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sábado, 27 de agosto de 2011
¿Sabes para qué sirve cada elemento en nuestra vida diaria?
Del Foro "Química y Sociedad"
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sábado, 20 de agosto de 2011
Masa atómica
Como podrás imaginar, el pequeñisimo tamaño de los átomos hace que sea imposible medir sus masas directamente en la balanza. Sin embargo es posible determinar masas atómicas relativas, es decir, comparando la masa de un átomo de un elemento con la masa de otro átomo que se toma como patrón.
A partir de 1961 se eligió como patrón al isótopo más estable del carbono, el carbono-12, al que se le asigna arbitrariamente el valor de 12,0000 unidades de masa atómica. En base a él se define la unidad de masa atómica (uma) que se representa con la letra griega µ.
Entonces:
Si decimos que un átomo de magnesio tiene una masa de 24,0 unidades de masa atómica, interpretamos que este átomo tiene una masa doble a la del átomo de carbono-12.
¿Cómo se determina la masa atómica de cada uno de los elementos considerando la existencia de los isótopos?
Con un instrumento llamado espectrómetro de masas se determina la masa de cada uno de los isótopos de un elemento y su abundancia. A partir de esos datos se calcula el promedio.
A partir de 1961 se eligió como patrón al isótopo más estable del carbono, el carbono-12, al que se le asigna arbitrariamente el valor de 12,0000 unidades de masa atómica. En base a él se define la unidad de masa atómica (uma) que se representa con la letra griega µ.
1 unidad de masa atómica (µ) = una doceava parte de la masa de un átomo de carbono-12 =
1,66 x 10-24g
Entonces:
Se llama masa atómica relativa a la masa de un átomo medida por comparación con la del carbono-12.
¿Cómo se determina la masa atómica de cada uno de los elementos considerando la existencia de los isótopos?
Con un instrumento llamado espectrómetro de masas se determina la masa de cada uno de los isótopos de un elemento y su abundancia. A partir de esos datos se calcula el promedio.
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| Espectrómetro de masas |
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| Espectrómetro de masas de doble sector (SIdI, UAM) |
jueves, 11 de agosto de 2011
Número atómico y número másico
Número atómico (Z)
El número atómico de un elemento es un entero igual al número de protones que hay en el núcleo de un átomo del elemento.
Como sabemos, en un átomo hay la misma cantidad de protones y electrones, por lo tanto, el número atómico coincide también con el número de electrones de un átomo.
El número atómico se representa con la letra Z y se indica como subíndice a la izquierda del símbolo del elemento.
Por ejemplo: 11Na
El número atómico identifica al elemento tanto como su nombre o como su símbolo químico. Es igual para todos los átomos de un mismo elemento.
Es decir si nos referimos al elemento con Z=11, estamos haciendo referencia al sodio cuyo símbolo es Na. Esto significa que todos los átomos de sodio tienen 11 protones en el núcleo.
Número másico (A)
El número másico, o número de masa, es un entero igual a la suma del número de protones y del número de neutrones que hay en el núcleo de un átomo.
El número másico se representa con la letra A y se indica como supraíndice a la izquierda del símbolo químico del elemento.
Por ejemplo:
Número atómico Z= 11
Como hemos dicho, un átomo de sodio tiene 11 protones en el núcleo. Como es eléctricamente neutro, también tiene 11 electrones en la periferia.
Número másico A=23
El núcleo, está formado por 23 partículas de las cuales 11 son protones.
El resto, son neutrones. Por lo tanto tiene 12 neutrones.
A - Z= 23 - 11 = 12
Isótopos
Aunque el número atómico es el mismo para todos los átomos de un determinado el elemento. No sucede lo mismo con el número másico. Es decir que pueden existir átomos de un mismo elemento que posean números másicos diferentes.
Los isótopos, por lo tanto, tienen igual valor de Z (número de protones) por ser átomos de un mismo elemento; se diferencian en el valor de A porque tienen diferente número de neutrones.
La palabra isótopo significa iso "igual", topo "lugar" (en la tabla periódica).
Los elementos químicos están formados por mezclas de isótopos.
El número atómico de un elemento es un entero igual al número de protones que hay en el núcleo de un átomo del elemento.
Z= No de p+
Como sabemos, en un átomo hay la misma cantidad de protones y electrones, por lo tanto, el número atómico coincide también con el número de electrones de un átomo.
El número atómico se representa con la letra Z y se indica como subíndice a la izquierda del símbolo del elemento.
