Historia del atomo y su composicion atomica

estructura atomica

1. Patricia Fuentes Gatica Ciencias Naturales y Química El Átomo EN EL TIEMPO COLEGIO SANTA BERNARDITA TALCAHUANO Octavos Años «A» - «B»

2. UNIDAD I: ¿De qué está Constituida la Materia? ¿Cómo se Descubrió el Átomo? Estimados Alumnos de Octavos años «A» y «B» daremos comienzo a la primera unidad del año 2020. Se trata sobre la historia en el tiempo del átomo. Cuando estabas en séptimo comenzamos diciendo que todo lo que nos rodea es materia, en los estados sólido, líquido y gaseoso. Formados por elemento y compuestos químicos. Y encontramos a los elementos químicos que están formados por pequeñas moléculas, invisibles al ojo humano, que de ahora en adelante llamaremos ÁTOMOS. Te invito a conocer la historia en el tiempo del átomo.

3. ¿CÓMO SE DESCUBRIO EL ÁTOMO? OBJETIVO DE LA CLASE : Caracterizar la estructura interna de la materia, basándose en los modelos atómicos desarrollados por los científicos a través del tiempo.

4. CONCEPTO DE ÁTOMO Átomo: Unidad más pequeña de un elemento químico que mantiene su identidad o sus propiedades. La palabra proviene del (del latín atomus, y éste del griego άτομος , indivisible).

5. historia hasta llegar al átomo. Las antiguas teorías de los griegos estaban basadas en el pensamiento abstracto y no en la experimentación. La existencia del átomo no quedo demostrada hasta 1904. Pero veamos que dice la historia…

6. PERÍODO ATOMICISTA TEORÍA DE DEMÓCRITO Y LEUCIPO Su principal representante es Demócrito (460 - 370 a.C.) en el siglo IV a.C. Él pensó que al dividir la materia muchas veces se llegaría a un punto en el que se obtendría una partícula que no se podría dividir más, pero que conservaría las propiedades de la materia original. A esa diminuta partícula de características especiales la denominó Átomo, palabra griega que significa “ sin división ”.

7. La palabra átomo fue utilizada por Demócrito en el s. IV a.de c. para explicar la naturaleza y composición de la materia. DEMÓCRITO junto a su discípulo Leucipo, pensaron: La subdivisión de la materia produciría al cabo átomos que significan “sin corte, sin división, indivisibles”. ¿Cómo podría una materia (cuchillo) penetrar en una (manzana) si no existiesen espacios vacíos?

8. DEMÓCRITO Fue un filósofo griego nacido en Abdera hacia 460 a. de C. Sostenía que los átomos eran eternos, inmutables e indestructibles. Entre un átomo y otro sólo existía el vacío.

9. Hoy sabemos que Demócrito tenía razón: Sobre la composición de la materia: De hecho, elementos como el Carbono (C),el el Hidrógeno (H), el Oxígeno (O) y el nitrógeno(N) están constituidos por átomos de un solo tipo, siendo estos la base fundamental de nuestras vidas y la explicación a la constitución del Universo. Por ejemplo: El Universo presenta en su composición 99% en masa de hidrógeno (H) y helio (He).

10. Otros Ejemplos : La corteza terrestre: 74,3% en masa de oxígeno (O) y silicio (Si). La atmósfera: 99% en masa de nitrógeno (N) y oxígeno (O). El cuerpo humano: 93% en masa de carbono (C)y oxígeno (O). En el agua de mar: 55% de cloro (Cl) y 30,6 de sodio (Na). Sin embargo la teoría de Demócrito no fue valorada en aquella época y el estudio del átomo comenzó sólo a fines del siglo XIX.

11. TEORIA DE LOS CUATRO ELEMENTOS ARISTÓTELES (IV A.C.): La materia era continua, podía dividirse infinitamente en partículas más y más pequeñas. El modelo que se aceptó y transmitió durante más de 2000 años fue el expuesto por Aristóteles en el s IV a.C. Se le llamo Teoría Continuista. “ Todas las sustancias están constituidas por la combinación de 4 elementos: agua, fuego, aire y tierra, los cuales se forman por estados intermedios. Frio, húmedo, seco y cálido”

12. Según Aristóteles: Frio + húmedo= agua Cálido + húmedo= aire Cálido + seco = fuego Frio + seco = tierra TEORIA CONTINUISTA: Cuatro elementos básicos . La división de la materia no tiene límite. Los átomos no existen porque no pueden observarse. Se mantuvo vigente durante años.

