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EXAMEN QUÍMICA TEMAS 8 Y 9 TEMA 8 Modelos atómicos: -Explicación de los modelos Dalton: 1. La materia está formada por átomos indivisibles 2. Los átomos son invariables 3. Los átomos de los elementos son átomos con igual masa e iguales propiedades químicas 4. Los átomos de diferentes elementos tienen masas y propiedades químicas distintas 5. Los compuestos químicos están formados por la combinación de átomos de diferentes elementos 6. Cuando dos o más átomos de distintos elementos se combinan para formar un mismo compuesto, lo hacen en una relación de números enteros sencillos 7. En las reacciones químicas, los átomos ni se crean ni se destruyen, solo cambian su disposición en las sustancias Thomson: Thomson fue en gran parte uno de los descubridores del electrón. Su modelo se basa en que el átomo estaba formado por una masa de carga positiva (no eran protones) en la que los electrones estaban incrustados uniformemente como en un pastel de pasas; y aquí se concentraba toda la masa del átomo Rutherford: Este modelo se basa en la existencia de un núcleo formado por protones y neutrones en la que se encontraba casi toda la masa del átomo, y los electrones se encuentran giran alrededor del núcleo a gran distancia radiando energía. De esto dedujo que el átomo constituye un espacio fundamentalmente vacío. En su experiencia, Rutherford disparó protones contra una lámina muy fina de oro, y sucedieron tres efectos: Las partículas que chocan contra el núcleo rebotan hacia la fuente de emisión Algunas se desviaban al pasar cerca del núcleo (las polaridades opuestas se atraen y las iguales se repelen) Las que pasan lejos del núcleo atraviesan la lámina de oro Bohr: Este modelo se basa en los espectros atómicos. Cada una de las rayas representa un nivel energético distinto Para explicar su modelo, se basó en tres postulados: 1. Existe cierto número de órbitas circulares estables a lo largo de las cuales los electrones se desplazan a gran velocidad sin emitir energía 2. El electrón tiene, en cada órbita, determinada energía, que es mayor cuanto más alejada esté la órbita del núcleo. Lo que caracteriza a una órbita es su nivel energético 3. El electrón no radia energía mientras permanece en una órbita estable. Cuando el electrón cae de un nivel energético superior a uno inferior, se emite una cantidad de energía definida en forma de radiación Dedujo que había 7 niveles electrónicos, numerados del 1 al 7. Cuando se mejoraron los equipos, uno de sus aprendices, Sommerfeld, observó que las rayas se desdoblaban en otras próximas. Entonces dedujo que se trataban de subniveles energéticos, que pueden albergar un máximo de electrones: s (2), p (6), d (10), f (14). -Comparación de los modelos Thomson – Rutherford En el modelo de Thomson no define un núcleo, mientras que Rutherford habla de un núcleo central con casi toda la masa del átomo (aportada por protones y neutrones) En el modelo de Thomson los electrones están incrustados en una masa de carga positiva, mientras que Rutherford coloca a los electrones girando alrededor del núcleo emitiendo energía Thomson – Bohr En el modelo de Thomson no define el núcleo, pero Bohr, siguiendo el modelo de Rutherford define el núcleo En el modelo de Thomson, los electrones están incrustados en una masa de carga positiva, mientras que Bohr sitúa a los electrones en órbitas circulares estables alrededor del núcleo Rutherford – Bohr En el modelo de Rutherford, los electrones giran alrededor del núcleo radiando energía, mientras que en el modelo de Bohr los electrones se desplazan es órbitas circulares estables sin radiar energía El modelo de Rutherford no explica los espectros atómicos, y el de Bohr más o menos -Limitaciones de los modelos Dalton: la materia no es indivisible, se puede dividir en las partículas subatómicas Thomson: los electrones está localizados en órbitas, no incrustados en una masa de carga positiva Rutherford: si los electrones radian energía constantemente, trazarían su movimiento en espiral hasta llegar al núcleo Bohr: el modelo de los niveles de energía solo sirve para el átomo de hidrógeno, y aún así surgieron complicaciones a medida que evolucionaban los espectroscopios. Sommerfeld perfeccionó este modelo diciendo que las órbitas también pueden ser elípticas. Encontramos dentro de los niveles energéticos los subniveles. Radiactividad -Emisiones Partículas α: constan de 2 protones y dos neutrones, parecidas al núcleo de He Cuando un núcleo radiactivo emite estas partículas, se transforma en otro núcleo de número másico A-4 y de número atómico Z-2 o 4 2 -- Y 24 A 4 Z 2 Partículas β: son electrones muy rápidos procedentes de la desintegración de un neutrón en un protón y un electrón. El número másico no se ve afectado, pero sí el número atómico n 11p e o 1 0 o A Z X Z A1Y Radiación γ: radiación de alta energía que forma parte del espectro electromagnético. La emisión de radiaciones γ por un núcleo no altera ni el Z ni el A, tan solo se trata de un reajuste energético nuclear Configuración electrónica -Diagrama de Möller TEMA 9 Estabilidad energética Los átomos se enlazan para que alcancen la configuración electrónica más estable, es decir, la de gas noble, que es ns2p6. Esto se hace para que tengan menos energía. Todos los elementos tienden a alcanzar esta configuración. Para