Composicion de la materia Dia 2. YM.pdf

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Taller 2 Composición de la Materia

Dra. Yadira Malavez Acevedo Junio, 2013

Agenda •  •  •  •  •  • 

Reﬂexión Pre-‐prueba ObjeKvos Conferencia AcKvidades Post-‐prueba

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Pre-‐prueba

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Reﬂexión

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ObjeKvos •  Deﬁnir los conceptos : átomo, molécula y elemento. •  Analizar los experimentos realizados en el pasado, que nos llevan a entender y visualizar la estructura del átomo actual. •  Evaluar como la materia está formada por átomos que se pueden combinar para formar moléculas. •  Describir como la estructura de un átomo está formada por parTculas pequeñas llamadas electrones, protones y neutrones. •  Analizar la organización y uKlidad de la Tabla periódica.

Átomo, molécula y elemento

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Átomo, molécula, elemento y compuesto •  Átomo –  Partícula más pequeña de un elemento que retiene sus propiedades químicas.

•  Elemento –  Substancia formada por átomos distinguidos por su número atómico. No pueden ser descompuestas en substancias más simples.

•  Molécula –  Unidad formadas por 2 o más átomos unidos químicamente por un enlace químico.

ÁTOMO ES LA PARTÍCULA FUNDAMENTAL DE UN ELEMENTO

•  Átomo: partícula más pequeña de un elemento que retiene sus propiedades químicas. Compuesto de partículas subatómicas: UMA = unidad de masa atómica: Se usa para expresar masa de átomos y moléculas.

Partícula

Carga

Masa aproximada

Localización

protón

+

1 uma

núcleo

neutrón

0

1 uma

núcleo

electrón

-

1/1800 uma

orbitales

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Ejemplos de Átomos electron proton

neutron Hydrogen

Helium

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AcKvidad 4: ¿Cómo hacer un modelo del átomo de LiKo?

AcKvidad 5: ¿Cómo hacer un modelo del átomo de LiKo? Materiales •  3 bolas de ping pong de •  color (protones) •  4 bolas de ping pong de color (neutrones) •  3 bolas de ping pong de •  color (electrones) •  Alambre ﬁno (12 gauge) •  Destornillador de 2.0 mm •  •  Cinta métrica •  •  Pinzas para cortar metales

Procedimiento Pasar el alambre por las bolas de protones y neutrones alternándolas. Cerrar el circulo y torcer para crear el núcleo del átomo. Pasar el alambre por dos bolitas de electrones y cerrar el alambre formando un círculo para crear el primer orbital. Crear otro circulo con un electrón para crear el segundo orbital. Dejar suﬁciente alambre para colgar.

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Experimentos realizados que nos llevan a entender y visualizar la estructura del átomo actual.

Teoría atómica de la materia Esta teoría nació entre 1803 y 1907 de las invesKgaciones de un maestro de escuela inglés, John Dalton. Después de analizar un gran número de observaciones, Dalton planteó los siguientes postulados: 1. Cada elemento se compone de parTculas extremadamente pequeñas llamadas átomos. 2. Todos los átomos de un elemento dado son idénKcos, los átomos de elementos diferentes son diferentes y Kenen propiedades disKntas (incluida la masa). 3. Los átomos de un elemento no se transforman en átomos diferentes durante las reacciones químicas, los átomos no se crean ni se destruyen en las reacciones químicas. 4. Cuando se combinan átomos de más de un elemento se forman compuestos, un compuesto dado siempre Kenen el mismo número relaKvo de la misma clase de átomos.

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Teoría atómica de la materia Para Dalton, los átomos son los bloque de construcción básicos de la materia, son la parTcula más pequeña de un elemento que conservan la idenKdad química del elemento. Y un elemento se compone de una sola clase de átomo, mientras que un compuesto conKenen átomos de dos o más elementos. La teoría atómica de Dalton explica varias leyes sencillas que ya se conocían en su época: Ley de composición deﬁnida constante No importa la fuente, todas las muestras de un compuesto puro Kenen la misma composición, es decir, las mismas proporciones en masa de los elementos consKtuyentes. (Postulado 4) Carbonato de Calcio (mármol, coral, caracoles)

