EL MUNDO MATERIAL: LOS ÁTOMOS

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EL MUNDO

MATERIAL:

LOS ÁTOMOS

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1. Los fenómenos eléctricos en la materia

2. Los átomos en la materia

3. Cuando los átomos dejan de ser neutros: los iones

4. ¿Cómo se agrupan los átomos en la materia?

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El mundo material: los átomos. Adaptación curricular ni ver sit y P res s E sp añ a, S. A. P R O G R A M A C I Ó N D I D Á C T I C A D E L A A D A P TA C I Ó N C U R R I C U L A R

CONTENIDOS CRITERIOS DE EVALUACIÓN ESTÁNDARES DE APRENDIZAJE _RELACIONADASACTIVIDADES COMPETENCIAS _CLAVE Los fenómenos eléctricos en

la materia 1. Comprender la naturaleza eléctrica de la materia. 1.1. Asocia los fenómenos atractivos y repulsivos a los signos de las cargas. 1.1-1.3 CAACCL 2. Relacionar los dos tipos de carga

con los fenómenos de atracción y de repulsión

2.2. Realiza sencillas experiencias donde se pongan de manifiesto los fenómenos eléctricos.

1.4-1.9

Los átomos en la materia

❚ ¿Cómo son los átomos por dentro?

❚ Representación de los átomos: número atómico y número másico

3. Conocer el orden de magnitud del

tamaño de un átomo 3.1. Reconoce el orden de magnitud del tamaño de un átomo. 2.1 CAACMCCT 4. Comprender la naturaleza

discontinua de la materia. 4.1. Describe las características de las partículas subatómicas y su localización en el átomo.

2.2-2.7

5. Reconocer y distinguir los constituyentes internos del átomo, así como su distribución en el interior de este.

5.1. Reconoce los constituyentes de los átomos en dibujos en los que se representan núcleos y corteza de electrones.

2.9

6. Comprender los conceptos de

número atómico y número másico. 6.1. Deduce la constitución del átomo a partir de los parámetros Z y A. 2.10 7. Asociar la carga eléctrica como

propiedad inherente a los electrones y protones.

7.1. Reconoce la carga eléctrica como propiedad inherente a los electrones y protones.

2.8

Cuando los átomos dejan de

ser neutros: los iones 8. Reconocer la diferencia entre iones y átomos. 8.1. Reconoce y distingue iones de átomos neutros. 3.1, 3.2 CMCCTCAA CCL 9. Asociar el fenómeno de ionización

a la transferencia de electrones exclusivamente.

9.1. Calcula la carga neta de un ion a partir del número de protones y electrones.

3.1, 3.2

¿Cómo se agrupan los

átomos en la materia? 10. Conocer cómo se agrupan los átomos en la materia. 10.1. Distingue sustancias simples de compuestos. 4.1 CCLCAA 11. Distinguir sustancias simples de

compuestos. 11.1. Clasifica sustancias simples y compuestos a partir de dibujos. 4.1

CCL: Competencia lingüística; CMCCT: Competencia matemática y competencias básicas en ciencia y tecnología; CD: Competencia digital; CAA: Aprender a aprender; CSC: Competencias sociales y cívicas; CSIEE: Sentido de iniciativa y espíritu emprendedor; CECC: Conciencia y expresiones culturales

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Adaptación curricular. El mundo material: los átomos

xf or d U ni ver sit y P res s E sp añ a, S. A.

1. LOS FENÓMENOS ELÉCTRICOS EN LA MATERIA

Observa las siguientes imágenes de distintos experimentos:

Corta una tira pequeña de papel. Frota con fuerza una regla de plástico contra tu pelo (seco) y acércala al papel por la parte frotada. ¿Qué sucede?

A

Corta tiras de plástico transparente y frota una de ellas contra tu pelo seco. A la vez, haz lo mismo con la regla de plástico. Aproxima ahora la regla a la tira de plástico. ¿Qué sucede?

B

Abre el grifo de tu casa o del laboratorio de modo que salga un chorro muy fino de agua. Acerca un peine o la regla de plástico, después de haberla frotado vigorosamente contra tu pelo. ¿Qué sucede?

