UD2. El descubrimiento de los átomos

UNIDAD DIDÁCTICA 2. El descubrimiento de los átomos

Física y Química 3º ESO

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Índice

MODELOS ATÓMICOS

RESUMEN

EL ÁTOMO

MASA ATÓMICA

IONES

ISÓTOPOS

¿De qué está hecha la materia?

¿Has pensado alguna vez qué es todo aquello que te rodea? Cierra los ojos y repasa mentalmente todo lo que hay en la clase... ¡Es materia lo que está a nuestro alrededor! Materia es todo lo que tiene masa y ocupa un espacio, es decir, todo lo que podemos encontrar en el Universo, ya sea visible como una roca o invisible como el aire...

1. MODELOS ATÓMICOS

Aristóteles vs Demócrito

siglo V a.C.

Materia está formada por los 4 elementos

Materia está formada por partículas indivisibles llamadas átomos

1. MODELOS ATÓMICOS

Los modelos atómicos son las distintas representaciones gráficas de la estructura y funcionamiento de los átomos.

John Dalton

J.J. Thomson

Ernest Rutherford

Niels Bohr

1. MODELOS ATÓMICOS

Según su teoría, los átomos que constituyen la materia cumplen los siguientes enunciados:

TEORÍA ATÓMICA

• La materia está formada por partículas diminutas e indivisibles llamadas átomos.

• Todos los átomos de un elemento químico son idénticos.

• Los átomos de diferentes elementos químicos tienen propiedades diferentes: difieren en masa, tamaño y propiedades.

• Un compuesto químico está formado por átomos de diferentes elementos químicos unidos entre sí, siempre en la misma proporción.

• En una reacción química, los átomos ni se crean ni se destruyen, se reorganizan.

John Dalton

1808

1. MODELOS ATÓMICOS

MODELO DEL PASTEL DE PASAS

• Descubre la existencia del electrón.
• El átomo está formado por una nube esférica con carga positiva.
• Los electrones, con carga negativa, se encuentran incrustados por toda la esfera.
• El número total de electrones es tal que la carga neta del átomo es cero.

J.J. Thomson

1904

El modelo de Thomson, de gran sencillez, se mantuvo vigente apenas 10 años.

1. MODELOS ATÓMICOS

MODELO PLANETARIO

• En el átomo se diferencian 2 partes: núcleo y corteza.
• El núcleo está formado por partículas con carga positiva (protones) y posee casi toda la masa del átomo.
• En la corteza se encuentran los electrones, con carga negativa, girando alrededor del núcleo.

Ernest Rutherford

Algo no cuadraba en el modelo de Rutherford y Chadwick descubrió una nueva partícula...

1910-1911

1. MODELOS ATÓMICOS

DISPERSIÓN DE RUTHERFORD

1. MODELOS ATÓMICOS

1. MODELOS ATÓMICOS

Las conclusiones que Rutherford extrajo de este experimento son:

• El hecho de que las partículas positivas atraviesen la lámina sin desviarse indica que el átomo es espacio vacío en su mayor parte.

• El hecho de que algunas partículas positivas se desvíen indica que han pasado cerca de una zona del átomo que tiene carga positiva.

• El hecho de que unas pocas partículas positivas reboten indica un choque contra una zona del átomo muy densa y con carga positiva.

1. MODELOS ATÓMICOS

1. MODELOS ATÓMICOS

MODELO DE CAPAS

El átomo está formado por:- Núcleo: en el que se encuentran los protones y los neutrones. - Corteza: donde se encuentran los electrones girando alrededor del núcleo en unas determinadas órbitas. En cada órbita el electrón tiene cierta energía.

Niels Bohr

1913

Algunas experiencias han demostrado que este modelo no explica algunos comportamientos de los átomos, por lo que ha sido necesario idear un nuevo modelo atómico que estudiarás en cursos sucesivos.

1. MODELOS ATÓMICOS

1. MODELOS ATÓMICOS

1. MODELOS ATÓMICOS

Haz esta actividad interactiva para practicar los modelos atómicos

2. EL ÁTOMO

En la actualidad tenemos un gran conocimiento de las partículas que forman el átomo. Las evidencias experimentales muestran que existen 3 tipos de partículas: protones, neutrones y electrones.

Son partículas de masa muy pequeña en comparación con la de un protón o un neutrón, y tienen carga eléctrica negativa.Son partículas cuya masa es 1836 veces mayor que la de un electrón, y tienen carga eléctrica positiva del mismo valor que la de un electrón. Son partículas cuya masa es muy similar a la de un protón, pero que no tienen carga eléctrica, es decir, son neutros.

ELECTRONES

e-

PROTONES

p+

NEUTRONES

2. EL ÁTOMO

IUPAC define que la unidad de masa atómica (u) equivale a 1,66 · 10-27 Kg

La unidad del SI de la carga eléctrica es el Culombio (C)

2. EL ÁTOMO

• Los átomos tienen un núcleo donde se encuentran los protones y los neutrones.

• Los átomos tienen una corteza donde se encuentran los electrones orbitando alrededor del núcleo.