Teoría atómica de la materia Para Dalton, los átomos son los bloque de construcción básicos de la materia, son la parTcula más pequeña de un elemento que conservan la idenKdad química del elemento. Y un elemento se compone de una sola clase de átomo, mientras que un compuesto conKenen átomos de dos o más elementos. La teoría atómica de Dalton explica varias leyes sencillas que ya se conocían en su época: Ley de Conservación de Masa : La masa total de una sustancia no cambia durante una reacción química. El número de sustancias puede cambiar, al igual que sus propiedades, pero la canKdad total de la materia se manKene constante. (Postulado 3) reactante 1 + reactante 2

masa total

producto

=

masa total

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Teoría atómica de la materia Para Dalton, los átomos son los bloque de construcción básicos de la materia, son la parTcula más pequeña de un elemento que conservan la idenKdad química del elemento. Y un elemento se compone de una sola clase de átomo mientras que un compuesto conKenen átomos de dos o más elementos. La teoría atómica de Dalton explica varias leyes sencillas que ya se conocían en su época: Ley de Proporciones MúlKples: Si dos elementos A y B reaccionan para formar más de un compuesto, las diferentes masas de B que se combinan con una masa ﬁja de A están en proporciones de números enteros pequeños. 72.7 g O = 2.66 27.3 g C

57.1 g O = 1.33 42.9 g C 2.66 = 2 1.33

Descubrimiento de la estructura atómica Dalton llegó a su conclusión acerca de los átomos con base en observaciones químicas en el mundo macroscópico del laboratorio. A medida que los cienTﬁcos desarrollaron métodos para sondear más a fondo la naturaleza de la materia, el átomo, que supuestamente era indivisible, comenzó a revelar indicios de una estructura más compleja que está compuesta de parTculas más pequeñas llamadas parTculas subatómicas. A conKnuación se consideraran algunos experimentos que dieron pie al nuevo modelo de la estructura atómica.

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Historia del átomo J.J.Thomson: •  Desarrollo en concepto de el Budín de pasas •  Descubrió el electrón •  Calculó la razón masa carga del electrón.

Descubrimiento de la estructura atómica •  El átomo nuclear –  A comienzos del siglo XX Thomson razonó que los electrones consKtuyen una fracción muy pequeña de la masa del átomo, por lo que el átomo consisTa en una esfera posiKva de materia uniforme en la que estaban incrustados los electrones. Electr—n negativo

Carga positiva dispersa en la esfera

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Descubrimiento de la estructura atómica •  Experimento del rayo catódico –  Por: J. J. Thomson –  Descubrimiento del Electrón

Rayo Catódico carga/masa = 1.76 x 1028 C/g (electrón)

A diferencia de la teoría de Dalton, los átomos son divisibles en parTculas más pequeña.

Descubrimiento de la estructura atómica •  Experimento del rayo catódico –  Por: J. J. Thomson –  Descubrimiento del Electrón

Los rayos catódicos son atraidos por el polo posiKvo de un imán y se repele del polo negaKvo.

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Descubrimiento de la estructura atómica •  La gota de Millikan –  Por: Robert Millikan –  Determinó la carga del electrón (1.6 x 10-‐19 C). –  UKlizando el experimento de J.J. Thomson, determinó la masa del electrón (9.10 x 10-‐28 g).

Descubrimiento de la estructura atómica •  Estudio del comportameinto de las parKculas alfa (α) –  Por: Ernest Rutherford –  Desarrolló el nuevo modelo del átomo. »  La mayor parte del átomo es espacio vacío. »  La carga posiKva de los átomos esta conglomerada en el centro del átomo, que llamo núcleo. »  Llamo las parKculas de carga posiKvas proton.

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Descubrimiento de la estructura atómica •  Estudio del comportameinto de las parKculas alfa (α) –  Por: Ernest Rutherford –  Desarrolló el nuevo modelo del átomo. »  La mayor parte del átomo es espacio vacío. »  La carga posiKva de los átomos esta conglomerada en el centro del átomo, que llamo núcleo. »  Llamó las parKculas de carga posiKvas proton.