C

Sujeta dos tiras finas de papel con los dedos y acércalas por su extremo libre a la regla que previamente habrás frotado contra tu pelo. ¿Qué sucede?

D

Los fenómenos eléctricos entre cuerpos pueden ser atractivos o repulsivos. Decimos que el fenómeno eléctrico es atractivo cuando los cuerpos tienden a juntarse o acercarse entre sí. Por el contrario, decimos que es repulsivo si los cuerpos tienden a separarse.

ACTIVIDADES

1.1. ¿Cómo calificarías los fenómenos eléctricos que tienen lugar en las imágenes A, B, C y D? Explica tu respuesta.

A: Fenómeno atractivo. El papel se ve atraído por la regla.

B: Fenómeno repulsivo. El plástico es repelido al acercarle la regla. C: Fenómeno atractivo. El agua es atraída al acercarle el peine o la

regla.

D: Fenómeno repulsivo. Los papeles se repelen entre sí al acercarles la regla.

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El mundo material: los átomos. Adaptación curricular ni ver sit y P res s E sp añ a, S. A.

1.2. Si dispones de una regla de plástico rígida y tienes el pelo seco, frota la regla contra tu pelo y acércala hacia trocitos de papel que previamente habrás cortado. Escribe lo que observas.

1.3. Trata de hacer en casa los experimentos que ves en las imágenes. Haz tu propia foto de cada uno de ellos y pégala en tu cuaderno de la asignatura.

1.1. Las cargas eléctricas

Para explicar por qué hay fenómenos eléctricos atractivos y repulsivos, decimos que en la materia existen cargas eléctricas, que pueden ser positivas y negativas.

❚ Los fenómenos atractivos tienen lugar cuando se acercan cargas de signo opuesto, es decir, cuando se acercan un material con carga positiva y otro con carga negativa.

❚ Los fenómenos repulsivos ocurren cuando se acercan cargas del mismo signo, es decir cuando acercamos materiales cargados positivamente o bien materiales cargados negativamente.

1.4. Señala la respuesta correcta. En el experimento A, la regla de plástico y el papel presentan cargas:

a) Del mismo signo.

b) De distinto signo.

1.5. En el experimento B, la tira de plástico y la regla de plástico presentan cargas:

a) Del mismo signo.

1.6. En el experimento C, el chorro de agua y la barra electrizada presentan cargas:

a) Del mismo signo.

Las cargas eléctricas del mismo signo se repelen, mientras que las de signo contrario se atraen.

Respuesta libre. Observará que los trocitos de papel se verán atraídos hacia la regla e incluso quedarán pegados a ella.

Respuesta libre.

Respuesta correcta: De distinto signo.

Respuesta correcta: Del mismo signo.

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1.7. En el experimento D, al acercar la regla frotada a las dos tiras de papel, estas adquieren cargas:

a) Del mismo signo.

1.8. Observa la fotografía del margen. ¿Qué les sucede a las dos bolas de corcho blanco al acercar la barra electrizada? ¿Qué tipo de fenómeno eléctrico tiene lugar?

1.9. Completa las siguientes frases:

a) Los fenómenos eléctricos se deben a la presencia de ... ... en la materia.

b) Las cargas eléctricas pueden ser ... y ...

c) Los fenómenos eléctricos pueden ser ... y ...

d) Las cargas eléctricas de distinto signo se ...

e) Las cargas eléctricas del mismo signo se ...

Respuesta correcta: Del mismo signo.

Las dos bolas se repelen entre sí porque adquieren la misma carga.

Cargas eléctricas. Positivas, negativas. Atractivos, repulsivos. Atraen.

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3 2. LOS ÁTOMOS EN LA MATERIA

Hemos visto que los fenómenos eléctricos en la materia se deben a la presencia de cargas eléctricas. Ahora bien, ¿dónde se encuentran las cargas eléctricas en

la materia?

Como vamos a ver, estas se encuentran en el interior de los átomos. Pero... ¿qué son los átomos?

