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LA PARTICULA MAS PEQUENA MAS IMPORTANTE
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Atomo
- ATOMO.
El atomo es la unidad mas pequena posible en un elemento quimico. un atomo es el menor de los componentes electronicos neutros de un elemento que contiene todas las propiedades quimicas de este. De hecho en griego atomo significa no divisible. El tamano de los atomos es del orden de 10 a la -10 m. Mas exactamente, su diametro es del orden de 1 a 5 x 10 a la -10 m, o sea 1 a 5 ºA. Obviamente su masa es tambien pequenisima.
CARACTERISTICAS DEL ATOMO: La curiosidad acerca del tamano y masa del Atomo atrajo a cientos de cientificos durante un largo periodo en el que la falta de instrumentos y tecnicas apropiadas impidio obtener respuestas satisfactorias. Posteriormente se disenaron numerosos experimentos ingeniosos para determinar el tamano y masa de los diferentes Atomos. El Atomo mAs ligero, el de hidrogeno, tiene un diametro de aproximadamente 10-10 m (0,0000000001 m) y una masa alrededor de 1,7 × 10-27 kg (la fraccion de un kilogramo representada por 17 precedido de 26 ceros y una coma decimal). Un Atomo es tan pequeno que una sola gota de agua contiene mAs de mil trillones de Atomos.
De la ley de Avogadro se desprende que las masas de un volumen patron de diferentes gases (es decir, sus densidades) son proporcionales a la masa de cada molecula individual de gas. Si se toma el carbono como patron y se le asigna al Atomo de carbono un valor de 12,0000 unidades de masa atomica (u), resulta que el hidrogeno tiene una masa atomica de 1,0079 u, el helio de 4,0026, el fluor de 18,9984 y el sodio de 22,9898. En ocasiones se habla de peso atomico aunque lo correcto es masa atomica. La masa es una propiedad del cuerpo, mientras que el peso es la fuerza ejercida sobre el cuerpo a causa de la gravedad.
La observacion de que muchas masas atomicas se aproximan a numeros enteros llevo al quimico britanico William Prout a sugerir, en 1816, que todos los elementos podrian estar compuestos por Atomos de hidrogeno. No obstante, medidas posteriores de las masas atomicas demostraron que el cloro, por ejemplo, tiene una masa atomica de 35,453 (si se asigna al carbono el valor 12). El descubrimiento de estas masas atomicas fraccionarias parecio invalidar la hipotesis de Prout hasta un siglo despues, cuando se descubrio que generalmente los Atomos de un elemento dado no tienen todos la misma masa. Los Atomos de un mismo elemento con diferente masa se conocen como isotopos. En el caso del cloro, existen dos isotopos en la naturaleza. Los Atomos de uno de ellos (cloro 35) tienen una masa atomica cercana a 35, mientras que los del otro (cloro 37) tienen una masa atomica proxima a 37. Los experimentos demuestran que el cloro es una mezcla de tres partes de cloro 35 por cada parte de cloro 37. Esta proporcion explica la masa atomica observada en el cloro.
Durante la primera mitad del siglo XX era corriente utilizar el oxigeno natural como patron para expresar las masas atomicas, asignandole una masa atomica entera de 16. A principios de la decada de 1960, las asociaciones internacionales de quimica y fisica acordaron un nuevo patron y asignaron una masa atomica exactamente igual a 12 a un isotopo de carbono abundante, el carbono 12. Este nuevo patron es especialmente apropiado porque el carbono 12 se emplea con frecuencia como patron de referencia para calcular masas atomicas mediante el espectrometro de masas. ademas, la tabla de masas atomicas basada en el carbono 12 se aproxima bastante a la tabla antigua basada en el oxigeno natural.
NUCLEO ATOMICO: En 1919, Rutherford expuso gas nitrogeno a una fuente radiactiva que emitia particulas alfa. Algunas de estas particulas colisionaban con los nucleos de los Atomos de nitrogeno. Como resultado de estas colisiones, los Atomos de nitrogeno se transformaban en Atomos de oxigeno. El nucleo de cada Atomo transformado emitia una particula cargada positivamente. Se comprobo que esas particulas eran identicas a los nucleos de Atomos de hidrogeno. Se las denomino protones. Las investigaciones posteriores demostraron que los protones forman parte de los nucleos de todos los elementos.
