Teoría Atómica de Dalton

• Toda la materia está formada por átomos. Los átomos son partículas muy pequeñas que mantienen su identidad durante las reacciones químicas.

• Los átomos de un mismo elemento tienen igual propiedades físicas y químicas. Los elementos son sustancias puras formadas por un mismo tipo de átomo.

• Los compuestos están formados por la combinación química de dos o más elementos en proporciones fijas.

• Una reacción química implica el reordenamiento, separación o combinación de átomos en los reactantes para producir combinaciones nuevas.

Leyes• Ley de proporciones definidas – los compuestos están

formados por átomos de elementos combinados químicamente en proporciones definidas y con masas definidas.

• Ley de proporciones múltiples- Dos o más elementos pueden combinarse en más de una proporción para formar compuestos diferentes. Los elementos combinados en cada caso están relacionados por números enteros pequeños.

• Ley de conservación de la masa – la masa total permanece constante, por lo que la masa no se crea ni se destruye.

Ejemplo de Ley de proporciones múltiples

Descubrimientos sobre el átomo

• A principios del siglo XX se descubre:– Tres partículas subatómicas principales forman

todos los átomos– Los protones y neutrones tienen masas

similares y se encuentran en el núcleo• Masa del protón: 1.672622 x 10 -24 g• Masa del neutrón: 1.674927 x 10-24 g

– Los electrones tienen masa mucho menor que los protones y neutrones.

• Masa del electrón: 9.109382 x 10 -28 g

Descubrimientos sobre el átomo

– Los electrones se encuentran rodeando al núcleo y ocupan prácticamente todo el volumen del átomo.

• Los protones tienen carga positiva, los electrones tienen carga negativa y los neutrones no tienen carga.– - Carga del protón = carga electrón = -1.602176 x 10 -19 C

ESTRUCTURA ATÓMICA

– En 1897, el físico británico JJ Thompson llevó a cabo una serie de experimentos que demostraron que los átomos no eran partículas indivisibles

– A partir de sus experimentos, Thompson calculó el cociente de la masa del electrón, yo, a su carga eléctrica, e.

J.J. Thomson, midió la razón masa/carga de un electrón (1906 Nobel Prize in Physics)

ESTRUCTURA ATÓMICA

– En 1909, el físico de EE.UU., Robert Millikan había obtenido la carga del electrón

– Estos dos hallazgos combinados nos ha proporcionado la masa del electrón de 9,109 x 10-31 kg, que es más de 1800 veces menor que la masa del átomo más ligero (hidrógeno).

Experimento de la gota de aceite de Millikan

ESTRUCTURA ATÓMICA

• Los experimentos de Ernest Rutherford en 1910 demostraron que el átomo era sobre todo el "espacio vacío".

• Estos experimentos mostraron que el átomo se compone de dos tipos de partículas: un núcleo, el núcleo central del átomo, que es de carga positiva y contiene la mayor parte de la masa del átomo y los electrones de uno o más Los electrones son muy ligeros, partículas con carga negativa que existe en la región alrededor del núcleo de carga positiva del átomo.

Experimento de Rutherford

Elementos y Tabla Periódica• Los elementos están organizados en líneas horizontales por el

número de protones en el núcleo: número atómico (Z) En 1869, Dmitri Mendeleev descubrió que si los elementos conocidos se

dispusieron en orden de masa atómica (A), ellos podrían ser colocados en filas horizontales tales que los elementos en las columnas verticales tenían propiedades similares.

• Están clasificados por:– Metales ( tienen brillo, por lo general buenos conductores

de calor y electricidad. Son maleables y dúctiles y en su mayoría sólidos a temperatura ambiente.)

– No-metales (La mayoría son gases o sólidos. Son por lo general duros y quebradizos. Bromo es el único líquido.)

– Metaloides (Tienen propiedades metálicas y no metálicas. Son buenos semiconductores.)

Elementos y Tabla Periódica

• También se clasifican por:– Familias principales– Elementos de transición– Tierras raras

Masa Atómica del Elemento• Puesto que Dalton no podía determinar la masa de los átomos

individuales, diseñó experimentos para medir sus masas en relación con el átomo de hidrógeno, ya que pensaba que Hidrógeno era el elemento más liviano.