• Los átomos son neutros (tienen el mismo número de electrones que de protones).

FICHA SOBRE LOS MODELOS ATÓMICOS

2. EL ÁTOMO

Los átomos de un elemento químico se representan de la siguiente manera:

X: Símbolo del elemento químico. Z: NÚMERO ATÓMICO = número de protones de su núcleo. Z = p+ A: NÚMERO MÁSICO = suma del número de protones (Z) y el número de neutrones que contiene su núcleo. A =p+ + n = Z + n

2. EL ÁTOMO

40

Dibuja un átomo de Ar

18

2. EL ÁTOMO

40

Dibuja un átomo de Ar

18

Z = 18. Tiene 18 protones y 18 electrones. A = 40. 40 - 18 = 22 neutrones.

2. EL ÁTOMO

Completa la siguiente tabla:

3. IONES

Cuando los átomos de los distintos elementos químicos se combinan para formar un compuesto es bastante frecuente que lo hagan ganando o perdiendo electrones. Cuando esto sucede, los átomos dejan de ser neutros y pasan a tener carga; decimos que se convierten en IONES.

IÓN = ÁTOMO CARGADO ELÉCTRICAMENTE

3. IONES

Perder electrones

Átomo Neutro

¿Qué pasa si pierde un electrón?

3. IONES

CATIÓN

Perder electrones

Átomo Neutro

Se queda con carga +

3. IONES

CATIÓN

Perder electrones

Ganar electrones

¿Qué pasa si gana un electrón?

Átomo Neutro

Se queda con carga +

3. IONES

CATIÓN

ANIÓN

Perder electrones

Ganar electrones

Átomo Neutro

Se queda con carga -

Se queda con carga +

3. IONES

En la representación de un ion se indica la carga como superíndice a la derecha de su símbolo. Primero se indica el número de la carga y luego su signo. Así:

Ca

2+

Catión: Representa el ion del átomo de calcio que tiene carga positiva de 2: ha perdido 2 e-

1-

Cl

Anión: Representa el ion del átomo de cloro que tiene carga negativa de 1: ha ganado 1 e-

3. IONES

3. IONES

Na

1-

Mg

2-

2+

Al

3+

3-

3. IONES

4. ISÓTOPOS

¿Qué observas en los siguientes átomos?

4. ISÓTOPOS

¿Qué observas en los siguientes átomos?

Son 3 átomos que tienen el mismo número de protones y electrones, pero se diferencian en el número de neutrones.

4. ISÓTOPOS

¿Qué observas en los siguientes átomos?

Se denominan ISÓTOPOS.

Son átomos de un mismo elemento químico que tienen el mismo número de protones (igual Z) y difieren en el número de neutrones (distinto A).

4. ISÓTOPOS

Cada isótopo se designa con el nombre del elemento y su número másico separados con un guion.

4. ISÓTOPOS

APLICACIONES

4. ISÓTOPOS

APLICACIONES

MEDICINA

ARQUEOLOGÍA Y DATACIÓN

Se emplean tanto en el diagnóstico como en el tratamiento del cáncer. En el primer caso se trata de radiaciones no dañinas, y en el segundo, de radiaciones muy energéticas, que hacen uso, por ejemplo, del isótopo-131.

Si se mide la cantidad de carbono – 14 presente en una muestra, es posible conocer la antigüedad de los restos orgánicos.

FUENTE DE ENERGÍA

AGRICULTURA

INDUSTRIA

Algunos isótopos son de utilidad en el control de plagas y en la conservación de alimentos.

Permiten realizar el control de calidad de piezas y soldaduras. Gracias a ellos podemos obtener una imagen fotográfica de la estructura interna de un objeto sin afectar a su integridad.

La fisión controlada de los núcleos de uranio – 235 genera una gran cantidad de energía y no contribuye al calentamiento global.

5. MASA ATÓMICA

La masa atómica de un elemento es la media ponderada de las masas atómicas de todos sus isótopos, ponderados por su abundancia.

Número atómico

Masa atómica

5. MASA ATÓMICA

Para calcular la masa atómica debemos tener en cuenta:

• Si solo tiene un isótopo: su masa atómica coincide con la masa atómica del átomo.

• Si tiene varios isótopos: la masa atómica relativa es la media ponderada de las masas relativas de sus isótopos.

5. MASA ATÓMICA

Del elemento cloro se conocen dos isótopos: el 3517Cl que tiene una masa de 35 u y una abundancia del 76%, y el isótopo 3717Cl con una masa de 37 u y que se presenta con una abundancia del 24%. ¿Cuál es la masa atómica media del átomo de cloro?

SOLUCIÓN

Sabiendo que el rubidio está formado por dos isótopos, el Rb – 85 y el Rb – 87 y que su masa atómica media es 85,557 u. Calcula la abundancia de cada isótopo.

SOLUCIÓN

Distribución de los electrones por capas

Indica el número de protones, neutrones y electrones que tienen los átomos de Sodio y Vanadio representados:

SOLUCIÓN