Masa Masa molecularmolecular Se puede calcular la masa de las Se puede calcular la masa de las

moléculas si se conocen las masas moléculas si se conocen las masas atómicas de los átomos que las atómicas de los átomos que las formanforman

La masa molecular (peso molecular) La masa molecular (peso molecular) es la suma de las masas atómicas –es la suma de las masas atómicas –en uma- den una moléculaen uma- den una molécula

Masa Masa molarmolar de un elemento de un elemento

Las UMA son una escala Las UMA son una escala relativa relativa de de masasmasas

No se puede pesar en una balanza No se puede pesar en una balanza que indique UMAsque indique UMAs

En la realidad manejamos cantidades En la realidad manejamos cantidades que tienen miles de átomos:que tienen miles de átomos:• Para eso se utiliza una unidad que Para eso se utiliza una unidad que

describa cantidades con muchos átomos.describa cantidades con muchos átomos.

Los químicos miden Los químicos miden átomos y moléculas en átomos y moléculas en molesmoles

En el sistema SI:En el sistema SI:• MOL es la cantidad de una MOL es la cantidad de una

sustancia que contiene tantas sustancia que contiene tantas entidades elementalesentidades elementales (átomos, (átomos, moléculas u otras partículas) como moléculas u otras partículas) como átomos hay exactamente en 12 g átomos hay exactamente en 12 g del isótopo de carbono-12.del isótopo de carbono-12.

Este número se llama numero de Este número se llama numero de AvogradoAvogrado

El valor del NEl valor del NAA aceptado: aceptado:•6,022 x 106,022 x 102323

Un mol de átomos de H tiene Un mol de átomos de H tiene 6,022 x 106,022 x 1023 23 átomos de átomos de hidrógenohidrógeno

1 mol de átomos de carbono 1 mol de átomos de carbono tiene:tiene:

6,022 x 106,022 x 1023 23 átomos de átomos de carbonocarbono

Esta cantidad de carbono es Esta cantidad de carbono es la la masa molarmasa molar::• la masa en (g o kg) de 1 mol de la masa en (g o kg) de 1 mol de

unidades (átomos, moléculas) de unidades (átomos, moléculas) de una sustanciauna sustancia

Entonces: se puede calcular la Entonces: se puede calcular la masa de las moléculas si se masa de las moléculas si se suman las masas atómicas –en suman las masas atómicas –en uma- de los átomos que las uma- de los átomos que las formanforman

La masa molecular = peso La masa molecular = peso molecularmolecular

H20:H20: 2 (masa atómica de H) + 2 (masa atómica de H) +

masa atómica de Omasa atómica de O 2(1.008 uma) + 16 uma = 2(1.008 uma) + 16 uma =

18.02 uma18.02 uma

A partir de la masa molecular (en A partir de la masa molecular (en uma) se determina la masa uma) se determina la masa molar (en gramos)molar (en gramos)

La masa molar de un compuesto La masa molar de un compuesto es es numéricamentenuméricamente igual a su igual a su masa molecular (en uma):masa molecular (en uma):•Un mol de H2O pesa 18,02 gUn mol de H2O pesa 18,02 g (y (y

contiene contiene 6,022 x 106,022 x 1023 23 moléculas)moléculas)

Cuantas moles de CH4 hay en 6,07 Cuantas moles de CH4 hay en 6,07 g de CH4g de CH4

C: 12.01 uma H: 1.008 umaC: 12.01 uma H: 1.008 uma

1) calcular la masa molar.1) calcular la masa molar. 2) calcular el número de moles en la 2) calcular el número de moles en la

cantidad dada:cantidad dada: 1mol CH4 x 1mol CH4 x x x g CH4 = g CH4 =

Masa molar( g CH4)Masa molar( g CH4)

Configuración Configuración electrónicaelectrónica

Los protones y neutrones están en Los protones y neutrones están en el núcleo en medio de una nube de el núcleo en medio de una nube de electroneselectrones

Los electrones que se mueven Los electrones que se mueven alrededor del núcleo se distribuyen alrededor del núcleo se distribuyen en en niveles energéticosniveles energéticos

La mecánica cuántica (ondulatoria) aclara La mecánica cuántica (ondulatoria) aclara que no se puede saber en qué parte del que no se puede saber en qué parte del átomo se localiza un electrón:átomo se localiza un electrón:• Pero define una región en la que puede Pero define una región en la que puede

encontrarse en un momento dado.encontrarse en un momento dado.