Por ejemplo: 11Na
El número atómico identifica al elemento tanto como su nombre o como su símbolo químico. Es igual para todos los átomos de un mismo elemento.
Es decir si nos referimos al elemento con Z=11, estamos haciendo referencia al sodio cuyo símbolo es Na. Esto significa que todos los átomos de sodio tienen 11 protones en el núcleo.
Número másico (A)
El número másico, o número de masa, es un entero igual a la suma del número de protones y del número de neutrones que hay en el núcleo de un átomo.
A= No de p+ + No de no
El número másico se representa con la letra A y se indica como supraíndice a la izquierda del símbolo químico del elemento.
Por ejemplo:
Como hemos dicho, un átomo de sodio tiene 11 protones en el núcleo. Como es eléctricamente neutro, también tiene 11 electrones en la periferia.
Número másico A=23
El núcleo, está formado por 23 partículas de las cuales 11 son protones.
El resto, son neutrones. Por lo tanto tiene 12 neutrones.
A - Z= 23 - 11 = 12
Isótopos
Aunque el número atómico es el mismo para todos los átomos de un determinado el elemento. No sucede lo mismo con el número másico. Es decir que pueden existir átomos de un mismo elemento que posean números másicos diferentes.
Se llama isótopos a los átomos de un mismo elemento que tienen diferente masa. Es decir, átomos que tienen igual número de protones, pero difernte número de neutrones.
Los isótopos, por lo tanto, tienen igual valor de Z (número de protones) por ser átomos de un mismo elemento; se diferencian en el valor de A porque tienen diferente número de neutrones.
La palabra isótopo significa iso "igual", topo "lugar" (en la tabla periódica).
Los elementos químicos están formados por mezclas de isótopos.
viernes, 5 de agosto de 2011
¿Se pueden ver los átomos?
El avance tecnológico ha permitido realizar algunas visualizaciones del átomo. Actualmente pueden obtenerse imágenes de los átomo de la superficie de algunos sólidos utilizando un Microscopio de efecto túnel (STM) y procesando con un software especializado. La resolución del microscopio de efecto túnel es espectacular: menos de un décimo del radio promedio de un átomo, y ha permitido obtener mapas muy precisos de superficies de metales o de semiconductores, en los que cada átomo puede distinguirse de su vecino (ayuda inapreciable para las necesidades de la microelectrónica moderna), y ha proporcionado también imágenes atómicas de moléculas de ADN.
El microscopio está equipado con una “aguja” en cuya punta sólo hay un átomo. Esta aguja se posiciona a una pequeñísima distancia de una superficie muy lisa de materia conductora o semiconductora, y se estable una pequeña diferencia de potencial entre aguja y materia. La aguja hace múltiples barridos sobre la superficie y un ordenador va captando la reacción de los electrones de la materia bajo el efecto de túnel a través de las intensidades eléctricas que se provocan. El resultado es esa especie de mapa topográfico en 3D de los átomos que componen la materia que recogen estas imágenes.
Algunas imágenes:
Fuentes: http://1.bp.blogspot.com
http://aportes.educ.ar
http://www.crhea.cnrs.fr/crhea-en
http://www.cienciateca.com
http://www.ciencias.ies-bezmiliana.org
El microscopio está equipado con una “aguja” en cuya punta sólo hay un átomo. Esta aguja se posiciona a una pequeñísima distancia de una superficie muy lisa de materia conductora o semiconductora, y se estable una pequeña diferencia de potencial entre aguja y materia. La aguja hace múltiples barridos sobre la superficie y un ordenador va captando la reacción de los electrones de la materia bajo el efecto de túnel a través de las intensidades eléctricas que se provocan. El resultado es esa especie de mapa topográfico en 3D de los átomos que componen la materia que recogen estas imágenes.
Algunas imágenes:
Fuentes: http://1.bp.blogspot.com
http://aportes.educ.ar
http://www.crhea.cnrs.fr/crhea-en
http://www.cienciateca.com
http://www.ciencias.ies-bezmiliana.org
¿Cuán pequeño es un átomo?
Los invito a que vean la siguiente animación creada por la Universidad de Utah. Está impresionante. Y nos permite imaginarnos mejor ¡lo increíblemente pequeños que son los átomos!
Átomos y estructura atómica
Recordemos que hemos definido los átomos como esas partículas que no se pueden ver con el microscopio y que forman todo el Universo, desde las piedras a los seres vivos, desde el planeta hasta las estrellas.
Una definición más formal es la siguiente:
En otras palabras, un átomo es la partícula más pequeña que posee las propiedades del elemento al que pertenece. Los átomos se conservan indivisibles en las reacciones químicas (no en reacciones nucleares).
