Estructura atómica de la materia 2022

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El material que figura a continuación se armó en base al cuadernillo de Química del Proyecto 
“Articulación entre la Universidad Nacional del Nordeste y el Nivel Medio/ Polimodal”. 
 
ESTRUCTURA ATÓMICA DE LA MATERIA (2022) 
 
INTRODUCCIÓN 
La materia es todo aquello que tiene masa y ocupa un lugar en el espacio. La materia se 
presenta de diversas formas, tales como personas, plantas, rocas, objetos, bacterias, etc. Si 
recordamos que la Química es la ciencia que estudia la materia y los cambios que puede sufrir, 
podremos comprender la importancia de su estudio para saber cómo funciona el mundo que nos 
rodea. 
Desde tiempos antiguos, los pensadores y filósofos se han preocupado por entender la 
naturaleza de la materia. Las ideas modernas sobre la estructura de la materia se basan en la 
Teoría Atómica de Dalton (1807). Actualmente se sabe que toda la materia está formada por 
átomos, moléculas e iones. Está compuesta por diferentes combinaciones de formas simples de 
materia llamadas elementos químicos. Se han descubierto más de 100 elementos químicos 
(recuerda que la palabra elemento designa a un determinado tipo de átomos. Ej: cuando decimos 
el elemento calcio nos referimos a todos los átomos de calcio que existen, en general). Aquí 
exploraremos el mundo fascinante de los átomos y consideraremos la formación de moléculas e 
iones. 
El átomo. Partículas fundamentales. 
Se puede definir el átomo como la partícula más pequeña que puede existir de un elemento, 
que mantiene su identidad química a través de todos los cambios físicos y químicos. Actualmente 
se sabe que los átomos poseen una estructura interna y están constituidos por partículas de menor 
tamaño llamadas partículas fundamentales o subatómicas. Desde el punto de vista químico, solo 
nos interesan tres de esas partículas : protones, neutrones y electrones. 
Los protones y neutrones forman el núcleo del átomo; los electrones se distribuyen en el 
espacio que rodea al núcleo como si fueran una nube. Este modelo atómico recibe el nombre de 
átomo nuclear. Las propiedades de estas partículas subatómicas se presentan en la Tabla 2.1. 
 
Tabla 2.1. Propiedades de las partículas subatómicas. 
Partícula Símbolo Carga * Masa,g 
electrón 
 
protón 
 
neutrón 
e− 
p+ 
 
n 
−1 
+1 
0 
9,109x10-28 
1,673x10-24 
1,673x10-24 
Las cargas se dan como múltiplos de la carga de un protón, 1,602 x 10-19 culombios en unidades del SI . 
 
Un átomo es eléctricamente neutro porque la carga positiva del núcleo contrarresta 
exactamente la carga negativa de los electrones que lo rodean. 
Al número de protones que hay en el núcleo de un átomo de un elemento se le da el nombre 
de número atómico, Z, del elemento. La cantidad de protones en el núcleo de un átomo es lo 
que determina la identidad del átomo. En la tabla periódica, los elementos se disponen en orden 
de números atómicos crecientes. Teniendo en cuenta que el átomo es eléctricamente neutro, el 
número de electrones deberá ser exactamente igual al número de protones. 
 
 ¡A trabajar con la Tabla Periódica ! 
 Antes de empezar a trabajar debes mirar con atención tu tabla periódica y ver la 
ubicación de la información. Para ello toda tabla presenta un casillero aclaratorio o de 
referencia. Búscalo y ubica el número atómico y másico. El número másico no figura 
como tal, pero se lo obtiene aproximando la masa atómica o peso atómico a un número 
entero. 
La siguiente imagen muestra cómo podrían ser las referencia de las propiedades de los 
elementos químicos en una tabla periódica. 
 
En el ejemplo el número másico sería entonces 11 
Usando tu tabla periódica, escribe el símbolo de los elementos que corresponden a los siguientes 
valores de Z: 
a) Z = 11; b) Z = 24; c) Z = 35; d) Z = 60; e) Z = 92 
b) ¿Qué significado tienen estos valores de Z para los átomos respectivos? 
c) Dar el símbolo químico y el número atómico del: i) arsénico; ii) azufre; iii) paladio; iv) oro. 
Los átomos son extremadamente pequeños. Sus diámetros oscilan entre 100 y 500 pm 
(picometros). Es común expresar las dimensiones atómicas en ángstrom, ä (1 angstrom = 10-10 
m); por tanto los átomos tienen diámetros que oscilan entre 1 y 5 ä. 
 