Densidad electrónica: este concepto se Densidad electrónica: este concepto se refiere a la probabilidad de encontrar un refiere a la probabilidad de encontrar un átomo en una región del átomoátomo en una región del átomo

Distribución de la densidad electrónica:

Cuadrado de la función de onda ψ2

Según el modelo de Bohr los Según el modelo de Bohr los electrónes se ubicaban en órbitaselectrónes se ubicaban en órbitas

En la descripción de un átomo con la En la descripción de un átomo con la mecánica cuántica la idea de órbita mecánica cuántica la idea de órbita se sustituye por la de orbitalse sustituye por la de orbital

Un orbital atómico tiene energía y Un orbital atómico tiene energía y distribución características de la distribución características de la densidad electrónicadensidad electrónica

Los número cuánticosLos número cuánticos

Para describir la distribución de Para describir la distribución de electrones, la mecánica cuántica electrones, la mecánica cuántica necesita 3 números:necesita 3 números:• El número cuántico principalEl número cuántico principal• El número cuántico del momento El número cuántico del momento

angularangular• El número cuántico magnéticoEl número cuántico magnético• El número cuántico de espínEl número cuántico de espín

Los Los electrones determinan como electrones determinan como se comporta un átomo, se comporta un átomo, químicamentequímicamente

Los electrones del nivel energético Los electrones del nivel energético más alto son los más alto son los electrones de electrones de valenciavalencia y son los que determinan y son los que determinan la QUIMICA DEL ELEMENTOla QUIMICA DEL ELEMENTO

N: el número cuántico principalN: el número cuántico principal

• Indica el número de niveles de Indica el número de niveles de energíaenergía

• Mientras más grande es el valor Mientras más grande es el valor numérico, mayor es la distancia numérico, mayor es la distancia entre el electrón y el núcleo = entre el electrón y el núcleo = orbital más grande y menos orbital más grande y menos estableestable

L: el número del momento angularL: el número del momento angular

Indica la Indica la formaforma de los orbitales de los orbitales El valor de El valor de ll depende del número depende del número

principal:principal:• Para un valor de n, Para un valor de n, ll tiene todos los tiene todos los

valores enteros posiblesvalores enteros posibles• desde 0 hasta n-1desde 0 hasta n-1

N = 1 N = 1 ll = n-1= 0 ( 0)= n-1= 0 ( 0) N = 2 N = 2 ll = n-1= 1 (0,1) = n-1= 1 (0,1) N = 3 N = 3 ll = n–1= 2 (0,1,2)= n–1= 2 (0,1,2)

El valor de El valor de ll se se designa con letras:designa con letras:

00 ss

11 pp

22 dd

33 ff

44 gg

55 hh

nn ll0 a n-10 a n-1

11 00 ss Subnivel u orbital

22 00

112s2s

2p2pSubnivelSubnivel

33 00

11

22

3s3s

3p3p

3d3d

SubnivelSubnivelsubnivel

l

nn ll0 a n-10 a n-1

mmll

Número Número cuántico cuántico magnéticomagnético2 2 ll + 1 + 1

Número Número (cantidad(cantidadad)de ad)de orbitalesorbitales

11 00 00 (1 x s)(1 x s)

22 00

1100

-1,0,1-1,0,1(1xs)(1xs)

(3xp)(3xp)

33 00

11

22

00

-1,0,1-1,0,1

-2,-1,0,1,2-2,-1,0,1,2

(1xs)(1xs)

(3xp)(3xp)

(5xd)(5xd)

Subnivel

Subnivel

Subnivel

- ll, -l+1, 0, + l-1, + ll

nn ll0 a n-10 a n-1

Número de Número de orbitalesorbitales

Nombre de Nombre de los los orbitalesorbitales

11 00 11 1s1s

22 00

1111

332s2s

2p 2p 2p2p 2p 2p

33 00

11

22

11

33

55

3s3s

33pp 3 3pp 3 3pp3d 3d 3d 3d 3d3d 3d 3d 3d 3d

Subnivel

Subnivel

Subnivel

En el nivel 2 hay 2 subniveles, el subnivel 2s tiene 1 orbital y el subnivel 2 p tiene 3 orbitales

La energía de los orbitalesLa energía de los orbitales

La energía de un electrón La energía de un electrón depende de su número depende de su número cuántico de momento angular cuántico de momento angular y de su número cuántico y de su número cuántico principal.principal.

