existencia en la Tierra.
El físico danés Bohr, en 1913, explicó la existencia de los espectros atómicos suponiendo que los electrones no giran en torno al núcleo atómico en cualquier forma, sino que las órbitas de los electrones están cuantizadas mediante 3 números:
el número cuántico principal, n, que determina la distancia al núcleo, el radio de la órbita; el número cuántico azimutal, l, que determina la excentricidad de la órbita; y el número cuántico magnético, m, que determina su orientación en el espacio. Con posterioridad se añadió un cuarto número cuántico, el número cuántico de spín, s, que indica la rotación del electrón sobre si mismo.
Un átomo emitía o absorbía luz cuando un electrón pasaba de una órbita a otra Y no podían existir dos electrones en el mismo átomo, con los cuatro números cuánticos iguales.
Ya en la década de 1920 se propuso, gracias a los esfuerzos de Schrödinger, Heisenberg y el propio Bohr, la teoría de la mecánica cuántica, que da explicación del comportamiento de los electrones y átomos individualmente, en compuestos y en las transformaciones químicas.
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