NÚMERO DE MASA. ISÓTOPOS 
El número de masa, A, es el número total de protones y neutrones presentes en el núcleo de 
un átomo de un elemento. Debes tener claro, que es un número entero y no una masa. 
A = N° protones + N° neutrones ; A = Z + N 
Teniendo en cuenta esta relación es fácil deducir cómo se calcula el número de neutrones de 
un átomo. 
N° de neutrones = A – Z 
 
Los protones y neutrones son partículas muy similares que en conjunto se denominan 
nucleones. 
 
Te animas a calcular? 
 a) ¿Cuál es el número de masa de un átomo de hierro que tiene 28 neutrones? 
b) ¿Cuántos neutrones hay en un átomo de neón de número másico 22? 
 
Puede ocurrir que los átomos de un mismo elemento difieran en el número de neutrones y 
por tanto, en su masa. A estos átomos de un elemento que tienen el mismo número atómico 
pero distintos números másicos se los denomina isótopos de dicho elemento. El nombre de un 
isótopo se obtiene escribiendo su número másico detrás del nombre del elemento, por ejemplo: 
neón –20; neón –21; neón – 22 
El símbolo de un isótopo se obtiene escribiendo el número másico como superíndice a la 
izquierda del símbolo químico del elemento: 20 Ne, 21 Ne; 22 Ne. 
En general, la forma aceptada para indicar el número atómico y el número de masa de un 
átomo de un elemento X es: Z
A X ; pero dado que todos los átomos de un elemento tienen el 
mismo número atómico, el subíndice puede omitirse. 
 12 12 
Un átomo de un isótopo específico es un núclido, así un átomo de 6 C es un núclido de 6 C 
.En el caso de los isótopos del hidrógeno, reciben nombres y símbolos especiales: protio, 1H; 
deuterio 2H (D) y tritio 3H (T). 
Cada elemento se presenta en la naturaleza en forma de una mezcla de isótopos, los cuales 
no se presentan en la misma cantidad . El porcentaje de los átomos que se presentan en forma de 
un isótopo dado, se llama abundancia natural de ese isótopo. 
 
 Comprueba cuánto has aprendido, resolviendo los siguientes ejercicios: 
a) Calcula el número de protones, neutrones y electrones de los isótopos del hidrógeno. 
b) Calcula el número de protones, neutrones y electrones que contiene un átomo de uranio-
238. 
c) Escribe el símbolo químico completo para el núclido que contiene 18 protones, 18 
electrones y 22 neutrones. 
 
d) El isótopo de uranio que se emplea para generar energía nuclear tiene 143 neutrones en 
su núcleo. El isótopo más común de uranio tiene 146 neutrones en su núcleo. Escribe los 
símbolos químicos completos (con subíndice y superíndice) de estos isótopos del uranio. 
 
 
Las partículas con carga eléctrica que se forman cuando se añaden o quitan electrones a un 
átomo, se llaman iones. Cuando a un átomo neutro, se le quita uno o más electrones, se obtiene 
un ion cargado positivamente llamado catión. Al quitar un electrón al átomo de sodio, que 
contiene 11 protones y 11 electrones, se obtiene un ion, Na+, que tiene 10 electrones y 11 
protones, entonces su carga neta es 1+ . 
Si un átomo gana uno o más electrones, se transforma en un ion con carga negativa llamado 
anión. Por ejemplo, un átomo neutro de cloro tiene 17 protones y 17 electrones. Si gana un 
electrón, se obtiene un ion , Cl− ,que tiene 18 electrones y 17 protones y su carga neta es 1– 
 
 Agudiza tu ingenio! 
a)Calcula la cantidad de protones, neutrones y electrones en cada uno de los 
siguientes iones: i) 1224Mg2+ ; ii) 147N3- 
b)Escribe el símbolo del ion isotópico que contiene: 
i) 13 protones,14 neutrones y 10 electrones, 
ii) 43 protones, 45 neutrones y 36 electrones.Ahora sabrás cuánto aprendiste los temas del capítulo hasta aquí desarrollados, resolviendo 
los ejercicios siguientes: 
 
 
AUTOEVALUACIÓN 
1.-Escribe el símbolo adecuado para cada uno de los siguientes isótopos: 
a) Z = 74, A = 186; 
b) Z = 28, A = 64 
 
2.-Escribe el símbolo del átomo que contiene 24 protones, 21 electrones y 28 neutrones. 
 