Un ejemplo quizás pueda aclarar esta idea:
Imagina que tienes un trozo de cobre y comienzas a dividirlo en pedacitos cada vez más pequeños. Una vez, dos veces, tres veces, cuatro veces, etc. ¿Hasta cuándo puede seguir este proceso?
Es decir, ¿hasta qué punto se podría dividir el cobre?
Respuesta: se podría dividir el trozo de cobre hasta obtener los átomos de cobre por separado. Si dividieramos esos átomos, los fragmentos obtenidos ya no presentarían las propiedades del cobre. Es decir, ya no sería "cobre".
A ésto nos referimos cuando decimos que el átomo es la partícula más pequeña de un elemento químico que puede existir.
¿Esto quiere decir que los átomos son las partículas más pequeñas que existen en el Universo?
La respuesta es NO. Son las partículas más pequeñas de un elemento químico. Que no es lo mismo.
Como veremos, los átomos están formados a su vez por otras partículas más pequeñas llamadas partículas subatómicas (y éstas, a su vez, por otras más pequeñas).
Dentro de la filosofía de la antigua Grecia, la palabra átomo se empleaba para referirse a la parte más pequeña de materia y se considerada indestructible (átomo, en griego significa "indivisible"). Ya entonces, Demócrito (460-370 a.C.) entendía que todas las sustancias existentes son diferentes porque están constituidas por diversos tipos de unidades diminutas. El conocimiento de su tamaño y su naturaleza avanzó muy lentamente a lo largo de los siglos. Hoy sabemos que los átomos no son indivisibles, ni son sencillas esferas macisas como fueron imaginadas durante mucho tiempo, sino que tienen una determinada estructura.
Estructura de los átomos
En los átomos se diferencian dos zonas o regiones:
Para tener una idea, si un átomo fuera del tamaño del estadio Centenario, el núcleo sería más pequeño que un grano de arena colocado en el centro de la cancha.
Se conocen tres partículas subatómicas fundamentales:
Ubicación de las partículas subatómicas
Los protones y los neutrones forman el núcleo y por eso se les llama nucleones.
Los electrones se mueven en la periferia, sin trayectoria definida, y la probabilidad de encontrarlos es mayor en los orbitales.
En un átomo de cualquier elemento el número de protones y el número de electrones son iguales.
¿Dónde están los electrones?
No podemos saber a ciencia cierta dónde está un electrón en un momento dado, ya que existe algo llamado principio de incertidumbre (que estudiarás en cursos posteriores), pero al menos podemos tener una idea de cuál es la zona de mayor probabilidad de encontrar a los electrones. Esa zona se llama orbital.
En esa zona la probabilidad de encontrar al electrón es aproximadamente 95%. "Probabilidad" significa "posibilidad". Esto significa que de 100 veces que se busque al electrón, 95 veces se lo "encontrará" en esa zona, moviéndose, pero sin girar en órbitas alrededor del núcleo.
Entonces, actualmente se rechaza la idea de los electrones girando en órbitas alrededor del núcleo y surge el concepto de orbital, zona donde es mayor la probabilidad de encontrar a los electrones moviéndose sin trayectoria conocida.
Representación de un átomo del elemento helio (He)
Es muy difícil "representar" un átomo, debido a su complejidad y a que se pueden cometer errores justamente por intentar simplificar la realidad. Pero, para tener una idea de lo que estamos hablando, vamos a recurrir a una representación por computadora de un átomo de helio (He). Repetimos: se trata de un modelo, una representación de la realidad.
Características de las partículas subatómicas
Resumiendo:
Una definición más formal es la siguiente:
Un átomo es la unidad cuantificable más pequeña de un elemento químico que puede existir, ya sea sólo o en combinación química con otros átomos del mismo o de otro elemento.
En otras palabras, un átomo es la partícula más pequeña que posee las propiedades del elemento al que pertenece. Los átomos se conservan indivisibles en las reacciones químicas (no en reacciones nucleares).
Un ejemplo quizás pueda aclarar esta idea:
Imagina que tienes un trozo de cobre y comienzas a dividirlo en pedacitos cada vez más pequeños. Una vez, dos veces, tres veces, cuatro veces, etc. ¿Hasta cuándo puede seguir este proceso?
Respuesta: se podría dividir el trozo de cobre hasta obtener los átomos de cobre por separado. Si dividieramos esos átomos, los fragmentos obtenidos ya no presentarían las propiedades del cobre. Es decir, ya no sería "cobre".
