El átomo. Evolución histórica. Principales partículas atómicas.

Presentación que repasa los aspectos fundamentales del átomo, desde los principales modelos a su caracterización, así como aspectos en los que son de vital importancia como la radiactividad o la energía nuclear. De un vistazo, se aprecia la evolución del átomo a lo largo de la historia y permite conocer las principales partículas atómicas.

1. UNIDAD3: El átomo 3ºESO

2. Estructura del átomo:¿Cómo está formada la materia? Teoría atómica de Dalton Electrización de la materia Las partículas atómicas Modelo atómico de Thomson Modelo atómico de Rutherford Modelo atómico de Bohr Caracterización de los átomos Otras especies químicas: iones e isótopos . Radiactividad y energía nuclear

3. Teoría atómica de Dalton TEORÍA ATOMISTA: El filósofo griego Demócrito , en el siglo IV a.C., pensaba que la materia estaba formada por pequeñísimas partículas a las que llamó átomos (“indivisibles” en griego). TEORÍA CONTINUISTA: Aristóteles rechazó la teoría atomista y defendió que un cuerpo podía dividirse indefinidamente. Suponía que la materia estaba formada por la combinación de cuatro elementos: fuego, aire, tierra y agua. Las ideas de Aristóteles se tomaron como ciertas hasta finales del siglo XVIII.

4. Teoría atómica de Dalton (2) Todos los átomos de un mismo elemento son idénticos entre sí (tienen igual masa y propiedades). Los átomos de elementos distintos tienen propiedades diferentes. Los compuestos se forman al combinarse átomos de dos o más elementos en proporciones fijas. En las reacciones químicas , los átomos se intercambian de una a otra sustancia, pero ningún átomo se crea ni se destruye. En 1808, John Dalton publicó su teoría atómica , que retomaba las antiguas ideas de Demócrito: La materia está formada por minúsculas partículas indivisibles e inalterables llamadas átomos .

5. Teoría atómica de Dalton (3)

6. Electrización de la materia El griego Tales de Mileto , en el siglo VII a.C., sabía que al frotar el ámbar con un trozo de piel, ambos eran capaces de atraer pequeños materiales ligeros como unos trozos de pluma. La palabra electricidad procede del griego “elektron” (ámbar). Los cuerpos pueden electrizarse por frotamiento y por contacto. En los siglos XVII y XVIII, C. du Fay y B. Flanklin , dedujeron que hay dos tipos de electricidad : positiva y negativa.

7. Electrización de la materia (2) Los fenómenos eléctricos son una manifestación de la carga eléctrica de la materia, que puede ser positiva o negativa. Los fenómenos de electrización se ponen de manifiesto cuando se produce un desequilibrio en el numero de cargas positivas y negativas. Las cargas del mismo signo se repelen , y las de distinto signo se atraen . La unidad de carga eléctrica en el SI es el culombio ( C ). ¿Las cargas eléctricas (que la materia puede ganar o perder) forman parte de los átomos?

8. Las partículas atómicas Descubrimiento del ELECTRÓN: Al final del s. XIX los experimentos realizados sobre la conducción de la electricidad en los gases, dieron como resultado el descubrimiento de los rayos catódicos. J.J. Thomson demostró en 1897 que dichos rayos estaban formados por pequeñas partículas con masa y carga negativa que fueron bautizadas con el nombre de electrones .

9. Las partículas atómicas (2) Descubrimiento del PROTÓN: Como los átomos son eléctricamente neutros, además de los electrones deben de tener partículas con carga positiva. Diversas experiencias permitieron descubrir el protón a E. Rutherford en 1919 . Descubrimiento del NEUTRÓN: J. Chadwick , en 1932 , descubrió que en los átomos hay una tercera partícula que no tiene carga eléctrica, que se llamó neutrón .

10. Las partículas atómicas (3) Los átomos están formados por tres tipos de partículas: Electrones , con carga eléctrica negativa . Protones , con carga eléctrica positiva y una masa mucho mayor que los electrones. Neutrones , sin carga eléctrica y con una masa similar a los protones.

11. Modelo atómico de Thomson En 1904 , Thomson imaginó el átomo como una especie de esfera positiva continua en la que se encuentran incrustados los electrones, más o menos como las uvas pasas en un pudin. Este modelo del “pudin de pasas” de Thomson era bastante razonable y fue aceptado durante varios años, ya que explica varios fenómenos: Los átomos son eléctricamente neutros. La electrización de la materia. La formación de iones.