3.- Indica el número de protones y neutrones que tiene cada núclido: 
a) fósforo-32; 
b) cobalto-60; 
c) yodo-131. 
 
4.-Completa la tabla siguiente: 
Símbolo 15 3- 
 N 
 46 3+ 
 Sc 
 
Protones 23 33 
Neutrones 28 69 43 
Electrones 21 48 
Carga neta 2+ 3− 
 
LA TABLA PERIÓDICA 
 1 2 18 
 
 
 
 
La tabla periódica es la disposición de los elementos en orden creciente de sus números 
atómicos, de tal manera que los elementos con propiedades similares quedan ubicados en 
columnas verticales. La ley periódica expresa que “Las propiedades de los elementos son 
funciones periódicas de sus números atómicos”. 
Los elementos de una columna de la tabla periódica, se conocen como grupo. Los elementos 
de un grupo tienen propiedades físicas y químicas similares. Estos grupos identifican las 
principales familias de los elementos. Las columnas más altas se denominan grupos principales 
de la tabla. 
Existen tres esquemas diferentes de designación de los grupos: a) el que numera los grupos 
altos de 1A a 8A y los bajos de 1B a 8B (puede usarse números romanos en vez de arábigos), 
conocido como convención norteamericana; b)el que numera primero las columnas de la 1A (IA) 
a la 8A (VIIIA) y luego de 1B (IB) a 8B (VIIIB); c)el propuesto por la IUPAC, designa los grupos 
de 1 a 18 sin designaciones A o B. La más usada es la convención norteamericana. 
Ahora observa tu tabla periódica, ¿Con qué convención están numerados los grupos?. 
Los grupos cortos ubicados en el centro de la tabla corresponden a los elementos conocidos 
como metales de transición y el bloque que aparece debajo de la tabla principal contiene a los 
metales de transición interna. Este esquema obedece a la necesidad de ahorrar espacio, ya que 
así se evita una tabla periódica demasiado ancha. 
Las filas, horizontales, se numeran de arriba abajo y reciben el nombre de períodos. Hay 
siete períodos. Las propiedades de los elementos de un período varían progresivamente a lo largo 
de la tabla. Muchos grupos de la tabla periódica tienen nombres especiales, por ejemplo el IA es 
el de los metales alcalinos; el IIA el de los alcalinos térreos. 
 
Los elementos del lado izquierdo y la parte media de la tabla son metales y tienen propiedades 
características comunes; los metales están separados de los no metales por una línea gruesa 
escalonada que va del boro (B) al astato (At). El hidrógeno, es un no metal y se lo encuentra en 
el grupo IA, aislado o en el grupo VIIA, según la tabla. Esto se debe a que el hidrógeno es un 
elemento muy especial. Los elementos situados a ambos lados de la línea divisoria , como el 
antimonio (Sb) y el germanio (Ge) se denominan metaloides (semimetales) y tienen 
propiedades intermedias entre las de los metales y los no metales. Solo hay 17 elementos que 
son no metales y se agrupan en el ángulo superior derecho de la tabla periódica. 
Dado que la tabla periódica correlaciona de manera sistemática las propiedades de los 
elementos y ayuda a hacer predicciones respecto del comportamiento químico, se convierte en 
una herramienta muy útil. 
 
 Te invitamos a trabajar con la tabla periódica para responder lo siguiente: 
1.- Localiza todos los metaloides e indica: nombre, símbolo y número atómico. 
2.-Escribe el símbolo de cada uno de los elementos del grupo IVA e indica si se trata de un 
metal, no metal o metaloide. ¿Qué ocurre con las propiedades de los elementos al descender 
en el grupo?. 
3.-Clasifica a los elementos del tercer período en metales, no metales y metaloides. ¿Qué 
sucede con las propiedades de los elementos al ir de izquierda a derecha en el período?. 
 
4.-Cuáles de los siguientes elementos crees que pueden exhibir propiedades físicas y 
químicas más similares: Na, Ca, P, F, Se, Cl.? Por qué? 
5.-Escribe los nombres, símbolos químicos y números atómicos de los halógenos e indica el 
estado físico normal de cada uno de ellos. 
 