Modelo atómico •  hpp://glencoe.mcgraw-‐hill.com/sites/dl/free/ 0078600529/164155/00044672.html

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Visón moderna de la estructura atómica

Átomo •  Composición del átomo: –  Electrones (carga negaKva) –  Protones (carga posiKva) –  Neutrones (carga neutral)

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Orbitales • 

Orbitales electrónicos: Regiones donde orbitan los electrones alrededor del núcleo. Mientras más apartado del núcleo, mayor es la energía de los electrones en un orbital.

• 

Orbitales de valencia: Orbitales más externos de un átomo. Los átomos Kenden a llenarlos para adquirir estabilidad electrónica.

– 

Electrones de valencia: •  •  • 

Electrones que se encuentran en los orbitales de valencia. Deﬁnen las caracterísKcas químicas de un átomo. Todos los átomos aspiran a 8 electrones de valencia para adquirir estabilidad electrónica (excepto H y He que adquieren estabilidad electrónica con 2 electrones).

Orbitales

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Elemento •  Elemento: sustancia que no se puede descomponer en otra más simple mediante reacción química ordinaria. Tiene masa y ocupa espacio –  Símbolo Químico: es único para cada elemento. Usualmente es la primera o las primeras letras de su nombre en latín o inglés •  Ocurren 92 naturalmente en la Tierra. Cuatro (4) de ellos componen el 96% de la masa de los organismos vivos: C - carbono

H - hidrógeno

N - nitrógeno

O - oxígeno

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Elementos naturales

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Cloro gaseoso

Sodio en estado sólido

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Tabla periodica •  Desarrollada 1869 •  Es la herramienta más importante que los químicos usan para organizar y recordar datos químicos. •  Para cada elemento de la tabla, se da el número atómico, el símbolo atómico y el peso atómico (masa atómica promedio).

Tabla periodica

Elementos mas abundantes en sistemas vivos Siguientes 5 Elementos mas abundantes Elementos requeridos en bajas canGdades

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La tabla periódica moderna

Gases Nobles

Halógenos

Grupo

Metales alcalinoterreos

Metales alcalinos

Periodo

1A -‐ metales alcalinos (muy reacKvos); 2A -‐metales alcalinotérreos (muy reacKvos); 7A -‐ halógenos, no metales (muy reacKvos); 8A -‐ gases nobles (no reacKvos)

AcKvidad 6 Instrucciones: Localice los siguientes elementos en la tabla periódica y clasivquelos como: metales, no-‐metales o metaloides: •  Cromo (Cr) Metal No-‐metal •  Helio (He) Metaloide •  Arsénico (As) Metal •  Cinc (Zn) Metal •  Potasio (K) No-‐metal •  Carbono (C) •  Silicio (Si) Metaloide •  Nitrógeno (N) No-‐metal •  LiKo (Li) Metal •  Oxígeno (O) No-‐metal

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La tabla periódica moderna

1A -‐ metales alcalinos (muy reacKvos); 2A -‐metales alcalinotérreos (muy reacKvos); 7A -‐ halógenos, no metales (muy reacKvos); 8A -‐ gases nobles (no reacKvos)

Base Química •  Número atómico: corresponde a el número de protones del átomo. Responsable de impartirle las propiedades especificas del átomo. –  Los elementos se organizan en tabla periódica de acuerdo a su número atómico. Se escribe como un sub índice al lado izquierdo del símbolo. Ejemplo: 8O

•  Masa atómica: corresponde a la suma de protones y neutrones de un átomo. Se expresa como súper índice a la izquierda del símbolo. Ejemplo: 16O

8

X

16

O

•  Las anteriores características (masa y número atómico) permiten predecir comportamiento del átomo

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Visón moderna de la estructura atómica Propiedades de las tres parTculas subatómicas carga

Masas

Nombre(Símbolo)

RelaKva

Absoluta(C)*

Protón (p+)

1+

+1.60218x10-‐19

Neutron(n0)

0

Electrón (e-‐)

1-‐

RelaKva(uma)†

Localización en el átomo

1.00727

1.67262x10-‐24

Núcleo

1.00866

1.67493x10-‐24

Núcleo

0.00054858

9.10939x10-‐28

Fuera del Núcleo

0

-‐1.60218x10-‐19

Absoluta(g)

* El culombio (C) es la unidad de carga SI. †

la unidad de masa atómica (uma) es igual a 1.66054x10-‐24 g.