• Dalton asigno una masa a hidrógeno de 1.

• Según sus cómputos, carbono pesaba 12 veces más que el hidrógeno, por lo que le asignó una masa de 12 uma.

• Una unidad de masa atómica (uma) es, por lo tanto, una unidad de masa igual a exactamente 1/12 la masa de un átomo de carbono-12.

• No todos los átomos de un mismo elemento tienen el mismo número de neutrones, por lo que la masa de cada átomo puede variar dentro de un elemento.

Isótopos

• Se le llaman isótopos a átomos de un mismo elemento que tienen igual número de protones en el núcleo pero distinto número de neutrones.

• Por ejemplo:– Hidrógeno H: 1 protón, 0 neutrones Deuterio 2H: 1 protón, 1 neutrón Tritio 3H: 1 protón, 2 neutrones

H11 H (D)2

1 H (T)31

Masa atómica promedio

• Como en el universo existen los tres tipos de hidrógeno se calcula la masa atómica promedio:

MAP= (masa isótopo #1)( abundancia fraccional en el universo) +

(masa isótopo #2)(abundancia fraccional en el universo) + (masa isótopo #3)(abundancia fraccional en el universo) + …

¡Este es el valor que aparece en la tabla periódica!

En la Tabla Periódica…

H1.0079

1

Número atómico

Masa atómica

Símbolo Químico

Masas Atómicas promedio– Calcule la masa atómica promedio de potasio, K, si se tiene la Calcule la masa atómica promedio de potasio, K, si se tiene la

siguiente información:siguiente información:

Masa del isótopo Abundancia fraccional

38.964 0.9326

39.964 1.000 x10-4

40.962 0.0673

Moléculas e iones• Molécula – es la combinación química de dos o más átomos.

– Pueden ser de un mismo elemento : molécula de elemento

– Pueden ser átomos de distintos elementos – molécula de compuesto

• Ión: es un átomo o grupo de átomos que han ganado o perdido electrones– Si ha ganado electrones tendrá carga negativa (anión)– Si ha perdido electrones tendrá carga positiva (catión)

Práctica con iones:

núclido protones electrones neutrones carga

14N3-

7

40 Ca2+ 20

18 O2-

8

FÓRMULA QUÍMICA

• Expresión escrita de un compuesto.• Incluye:

– Los símbolos químicos de los elementos que forman el compuesto

– Las proporciones entre los elementos, tal y como existen en la naturaleza

• Ejemplos:

KMnO4 : En una “molécula” hay un átomo de K, un átomo de Mn y 4 átomos de O.

FÓRMULA QUÍMICA

• Ejemplos: Ca(OH)2 1 átomo de Ca

2 átomos de O 2 átomos de H

Cu(NH3)4 2+ 1 átomo de Cu

4 átomos de N, 12 átomos de H

Na2SO4 . 10 H2O 2 átomos de Na

1 átomo de S 20 átomos de H 14 átomos de O,

MOL• En 1961 el Sistema Internacional de Unidades

incorpora al mol como magnitud de cantidad de sustancia.

• Se utiliza para cuantificar el número de partículas o entidades elementales (átomos, moléculas, unidad fórmula) que contiene una muestra de sustancia.

• Mol es la cantidad de sustancia de un sistema que contiene tantas entidades elementales como átomos hay en 12.0 g de 12C.

• Determinar el valor de este número no fue fácil, pero hoy se conoce que en 12 gramos del isótopo C-12 hay aproximadamente 6.022 X 1023 átomos de carbono.

• Se le da el nombre de número de Avogadro en honor al físico italiano Amadeo Avogadro.

MOL

• En un mol del elemento plata (Ag) hay 6.022 X 1023 átomos de plata

• En un mol de agua (H2O) hay 6.022 X 1023 moléculas de agua.

• En un mol de cloruro de sodio (NaCl) hay 6.022 X 1023 unidades fórmula de NaCl.