A ésto nos referimos cuando decimos que el átomo es la partícula más pequeña de un elemento químico que puede existir.
¿Esto quiere decir que los átomos son las partículas más pequeñas que existen en el Universo?
La respuesta es NO. Son las partículas más pequeñas de un elemento químico. Que no es lo mismo.
Como veremos, los átomos están formados a su vez por otras partículas más pequeñas llamadas partículas subatómicas (y éstas, a su vez, por otras más pequeñas).
Dentro de la filosofía de la antigua Grecia, la palabra átomo se empleaba para referirse a la parte más pequeña de materia y se considerada indestructible (átomo, en griego significa "indivisible"). Ya entonces, Demócrito (460-370 a.C.) entendía que todas las sustancias existentes son diferentes porque están constituidas por diversos tipos de unidades diminutas. El conocimiento de su tamaño y su naturaleza avanzó muy lentamente a lo largo de los siglos. Hoy sabemos que los átomos no son indivisibles, ni son sencillas esferas macisas como fueron imaginadas durante mucho tiempo, sino que tienen una determinada estructura.
Estructura de los átomos
En los átomos se diferencian dos zonas o regiones:
- núcleo, parte central
- periferia, espacio que rodea al núcleo
Para tener una idea, si un átomo fuera del tamaño del estadio Centenario, el núcleo sería más pequeño que un grano de arena colocado en el centro de la cancha.
Se conocen tres partículas subatómicas fundamentales:
- el protón
- el neutrón
- el electrón
Ubicación de las partículas subatómicas
Los protones y los neutrones forman el núcleo y por eso se les llama nucleones.
Los electrones se mueven en la periferia, sin trayectoria definida, y la probabilidad de encontrarlos es mayor en los orbitales.
En un átomo de cualquier elemento el número de protones y el número de electrones son iguales.
¿Dónde están los electrones?
No podemos saber a ciencia cierta dónde está un electrón en un momento dado, ya que existe algo llamado principio de incertidumbre (que estudiarás en cursos posteriores), pero al menos podemos tener una idea de cuál es la zona de mayor probabilidad de encontrar a los electrones. Esa zona se llama orbital.
Un orbital es una zona del espacio alrededor del núcleo donde es mayor la probabilidad de encontrar a los electrones.
Entonces, actualmente se rechaza la idea de los electrones girando en órbitas alrededor del núcleo y surge el concepto de orbital, zona donde es mayor la probabilidad de encontrar a los electrones moviéndose sin trayectoria conocida.
Representación de un átomo del elemento helio (He)
Es muy difícil "representar" un átomo, debido a su complejidad y a que se pueden cometer errores justamente por intentar simplificar la realidad. Pero, para tener una idea de lo que estamos hablando, vamos a recurrir a una representación por computadora de un átomo de helio (He). Repetimos: se trata de un modelo, una representación de la realidad.
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| Modelo de un átomo de helio. En la ampliación se muestran dos protones y dos neutrones que forman el núcleo de este átomo. La región sombreada alrededor del núcleo corresponde a un orbital "s" donde es más probable encontrar los dos electrones de este átomo. El orbital se representa como una zona difusa en los bordes ya que la probabilidad de encontrar los electrones disminuye a medida que nos alejamos del núcleo. |
Características de las partículas subatómicas
- El protón se representa p+ : tiene carga positiva y se le adjudica una masa relativa igual a 1.
- El electrón se representa e-: tiene carga negativa y una masa casi 2000 veces menor a la masa del protón.
- El neutrón se representa n0: no tiene carga y su masa es apenas algo mayor que la del protón.
Resumiendo:
- La masa del átomo está concentrada prácticamente en el núcleo.
- Como el volumen del núcleo es extremadamente pequeño respecto al volumen de la periferia, y en él se concentra la masa del átomo, se deduce que es muy denso.
- En el núcleo está la carga positiva del átomo.
- La carga negativa se encuentra en la periferia.
- Los átomos son eléctricamente neutros, es decir tienen igual número de protones (positivos) que de electrones (negativos).
jueves, 4 de agosto de 2011
Tabla periódica con curiosidades de los elementos químicos
En esta tabla no encontrarás información sobre energías de ionización ni sobre configuraciones electrónicas ni sobre otras cosas tan serias.
Aquí hallarás datos curiosos y anecdóticos sobre los elementos químicos y su historia.
La página: http://ciencianet.com/tabla.html
Aquí hallarás datos curiosos y anecdóticos sobre los elementos químicos y su historia.
La página: http://ciencianet.com/tabla.html
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