13. Sin embargo, hubo personas dedicadas al estudio y transformación de los materiales que se llamaron alquimistas . Los alquimistas estuvieron rodeados de grandes polémicas, llegando incluso a estar prohibidas sus prácticas. PERIODO DE LOS ALQUIMISTAS

14. LOS ALQUIMISTAS DESCUBREN: Los alquimistas descubrieron nuevos elementos que incorporaron a los cuatro de Aristóteles: Descubrieron el oro (Au), la plata (Ag), el cobre (Cu), el estaño (Sn), el hierro (Fe), el plomo (Pb), el mercurio (Hg), el azufre (S) y la sal (cloruro sódico, NaCl).

15. DALTON (1766-1844) Fue el primero en formular una idea del átomo con bases científicas. Propuso una TEORÍA ATÓMICA , demostrando que es posible determinar las masas relativas de los átomos de diferentes elementos. Según Dalton, cada elemento estaba formado por átomos que son químicamente idénticos entre sí y diferentes de los átomos de los demás elementos. Idea de átomo de Dalton.

16. TEORÍA ATÓMICA DE JOHN DALTON En 1803, este científico inglés retomó la idea de Demócrito. John Dalton enuncio unos postulados que le han valido el título de “Padre de la Teoría Atómica – Molecular”.

17. Teoría de Dalton Dalton retoma las teorías de Demócrito y Leucipo. Los elementos están formados por partículas discretas, diminutas, e indivisibles llamadas átomos, que permanecen inalterables en cualquier proceso químico. Los átomos de un mismo elemento son todos iguales entre sí en masa, tamaño y en cualquier otra propiedad física o química. En las reacciones químicas, los átomos ni se crean ni se destruyen, solo cambian su distribución. Los compuestos químicos están formados por "átomos de compuesto“, todos iguales entre sí, en proporciones definidas y constantes.

18. Principales postulados de Dalton de su teoría atómica 1.-Toda la materia está formada por átomos. 2.- Los átomos son partículas diminutas e indivisibles. 3.- Los átomos de un elemento son idénticos y poseen igual masa. 4.- Los átomos de diferentes elementos se combinan de acuerdo a números enteros y sencillos, formando los compuestos. 5.- En una reacción química se produce un reordenamiento de átomos. 6.- En una reacción química los átomos no se crean ni se destruyen, solo se reordenan.

19. DALTON ENTREGA LA DEFINICIÓN DE ÁTOMO: Gracias a los postulados de Dalton, que permitían definir al átomo como la: «Unidad básica de un elemento que puede intervenir en una combinación química»

20. Símbolos químicos de J. Dalton: Dalton propone símbolos para designar a los átomos:

21. aciertos y debilidades DE la teoría de Dalton Aciertos Debilidades 1.- La materia se compone de partículas muy pequeñas llamadas átomos. 2.- Los átomos se combinan en una razón de números enteros y sencillos. 3.- En una reacción química no existe pérdida de masa. 4.- Un compuesto posee los mismos elementos en igual proporción de masa. 1.- Planteo que los átomos no se pueden dividir. Hoy se sabe que los átomos si son divisibles: posee una estructura interna formada por otras partículas. 2.- Indico que los átomos de un mismo elemento no pueden presentar diferentes masa y propiedades. Hoy en día se conocen los isótopos. 3.- Sostuvo que los átomos de un elemento no pueden convertirse en átomos de otro elemento. Hoy se conocen las reacciones nucleares 4.- No considero la unión de dos átomos del mismo tipo ( moléculas diatómicas) como el O 2 , H 2 , N 2 , entre otras. A pesar de los avances planteados por Dalton, la teoría también presento algunos inconvenientes que luego fueron descubiertos:

22. MODELO ATÓMICO DE SIR JOSEPH JOHN THOMSON Sir J. J. Thomson (1856 – 1940). Físico británico que descubrió el electrón y determinó su carga negativa. Obtuvo el Premio Nobel en Física en 1906.

23. POSTULADOS DE THOMSON Sabiendo que los átomos eran eléctricamente neutros, Thomson postula : para que esta condición se cumpla, un átomo debe contener la misma cantidad de cargas negativas y positivas. Las cargas negativas fueron llamadas: “electrones” ( e -).

24. NATURALEZA ELECTRICA DE LA MATERIA En el modelo propuesto por Thomson (MODELO DEL BUDIN DE PASAS) el átomo esta compuesto por electrones de carga negativa en un átomo de carga positiva, como las pasas en un pudín. Thomson descubre la existencia del electrón a través del experimento del tubo de rayos catódicos.

