TEMA 4. EL ÁTOMO

Los contenidos de este Tema 4 son:

INDICE

1. MODELO DE DALTON
2. MODELO DE THOMSON
3. MODELO DE RUTHERFORD
4. MODELO DE BOHR
5. MODELO ATÓMICO ACTUAL
6. ÁTOMOS, IONES E ISÓTOPOS
6.1 ATÓMOS
6.2. ISÓTOPOS
6.3 IONES
7. RADIOACTIVIDAD

1. MODELO DE DALTON

Introduce la idea de la discontinuidad de la materia, es decir, ésta es la primera teoría científica que considera que la materia está dividida en átomos (dejando aparte a precursores de la Antigüedad como Demócrito y Leucipo, cuyas afirmaciones no se apoyaban en ningún experimento riguroso).

Los postulados básicos de esta teoría atómica son:

1. La materia está dividida en unas partículas indivisibles e inalterables, que se denominan átomos.

2. Todos los átomos de un mismo elemento son idénticos entre sí (presentan igual masa e iguales propiedades).

3. Los átomos de distintos elementos tienen distinta masa y distintas propiedades.

4. Los compuestos se forman cuando los átomos se unen entre sí, en una relación constante y sencilla.

Las insuficiencias del modelo son las siguientes:

1. Se sabe que los átomos sí pueden dividirse y alterarse.
2. Las Experiencias de Thomson.

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2. MODELO DE THOMSON

A principios del siglo XIX, aunque Dalton hubiese afirmado que el átomo era indivisible, distintas experiencias demostraban que la materia podía ganar o perder cargas eléctricas. ¿Estas cargas eléctricas forman parte de los átomos?

J.J. Thomson (1897) ideó experimentos en tubos de descarga, que se les había extraído practicamente todo el aire, y que tenían un polo positivo y otro negativo sometidos a una diferencia de potencial grande y se observa que aparecen unos rayos llamados rayos catódicos que como se comprobó son chorros de unas partículas que tienen las siguientes características:

1. Viajan en linea recta.

2. Si se pone un molinillo se mueven las aspas de este, con lo cual quiere decir que tienen masa.

3. Si se aplica un campo eléctrico (como en la animación) el rayo se desvía hacia la placa positiva, por ello podemos determinar que tienen carga negativa.

A estas partículas se les llamaron electrones.

Con todas estas experiencias Thomson llegó a la conclusión que el átomo debía ser como una gran masa de carga positiva, e insertados en ella, debían estar unas partículas negativas a las que llamó electrones, que también tenían masa. La carga negativa de los electrones compensaban la carga positiva para que el átomo fuera neutro.

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3. MODELO DE RUTHERFORD

Para comprobar si Thomson tenía razón, Rutherford y sus colaboradores diseñaron el siguiente experimento; lanzar partículas alfa directamente hacia una lámina de oro y tras la lámina de oro habría una placa fotográfica, donde se podría observar la trayectoria seguida por las partículas alfa.

Según el modelo de Thomson las partículas alfa deberían atravesar la lámina casi sin desviarse.

En esta animación podéis ver en la parte superior el montaje del experimento, y en la zona inferior qué ocurría cuando las partículas alfa atraviesan la lámina.

Los resultados que se obtuvieron son los siguientes:

  • La mayoría de las partículas alfa atraviesan la lámina de oro sin desviarse.
  • Una pequeña porción de partículas atraviesan la lámina desviándose.
  • Una de cada 10000 partículas alfa rebotan al llegar a la lámina y vuelven hacia atrás.

Para explicar estos resultados Rutherford propuso otro modelo atómico:

  • El átomo está formado por un núcleo muy pequeño y una corteza.
  • En el núcleo está concentrado toda la carga positiva y toda su masa (las partículas alfa que vuelven hacia atrás son las que chocan con el núcleo y las partículas alfa que pasan cerca del núcleo se desvían).
  • En la corteza están los electrones girando alrededor del núcleo (la mayor parte del átomo está vacía, por ello la amyoría de las partículas alfa no se desvían).

