u04 la estructura de la materia
TRANSCRIPT
La estructura de la materia
1
¿De qué está hecha la materia?
Esta cuestión ha preocupado a los seres humanos desde los tiempos más remotos.
Algunas de las ideas propuestas a lo largo de la historia, más o menos acertadas, han servido para construir la ciencia química.
¿De qué está hecha la materia?
La estructura de la materia
2 El átomo de los filósofos griegos
• Demócrito, filósofo griego que vivió en el siglo IV a. C.
• Propuso que, si se dividía la materia en trozos cada vez más pequeños, debería llegarse a una porción que ya no podría dividirse más.
• A esta porción mínima e indivisible, base de toda la materia, la llamó
átomo (a = sin, tomo = división).
La estructura de la materia
3
El modelo atómico de Dalton supone que la materia está formada por átomos que son partículas neutras e indivisibles.
Ideas fundamentales de la teoría de Dalton:
La materia está constituida por átomos.
Los átomos son indivisibles y no se modifican en las reacciones químicas.
Todos los átomos de un mismo elemento químico son iguales.
Los átomos de elementos químicos diferentes son diferentes.
Los compuestos están formados por la unión de átomos de diferentes elementos.
Representación de los elementos y los compuestos
en la teoría de Dalton.
El modelo atómico de Dalton
La estructura de la materia
4 Modelo Atómico de J. Dalton
La estructura de la materia
5 El modelo atómico de Dalton
La estructura de la materia
6
Un elemento es una sustancia pura cuyas partículas están formadas por átomos iguales.
Un compuesto se forma por la unión de átomos de elementos distintos.
ELEMENTO COMPUESTO
Los átomos de distintos elementos se pueden
combinar entre sí para formar compuestos.
Hidrógeno y oxígenoAgua
Elementos y compuestos
La estructura de la materia
7
Tubos de Rayos Catódicos
Descubrimiento del electrón
La estructura de la materia
8
Carácter de Partícula del Electrón
Descubrimiento del electrón (2)
La estructura de la materia
9 Modelo atómico de Thomson
La estructura de la materia
10
El modelo de Thomson (1897)
“masa” (+)
Electrón (-)
Modelo del “pudin de pasas” o “plum-cake”
Modelo atómico de Thomson
La estructura de la materia
13
Primera radiografía
(1895) RÖENTGEN descubre los rayos X (extraños y altamente penetrantes).
Rayos X
La estructura de la materia
14 Radiactividad natural
La estructura de la materia
15 Radiactividad natural
La estructura de la materia
16 Radiaciones
La estructura de la materia
17 Radiactividad natural
La estructura de la materia
18
Placa de aluminio
Hormigón
La pérdida o ganancia de algunas partículas subatómicas es el fenómeno de la radiactividad.
Rayos α Rayos β Rayos γ
Radiactividad
La estructura de la materia
19
Dispersión de las Partículas Alfa
Experimento de Rutherford
La estructura de la materia
20
Fuente de partículas alfa
Lámina fina de oro
Detector de partículas
Rutherford lanzó partículas alfa (con carga positiva) contra una lámina muy delgada de oro.
La mayoría de las partículas atravesaba la lámina sin desviarse.
Algunas se desviaban de su trayectoria.Rutherford propuso que la mayor parte de la masa del átomo estaba concentrada en una parte muy pequeña y el resto estaba prácticamente vacío.
El experimento de Rutherford
La estructura de la materia
21 Modelo de Rutherford
La estructura de la materia
22 Modelo de Rutherford
La estructura de la materia
23 Modelo de Rutherford
La estructura de la materia
25
En el modelo atómico nuclear el átomo se compone de:
NÚCLEO CORTEZA
PROTONES
NEUTRONES
ELECTRONES
Es muy pequeño en comparación con el volumen total del átomo. Tiene carga neta positiva.
Partículas eléctricamente neutras de masa ligeramente superior a la del protón.
Partículas de igual carga que la del protón pero negativa y de masa 1840 veces inferior a la del protón.
Zona donde se encuentran los electrones alrededor del núcleo.
