Unidad 1: ESTRUCTURA ATÓMICA DE LA MATERIA

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FÍSICA Y QUÍMICA

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ÍNDICE DE CONTENIDOS

1. ¿De qué está formada la materia?

2. Los modelos atómicos

2.1. Teoría atómica de Dalton

2.2. El modelo atómico de Thomson

2.3. El modelo atómico de Rutherford 2.3. El modelo atómico de Rutherford

2.4. El modelo atómico de Bohr

2.5. Resumen modelos atómicos

3. Caracterización de los átomos

4. Formación de iones

5. Isótopos. Aplicaciones

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Vídeo “¿de qué está hecha la materia?

¿Qué es un átomo?

•

Un átomo es la unidad básica o cantidad mínima de un elemento químico que puede intervenir en una reacción química.

¿Qué es una reacción química?

•

Una reacción química se puede describir como una “reordanación” de átomos. Los átomos que estaban unidos formando unas sustancias (los reactivos) se reagrupan de forma diferente y dan lugar a nuevas sustancias, los productos.

CH

₄

+

O

₂

_CO

₂

₊

_H

₂

_O

Reactivos

Productos

¿Cómo es un átomo?

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2.1. Teoría atómica de Dalton

• La

materia

está

formada

por

partículas indivisibles: los átomos (

a

=

sin,

tomo

= división).

- Entre 1803 y 1808 el científico inglés J.

Dalton desarrolló su teoría:

Página 37, actividad 9

sin,

tomo

= división).

• Dalton “imaginó” el átomo como

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2.2. Modelo atómico de Thomson

• En 1904 el físico británico J.J. Thomson

llevó a cabo una serie de experimentos

mediante los cuales descubrió que en el

interior de los átomos había unas

partículas

subatómicas

a

las

que

partículas

subatómicas

a

las

que

denominó

electrones

.

• Thomson pensó en el átomo como una

(6)

(7)

2.3. Modelo atómico de Rutherford

- En 1911, el científico neozelandés E. Rutherford (junto con varios colaboradores), realizó algunas experiencias mediante las cuales descubrió que el átomo no era “macizo”, sino que una parte del mismo era “hueca”. De esta forma propuso su modelo:

•

El átomo consta de una parte muy pequeña (“maciza”) a la que denominó núcleo. En él se encuentran los protones (cargados positivamente) y losneutrones (sin carga).

•

Los electrones (con carga negativa) se encuentran en la corteza, girando alrededor del núcleo de forma “similar” a como giran los planetas alrededor del Sol.

(8)

(9)

2.3. Modelo atómico de Rutherford

Corteza

Neutrón (sin carga)

Núcleo

Electrón (carga negativa)

(10)

2.3. Modelo atómico de Rutherford

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2.4. Modelo atómico de Bohr

- Apenas dos años después (1913) de que Rutherford planteara su modelo, el físico danés N. Bohr propuso el “suyo”:

•

Los electrones se encuentran ordenados en capas (K, L, M, N, O, P y Q. Siendo K la más cercana al núcleo).

•

Los electrones van ocupando las capas más próximas al núcleo ya que son más estables, pero siempre de modo que en la última capa ocupada nunca haya más de ocho electrones (regla del “octeto”).

(12)

2.4. Modelo atómico de Bohr

¿Cómo saber cuántas capas electrónicas y electrones de valencia (electrones

en la capa de valencia) tiene un átomo?

CONFIGURACIÓN ELECTRÓNICA

Diagrama de Müller

• _{Ej.: C; Z = 6}

_1s

2

_2s

2

_2p

2

Por tanto, el carbono tiene 2 capas electrónicas

(K y L) y en la capa de valencia tiene 4

s: 2 e-_{/ p: 6 e}-_{/ d: 10 e}-_{/ f: 14 e}

-(K y L) y en la capa de valencia tiene 4

electrones (electrones de valencia).

• Ej.: Br; Z = 35

1s

2

_2s

2

_2p

6

_3s

2

_3p

6

_4s

2

_3d

10

4p

5

Por tanto, el bromo tiene 4 capas electrónicas

(K, L, M y N) y en la capa de valencia tiene 2+ 5

=7 electrones (electrones de valencia).

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2.4. Modelo atómico de Bohr

Diagrama de Müller

s: 2 e-_{/ p: 6 e}-_{/ d: 10 e}-_{/ f: 14 e}

-•

Li; Z = 3

_1s

2

_2s

1

• Na; Z = 11

_1s

2

_2s

2

_2p

6

_3s

1

• F; Z = 9

1s

2

_2s

2

_2p

5

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2.5. Resumen modelos atómicos

1803-1808 1904 1911 1913

(15)

¿Qué diferencia a un átomo de otro?

•

Para caracterizar a los distintos átomos que existen en la naturaleza se utilizan dos parámetros:

•

El número de protones (número atómico, Z) es fijo. Por tanto, lo que caracteriza a un átomo es el número de protones que posee. No así, el número de neutrones, el cual puede variar dando lugar a un isótopo (mismo Z, pero distinto A).

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Actividad

- Indica el número de protones, neutrones y electrones de los siguientes isótopos y razona si son isótopos del mismo elemento:

X

200 80

X

200 81

X

80 81

X

Actividad

- ¿Cuántos protones, neutrones y electrones tiene el átomo neturo y cómo se “distribuyen” estos en el átomo?

U

238

(17)

- Un ión es un átomo que gana o pierde electrones, por tanto queda cargado bien con carga positiva o bien con carga negativa.

•

Si un átomo gana uno o más electrones, quedará cargado negativamente y formará un ión negativo o anión.

•

Si un átomo pierde uno o más electrones, quedará cargada positivamente y formará un ión positivo o catión.

formará un ión positivo o catión.

•

El electrón o electrones perdidos “salen” de las capas más externas, mientras que los “ganados” se colocan en las capas más cercanas al núcleo (“donde haya sitio”).

(18)

¿Por qué los átomos tienden a ganar o

perder electrones?

•

Los átomos intercambian electrones para para “buscar” la estabilidad química, 8 electrones en su última capa (gases nobles).

¿Por qué se dice que, salvo el helio,

los gases nobles son “químicamente

inertes”?

(19)

- Como hemos visto anteriormente, se llaman isótopos a los átomos de un mismo elemento químico con distinto número de neutrones. Es decir, tienen igual valor de Z, pero distinto valor de A.

- Numerosos isótopos son inestables, con lo que emiten radiación de forma espontánea para buscar la estabilidad, estos son los conocidos como isótopos radiactivos.

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- Las radiaciones que emiten los isótopos pueden ser del tipo:

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- Sin embargo, los isótopos radiactivos presentan numerosas aplicaciones de las que la sociedad obtiene beneficio:

Medicina

•

Se utilizan para el diagnóstico clínico y el tratamiento de tumores malignos, por la capacidad que tiene la radiación de “destruir” las células cancerígenas (el grave problema es que también “destruye” las células sanas).