Símbolo de un Átomo A Z

X

X = Símbolo atómico de un elemento N = núm. de neutrones en el núcleo Z = núm. atómico (núm. de protones en el núcleo) A = núm. de masa; A = Z + N

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Identificación de los elementos Símbolo Químico: –  Es una idenKﬁcación consistente de 1 ó 2 letras derivadas del nombre del elemento. –  En algunos libros se denota como símbolo atómico. –  La mayoría se derivan del ingles, unos pocos del laTn. •  Au-‐ Aurum •  Ag-‐ Argentum Au •  Fe-‐ Ferrum

Práctica •  ¿Cuál de las Letras Representa el Símbolo Químico? –  A –  B –  C –  D

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La tabla periódica de los elementos

PULSA SOBRE LAS FLECHAS PARA DETALLES

NOTA: los elementos de número atómico 112 y superiores han sido reportados a la IUPAC pero aún no fueron autenticados (noviembre 2009).

La tabla periódica de los elementos

PULSA SOBRE LAS FLECHAS PARA DETALLES

NOTA: los elementos de número atómico 112 y superiores han sido reportados a la IUPAC pero aún no fueron autenticados (noviembre 2009).

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PULSA SOBRE LAS FLECHAS PARA DETALLES

La tabla periódica de los elementos

NOTA: los elementos de número atómico 112 y superiores han sido reportados a la IUPAC pero aún no fueron autenticados (noviembre 2009).

13. Los grupos en las Tabla periódica son las:

–  A. Columnas –  B. Filas horizontales –  C. Diagonales –  D. Llamadas periodos

0% 1

0% 2

0% 3

0% 4

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AcKvidad 7: Arcoíris en un vaso de cristal

Materiales: •  •  •  •  • 

5 vasos de cristal azúcar colorante vegetal 1 cuchara agua caliente

•  •  •  •  •  •  • 

Procedimiento

Primero cambiaremos la densidad de una disolución de azúcar y en 5 vasos de cristal siguiente el siguiente procedimiento: vaso número 1 -‐ añadir una cucharada de azúcar vaso número 2 – añadir dos cucharadas de azúcar vaso número 3 – añadir tres cucharadas de azúcar vaso número 4 – añadir cuatro cucharadas de azúcar Añadir tres cucharadas de agua a los cuatro vasos. Mantenga el quinto vaso sin nada. Si su azúcar tarda mucho en disolverse, añada una cucharada de agua adicional a cada vaso.

AcKvidad 3: Arcoíris en un vaso de cristal

•  Agregue la misma canMdad de amarillo en el segundo vaso, verde en el tercer vaso y azul en el cuarto vaso. Use la cuchara para revolver cada solución. •  Vierta una cuarta parte de la disolución de azul en el quinto vaso. •  Añadir otra cuarta parte de la disolución verde en la parte superior de la azul. Para hacer esto, coloque su cuchara dentro del vaso. Apoye ligeramente por encima de la capa azul, y vierte la disolución de color verde en la parte posterior de la cuchara. Trata de no perturbar la disolución azul del vaso. •  Añadir otra cuarta parte de la disolución amarilla en la parte superior de la

.

capa verde. Y hacer lo mismo con la disolución de color rojo.

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Video: Arcoíris en un vaso de cristal

El hidrógeno H2 Hidrógeno 75%

Universo

Hidrógeno 63%

-‐  “Formador de agua” -‐  Gas -‐  Incoloro -‐  Inodoro -‐  Insípido -‐  Inﬂamable

Seres vivos

Hidrógeno 0,9%

Corteza terrestre

Abundante en el núcleo del Sol.

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El helio He Helio 15,9%

-‐  “Sol” -‐  Gas monoatómico -‐  No forma compuestos -‐  Más ligero que el aire -‐  No es inﬂamable

Universo 1860 1868 - -‐ Descubrimiento

durante un eclipse.

Helio en la corona del espectro solar

Helio

El nitrógeno N2 - “Formador de nitratos" -‐ Gas -‐  Incoloro -‐  Inodoro -‐  Insípido -‐  Inerte

Nitrógeno 78%

Atmósfera

Proteínas Formadas por nitrógeno, entre otros elementos.