25. Teoría de J. J. Thomson Descubre los Rayos Catódicos en 1897 a partir del Tubo de Descarga . Electrones Carga Negativa •Observo que con el paso de corriente eléctrica se producían rayos luminosos. •Los rayos viajaban del cátodo (-) al ánodo (+) a los que llamo RAYOS CATÓDICOS.

26. •Como eran desviados con un imán, concluyo que eran materia y los denomino ELECTRONES. •Primeras partículas subatómicas confirmadas experimentalmente.

27. CONCLUSIONES EXPERIMENTO DE THOMSON Rayos catódicos son desviados por campos eléctricos y magnéticos, y cargaban negativamente a metales, los rayos son partículas con carga negativa y masa, descubrimiento del electrón. Carga del Electrón : negativa - Masa del Electrón : 9,10x10- 28 g (2000 veces mas pequeña que de un átomo de H). Si hay cargas negativas, hay igual numero de cargas positivas: nube de carga positiva (Modelo de “pudin de pasas” de Thomson), En el modelo de Thompson estas cargas positivas, aún no son llamadas protones

28. Modelo atómico de J. Thomson Denominado «Pastel de Pasas» o «Budín de Pasas» La masa corresponde a la carga positiva y las pasas son las cargas negativas. Propone que la cantidad de cargas positivas es igual a la cantidad de cargas negativas. Thomson propone: “Los átomos son electrones incrustados en una masa con carga positiva”

29. THOMSON INTRODUCE NUEVAS IDEAS El átomo puede dividirse en partes más pequeñas: a) Los ELECTRONES con carga eléctrica negativa. b) En el resto del átomo tiene que estar la carga eléctrica positiva.

30. Otros Científicos que Aportan a la idea de Átomo A parte de los científicos que aportaron ideas, teorías y construyeron modelos del átomo, para entenderlo y estudiarlo. Existieron dos científicos que realizaron experimentos y con ellos aportaron nuevas ideas para mejorar el conocimiento del átomo. Ellos fueron….

31. EUGENE GOLDSTEIN En 1886 Eugene Goldstein realiza experimentos en los tubos de descarga que le permitieron determinar: Que las cargas positivas: los protones tenían una masa de 1,6726 x 10 -27 K y una Carga eléctrica de + 1,6 x 10 -19 C.

32. Experimento de Goldstein Estudia Rayos Canales y Descubre los Protones (p+) Los rayos viajaban desde el ánodo(+) al cátodo(-), poseen carga (+), se denominaron rayos canales y son desviados por un imán, lo que demuestra que es una partícula, a la que llamo protones. Carga Positiva Protones

33. ROBERT MILLIKAN En 1906 Robert Millikan determinó que los electrones (e-) tenían una carga igual a: - 1,6 x 10 -19 coulomb ( C). Se establece además que la masa del electrón es muy pequeña igual a: 9,109 x 10 -31 K.

34. EXPERIENCIA DE MILLIKAN: GOTITAS DE ACEITE Thomson no pudo determinar la carga y la masa del electrón por su cuenta. En 1911, el físico estadounidense Robert Millikan , logro medir la carga del electrón a través de su experimento de la “gota de aceite”, el que consistió en dejar caer gotas de aceite controlando su velocidad con un campo eléctrico. Al estar cargadas negativamente, las gotas caían mas despacio ya que eran atraídas por las placas positivas. Cuando se igualaba la fuerza de gravedad con las fuerzas eléctricas, las gotas quedaban estacionarias. Así, se pudo calcular la carga y la masa del electrón empleando los resultados de Thomson y Millikan.

35. Experimento de Millikan

36. MODELO ÁTOMICO DE LORD ERNEST RUTHERFORD Ernest Rutherford (1871- 1937). Físico neozelandés, que recibió el Premio Nobel de Química en 1908, por sus trabajos en el modelo Atómico de la materia .

37. Teoría de E. Rutherford Experimento de la Lámina de Oro Al disparar contra una lámina de oro, Rutherford encontró que algunos rayos se desviaban de su trayectoria. A partir de este descubrimiento Rutherford concluyó que: “El átomo debe poseer un núcleo”, con lo cual se desterraba la teoría de Thomson.

38. Resultados del experimento de Rutherford: La mayoría de las partículas alfa atravesaban la lámina. Una pequeña parte atravesaban la lámina y se desviaban. Una mínima parte chocaba con la lámina y se devolvía hacia su origen.

39. POSTULADOS DE RUTHERFORD El átomo presentaba un centro positivo, el cual fue llamado “núcleo”. Y las partículas constituyentes del núcleo de carga positiva fueron llamadas “protones” (p+). Los electrones forman una corona alrededor del núcleo.