Toda la materia que nos rodea está constituida por átomos, que son la porción de material más pequeña que define las propiedades del material. Por ejemplo, la porción de materia más pequeña de un clavo de hierro es el átomo de hierro. Los átomos son tan pequeños que no pueden verse ni a simple vista, ni con mi-croscopio. El tamaño medio de un átomo es de una diezmilmillonésima parte del metro.

Fíjate si son pequeños los átomos, que en el grosor de una página de papel caben unos 800 000 átomos alineados, mientras que en un solo milímetro de tu regla caben 10 millones de átomos.

ACTIVIDADES

2.1. ¿Cuál de los siguientes números es la diezmilmillonésima parte de un metro? (Recuerda que la diezmilmillonésima parte de un metro es cada una de las porciones que resultan de dividir 1 m en diez mil millones de partes iguales).

a) 0,000 1 m.

b) 10 000 000 000 m.

c) 0,000 000 000 1 m.

2.1. ¿Cómo son los átomos por dentro?

Los átomos están formados por tres tipos de partículas mucho más pequeñas todavía, que son los protones, los neutrones y los electrones.

❚ Los protones tienen carga positiva.

❚ Los neutrones son como los protones, pero sin carga.

❚ Los electrones tienen carga negativa.

Los protones y los neutrones forman el núcleo del átomo, donde se concentra toda la masa de este.

Los electrones tienen una masa casi dos mil veces menor que la de los protones y neutrones y se mueven en órbitas alrededor del núcleo.

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2.2. Observa la ilustración del margen. Señala qué partículas son los electrones, los protones y los neutrones. Rodea con un círculo el núcleo del átomo.

2.3. En la misma ilustración, ¿cuántos protones tiene el átomo? ¿Y electrones? ¿Y neutrones?

2.4. Si las cargas positivas y las negativas se atraen, ¿por qué no acaban siendo atraídos los electrones por el núcleo? Si no se te ocurre la respuesta, pasa a la pregunta siguiente.

2.5. Qué le sucede a la ropa que está dentro del tambor de una lavadora cuando está centrifugando a toda velocidad? ¿Y qué sucede cuando deja de centrifugar?

2.6. A la vista de la anterior pregunta, ¿por qué crees que los electrones tienen que moverse muy deprisa en sus órbitas alrededor del núcleo? ¿Qué pasaría si no se movieran?

2.7. Si antes no respondiste a la pregunta 2.4, ¿se te ocurre ya alguna respuesta?

2.8. Señala la respuesta que consideres correcta. Un átomo será neutro si:

a) tiene más protones que electrones.

b) tiene más electrones que protones.

c) tiene el mismo número de protones que de electrones.

El tamaño del núcleo de un átomo es entre diez mil y cien mil veces menor que el del átomo.

Para que te hagas una idea, si el átomo fuese un estadio de fútbol como el de Anoeta, el tamaño de su núcleo sería equivalente al de una canica en su centro. Por tanto, los átomos en su interior son es-pacio vacío, excepto su núcleo, que es muy denso. El estadio de Anoeta tiene unos 105 metros de longitud, mientras que una canica pequeña puede medir 1 cm de diámetro. Si colocamos la canica en el centro del estadio, su tamaño sería equivalente al del núcleo dentro de un átomo.

Los electrones: bolitas amarillas. Los protones: bolitas rojas. Los neutrones: bolitas verdes. El núcleo lo componen los protones y los neutrones.

Al girar el tambor la ropa se queda en la periferia, pegada a los bordes del tambor, mientras que queda un hueco libre, sin ropa, en el centro. Cuando deja de centrifugar, la ropa cae y se queda toda apelotonada en la base del tambor.

El átomo tiene dos protones, dos electrones y dos neutrones.

Respuesta libre.

Respuesta correcta: c.

Porque lo evitan moviéndose muy rápido en órbitas alrededor del núcleo.

Deben moverse muy rápido para no verse atraídos por los protones del núcleo. Si no se movieran, terminarían uniéndose a los protones.

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3 2.2. Representación de los átomos: número atómico y

número másico

Observa de nuevo el átomo del margen. Como seguramente habrás adivinado, en su núcleo contiene dos protones y dos neutrones. A su vez, girando alrededor del núcleo hay dos electrones.