No se conocieron mAs datos sobre la estructura del nucleo hasta 1932, cuando el fisico britAnico James Chadwick descubrio en el nucleo otra particula, el neutron, que tiene casi exactamente la misma masa que el proton pero carece de carga electrica. Entonces se vio que el nucleo estA formado por protones y neutrones. En cualquier Atomo, el numero de protones es igual al numero de electrones y, por tanto, a su numero atomico. Los isotopos son Atomos del mismo elemento (es decir, con el mismo numero de protones) que tienen diferente numero de neutrones. En el caso del cloro, uno de los isotopos se identifica con el simbolo 35Cl, y su pariente mAs pesado con 37Cl. Los superindices identifican la masa atomica del isotopo, y son iguales al numero total de neutrones y protones en el nucleo del Atomo. A veces se da el numero atomico como subindice, como por ejemplo ·Cl.
Los nucleos menos estables son los que contienen un numero impar de neutrones y un numero impar de protones; todos menos cuatro de los isotopos correspondientes a nucleos de este tipo son radiactivos. La presencia de un gran exceso de neutrones en relacion con los protones tambien reduce la estabilidad del nucleo; esto sucede con los nucleos de todos los isotopos de los elementos situados por encima del bismuto en la tabla periodica, y todos ellos son radiactivos. La mayor parte de los nucleos estables conocidos contiene un numero par de protones y un numero par de neutrones.
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MAS ACERCA DEL ATOMO
2. NUMERO ATOMICO.
Numero entero positivo que equivale a el numero total de protones, existentes en el nucleo atomico. es caracteristico de cada elemento quimico y representa una propiedad fundamental del atomo: su carga nuclear.
El numero de protones varia segun la clase de atomos, siendo igual para los atomos de un mismo elemento.
El numero atomico se representa con la letra Z.
El numero de protones debe ser igual al numero de protones para conservar la neutralidad del atomo. No obstante los electrones pueden desprenderse con relativa facilidad de los atomos, por lo cual el numero atomico se define mas bien con base a el numero de protones.
- MASA ATOMICA.
Protones como neutrones, tienen una masa cercana a 1 u.m.a; pero la masa de los electrones es despreciable en comparacion. Entonces la masa del atomo esta basada mayormente en la de protones y neutrones.
Debido a su mas unitaria, el numero de neutrones mas protones es practicamente igual a la mas atomica. Mas exactamente es el numero entero mas cercano a la masa atomica. el numero de masa se puede definir segun lo dicho, por la ecuacion:
A= Z + N
En la cual, A es el numero de masa, Z el numero atomico y N el numero de neutrones.
Atomos de un mismo elemento que tienen masa diferentes se llaman ISOTOPOS.
- PESO ATOMICO.
En quimica se ha establecido un procedimiento para determinar los pesos (o masas) relativos de los atomos. Se selecciono un atomo base al que se le asigno cierta masa y por comparacion con el se determinaron las masas de los demas atomos.
Los pesos atomicos pueden calcularse utilizando la masa atomica de los diferentes isotopos y su abundancia relativa.
Podemos definir peso atomico como el peso (o masa) de un atomo promedio de un elemento, expresado en unidades de masa atomica.
El atomo base para determinar los pesos (o masa) relativos de los atomos es uno de los isotopos del carbono (el carbono ..12), el cual se le asigno una masa exactamente de 12 unidades de masa atomica. Una unidad de masa atomica (u.m.a) es una doceava parte de la masa de un atomo de carbono ..12.
5 .NUMERO DE AVOGADRO.
El numero de Avogadro se define como el numero de atomos en 0,012kg (exactamente 12g) de 12C. Este numero es aproximadamente 6,02 x 1023.
Su nombre se debe al fisico italiano AMADEO AVOGADRO, quien en 1811 establecio que volumenes iguales de gases, a temperatura y presion equivalentes, contienen un mismo numero de moleculas. Aunque el numero en concreto no pudo calcularse hasta finales del siglo XIX.
Aunque las consideraciones sobre el volumen no son aplicables a liquidos y solidos, el numero de Avogadro es valido para todas las sustancias, independientemente de su estado.
6. ATOMO.. GRAMO Y MOLE.
Atomo..gramo para elementos, mole para compuestos.
Normalmente se trabaja en el laboratorio con numeros suficientemente grandes de atomos para que su peso total se pueda expresar en gramos, lo que hace que la unidad de masa atomica no sea conveniente para este tipo de trabajos. Pero si tomamos ciertas cantidades de un elemento en gramos, nos encontramos con que frecuentemente necesitamos saber cuantos atomos hay en ese numero de gramos.
Los quimicos han establecido una unidad colectiva similar al par, la docena, la centena o la gruesa, pero mucho mas grande. Esta unidad es la MOLE, que se define como la cantidad en gramos de una sustancia que contiene el mismo numero de particulas que los atomos contenidos en doce gramos de carbono ..12.
La escogencia de la misma base (carbono..12) se hizo porque de este modo el peso atomico de cualquier elemento es numericamente igual al peso de una mole de elementos.