La energía de un electrón depende no solo de la suma de energía de los orbitales sino de la energía de repulsión

Para entender el Para entender el comportamiento electrónico de comportamiento electrónico de los átomos se debe conocer la los átomos se debe conocer la configuración:configuración:• Como están distribuidos los Como están distribuidos los

electrones en los orbitaleselectrones en los orbitales

Reglas generales para asignar Reglas generales para asignar electrones en los orbitales:electrones en los orbitales:

Cada nivel o capa n tiene n Cada nivel o capa n tiene n subnivelessubniveles

• n=2, l=n=2, l=0,10,1 Cada subnivel del número cuántico Cada subnivel del número cuántico l: l:

tiene tiene 2l + 1 orbitales2l + 1 orbitales• L=1 l p ?p ?p ?pL=1 l p ?p ?p ?p

Cada orbital (ej:p) tiene 2 electronesCada orbital (ej:p) tiene 2 electrones

Con la fórmula 2nCon la fórmula 2n2 2 se sabe el máximo se sabe el máximo número de electrones en el nivelnúmero de electrones en el nivel

Configuración electrónicaConfiguración electrónica• del H:del H:• del Li:del Li:• del Be: del Be: • del B del B • del Cdel C• del Ndel N• del Odel O• del Fdel F• del Ne del Ne • Número total de electrones que se Número total de electrones que se

encuentran en el nivel 3 y en el 4encuentran en el nivel 3 y en el 4• Z=19Z=19

La configuración electrónica externa La configuración electrónica externa es semejante en los elementos del es semejante en los elementos del mismo grupo y eso hace que tengan mismo grupo y eso hace que tengan un comportamiento químico un comportamiento químico parecido:parecido:

GRUPO 1a GRUPO 2AGRUPO 1a GRUPO 2A• LI [He]2sLI [He]2s11 Be [He]2s Be [He]2s22

• Na [Ne]3sNa [Ne]3s11 Mg [Ne]3s Mg [Ne]3s22

• K `[Ar]4sK `[Ar]4s11 Ca [Ar]4s Ca [Ar]4s22

La configuración electrónica del La configuración electrónica del grupo 7A, los halógenos es nsgrupo 7A, los halógenos es ns22 np np55

En los grupos 3A a 7A no es posible En los grupos 3A a 7A no es posible hacer predicciones generales porque hacer predicciones generales porque dentro de cada grupo hay metales, dentro de cada grupo hay metales, metaloides y no metales.metaloides y no metales.

Muchos compuestos están formados Muchos compuestos están formados por aniones y cationespor aniones y cationes

Cómo es la configuración eléctrónica Cómo es la configuración eléctrónica de los iones?de los iones?• Los que se derivan de elementos Los que se derivan de elementos

representativos: representativos: Tienen la configuración electrónica Tienen la configuración electrónica

externa de un gas noble:externa de un gas noble:• Na [Ne]3sNa [Ne]3s1 1 NaNa++ [Ne] [Ne]

• Ca [Ar]4sCa [Ar]4s2 2 CaCa++++ [Ar] [Ar]• Al [Ne]3sAl [Ne]3s223p3p1 1 Al Al ++++++[Ne][Ne]

En el caso de los aniones se agrega En el caso de los aniones se agrega electrones:electrones:• H 1s HH 1s H-- 1s 1s22 o [He] o [He] • F 1sF 1s222s2s222p2p5 5 FF-- 1s 1s222s2s222p2p66 o [Ne] o [Ne] • O 1sO 1s222s2s222p2p4 4 OO2-2- 1s 1s222s2s222p2p66 o [Ne] o [Ne] • N 1sN 1s222s2s222p2p3 3 NN3-3- 1s 1s222s2s222p2p66 o [Ne] o [Ne]

Al estudiar la configuración Al estudiar la configuración electrónica se observa una electrónica se observa una variación periódicavariación periódica al aumentar el al aumentar el número atómico.número atómico.