El átomo representado, con dos protones, dos electrones y dos neutrones es el átomo de un elemento llamado helio y que se representa por el símbolo He.

Los átomos de distintos elementos se diferencian en el número de protones que contiene su núcleo. Así, por ejemplo, el helio (He) tiene 2 protones, el

carbono (C) tiene 6 protones o el hierro (Fe) tiene 26 protones.

El número de protones (o electrones) que tiene un átomo neutro se llama número

atómico Z.

Al haber los mismos protones que electrones (mismas cargas positivas y negativas), el átomo es neutro.

Como la masa de un átomo es, fundamentalmente, la de sus protones y neutrones,

se define el número másico A de un átomo como la suma de los protones y los neutrones.

Puesto que el número de protones es Z, entonces:

A = Z + N donde N es el número de neutrones.

ACTIVIDADES

2.9. Observa el dibujo del átomo del margen. ¿Cuántos protones, electrones y neutrones tiene?

2.10. El átomo dibujado corresponde al elemento berilio (Be). ¿Cuál es su número atómico? ¿Y su número másico?

2.11. Observa cómo se representa un átomo cuyo símbolo es, por ejemplo, X, siendo Z su número atómico y A su número másico:

A

_X

Z

Teniendo en cuenta esa forma de representar los átomos y sabiendo que los símbolos del berilio y del helio son Be y He respectivamente, completa la información que falta en la representación de dichos átomos:

Be

;

He

2.12. Calcula cuántos protones, electrones y neutrones tienen los siguientes átomos: 27

_Al

16

_O

19

_F

13 8 9 ++ + + – – – – Protón Neutrón Electrón He

Tiene 4 protones, 4 electrones y 5 neutrones.

Z = 4. A = 9.

Al: 13 protones, 13 electrones y 14 neutrones; O: 8 protones, 8 electrones, 8 neutrones; F: 9 protones, 9 electrones, 10 neutrones.

9

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3 3. CUANDO LOS ÁTOMOS DEJAN DE SER

NEUTROS: LOS IONES

El núcleo de un átomo es muy difícil de alterar, por lo que el número de protones y neutrones de un átomo no cambia. Sin embargo, es relativamente fácil que un átomo pierda o gane electrones, puesto que están más alejados del núcleo. Cuando un átomo pierde o gana electrones, decimos que se ioniza:

❚ Cuando gana electrones, forma un ion negativo.

❚ Cuando pierde electrones, forma un ion positivo.

En un átomo neutro, el número de protones (cargas positivas) y electrones (cargas negativas) es el mismo. Por ejemplo, el átomo de oxígeno tiene 8 protones y 8 electrones, de modo que su carga neta es:

Átomo Carga debida a

los protones Carga debida a los electrones Carga neta

16

O

8 +8 −8 0 (átomo neutro)

Imagina ahora que el átomo de oxígeno gana 2 electrones (2 cargas negativas más). Tendrá, por tanto, 8 protones y 10 electrones y su carga neta será ahora:

carga neta = +8 − 10 = −2 (ion negativo)

Otros átomos, por el contrario, pueden perder electrones. Por ejemplo, el magnesio (Mg), como átomo neutro, tiene 12 protones y 12 electrones. Sin embargo, el magnesio puede perder fácilmente 2 electrones. Al perderlos tendrá 12 protones y 10 electrones y, por tanto, su carga neta será:

carga neta = +12 − 10 = +2 (ion positivo)

ACTIVIDADES

3.1. Un átomo de flúor (F) tiene 9 protones, 9 electrones y 10 neutrones:

a) ¿Cuál es su número atómico Z ? ¿Y su número másico A?

b) Si gana un electrón, ¿cuál será su carga neta? ¿Qué tipo de ion forma, positivo o negativo?

3.2. Un átomo de sodio (Na) tiene 11 protones, 11 electrones y 12 neutrones:

a) ¿Cuál es su número atómico Z ? ¿Y su número másico A?

b) Si pierde un electrón, ¿cuál será su carga neta? ¿Qué tipo de ion forma, positivo o negativo?

La simple fricción de un material contra otro, o las descargas eléctricas, produce la ionización de los átomos.

Z = 9; A = 19.

Z = 11; A = 23.

