1 qmc 100 introduccion

Universidad Mayor Real y Pontificia de San Francisco Xavier de Chuquisaca

Facultad de Ingeniería Civil

Presentado por: Ing. Waldo Medinaceli

Abril, 2014

QMC 100 Química General

INTRODUCCIÓN

DEFINICIÓN

La química es la ciencia que estudia las propiedades de la materia, su estructura, las trasformaciones que ésta experimenta y los procesos energéticos que pueden ocurrir en esos cambios.

Química General Introducción

MATERIA

Materia

Es todo cuanto existe en el universo, tiene masa y volumen.


ÁTOMO

Átomo

El átomo es la unidad de materia más pequeña de un elemento químico que mantiene su identidad o sus propiedades, y que no es posible dividir mediante procesos químicos.


ÁTOMO

Propiedades atómicas

Masa. La mayor parte de la masa del átomo viene de los nucleones, y en menor proporción de la masa de los electrones.

Tamaño. Los átomos no están delimitados por una frontera clara, por lo que su tamaño se equipara con el de su nube electrónica.


ÁTOMO

Niveles de energía. Un electrón ligado en el átomo posee una energía potencial inversamente proporcional a su distancia al núcleo y de signo negativo.

Número atómico (Z). Es igual al número de protones que tiene un átomo en su núcleo.


ELEMENTO

Un elemento químico es un tipo de materia constituida por átomos de la misma clase.

En su forma más simple posee un número determinado de protones en su núcleo, haciéndolo pertenecer a una categoría única clasificada con el número atómico. No existen dos átomos de un mismo elemento con características distintas.


ELEMENTO

El ozono (O3) y el oxígeno (O2) son dos sustancias simples, cada una de ellas con propiedades diferentes. Y el elemento químico que forma estas dos sustancias simples es el oxígeno (O).

Algunos elementos se han encontrado en la naturaleza y otros obtenidos de manera artificial, formando parte de sustancias simples o de compuestos químicos.


SÍMBOLO QUÍMICO

Los símbolos químicos son los distintos signos abreviados que se utilizan para identificar los elementos y compuestos químicos en lugar de sus nombres completos.


TABLA PERIÓDICA DE LOS ELEMENTOS

La tabla periódica de los elementos clasifica, organiza y distribuye los distintos elementos químicos, conforme a sus propiedades y características; su función principal es establecer un orden específico agrupando elementos.



Estructura y organización de la tabla periódica

Grupos. Todos los elementos que pertenecen a un grupo tienen la misma valencia atómica, entendido como el número de electrones en la última capa, y por ello, tienen características o propiedades similares entre sí.



Períodos. Las filas horizontales de la tabla periódica son llamadas períodos. Contrario a como ocurre en el caso de los grupos de la tabla periódica, los elementos que componen una misma fila tienen propiedades diferentes pero masas similares.


ECUACIÓN QUÍMICA

Una ecuación química es una descripción simbólica de una reacción química. Muestra las sustancias que reaccionan (llamadas reactivos o reactantes) y las sustancias que se obtienen (llamadas productos). También indican las cantidades relativas de las sustancias que intervienen en la reacción.


ECUACIÓN QUÍMICA

El símbolo "+" se lee como "reacciona con", mientras que el símbolo "→" se lee como "produce". Para ajustar la ecuación, ponemos los coeficientes estequiométricos:


MODELO CUÁNTICO DEL ÁTOMO

Modelo atómico de Böhr

1. Los electrones en los átomos están localizados en órbitas concéntricas o niveles de enregía girando alrededor del núcleo.

2. Los electrones en la órbitas más cercanas al núcleo tienen menor energía que aquellos en órbitas más alejadas del núcleo.



3. Cualquier electrón en un átomo puede tener sólo ciertos valores de energía permitidos. Esta energía determina que orbita ocupa un electrón.

4. Los electrones pueden moverse de una órbita a otra. Para esto un electrón debe ganar o perder una cantidad exacta de energía.



Número cuántico principal

n que toma los valores

de 1,2,3,4,5,6,7 partiendo

del nivel más cercano al

núcleo hacia afuera.

El número máximo de electrones posibles en cada nivel esta dado por la fórmula:

2𝑛2



Por tanto:

Los niveles superiores se encuentran incompletos. El nivel externo de un átomo neutro no debe tener más de ocho electrones.