Entonces el mole es la unidad fundamental SI de cantidad de sustancia. se define como la cantidad de sustancia que contiene el numero de Avogadro de cualquier especie. Esta especie puede ser atomos, moleculas, electrones, nucleos, unidades de formula, etc.
El atomo..gramo ha ido cayendo en desuso ante el auge tomado por la mole, que actualmente se utiliza con la misma versatilidad de la docena o la gruesa.
- PESO MOLECULAR.
Al comparar atomos y moleculas es logico pensar que si existe un peso atomico debe existir tambien un peso molecular. En efecto, si sumamos los pesos atomicos de todos los atomos que constituyen una molecula segun la composicion dada por la formula, tendremos el peso molecular. Obviamente el peso molecular se expresa tambien en unidades de masa atomica.
- SIMBOLOS QUIMICOS – FORMULAS QUIMICAS.
Los simbolos quimicos son distintos signos abreviados que se utilizan para identificar los elementos y compuestos quimicos en lugar de sus nombres completos.
La mayoria de los simbolos quimicos se derivan de las letras del nombre del elemento principalmente en espanol, pero a veces en ingles, frances, aleman, latin o ruso, la primera letra del simbolo se escribe con mayuscula y la segunda ( si la hay) con minuscula. Los simbolos de algunos elementos conocidos proceden normalmente de su nombre en latin. El conjunto de simbolos que denomina a los elementos quimicos es universal.
Los simbolos de los elementos, pueden ser utilizados como abreviaciones para nombrar el elemento, pero tambien se utiliza en formulas y ecuaciones para indicar una cantidad relativa fija del mismo.
El simbolo suele representar un atomo del elemento, sin embargo los atomos de unas masas fijas, denominadas masas atomicas relativas, asi que los simbolos representan a menudo una masa atomica del elemento o mole.
Formulas quimicas: la mayoria de las sustancias son compuestos formados por combinaciones de atomos, la formula del agua, H2O, indica que por cada 2 atomos de hidrogeno esta presente un atomo de oxigeno. La formula muestra asi mismo que el agua es electricamente neutra e indica tambien que (debido a que las masas atomicas son H = 1,01, O = 16,00) 2,02 unidades de masa de hidrogeno se combinan con 16,00 unidades de masa de oxigeno para producir 18,02 unidades de masa de agua. Puesto que las masas relativas permanecen constantes las unidades de masa pueden ser expresadas en toneladas, kilogramos, libras, o cualquier otra unidad siempre que la masa de todas las sustancias sean expresadas en las mismas unidades.
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AHORA LA TABLA PERIODICA
9. TABLA PERIODICA.
Es el esquema de todos los elementos quimicos dispuestos por orden de numero atomico creciente y en una forma que refleja la estructura de los elementos. Los elementos estan organizados en siete hileras horizontales, llamadas periodos, y en 18 columnas verticales llamados grupos. El primero que contienen dos elementos, el hidrogeno y el helio y los dos periodos siguientes, cada uno con ocho elementos, se llaman periodos cortos. Los periodos restantes, llamados periodos largos contienen 18 elementos en el caso de los periodos 4 y 5, o 32 elementos en el periodo 6. El periodo largo 7 incluye el grupo de los actinidos que ha sido completado sintetizando nucleos radioactivos mas alla del elemento 92, el uranio.
Los grupos o columnas verticales de la tabla periodica fueron clasificados tradicionalmente de izquierda a derecha utilizando numeros romano
seguidos de la letra A o B, en donde la B se refiere a los elementos de transicion.
A mediados del siglo XIX, varios quimicos se dieron cuenta de que las similitudes en las propiedades quimicas de diferentes elementos suponian una regularidad que se podia ilustrar ordenandolos de forma tabular o periodica. El quimico ruso Dmitri Mendeleiev propuso una tabla de elementos llamada tabla periodica, en la que los elementos estan ordenados en filas y columnas de forma que quedan agrupados los que tienen propiedades quimicas similares. Segun este orden, a cada elemento se le asigna un numero (numero atomico) de acuerdo con su posicion en la tabla, que va desde el 1 para el hidrogeno hasta el 92 para el uranio, que tiene el atomo mas pesado de todos los elementos que existen de forma natural en nuestro planeta. Como en la epoca de Mendeleiev no se conocian todos los elementos, se dejaron espacios en blanco en la tabla periodica correspondientes a elementos que faltaban. Las investigaciones posteriores, facilitadas por el orden que los elementos conocidos ocupaban en la tabla, llevaron al descubrimiento de los elementos restantes. Los elementos con mayor numero atomico tienen masas atomicas mayores, y la masa atomica de cada isotopo se aproxima a un numero entero, de acuerdo con la hipotesis de Prout.