Las propiedades físicas también Las propiedades físicas también tienen variación periódica.tienen variación periódica.

Vamos a analizar algunas Vamos a analizar algunas propiedades físicas que influyen en el propiedades físicas que influyen en el comportamiento químico de los comportamiento químico de los elementos que están en el mismo elementos que están en el mismo grupo:grupo:

Carga Nuclear EfectivaCarga Nuclear Efectiva

1) Los electrones del primer nivel 1) Los electrones del primer nivel ejercen un efecto protector:ejercen un efecto protector:• Reducen la atracción electrostática Reducen la atracción electrostática

entre los protones del núcleo y los entre los protones del núcleo y los electrones externos.electrones externos.

2) Además las fuerzas de repulsión 2) Además las fuerzas de repulsión entre los electrones compensan la entre los electrones compensan la fuerza de atracción del núcleofuerza de atracción del núcleo

Ejemplo: el átomo de helio: 1sEjemplo: el átomo de helio: 1s2 2 cada cada electrón está “protegido” del núcleo electrón está “protegido” del núcleo por el otro electrónpor el otro electrón

Al considerar la energía que se Al considerar la energía que se necesita para “retirar” los electrones:necesita para “retirar” los electrones:• Para el primero: 2373 kJ (en un mol de Para el primero: 2373 kJ (en un mol de

átomos He)átomos He)• Para el segundo: 5251 kJ (en un mol de Para el segundo: 5251 kJ (en un mol de

iones Heiones He++))

Radio atómicoRadio atómico

El tamaño de un átomo se define El tamaño de un átomo se define como la mitad de la distancia entre 2 como la mitad de la distancia entre 2 núcleos de dos átomos metálicos núcleos de dos átomos metálicos adyacentesadyacentes

El radio atómico depende de la El radio atómico depende de la atracción entre los electrones del atracción entre los electrones del nivel externo y el núcleo:nivel externo y el núcleo:• A mayor carga nuclear efectiva = A mayor carga nuclear efectiva =

mayor atracción = MENOR radiomayor atracción = MENOR radio

Radio atómico aumenta en esa dirección

Radio IónicoRadio Iónico

Es el radio de un catión o aniónEs el radio de un catión o anión Cuando el átomo se convierte en ión Cuando el átomo se convierte en ión

ocurre un cambio en su tamaño:ocurre un cambio en su tamaño:• ANION gana un electrón:ANION gana un electrón:

Radio aumenta por aumento de Radio aumenta por aumento de repulsión, carga nuclear constanterepulsión, carga nuclear constante

• CATION pierde un electrónCATION pierde un electrón Radio disminuye porque disminuye la Radio disminuye porque disminuye la

repulsión, carga nuclear constanterepulsión, carga nuclear constante

Li F Li+ F-

e-

Na y F tienen el mismo número de e- pero Na Z=11 y F Z=9

Energía de ionizaciónEnergía de ionización

La configuración electrónica tiene La configuración electrónica tiene relación con las propiedades relación con las propiedades químicas:químicas:• Las propiedades de los átomos Las propiedades de los átomos

dependerán de la dependerán de la estabilidadestabilidad de los de los electrones externoselectrones externos

Esta estabilidad se refleja en la Esta estabilidad se refleja en la energía de ionizaciónenergía de ionización

Esta energía se define como la Esta energía se define como la energía mínima necesaria para quitar energía mínima necesaria para quitar un electrón a un átomo en estado un electrón a un átomo en estado gaseoso.gaseoso.• Mediría que tan “fuerte” es la unión del Mediría que tan “fuerte” es la unión del

electron con el núcleoelectron con el núcleo Si se quita más de un electrón, la Si se quita más de un electrón, la

energía necesaria será mayor para energía necesaria será mayor para los subsiguientes:los subsiguientes:• El átomo queda positivo y atrae másEl átomo queda positivo y atrae más

A medida que mayor carga nuclear A medida que mayor carga nuclear efectiva tiene el átomo, se necesita efectiva tiene el átomo, se necesita una energía de ionización mayoruna energía de ionización mayor

