miércoles, 20 de enero de 2010

El Átomo y La Molécula


El Átomo

Es cierto que los elementos son el fundamento de la materia, pero éstos, a su vez, están constituidos por partículas muy pequeñas que no pueden ser divididas sin perder sus propiedades físicas y químicas. Estas partículas se denominan átomos. Estos átomos son tan pequeños que se requieren billones y billones de ellos para obtener una capa fina que llegue a ser detectada por un microscopio. El átomo es la partícula última que da lugar a la existencia de los elementos y cada elemente esta constituidos por su propio tipo de átomos.

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La Molécula

Cuando se divide un elemento se alcanza un átomo. Cuando se divide un compuesto como el azúcar, se llega a una partícula pequeña que no puede romperse sin llegar a perder las propiedades físicas y químicas del azúcar. Esta última partícula distintiva de un compuesto se llama molécula, y también como el átomo es extremadamente pequeña. Con la ayuda de un microscopio electrónico se puede observar algunas de la más extensas y complejas.

Para concretar: un átomo es la partícula más pequeña de un elemento que puede participar en combinaciones químicas. De igual forma una molécula es la parte más pequeña de un compuesto que puede participar en combinaciones químicas.

La moléculas están constituidas por dos o más átomos y pueden tener átomos de diferente clase, como el agua, que contiene átomos de hidrogeno y oxigeno, o la misma clase de átomos como el cloro. Cl2.

La ley de composición definida o ley de las proporciones definidas, postulada por Joseph Proust alrededor 1800, establece que en un compuesto los átomos están combinados en proporciones definidas en peso.

Masa Atómica

De acuerdo con Dalton, cada clase de átomo químicamente diferente posee una masa característica. Pero como él no pudo pesar átomos individuales, midió las masas relativas de los elementos requeridos para formar un compuesto y de éstas dedujo las masas atómicas relativas.

La escala de masas relativas de Dalton estaba basada en el Hidrógeno, sin embargo eventualmente fue reemplaza por otra basada en el oxígeno y luego, en 1961 y hasta el presente, se estableció la escala de masa fundamentada en el carbono 12. Esta última, que difiere numéricamente muy poco de la del oxígeno, depende de las medidas de masa atómica por medio de un instrumento conocido como el espectrómetro de masas.

El peso atómico es la masa atómica de un elemento expresada en gramos. Por ejemplo, la masa atómica del otro es 197, por lo que el peso atómico es 197 gramos. El peso atómico de todos los elementos, es propio de cada uno y se encuentra especificado en la tabla periódica, así el peso atómico del oxígeno es 15,999g, el del nitrógeno 14,007g y el del azufre es 32,06g.

Número de Avogadro y El Mol

Número de Avogadro y El concepto de Mol

Alrededor de 1870, los científicos determinaron cuantos átomos eran necesarios para obtener la masa atómica en gramos. Este número se conoce hoy en día, como el número de Avogadro en honor al científico italiano Amadeo Avogadro (1776-1856).

El número de Avogadro es un número de cosas o partes, llamado mol. En el sistema internacional, el mol es la cantidad de una sustancia que contiene tantas entidades elementales (átomos, moléculas u otras partículas) como hay exactamente en 12 gramos del isótopo de carbono-12 (Los isótopos son átomos de mismo elemento que poseen diferentes masas). El número real de átomos en 12 gramos de carbono-12 se determina experimentalmente. El número aceptado en la actuales es

1mol = 6,022045x1023 partículas

Por lo general el número de Avogadro se redondea a 6,022x1023. El mol es un concepto muy importante en química ya que proporciona un medio conveniente para describir un amplio número de átomos o moléculas y relacionar ese número con un peso (generalmente en gramos).

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Peso Molecular

Peso Molecular.

El peso molecular de un compuesto, expresado en gramos, corresponde al peso de un conjunto de 6,023x1023 moléculas (un mol de moléculas); por consiguiente: un peso molecular de un compuesto tiene un mol de moléculas. En otras palabras:

1 mol de cualquier elemento = 6,022x1023 átomos

1 mol de cualquier compuesto = 6,022x1023 moléculas

Existen compuestos que no están constituidos por moléculas individuales sino que forman estructuras infinitas en las cuales las partículas están combinadas en relaciones definidas. Las formulas de estas sustancias no representan las moléculas sino proporciones de combinación.

Ejemplo 2.

Determinar el peso molecular de cada uno de los siguientes compuesto: a. Fe2O3, b. HClO4 c. Au2(SO4)3

d. C3H5Br2

Solución:

Hay que hallar el peso atómico de cada elemento en la tabla periódica y luego sumar los pesos de todos los átomos del compuesto.

a. a. Hierro: Fe = 55,847g

Oxígeno: O = 15,999g

Sin embargo, en el óxido férrico (Fe2O3) se encuentran presente dos átomos de Hierro y tres de oxígeno por tanto;

Hierro: Fe = 55,847g/mol x 2 = 111,694g/mol

Oxígeno: O = 15,999g/mol x 3 = 47,997g/mol

Peso Molecular = 159,691g/mol

b. Seguimos el mismo proceso para determinar el peso molecular del HClO4, según esta fórmula, el ácido perclórico contiene un átomo de hidrógeno, un átomo de cloro y cuatro átomos de oxígeno

Hidrogeno: H = 1g/mol

Cloro: Cl = 35,45g/mol

Oxígeno: O = 15,999g x 4 ≈ 64g/mol

Peso Molecular = 100,45g/mol

c. En este caso la fórmula expresa que el sulfato aúrico (Au2(SO4)3) se forma con dos átomos de oro, tres de azufre y doce de oxigeno, recordemos que el tres que se encuentra fuera del paréntesis afecta el azufre y al oxigeno en una proporción multiplicativa.

Oro: Au ≈ 197g/mol x 2 = 394g/mol

Azufre: S ≈ 32g/mol x 3 = 96g/mol

Oxígeno: O ≈ 16g/mol x 4 = 64g/mol

Peso Molecular = 554g/mol

d. Este compuesto orgánico (C3H5Br2) está formado por tres átomos de carbono, cinco de hidrógeno y dos de bromo, por tanto:

Carbono: C ≈ 12g/mol x 3 = 36g/mol

Hidrógeno: H ≈ 1g/mol x 5 = 5g/mol

Bromo: Br ≈ 80g/mol x 2 = 160g/mol

Peso Molecular = 201g/mol

Fuente: Química de Briceño

Química General de Raymond Chang

 
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