La carga neta será: +9 − 10 = −1. Forma un ion negativo.

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3 4. ¿CÓMO SE AGRUPAN LOS ÁTOMOS EN LA

MATERIA?

Cada vez que respiramos oxígeno, por nuestra nariz o boca entran millones y millones y millones de pequeñísimas moléculas de oxígeno, formadas por la agrupación de dos átomos de oxígeno. De ese modo, decimos que la molécula de oxígeno es:

O O

y la representamos con la fórmula

O

₂

Sin embargo, cuando bebemos un vaso de agua, ingerimos millones y millones de millones de pequeñísimas moléculas de agua, formadas por dos átomos de hidrógeno H y uno de oxígeno O. Cada molécula de agua es de la forma:

H O H y la representamos con la fórmula

H

2

O

La molécula de oxígeno está formada por dos átomos de la misma clase (del mismo elemento, oxígeno), mientras que la de agua está formada por átomos de distinta clase (distintos elementos, oxígeno e hidrógeno).

Las sustancias formadas por átomos de una misma clase, como, por ejemplo, el oxígeno, se llaman sustancias simples.

Las sustancias formadas por átomos de distinta clase o especie, como el agua, se denominan compuestos.

Algunas sustancias simples, como los metales (hierro, cobre, plata, estaño, plomo, etc.) forman grandes agrupaciones de átomos de la misma especie.

Algunos compuestos, como la sal común (formada por iones negativos de cloro (Cl) e iones positivos de sodio (Na) forman grandes agregados iónicos donde los iones de uno y otro signo se atraen formando un agregado.

ACTIVIDADES

4.1. Observa los dibujos y señala qué sustancias son simples, cuáles son compuestos y cuáles son mezclas de distintas sustancias.

Agregado de iones de cloro y sodio formando el cloruro de sodio (NaCl). El cloruro de sodio es un compuesto.

Agrupación de átomos de hierro. El hierro (Fe) es una sustancia simple.

A B C

D E F

A, E y F son sustancias simples. C y D son compuestos. B es una mezcla de distintas sustancias.

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3

1. Indica si las siguientes frases son verdaderas o falsas. Si hay alguna falsa, corrígela.

a) Las cargas del mismo signo se atraen.

b) Los fenómenos eléctricos pueden ser neutros o atractivos.

c) Los fenómenos eléctricos se deben a la presencia de cargas eléctricas en la materia.

d) Si coloco una regla que he frotado previamente en mi pelo seco entre dos bolas de corcho blanco y veo que ambas se separan, eso quiere decir que ambas bolas tienen cargas del mismo signo.

2. Observa el siguiente esquema de un átomo imaginario e indica cuántos electrones, protones y neutrones tiene. N.º de protones:

N.º de neutrones: N.º de electrones:

3. Relaciona correctamente los elementos de la columna izquierda con los de la columna derecha: 19

F

9 Tiene 5 neutrones 14

N

7 Tiene 6 protones 12

C

6 Tiene 7 neutrones 9

Be

4 Tiene 9 protones

4. ¿Qué carga neta tendrán el F y el C si el primero gana 3 electrones y el segundo pierde 4 electrones? Indica qué tipo de iones son en cada caso.

19

F

9 12

C

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Completa las siguientes frases con las palabras que te proponemos para que se adecúen al concepto que se quiere definir. Las palabras son: sustancia simple, compuesto, mezcla de sustancias.

a) Cuando una sustancia está formada por átomos de la misma clase, hablamos de __________________________.

b) Cuando tenemos dos sustancias en un recipiente pero no se combinan entre sí para formar otras moléculas, hablamos de ___________________________.

c) Cuando una sustancia está formada por dos o más átomos distintos hablamos de ____________________.

EVALUACIÓN. SOLUCIÓN

Falso. Las cargas del mismo signo se repelen.

Falso. Los fenómenos eléctricos son atractivos o repulsivos. Verdadero.

Verdadero.

3. 5. 3.

Si gana 3 electrones: +9 − 12 = −3. Es un ion negativo.

Si pierde 4 electrones: +6 − 2 = +4. Es un ion positivo.

sustancias simples mezcla de sustancias