Mol

• Cuando se pesan exactamente 12.011 gramos de Carbono (12 C) se tienen:

6.022 x 1023 átomos de Carbono

Se define a 1.0 mol como 6.022 x 1023

MOL

Masa Molar

• Es la masa contenida en un mol de sustancia pura.– Para un elemento, la masa atómica, en gramos, es

la masa contenida en un mol del elemento (6.022 x 123 átomos del elemento) .

– Para un compuesto, la masa molar es la masa contenida en 1 mol del compuesto (6.022 x 123 moléculas del compuesto).

Cálculo de la masa molar de un compuesto• Ejemplo:

– Na2SO4

– De la tabla periódica se obtienen las masa de Na, S, y O• Na: 22.99 g/mol• S: 32.07 g/mol• O: 16.00 g/mol

Cálculo de la masa molar de un compuesto• Se multiplica cada masa por el número de átomos de

ese elemento contenido en el compuesto:• Na: (22.99 g/mol) x ( 2 mol) = 45.98 g• S: (32.07 g/mol) x ( 1 mol) = 32.07 g• O: (16.00 g/mol) x ( 4 mol) = 64.00 g

• Se suman los gramos de cada elemento: (45.98 g + 32.07 g + 64.00 g ) = 142.05 g/mol

PRÁCTICA

• Calcule la masa molar de : 1) K2Cr2O7

2) Ca(OH)2

3) CuSO4. 6 H2O

DiagramaDiagramaÁtomos o Moléculas

Moles

Masa (gramos)

Divide por 6.02 X 1023

Multiplica por 6.02 X 1023

Multiplica por masa atómica/molar de la tabla periódica

Divide por masa atómica/molar de la tabla periódica

EJEMPLOS

• Calcule los gramos contenidos en 2.00 moles de K2Cr2O7 .

• Calcule los moles en 0.400 g de Ca(OH)2

Composición porcentual de un elemento en un compuesto

• Comp. porcentual = n x masa molar del elemento x 100 masa molar del compuesto

Ejemplo: Calcule el % de K en K2Cr2O7:

% K = 2 x 39.10 g de K x 100 294.2 g de K2Cr2O7

% K = 26.58 %

FÓRMULA EMPÍRICA• Expresión escrita mínima de un compuesto – está escrita con los subíndices enteros más pequeños .

Convertir los porcentajes de cada elemento en gramos

Convertir los gramos de cada elemento a moles de elementos

Dividir los moles de cada elemento por los moles del

elemento que aporta la menor cantidad de moles

FÓRMULA EMPÍRICA

Estos valores serán la proporción mínima de cada elemento en el

compuesto.

Multiplica todos los resultados por un

entero tal que obtengas enteros por resultado

final.

¿Los resultados de las divisiones dieron valores

enteros?

Sí No

Hagamos ejercicios…

1. Ejemplo 3.10

2. Obtenga la fórmula empírica de un compuesto que contiene 26.58% de K, 35.35% de Cr y 38.07% de O. Si la masa molar de compuesto, tal y como existe en la naturaleza es 294.2g/mol, determine la fórmula química del compuesto.

Ejercicios de práctica1. ¿Cuántos átomos de O hay en una molécula de Mg3(PO4)2?

¿Cuántos de Mg y P?2. ¿Cuántos átomos de H hay en 300 moléculas de Mg3(PO4)2?

¿Cuántos de Mg y P?3. ¿Cuántos átomos de O hay en un mol de moléculas de

Mg3(PO4)2? ¿Cuántos de Mg y P?

4. ¿Cuántos moles de O hay en un mol de moléculas de Mg3(PO4)2? ¿Cuántos de moles Mg y P?

5. ¿Cuántos átomos hay de O en 0.400 moles de Mg3(PO4)2? ¿Cuántos átomos de Mg y P?

6. ¿Cuántos gramos de Mg3(PO4)2 hay en un mol del compuesto?

7. ¿Cuántos gramos de P hay en un mol del compuesto?

8. ¿Cuántos gramos de Mg3(PO4)2 hay en 0.0456 mol del compuesto?

9. ¿Cuántos moles hay en 3.55 gramos de Mg3(PO4)2?