40. Modelo de Rutherford Propone un núcleo central positivo, compacto, denso y de gran masa. Y los electrones girando alrededor del átomo entre los grandes espacios que allí existen. Existe un gran espacio vacío entre el núcleo y la corteza.

41. MODELO ATÓMICO DE NIELS BOHR Niels Henrick David Bohr. (1885 - 1962 ). Físico danés, fue galardonado en 1922 con el Premio Nobel de Física, "por su investigación acerca de la estructura de los átomos y la radiación que emana de ellos".

42. Niels Bohr propuso un modelo atómico basado en tres postulados: En un átomo el electrón sólo puede tener ciertos estados de movimiento definidos y estacionarios, en cada uno de ellos tiene una energía fija y determinada. En cualquiera de esos estados, el electrón se mueve describiendo órbitas circulares alrededor del núcleo.

43. MODELO ATÓMICO DE BOHR Un electrón puede saltar de una órbita a otra absorbiendo (si va hacia una órbita más exterior) o emitiendo (en caso contrario) un cuanto de radiación electromagnética de energía igual a la diferencia existente entre los estados de partida y de llegada. La emisión de energía se produce cuando un electrón salta desde un estado inicial de mayor energía hasta otro de menor energía.

44. MODELO ATÓMICO DE BOHR En 1913 postula:  El electrón sólo se mueve en unas  órbitas  circulares "permitidas" (estables) en las que no emite energía. El electrón tiene en cada órbita una determinada energía, que es tanto mayor cuanto más alejada esté la órbita del núcleo. Las orbitas se llaman niveles de energía.

45. Sir James Chadwick James Chadwick. (1891- 1974). Físico inglés, ganador del Premio Nobel de Física en 1935, por el descubrimiento del neutrón. En 1932, Chadwick realizó un descubrimiento fundamental en el campo de la ciencia nuclear: descubrió la partícula en el núcleo del átomo que pasaría a llamarse  Neutrón (nº), partícula que no tiene carga eléctrica.

46. Chadwick: Descubre los neutrones (1932) En 1932, Chadwick descubre el neutrón, con lo cual la idea de átomo se estructura en base a protones y neutrones centrales (núcleo), más los electrones dando giros circulares en torno a este núcleo, en los niveles de energía.

47. Modelos atómicos a través del tiempo

48. MODELO MECÁNICO-CUÁNTICO (modelo actual) Erwin Schrödinger (1926) propuso el  modelo mecánico cuántico del átomo , el cual trata a los electrones como ondas de materia. ... Formando una nube de electrones alrededor del núcleo. El principio de incertidumbre de Heisenberg afirma que no podemos conocer tanto la energía, como la posición de un electrón. Este modelo cuenta con cuatro números cuánticos, que ayudan a describir a los electrones en el átomo (n, l, m, s).

49. Luego de ver esta presentación , te sugiero dejarla guardada en una carpeta en tu computador o en un pendrive, para cada vez que la necesites. Muy bien luego de ver esta presentación sobre la historia del átomo trabaja en tu cuaderno las siguientes actividades . Si tienes dudas en tu trabajo me escribes a [email protected] Vamos que se puede, TÚ puedes. Ahora a trabajar:

50. Actividades 1.Considerando lo planteado por Demócrito en el siglo IV a. de c. Responda las siguientes preguntas: a)¿Qué sucederá si se divide sucesivamente un trozo de plasticina en trozos pequeños?,¿hasta qué punto se podrá dividir? b)¿Cómo llamó Demócrito a esta porción de materia?, ¿qué significado tiene esa palabra? 2.- Explique Dalton propone una teoría o un modelo de átomo. 3.- Explique el experimento de rayos catódicos realizado por Thomson. ¿Qué partícula fue descubierta con este experimento?

51. 4.Dibuje el modelo atómico propuesto por Thomson y explique cómo está formado. 5.- Eugene Goldstein, a fines del siglo XIX, trabajó con un tubo de descargas similar al que utilizó Thomson, pero en esta ocasión hizo agujeros en el cátodo. ¿Qué partícula fue descubierta mediante este experimento? Dibuje el esquema del montaje experimental y explíquelo con sus palabras. 6.- El experimento de Rutherford, lleva a la formulación de un nuevo modelo atómico. Explique el experimento que realizó Ernest Rutherford y sus principales conclusiones y el modelo atómico que él propone.

52. 7.-¿Cuáles son las principales diferencias entre el modelo de Rutherford y los siguientes modelos?, indica tres diferencias. 8.- ¿Por qué el modelo de Thomson no es válido en la actualidad? 9.- ¿Qué tienen en común los modelos de Rutherford y Bohr? 10.- Investigue, defina y de tres ejemplo de Isótopo.