Los metales tienen energías de Los metales tienen energías de ionización bajas, si se comparan con ionización bajas, si se comparan con los no metales, por eso:los no metales, por eso:• Los metales siempre forman cationes y Los metales siempre forman cationes y

los no metales anioneslos no metales aniones

Afinidad electrónicaAfinidad electrónica

Otra propiedad que influye Otra propiedad que influye en el comportamiento en el comportamiento químico: químico: la capacidad de la capacidad de aceptar electronesaceptar electrones

La tendencia a aceptar La tendencia a aceptar electrones aumenta de electrones aumenta de izquierda a derecha en un izquierda a derecha en un períodoperíodo

““La energía de ionización y la La energía de ionización y la afinidad electrónica ayudan los afinidad electrónica ayudan los químicos a entender los tipos de químicos a entender los tipos de reacciones en las que participan los reacciones en las que participan los elementos”elementos”• La energía de ionización se refiere a la La energía de ionización se refiere a la

atracción de un átomo por sus propios atracción de un átomo por sus propios electroneselectrones

• La afinidad electrónica es la atracción La afinidad electrónica es la atracción de un átomo por un electrón adicionalde un átomo por un electrón adicional

ENLACE QUÍMICOENLACE QUÍMICO

Lewis propuso que los átomos se Lewis propuso que los átomos se combinan para adquirir combinan para adquirir configuraciones electrónicas más configuraciones electrónicas más establesestables• Estabilidad máxima si el átomo es Estabilidad máxima si el átomo es

isoelectrónico con un gas nobleisoelectrónico con un gas noble En la interacción de dos átomos solo En la interacción de dos átomos solo

entran en contacto los electrones entran en contacto los electrones más externos (de valencia)más externos (de valencia)

Símbolo de puntos de Lewis: es útil Símbolo de puntos de Lewis: es útil para asegurar el cálculo, constan los para asegurar el cálculo, constan los electrones de valencia del elementoelectrones de valencia del elemento

Con excepción del helio:Con excepción del helio:• El número de electrones de valencia es El número de electrones de valencia es

igual al número del grupoigual al número del grupo

ENLACE IONICOENLACE IONICO

Baja energía de ionización: forma Baja energía de ionización: forma cationescationes• Metales alcalinos y alcalinotérreosMetales alcalinos y alcalinotérreos

Alta afinidad electrónica: forma Alta afinidad electrónica: forma anionesaniones• Halógenos y el oxígenoHalógenos y el oxígeno

Muchos compuesto resultan de la Muchos compuesto resultan de la combinación de los grupos 1A o 2A y combinación de los grupos 1A o 2A y halógeno u oxígenohalógeno u oxígeno

La fuerza electrostática La fuerza electrostática que une a los iones en un que une a los iones en un compuesto iónico se compuesto iónico se llama enlace iónico.llama enlace iónico.

ENLACE COVALENTEENLACE COVALENTE

Con la proposición de Lewis, se Con la proposición de Lewis, se empezó a comprender cómo y empezó a comprender cómo y porqué se forman las moléculas.porqué se forman las moléculas.

Lewis describió que un enlace Lewis describió que un enlace químico implica que los átomos químico implica que los átomos compartancompartan electrones = enlace electrones = enlace covalentecovalente

Un compuesto covalente tiene Un compuesto covalente tiene enlaces covalentesenlaces covalentes

Al representarlos, se utiliza una Al representarlos, se utiliza una raya:raya:• H H H H

En la formación de enlaces En la formación de enlaces covalentes solo participan los covalentes solo participan los electrones de valenciaelectrones de valencia• De éstos los que no se comparten se De éstos los que no se comparten se

llaman pares libresllaman pares libres

Para representarlos se usan las Para representarlos se usan las ESTRUCTURAS DE LEWIS:ESTRUCTURAS DE LEWIS:• Los pares compartidos como líneas Los pares compartidos como líneas • Los pares libres como puntosLos pares libres como puntos

Los átomos pueden formar enlaces Los átomos pueden formar enlaces sencillos:sencillos:• Unidos por un par de electronesUnidos por un par de electrones

Enlaces dobles:Enlaces dobles:• Comparten 2 pares de electronesComparten 2 pares de electrones

Enlaces triplesEnlaces triples

Comparación entre las Comparación entre las propiedades de los compuestos propiedades de los compuestos

covalentes y los compuestos covalentes y los compuestos iónicosiónicos