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4. MODELO DE BOHR

Nuevos experimentos científicos, que en este nivel no vamos a explicar, dieron lugar a que el danés Niels Bohr definiera un nuevo modelo atómico:

  • Los electrones sólo pueden girar en determinadas orbitas circulares (en el modelo de Rutherford los electrones pueden estar girando en orbitas a cualquier distancia del núcleo).
  • Los electrones se organizan en capas que llamamos niveles de energía.
  • Los electrones de un átomo se van situando llenando primero los nivelesde menor energía.

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5. MODELO ATÓMICO ACTUAL

En el modelo actual no existen órbitas bien definidas por las que se mueven los electrones, sino que existen regiones del espacio, denominadas orbitales, en las que es muy probable encontrarlos.

RESUMEN

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6. ÁTOMOS, ISÓTOPOS E IONES

6.1 ÁTOMOS

En el átomo distinguimos dos partes: el núcleo y la corteza.

  • El núcleo es la parte central del átomo y contiene partículas con carga positiva, los protones, y partículas que no poseen carga eléctrica, es decir son neutras, los neutrones. La masa de un protón es aproximadamente igual a la de un neutrón.
  • La corteza es la parte exterior del átomo. En ella se encuentran los electrones, con carga negativa. Éstos, ordenados en distintos niveles, giran alrededor del núcleo.
  • Todos los átomos de un elemento químico tienen en el núcleo el mismo número de protones. Este número, que caracteriza a cada elemento y lo distingue de los demás, es el número atómico y se representa con la letra Z
  • El número másico es la suma de protones y neutrones que hay en el núcleo de un átomo y se representa con la letra A.

La masa de un electrón es unas 2000 veces menor que la de un protón.
Los átomos son eléctricamente neutros, debido a que tienen igual número de protones que de electrones. Así, el número atómico también coincide con el número de electrones.

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6.2 LOS ISÓTOPOS

Aunque todos los átomos de un mismo elemento se caracterizan por tener el mismo número atómico, pueden tener distinto número de neutrones.
Llamamos isótopos a las formas atómicas de un mismo elemento que se diferencian en su número másico.

Para representar un isótopo, hay que indicar el número másico (A) propio del isótopo y el número atómico (Z), colocados como índice y subíndice, respectivamente, a la izquierda del símbolo del elemento.

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6.3 LOS IONES

Cuando un átomo pierde o gana electrones, se forman partículas cargadas denominadas iones.

  • Los átomos de los elementos metálicos (los situados a la izquierda y en el centro de la tabla periódica) tienden a perder electrones para formar iones cargados positivamente llamados cationes. Por ejemplo, los iones Na+ y Ca2+, se forman a partir de los átomos de los metales sodio y calcio:

Átomo de Na → Na+ (ión sodio) + 1 electrón

Átomo de Ca → Ca2+  + 2 electrones

  • Los átomos de no metales (los elementos situados a la derecha de la tabla periódica) tienden a ganar electrones y formar iones negativos llamados aniones. Por ejemplo, los átomos de cloro y oxígeno, al adquirir electrones forman los iones Cl y O2-:

Átomo de Cl + 1 electrón → Cl (ión cloruro)

Átomo de O + 2 electrone → O2- (ión óxido)

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7. RADIOACTIVIDAD

La radiactividad es el fenómeno de la pérdida o ganancia de algunas partículas.

La rotura de su núcleo para dar lugar a otros núcleos más pequeños se llama fisión nuclear.

La unión del núcleo de dos átomos para dar  un núcleo mayor se llama fusión nuclear.

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2 respuestas a TEMA 4. EL ÁTOMO

  1. Yo jaja dijo:

    Yo lo que no entiendo es el de bohr

  2. victor dijo:

    me ha ayudado mucho a estudiar.Gracias

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