10. LEY PERIODICA.
Esta ley es la base de la tabla periodica y establece que las propiedades fisicas y quimicas de los elementos tienden a repetirse de forma sistematica conforme aumenta el numero atomico.
Todos los elementos de un grupo presentan una gran semejanza y por lo general difieren de los elementos de los demas grupos 1 (o IA), a excepcion del hidrogeno, son metales con valencia quimica +1; mientras que los del grupo 17 (o VIIA) exceptuando el astuto, son no metales, que normalmente forman compuestos con valencia ..1.
11. ELEMENTOS TRANSURANICOS.
Elementos quimicos con un numero atomico mayor de 92, que es el correspondiente al uranio. Hasta el momento se han identificado 23, aunque las investigaciones continuan. Entre ellos hay mas de 100 isotopos, que se caracterizan por su inestabilidad radiactiva. Estos radioisotopos se crean de forma artificial bombardeando atomos pesados con neutrones, producidos en reactores nucleares o en explosiones nucleares disenadas especialmente, o con particulas disenadas especialmente, o con particulas aceleradas hasta altas energias en ciclotrones o aceleradores lineales. Los 10 primeros elementos transuranicos, junto con el actino, el torio, el protactinio, y el uranio constituyen la serie de los actinidos quimicamente analogos a los lantanidos. Estos 10 elementos son por orden creciente de numero atomico: neptunio, plutonio, americio, curio, berquelio, californio, einstenio, fermio, mendelevio, y nobelio.
12. POTENCIAL DE IONIZACION.
Se llama energia o potencial de ionizacion a la energia requerida para remover un electron de un atomo neutro. Mientras menor sea este valor mas facil sera retirar electrones de los atomos. Generalmente los elementos, con menor numero de electrones de valencia tienen menor potencial de ionizacion que aquellos que ya tienen su ultimo nivel cerca a completarse. en otras palabras, el potencial de ionizacion crece de izquierda a derecha en la tabla periodica.
Si observamos los elementos de un mismo grupo, vemos que el potencial de ionizacion disminuye generalmente a medida que descendemos. Esto es logico si observamos que a medida que bajamos en la tabla el tamano del atomo aumenta y por consiguiente, los electrones mas exteriores estan cada vez mas alejados del nucleo y por lo tanto mas sueltos.
Podemos decir que el potencial de ionizacion varia de forma inversa al tamano atomico.
13. ION.
Particula que se forma cuando un atomo neutro o un grupo de atomos ganan o pierden uno o mas electrones. Un atomo que pierde un electron forma un ion de carga positiva, llamado cation; un atomo que gana un electron forma un ion de carga negativa llamada anion. Los atomos pueden transformarse en iones por radiacion de ondas electromagneticas con la suficiente energia.
14. ELECTRONEGATIVIDAD.
El potencial de ionizacion y otras propiedades relacionadas, han dado origen a una nueva propiedad denominada electronegatividad. Esta es una medida de la atraccion que un atomo ejerce sobre los electrones comprometidos en un enlace. La electronegatividad varia en la tabla periodica en la misma forma que lo hace el potencial de ionizacion, de tal modo que los elementos mas electronegativos estan a la derecha de la tabla (mas aun a la derecha superior), y los menos electronegativos estan a la izquierda (sobre todo a la izquierda inferior).
15. ENLACES QUIMICOS
Los atomos tienden a entrar en combinacion por procesos que envuelven perdida, ganancia o comportamientos de electrones, de tal modo que adquiere una estructura de ocho electrones en el nivel energetico mas exterior. Esta observacion se conoce como REGLA DEL OCTETO y es una de las guias principales en el estudio de los enlaces quimicos. Los gases nobles poseen ocho electrones de valencia, es decir la configuracion ns a la 2 np ala 6, donde n es el nivel mas exterior.
Los enlaces quimicos se forman por transferencia o por comportamiento de electrones, de acuerdo con la naturaleza de los atomos que participan en el enlace. Aunque generalmente la tendencia a adquirir un octeto es cierta, existen algunas excepciones.
Enlaces ionicos: son aquellos que se verifican por transferencia de electrones de un atomo. Estos se realizan cuando uno de los atomos tiene una electronegatividad baja y el otro alta, siendo mas ionico el enlace cuanto mas diferentes sean las electronegatividades.
Enlace covalente: es aquel que se verifica por comportamientos de electrones.
Cuando se comparte solamente un par de electrones, se tiene un enlace covalente simple; pero existen tambien enlaces dobles y triples, cuando se comparten dos o tres pares de electrones.
Hay casos donde el par de electrones compartidos pertenecen a uno solo de los atomos. en estos casos se tiene un enlace covalente coordinado.
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