MOLÉCULAS 
De todos los elementos, sólo los gases nobles existen en la naturaleza como átomos sencillos, 
por lo que se dice que son gases monoatómicos. La mayor parte de la materia que nos rodea se 
compone de moléculas o iones formados a partir de los átomos. 
Una molécula es un conjunto de dos o más átomos que se mantienen unidos por fuerzas 
químicas llamadas enlaces químicos . 
Un compuesto es una sustancia integrada por dos o más elementos distintos en una 
proporción determinada. Ejemplo: agua, H2O. 
Una molécula, no siempre es un compuesto. Esto se cumple en el caso de muchos elementos 
que se presentan en la naturaleza en forma molecular, por ejemplo: nitrógeno (N2); oxígeno(O2), 
que en la nomenclatura moderna se denominan dinitrógeno y díoxígeno. El subíndice detrás del 
símbolo del elemento, indica el número de átomos en una molécula. Las moléculas que contienen 
dos átomos se denominan moléculas diatómicas . La mayoría de las moléculas contienen más de 
dos átomos y se llaman moléculas poliatómicas. 
Algunos elementos existen en más de una forma; las diferentes formas de un elemento en el 
mismo estado físico se denominan alótropos o variedades alotrópicas. Son ejemplos de 
alótropos: dioxígeno (O2) y ozono (O3); carbono (grafito) y carbono (diamante) . 
 
Los compuestos formados por moléculas se llaman compuestos moleculares. La composición de 
cada compuesto está dada por su fórmula química. La mayor parte de los compuestos 
moleculares contienen sólo no metales. 
 
 IONES 
En los cambios químicos comunes (llamados reacciones químicas), el núcleo de un átomo 
no cambia, sólo se pierden o ganan electrones ( recuerda que tienen carga negativa). 
Un ión es una partícula cargada formada a partir de átomos o moléculas neutras que han 
perdido o ganado electrones en una reacción química. 
El modelo del átomo nuclear explica la existencia de iones monoatómicos en los que el 
número de cargas positivas o negativas están directamente relacionadas con el número de 
electrones perdidos o ganados por el átomo respectivamente. Ejemplo: K+, ion potasio (átomo de 
potasio que ha perdido un electrón); Ca2+, ion calcio (átomo de calcio que ha perdido dos 
electrones); Cl−, ion cloruro (átomo de cloro que ha ganado un electrón); S2−, ion sulfuro (átomo 
de azufre que ha ganado dos electrones). Los iones poliatómicos son aquellas especies 
eléctricamente cargadas que están formadas por más de un átomo; por ejemplo: NH +4 (ion 
amonio); SO24− (ion sulfato); OH − ( ion hidróxido). 
Los compuestos iónicos son aquellos que están formados por iones positivos (cationes) y 
negativos (aniones) que se mantienen unidos por fuerzas de atracción electrostáticas entre las 
cargas eléctricas opuestas. Un ejemplo típico es el cloruro de sodio (NaCl). Cada cristal de este 
compuesto es un conjunto ordenado de un enorme número de iones Na+ y Cl− dispuestos en forma 
alternada. Un compuesto iónico no está formado por moléculas individuales. Ya que no existe la 
molécula discreta de cloruro de sodio, la fórmula NaCl es la fórmula mínima o empírica para esta 
sustancia. Los iones se combinan de tal forma que las cargas positivas y negativas se 
contrarrestan; es decir, todos los compuestos iónicos son eléctricamente neutros. Los iones de 
los compuestos iónicos se acomodan en estructuras tridimensionales. 
Generalmente, los compuestos iónicos son combinaciones de metales y no metales 
(recuerda que los cationes son iones metálicos y losaniones son iones no metálicos). 
Aclaración : Esta forma de clasificar compuestos iónicos y moleculares es una primera 
aproximación. En el tema uniones químicas se darán criterios más específicos. 
 Comprueba cuánto has aprendido..... 
1.-Cuáles de los siguientes compuestos esperas que sean iónicos: Cl2O; K2O; MgI2; P4O6. 
2.- Cuáles de los siguientes compuestos son iónicos y cuáles moleculares: a) CO; b) CaCl2; 
c) CS2; d) PCl5; e) Ba(NO3)2 . 
3.- Identifica los compuestos : a) CO2; b) H2; c) P4; d) NO; e) S8; f) SO2. 
4.- Para cada ítem, escribe dos ejemplos: 
a) molécula diatómica que contiene átomos del mismo elemento; 
b) molécula diatómica que contiene átomos de distintos elementos; 
c) molécula poliatómica que contiene átomos de distintos elementos; 
d) molécula poliatómica que contiene átomos del mismo elemento; 
e) ion monoatómico con carga neta 2+; 
f) ion monoatómico con carga neta 3 − ;