Nitrógeno 1,4%

Seres vivos

Nitratos En las plantas se convierten en compuestos orgánicos nitrogenados como los aminoácidos.

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El oxígeno O2 Oxígeno 21%

-‐  “Formador de ácidos” -‐  Gas -‐  Incoloro -‐  Inodoro -‐  Insípido

Atmósfera

Oxígeno 25,5%

O3

Seres vivos

Ozono H 2O

Oxígeno 47%

Corteza terrestre

Agua

El carbono C Carbono 0,03%

- “Carbón“ -  Sólido

-‐  Base de compuestos orgánicos -‐  Gran capacidad de formar compuestos

Atmósfera Carbón

Dióxido de carbono

Carbono 9,5%

Seres vivos

Graﬁto

Carbono 0,19%

Petróleo

Corteza terrestre

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AcKvidad 8: Vela bajo agua •  Materiales 1. Un plato hondo con agua. 2. Una vela. 3. Un vaso. 4. Colorante (opcional).

Procedimiento •  1. Llenar el plato con agua (si quiere puede agregarle colorante para visualizar mejor el efecto). 2. Encender la vela y la colocarla dentro del plato de manera que el agua no toque la llama. 3. Colocamos un vaso encima de la vela de modo que la cubra. 4. Esperar unos segundos y observar que la llama se apaga y que el agua entra en el vaso.

AcKvidad 9: Vela bajo agua

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Otros elementos de la corteza terrestre

Silicio 28%

Aluminio 7,9% Corteza terrestre

Hierro 4,5%

Calcio 3,5% Magnesio 2,2% PULSA EN LAS FLECHAS PARA DETALLES

Otros elementos de la corteza terrestre Silicio 28%

Si -‐Elemento sólido -‐Color pardo -‐No aparece libre Microchip

Corteza terrestre

Mineral compuesto por sílice (SiO2)

Cuarzo

VOLVER

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Otros elementos de la corteza terrestre

Aluminio 7,9%

Al -‐Metal blando -‐Color gris blanquecino -‐No aparece libre -‐Se obKene principalmente de la bauxita

Corteza terrestre

Micas Feldespatos VOLVER

Otros elementos de la corteza terrestre

Hierro 4,5%

Corteza terrestre

Mineral mezcla de hierro y oxígeno.

Fe -‐Metal -‐Color gris -‐No aparece libre

Oligisto

Pirita Acero

Mineral mezcla de hierro y azufre.

Aleación de hierro y carbono.

VOLVER

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Otros elementos de la corteza terrestre Mg -‐Metal -‐Color blanco -‐Brillo plateado -‐No aparece libre Fuegos arKﬁciales

Corteza terrestre

Magnesio 2,2%

Talco Silicato de magnesio

Olivino

Mineral mezcla de hierro y magnesio

VOLVER

Otros elementos de la corteza terrestre Ca -‐Metal -‐Color blanco grisáceo -‐No aparece libre

Calcio 3,5%

Corteza terrestre

Calcio Carbonato de calcio (CaCO3)

Calcita

Caliza Roca compuesta, en mayor parte, por carbonato de calcio.

EstalacKtas

VOLVER

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Algunos elementos en el agua del mar Cloro

Sales Cloruro de sodio

EL AGUA (H2O)

Composición química media del agua de mar

Gramos por litro

-‐Gas -‐Color amarillo verdoso -‐Más denso que el aire -‐Irritante -‐Desinfección del agua

Sodio

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Cloruro de magnesio

5

Sulfato de sodio

4

Cloruro de calcio

1,1

Cloruro de potasio

0,7

Bicarbonato de sodio

0,2

Otras

0,5

Total

35,5

-‐Metal sólido muy blando -‐Brillo metálico -‐Forma muchos compuestos -‐No se encuentra libre -‐Reacciona con el oxígeno

Halita

Potasio Cloruro de potasio

-‐Metal blando -‐Brillo metálico -‐Forma compuestos -‐No se encuentra libre

El agua Puentes de hidrógeno

Moléculas de agua

68% agua VOLVER

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¿Preguntas?

Post-‐prueba

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