12. Experiencia de Rutherford En 1911 , E. Rutherford bombardeó una lámina muy fina de oro con partículas alfa (positivas) procedentes de un material radiactivo, a gran velocidad. El experimento permitió observar el siguiente comportamiento en las partículas alfa: La mayoría de ellas atravesaban la lámina sin desviarse. Algunas de desviaban ligeramente. Una de cada 10 000 partículas rebotaron hacia atrás. El comportamiento de las partículas no podía ser explicado con el modelo de Thomson , así que Rutherford lo abandonó y sugirió otro basado en el átomo nuclear.

13. E. Rutherford , para explicar los resultados de su experiencia, propuso en 1911 el llamado modelo atómico nuclear : El átomo está formado por un núcleo y una corteza . El núcleo es la parte central, de tamaño muy pequeño, que contiene los protones y neutrones (y por tanto allí se concentra toda la carga positiva y casi toda la masa del átomo). La corteza es casi un espacio vacío, inmenso en relación con las dimensiones del núcleo. Los electrones giran alrededor del núcleo, igual que los planetas alrededor del Sol. La corteza tiene tantos electrones como protones hay en el núcleo, así el átomo es eléctricamente neutro. Modelo atómico de Rutherford

14. El físico danés Niels Bohr realizó una serie de estudios de los que dedujo que para los electrones de la corteza no todas las órbitas son posibles, sino que solo pueden girar en ciertas órbitas de radios determinados . En el átomo, los electrones se organizan en capas o niveles de energía . Modelo atómico de Bohr

15. La distribución de los electrones en las capas se denomina configuración electrónica y se realiza de la siguiente manera: En general una capa puede contener 2n² electrones (n es el nº de capa) y comienza a llenarse cuando la capa anterior está llena o tiene 8 electrones. La 1ª capa puede contener, como máximo, 2 electrones. La 2ª capa puede contener, como máximo, 8 electrones. Comienza a llenarse una vez que la 1ª ya está completa. La 3ª capa puede contener, como máximo, 18 electrones. Comienza a llenarse una vez que la 2ª capa ya está completa. Modelo atómico de Bohr (2)

16. Identificación de los átomos Para representar un átomo se utilizan un símbolo y dos números: El símbolo , X , es el del elemento químico . El número atómico , Z , indica el número de protones del núcleo. El número másico , A , indica el número de protones más neutrones. Todos los átomos que tienen el mismo número atómico pertenecen al mismo elemento. El número de neutrones es la diferencia entre el número másico, A, y el número atómico, Z. La masa de un átomo , expresada en unidad de masa atómica (u), es una cantidad similar al número másico, A.

17. ISÓTOPOS son átomos del mismo elemento que tienen igual número atómico pero distinto número másico. Por tanto, se diferencian en el número de neutrones. Identificación de los átomos (2) Ion positivo o CATIÓN es un átomo que ha perdido electrones, y por tanto, adquiere carga positiva. Ion negativo o ANIÓN es un átomo que gana electrones, y entonces, adquiere carga negativa. Isótopos del Hidrógeno

18. Radiactividad y energía nuclear RADIACTIVIDAD: es la emisión de partículas y radiaciones por parte de algunos núcleos atómicos inestables. De esta forma los núcleos de algunos elementos se transforman en núcleos de átomos de otros elementos. Las partículas y radiaciones emitidas pueden ser de tres tipos: Rayos alfa , α : constan de dos protones y dos neutrones, con lo que tienen carga positiva. Rayos beta , β : son electrones (carga negativa) procedentes del núcleo atómico. Rayos gamma , γ : Son radiaciones de alta energía y no tienen carga eléctrica.

19. Radiactividad y energía nuclear (2) Energía nuclear es la que se origina en los procesos de fisión y fusión nuclear. FISIÓN NUCLEAR: consiste en la fragmentación de un núcleo pesado en otros dos núcleos de átomos más pequeños y varios neutrones. En este proceso se desprende gran cantidad de energía. FUSIÓN NUCLEAR: consiste en la unión de varios núcleos ligeros para formar otro mas pesado y estable, con gran desprendimiento de energía.