Teoría Cuántica y Estructura Atómica

UNIDAD 1 Teoría Cuántica y Estructura Atómica

1.1 El átomo y sus partículas subatómicas.

1.1.1 Rayos Catódicos y Rayos anódicos

1.1.2 Radioactividad

1.2 Base experimental de la teoría cuántica.

1.2.1 Teoría ondulatoria de la luz

1.2.2 Radiación del cuerpo negro y teoría de Planck.

1.2.3 Efecto fotoeléctrico.

1.2.4 Espectros de emisión y series espectrales.

1.3 Teoría atómica de Bohr.

1.3.1 Teoría atómica de Bohr-Sommerfeld.

1.4 Teoría cuántica.

1.4.1 Principio de dualidad. Postulado de De Broglie.

1.4.2 Principio de incertidumbre de Heissemberg.

1.4.3 Ecuación de onda de Schrödinger.

1.4.3.1 Significado físico de lafunción de onda

1.4.3.2 Números cuánticos y orbitales atómicos

1.5 Distribución electronica en sistemas polielectrónicos.

1.5.1 Principio de Aufbau o de construcción.

1.5.2 Principio de exclusión de Pauli.

1.5.3 Principio de máxima multiplicidad de Hund.

1.5.4 Configuración electronica de los elementos y su ubicación en la clasificación periódica.

1.5.5 Principios de Radioactividad

1.6 Aplicaciones tecnológicas de la Emisión electrónica de los átomos.

UNIDAD 2 Los Elementos Químicos y su Clasificación

2.1 Características de la clasificación periódica moderna de los elementos.

2.1.1 Tabla periódica larga y Tabla cuántica.

2.2 Propiedades atómicas y su variación periódica.

2.2.1 Carga nuclear efectiva.

2.2.2 Radio atómico, radio covalente, radio iónico.

2.2.3 Energía de ionización.

2.2.4 Afinidad electronica.

2.2.5 Número de oxidación.

2.2.6 Electronegatividad.

2.3 Aplicación: Impacto económico o ambiental de algunos elementos.

2.3.1 Abundancia de los elementos en la naturaleza.

2.3.2 Elementos de importanciaeconómica.

2.3.3 Elementos contaminantes.

Unidad 3 Enlace Químico

3.1 Introducción.

3.1.1 Concepto de enlace químico.

3.1.2 Clasificación de los enlacesquímicos.

3.1.3 Aplicaciones y limitaciones de la Regla del Octeto.

3.2 Enlace Covalente.

3.2.1 Teorías para explicar el enlace covalente y sus alcances.

3.2.1.1 Teorías del Enlace de Valencia.

3.2.1.2 Hibridación y Geometría molecular.

3.2.1.3 Teoría del Orbital Molecular.

3.3 Enlace iónico.

3.3.1 Formación y propiedades de los compuestos iónicos.

3.3.2 Redes cristalinas.

3.3.2.1 Estructura.

3.3.2.2 Energía reticular.

3.4 Enlace metálico.

3.4.1 Teoría de las bandas. Teoría para explicar el enlace y propiedades (conductividad) de un arreglo infinito de átomos de un elemento en un cristal.

3.4.2 Clasificación de los sólidos en base a su conductividad eléctrica: aislante, conductor, semiconductor.

3.5 Fuerzas intermoleculares y su influencia en las propiedades físicas.

3.5.1 Van der Waals.

3.5.2 Dipolo-dipolo.

3.5.3 Puente de hidrógeno.

3.5.4 Electrostáticas.

3.6 Aplicaciones

Unidad 4 Los Compuestos Químicos 4.1 Clasificación y Nomenclatura de los Compuestos Inorgánicos.

4.1 Clasificación y Nomenclatura de los compuestos inorgánicos

4.1.1 Óxidos

4.1.2 Hidróxidos

4.1.3 Hidruros

4.1.4 Ácidos

4.1.5 Sales

4.2 Reacciones químicas de los compuestos inorgánicos de:

4.2.1 combinación.

4.2.2 descomposición.

4.2.3 sustitución (Simple y doble)

4.2.4 neutralización.

4.2.5 óxido-reducción.

4.3 Impacto económico y ambiental de los compuestos químicos orgánicos e inorgánicos.

4.3.1 Aplicaciones de las reacciones químicas en procesos industriales, de control de contaminación ambiental, etc.)

Unidad 5 Estequimetría

5.1 Conceptos de estequiometría

5.1.1 Conceptos de elemento, compuestos y mezclas.

5.1.2 Número de Avogadro, átomo-gramo, mol-gramo, volumen-gramo-molecular.

5.1.3 Leyes estequiométricas.

5.2 Balanceo de reacciones químicas método oxido reducción, ion-electrón

5.3 Cálculos estequiométricos con reacciones químicas

UNIDAD 1 “Teoría Quántica y Estructura atómica”

1.1 El átomo y sus partículas subatómicas

Es la porción más pequeña de la materia.

El primero en utilizar este término fue Demócrito, porque creía que todos los elementos deberían estar formados por pequeñas partículas que fueran INDIVISIBLES. Átomo, en griego, significa INDIVISIBLE.

