Teoría atómica de Dalton

• Los cursos 22949 (Química básica) y 20314 (Química I) son temas centrales.
• Toda la materia está formada por átomos, moléculas e iones.

Teoría atómica de Dalton

• Demócrito (siglo V a.C.) sugirió que el mundo material debe estar compuesto por partículas diminutas indivisibles llamadas átomos.
• Dalton (1808) formuló una hipótesis sobre la naturaleza de la materia y postuló la teoría atómica.
• La teoría atómica de Dalton consta de cuatro postulados.
• Los elementos están compuestos de partículas extremadamente pequeñas llamadas átomos.
• Todos los átomos de un elemento son idénticos en tamaño y masa y tienen características únicas que los diferencian de los átomos de otros elementos.
• Los átomos de diferentes elementos se combinan químicamente de forma definida e invariable para formar compuestos (ley de la composición constante).
• Las reacciones químicas implican la separación, combinación y reordenamiento de los átomos (ley de la conservación de la masa).
• En las reacciones químicas, los enlaces entre átomos de los reactivos se rompen y los átomos se redistribuyen para formar nuevas sustancias.

Ley de conservación de la materia

• Una reacción química implica la separación, combinación o reordenamiento de los átomos.
• La materia no se crea ni se destruye, sólo se transforma.
• En las reacciones químicas, no se crean ni se destruyen átomos; sólo se reorganizan.

Evolución de los modelos atómicos

• Los átomos son las partículas más pequeñas de un elemento que conservan su identidad química y propiedades.
• Los átomos son la unidad básica de un elemento que puede intervenir en una reacción química.
• Los modelos atómicos han evolucionado a lo largo del tiempo:
  • Modelo de esfera sólida (Dalton, 1805).
  • Modelo de pudín con pasas (Thomson, 1897).
  • Modelo nuclear (Rutherford, 1911).
  • Modelo planetario (Bohr, 1913).
  • Modelo cuántico (1926).

Estructura del átomo

• Un átomo está compuesto por un núcleo de carga positiva y una nube electrónica de carga negativa.
• Los átomos no son indivisibles y contienen partículas subatómicas: electrones, protones y neutrones.
• Los átomos se unen para formar moléculas.
• La mayor parte de un átomo es espacio vacío y el volumen de un átomo es 10^15 veces mayor que el volumen del núcleo.
• La mayor densidad de masa del átomo se concentra en el núcleo (protones y neutrones).
• Un átomo eléctricamente neutro tiene el mismo número de electrones y protones.

Características de las partículas subatómicas:

• Protón (p+): tiene una carga positiva (1+) y una masa de 1,67262 x 10^-24 g.
• Neutrón (n): no tiene carga y tiene una masa de 1,67493 x 10^-24 g.
• Electrón (e-): tiene una carga negativa (1-) y una masa de 9,10939 x 10^-28 g.

Número atómico

• El número atómico (Z) indica el número de protones en el núcleo de un átomo, también indica el número de electrones en un átomo eléctricamente neutro.
• La identidad química de un átomo está determinada por su número atómico.

Número másico

• El número másico (A) es el número total de neutrones y protones presentes en un núcleo.
• El número másico representa la masa del núcleo.
• El número másico se calcula sumando el número de protones (Z) y el número de neutrones (n): A = Z + n.
• El número de neutrones se calcula restando el número atómico (Z) del número másico (A): n = A - Z.
• El número másico, el número atómico y el número de neutrones deben ser números enteros positivos.

Isótopos

• Los isótopos son átomos de un mismo elemento con el mismo número atómico pero con un número diferente de neutrones y, por lo tanto, con un número másico diferente (A).
• La mayoría de los elementos tienen dos o más isótopos.
• Ejemplos de isótopos del hidrógeno:
  • Hidrógeno: 0 neutrones (99,985 %).
  • Deuterio: 1 neutrón (0,015 %).
  • Tritio: 2 neutrones (10^-15 %).
• Los isótopos de un elemento tienen características químicas similares.

Isótopos del Carbono

• Los isótopos son los átomos de un mismo elemento (mismo número atómico) con diferente número de neutrones.
• Las propiedades químicas de un átomo se determinan por sus protones y electrones.
• Los más comunes de los isótopos del carbono son el Carbono-12, Carbono-13 y el Carbono-14.
  • Carbono-12: Tiene 6 protones y 6 neutrones con abundancia de 98.89%
  • Carbono-13: Tiene 6 protones y 7 neutrones con abundancia de 1.109%
  • Carbono-14: Tiene 6 protones y 8 neutrones con abundancia de <0.1%

Átomos isóbaros e isótonos:

• Átomos isóbaros: átomos de distintos elementos, pero con igual número másico.
• Átomos isótonos: átomos de distintos elementos con el mismo número de neutrones, pero con distinto número de protones.

Iones

• Un ion se forma cuando un átomo gana o pierde electrones, adquiriendo una carga eléctrica neta.
• Los iones pueden ser cationes o aniones.
  • Un catión se forma cuando un átomo pierde electrones y adquiere una carga positiva.
  • Un anión se forma cuando un átomo gana electrones y adquiere una carga negativa.
• Los átomos metálicos tienden a perder electrones y formar cationes.
• Los átomos no metálicos tienden a ganar electrones y formar aniones.

Tabla periódica

• La tabla periódica es un ordenamiento de los elementos de acuerdo con su número atómico.
• Los elementos se agrupan según su (Z) en filas (periodos) y en columnas (grupos, de acuerdo con sus semejanzas en las propiedades químicas.

Variación de las propiedades físicas en los grupos y periodos de la tabla periódica

• En un periodo, hay una transición de metales a metaloides a no metales de izquierda a derecha y se muestra una transición gradual desde las propiedades metálicas hasta las no metálicas.
• En un grupo, las propiedades físicas son más predecibles, sobre todo si los elementos se encuentran en el mismo estado físico.

Clasificación de los elementos:

• Metales: Sólidos brillantes, altamente conductores eléctricos y térmicos. Forman aleaciones.
• Metaloides: Tienen propiedades intermedias o mixtas entre las clasificaciones.
• No metales: La mayoría son gases, generalmente poco conductores del calor y la electricidad.

Fórmulas

• Las fórmulas químicas expresan la composición de las moléculas mediante símbolos químicos e indican las proporciones en las que se combinan los átomos.
• La fórmula molecular indica el número exacto de átomos de cada elemento en una sustancia.
• La fórmula empírica proporciona la proporción más simple de átomos en un compuesto.

Moléculas

• Son agrupaciones eléctricamente neutras de dos o más átomos unidos por enlaces.
• Las moléculas se comportan como una unidad con características propias.
• Pueden ser de elementos, conformadas por átomos del mismo elemento
• Pueden ser de compuestos, formadas con átomos de distintos elementos.

Masa molecular

• La masa molecular es la suma de las masas atómicas de todos los átomos en una molécula.