alcanzar la configuración de gas noble se enlazan de formas distintas formando moléculas. La excepción la pone el H, que alcanza la configuración más estable en 1s2. Características generales de los enlaces: Enlace covalente: se forma entre no metales (parte derecha de la tabla) que tienen configuración electrónica ns2px. En este tipo de enlace los electrones más externos se comparten. Se basa en el préstamo de electrones, así ningún átomo pierde electrones Enlace iónico: se forma entre elementos muy separados entre sí en la tabla periódica. Presentan electronegatividades opuestas. En este tipo de enlace los electrones más exteriores se dan o se reciben Enlace metálico: se forma entre metales. En este tipo de enlace los electrones quedan deslocalizados de sus órbitas sin pertenecer a ningún átomo en concreto Enlace covalente (cristales y diagrama de Lewis – regla del octeto) -Cristales – Propiedades Cristales atómicos covalentes En los cristales covalentes, los átomos se mantienen unidos por enlaces covalentes formando una redes tridimensionales. En estas redes los átomos centrales consiguen la estabilidad, mientras que los exteriores se van enlazando con otros formando redes. Cristales moleculares covalentes Ya que las fuerzas de atracción de estas redes entre moléculas son débiles, estos cristales se pueden romper fácilmente Propiedades de las sustancias simples covalentes o Se presentan en la naturaleza en forma de moléculas, suelen ser gaseosos y, minoritariamente líquidos (Br) o Puntos de fusión y ebullición bajos o No conductores de electricidad ya que no tienen electrones libres o Los cristales covalentes moleculares son sólidos blandos con puntos de fusión y ebullición bajos (I2) o Los elementos covalentes son insolubles o poco solubles en agua. Algunos son solubles en algunos disolventes (CCl4) Compuestos covalentes moleculares – Propiedades o Pueden ser gaseosos, líquidos y sólidos (frágiles, quebradizos; blandos, céreos) o Generalmente no son solubles en agua, pero sí en algunos disolventes (gasolina) o Tienen puntos de fusión y ebullición muy bajos o Son malos conductores del calor y la electricidad Compuestos covalentes reticulares – Propiedades o Gran dureza o Elevados puntos de fusión y ebullición o Prácticamente insolubles en todo o No conducen ni la electricidad ni el calor -Diagrama de Lewis – regla del octeto La regla del octeto establece que, al formarse un enlace químico, la capa más externa tiende a contener 8 electrones. Esta regla se basa en la configuración electrónica de los gases nobles (ns2p6) El enlace covalente se puede representar mediante diagramas de puntos que se conocen como diagramas de Lewis. Esto es una manera de representar los átomos con sus electrones exteriores: Enlace iónico (formación – propiedades) -Formación Este enlace se basa en la transferencia de electrones de un átomo a otro. El producto de esto es que se forma un anión (-) y un catión (+). En consecuencia, la atracción electrostática aumenta la resistencia del enlace. Con esto se consigue que ambos lleguen a la estabilidad -Propiedades Propiedades Son sólidos cristalinos a temperatura ambiente Justificación teórica La intensa fuerza de atracción electrostática que se produce en los compuestos iónicos se extiende en todas direcciones. Los iones están rodeados de iones de carga opuesta formando una red cristalina Tienen elevados puntos de fusión y ebullición Presentan dureza o resistencia a ser rayados Son frágiles y quebradizos Todos los cambios necesarios para romper la distribución iónica requiere gran cantidad de energía Rayar un sólido iónico supone romper un cierto número de enlaces Son frágiles, ya que cuando se golpean lo suficientemente fuerte, se rompen a lo largo de los planos que pasan entre las filas de iones. Se debe que los iones del mismo signo coinciden Son malos conductores de la electricidad en estado sólido Los electrones que intervienen en este enlace están situados en los iones, sin poder moverse dentro del cristal Son buenos conductores de la electricidad cuando están fundidos Cuando el sólido se funde o disuelve, deja iones en libertad que pueden transportar la electricidad 1. Las moléculas de agua envuelven los iones y consiguen liberarlos de la red cristalina La mayoría son muy solubles en agua 2. Los dipolos del agua se orientan de modo distinto según envuelvan un anión o un catión 3. Los compuestos iónicos en agua se disocian en cationes y aniones. Estas disoluciones conducen la electricidad Enlace metálico (formación – propiedades) -Formación Se forma cuando las capas electrónicas exteriores de los átomos metálicos se solapan y los electrones quedan deslocalizados sin pertenecer a ningún átomo en concreto -Propiedades Los metales son bastante duros, pero se pueden estirar hasta formar alambres (son dúctiles), ya que es posibles mover toda una capa de átomos sobre otra Son buenos conductores de la electricidad ya que hay electrones libres Son buenos conductores térmicos, ya que loa átomos están muy próximos entre sí (al transferir calor a una parte del metal, los átomos vibran con mayor energía cinética y la transfieren a sus átomos vecinos al chocar contra ellos. Se extiende rápido por toda la red) Presentan un brillo metálico debido a que cuando la luz incide sobre la superficie libre del metal vuelve a ser emitida de forma inmediata