Número cuántico principal n

Número máximo de electrones

1 2

2 8

3 18

4 32



1 2 3 4 5 6

Hidrógeno 1 1

Helio 2 2

Litio 3 2 1

Berilio 4 2 2

Boro 5 2 3

Carbono 6 2 4

Nitrógeno 7 2 5

Oxígeno 8 2 6

Flúor 9 2 7

Neón 10 2 8

Argón 18 2 8 8

Criptón 36 2 8 18 8

Xenón 54 2 8 18 18 8

Radón 86 2 8 18 32 18 8

Niveles de energíaElemento

Número

atómico

(Z)


Modificaciones de la teoría de Böhr

Subniveles (número cuántico secundario l). El número de subniveles es igual a l y se representa por las letras s, p, d, y f, y pueden tener los valores de 0, 1, 2, 3,…, n-1

El número máximo de electrones en un subnivel está determinado por:

2 2𝑙 + 1 Química General Introducción


Número cuántico magnético m

Representa la orientación de los orbitales electrónicos. Cada subnivel cuenta con uno o más orbitales electrónicos y el número cuántico magnético describe el número de orbitales de determinada clases en cada nivel de energía.



Número cuántico magnético m


Subnivel Valores de m

Número de orbitales

Número máximo de e

s 0 1 orbital s 2

p -1, 0, 1 3 orbitales p 6

d -2, -1, 0, 1, 2 5 orbitales d 10

f -3, -2, -1, 0, 1, 2, 3 7 orbitales f 14


Número cuántico de espín s

Describe la orientación del giro del electrón. Puede tener valores de +½ ó -½. Las dos orientaciones se distinguen generalmente por flechas ↑↓, que representan el giro del electrón, en dirección de las manecillas de reloj y en dirección contraria.


DESCRIPCIÓN DE LOS NÚMEROS CUÁNTICOS


Números cuánticos

Principal n

Nivel de energía

Secundario l

Subnivel de energía

Magnético m


Espín s

Giro del electrón



Nivel de

energía nSubniveles


en cada subnivel

(n2)

Número de e-

por subnivel

Número de e-

por nivel

(2n2)

1 s 1 2 2

2 s 1 2 8

p 3 6

3 s 1 2 18

p 3 6

d 5 10

4 s 1 2 32

p 3 6

d 5 10

f 7 14



Siempre que se vaya a realizar la distribución electrónica para cualquier átomo, debemos tener en cuenta:

• Los electrones tienden a ocupar orbitales de energía mínima, siguiendo un orden determinado.

1𝑠, 2𝑠, 2𝑝, 3𝑠, 3𝑝, 4𝑠, 3𝑑, 4𝑝, 5𝑠, 4𝑑, 5𝑝, 6𝑠,

4𝑓, 5𝑑, 6𝑝, 7𝑠, 5𝑓, 6𝑑, 7𝑝, 6𝑓, 7𝑑, 7𝑓.



Diagrama de Müller

e-



3d7

Nivel cuántico principal

Número de electrones

Subnivel

Nomenclatura

EJEMPLOS


Expresar la configuración electrónica de los primeros 3 átomos.

• Hidrógeno Z = 1

1𝑠1

• Helio Z = 2

1𝑠2

• Litio Z = 3

1𝑠2 2𝑠1

EJEMPLOS


Escribir mediante notación la configuración electrónica por subniveles de energía para el átomo de aluminio y el átomo de níquel

• Aluminio Z = 13

1𝑠2 2𝑠2 2𝑝6 3𝑠2 3𝑝1

• Níquel Z = 28

1𝑠2 2𝑠2 2𝑝6 3𝑠2 3𝑝6 4𝑠2 3𝑑8

EJEMPLOS


¿Existen otras formas de representar la configuración electrónica?

DIAGRAMA DE ORBITALES


Litio Z = 3 1𝑠2 2𝑠1

Electrones apareados

Electrón no apareado

REGLA DE HUNT


en el caso de orbitales degenerados, se alcanza la menor energía cuando el número de electrones que tienen el mismo espín es el más alto posible:

Hidrógeno Z = 1 1𝑠1

Helio Z = 2 1𝑠2

REGLA DE HUNT


EJEMPLOS


Escribir mediante diagrama orbital la configuración electrónica por subniveles de energía para el átomo de manganeso y zinc

EJEMPLOS


Ordenar los electrones de la siguiente lista de acuerdo con su aumento de energía, escribiendo primero los de menor energía:

n l m s

a. 4 2 -1 ½

b. 4 0 0 -½

c. 4 1 1 -½

d. 4 1 -1 ½

e. 5 0 0 -½

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Documents

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tabla peridica grupos

elementos estructura

elementos perodos

elemento qumico

propiedades similares

propiedades diferentes

mismo elemento