Hoy día sabemos, que los átomos no son, como creía Demócrito, indivisibles. De hecho están formados por partículas. ESTRUCTURA ATOMICA.

PARTICULAS FUNDAMENTALES.

El átomo esta formado de partículas de muchos tipos:

PARTICULAS ESTABLES

PARTICULAS INESTABLES

PARTÍCULAS COMPUESTAS

PARTICULAS ESTABLES.

ELECTRÓN. Son aquellas partículas que se encuentra fuera del núcleo y tienen carga negativa. El electrón se caracteriza como partícula finita, de carga negativa y con propiedades ondulatorias. En 1891 Stoney les llamó electrones.

En 1897 Joseph J. Thomson determinó la relación carga/masa (e/m) del electrón estudiando la desviación de los rayos Catódicos por los campos eléctrico y magnético.

PROTON. Son partículas que se encuentran en el núcleo y tienen carga positiva. Fue por medio del experimento de los rayos catódicos se demostró la existencia de estas partículas positivas, con masa y carga. Estas partículas llamadas protones son idénticos al núcleo de hidrógeno.

NEUTRON. Se encuentran junto con los protones en el núcleo y su carga es neutra. Fueron predichos en 1920 por Bothe y Becher, y en 1932 Chadwick demostró su existencia. Los protones fuera del núcleo son muy inestables.

PARTICULAS INESTABLES.

POSITRON. Fue en 1932 cuando Anderson descubrió accidentalmente el positrón al estudiar los campos magnéticos sobre las partículas expulsadas de los núcleos por la absorción de rayos cósmicos. Son partículas iguales que los electrones, pero en sentido opuesto.

NEUTRINO Y ANTINEUTRINO. Partículas pequeñísimas de masa y carga cero, su existencia fue postulada para explicar la pérdida de energía durante la emisión radioactiva de electrones y protones. No existen pruebas concretas de su existencia.

MESÓN. Yukawa postuló su existencia para explicar las energías de enlace descubiertas en los efectos producidos por los rayos cósmicos sobre la materia.

PARTICULAS COMPUESTAS.

DEUTERÓN. Es un núcleo de Deuterio o Hidrógeno pesado, y guarda la misma relación que el Hidrógeno y el protón. Se usa en bombardeo de núcleo.

PARTICULAS ALFA. Es un núcleo de Helio de 2 cargas positivas. Es el producto de la desintegración radioactiva.

1.1.1 Rayos Catódicos y Anódicos

RAYOS CATÓDICOS.

Para estudiar la naturaleza de los rayos catódicos, Thomson utiliza un tubo de rayos catódicos, en el que el ánodo, situado cerca del cátodo, consiste en un cilindro metálico con un orificio muy estrecho y taladrado a lo largo del eje (ver anexo A). Detrás del ánodo se encuentran dos placas metálicas entre las que puede producirse un campo eléctrico vertical X al aplicara las mismas una diferencia de potencial, y en el extremo del tubo esta situada una pantalla de sulfuro de cinc, la cual fluoresce en el punto en que llega el haz de rayos catódicos. Mediante un electroimán aplicado externamente puede producirse un campo magnético horizontal H que actuara perpendicularmente al campo eléctrico y exactamente en la misma región de éste.

Al aplicar el campo eléctrico el haz de rayos catódicos se desvía algo hacia la placa positiva situada, por ejemplo, encima, pero el hecho de no ser dirigido totalmente a ella muestra que estos rayos tienen inercia, esto es, que están constituidos por partículas que tienen masa y, naturalmente, carga eléctrica negativa. Estas partículas fueron denominadas electrones. Si se aplica el campo magnético y no el eléctrico, y el polo Norte esta situado delate y el polo Sur detrás, la desviación de los rayos catódicos tienen lugar también verticalmente pero hacia abajo.

Entonces denominamos rayos catódicos, cuando en el tubo existe un obstáculo cualquiera aparece su sombra nítida dentro de la fluorescencia de la pares, lo cual indica que ésta es producida por una especie de rayos que salen del cátodo en dirección perpendicular a su superficie.

PROPIEDADES DE LOS RAYOS CATÓDICOS.

a. Están formados por partículas materiales cargadas negativamente.

b. Esas partículas reciben el nombre de electrones y constituyen las unidades de electricidad negativa.

c. Los rayos catódicos viajan en línea recta, independientemente de la posición del ánodo.

d. Son desviados por campos eléctricos y magnéticos, lo cual demuestran que son de naturaleza eléctrica.

e. La velocidad de los electrones que forman los rayos catódicos varía desde 10.000 hasta 293.000 kilómetros por segundo.

f. La masa de cada electrón resulto ser de 1/1837, con relación al átomo de hidrógeno. Esta masa se determino de acuerdo con la relación carga sobre masa (e/m).

RAYOS POSITIVOS O ANÓDICOS.

Si se tiene un tubo de descarga con el cátodo perforado se observa detrás del mismo un haz fino de luz producido por unos rayos que pasan a través del mismo un haz fino de luz producido por unos rayos que

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