Partículas de carga eléctrica positiva.
El modelo atómico nuclear
Estructura atómica y sistema periódico
26
La estructura de la materia
26 Modelo atómico nuclearModelo atómico nuclear
La estructura de la materia
28
Las partículas positivas que atraviesan la lámina no se desvían, de forma apreciable, de su trayectoria inicial.
La mayoría de las partículas positivas atraviesan la lámina sin cambiar de dirección. Las que pasan muy cerca del núcleo se desvían de su trayectoria inicial, y las que colisionan contra el núcleo rebotan.
RutherfordThomson
LOS MODELOS ATÓMICOS Comparación Thomson-Rutherford
La estructura de la materia
29
1
Observaciones. Thomson y otros científicos
realizaron una serie de experiencias que
permitieron aislar y determinar la masa y la carga
de las partículas del átomo.
6
2
4
5
7
8
¿Hipótesis cierta?
Para comprobar la hipótesis
de Thomson se idean
experiencias.
3
Hipótesis. El átomo debe ser como
una gran masa de carga positiva,
e insertados en ella deben estar los
electrones.
(Modelo atómico de Thomson.)
Experimentación. Geiger y Marsden realizaron la experiencia de la lámina de oro.
Análisis de datos. Analizaron
las huellas que las partículas alfa
que bombardeaban la lámina de oro
dejaban sobre la película fotográfica
que rodeaba el conjunto.
El análisis de los datos indicó
que la hipótesis inicial no era cierta.
Nueva hipótesis.
El átomo está formado
por un núcleo muy pequeño, en el
que están concentradas
la carga positiva y casi
toda la masa del átomo,
y una corteza mucho mayor, donde
se hallan los electrones girando
alrededor del núcleo.
(Modelo atómico de Rutherford.)
Conclusiones y publicación.Se acepta como válido el modeloatómico de Rutherford.
El método científico y los modelos atómicos
La estructura de la materia
30 El interior de los átomos
Estructura atómica y sistema periódico
31
La estructura de la materia
31 Dimensiones del átomoDimensiones del átomo
Estructura atómica y sistema periódico
32
La estructura de la materia
32 Composición de los átomosComposición de los átomos
Estructura atómica y sistema periódico
33
La estructura de la materia
33 Partículas subatómicasPartículas subatómicas
Electrón
Protón
Neutrón
Nombre Símbolo Carga Masa relativa Masa (g)
e-
p+
n0
-1
+1
0
1/1840
1
1
9,109 x 10-28
1,673 x 10-24
1,675 x 10-24
La estructura de la materia
36
Z nº de protones
NÚMERO MÁSICO A nº de protones (Z) + nº de neutrones (n)
Representación de un núcleo
XA
Z
Número másico
Número atómico
Símbolo del
elemento
NÚMERO ATÓMICO
He42
= nº de electrones
Ejemplo
Número atómico y número de masa
La estructura de la materia
37
Cl17
35
Na23
11
CLORO SODIO
Número atómico, Z
Número de protones
Número de electrones
Número de neutrones
17 11
1117
A – Z = 23 – 11 = 12A – Z = 35 – 17 = 18
Número másico, A
Átomos
La estructura de la materia
38 Número atómico y número másico
La estructura de la materia
39
• Son los átomos que tienen el mismo número atómico, Z (número de protones) pero distinto número másico, A.
• Son átomos del mismo elemento pero con diferente número de neutrones, N.
H11 H
21 H
31
Protio Deuterio Tritio
Isótopos
La estructura de la materia
41 Isótopos de hidrógeno
La estructura de la materia
42
Átomo Oxígeno Oxígeno CalcioNúmero de protones 8 D GNúmero atómico A 8 20Número de electrones B E HNúmero de neutrones 8 9 INúmero másico C F 40
Se desea determinar las características representadas con letras.
El valor de A es 8
El valor de G es 20
El valor de C es 16
número atómico = número de protones.
número de electrones = número de protones
El valor de B es 8
El valor de H es 20
El valor de F es 17
El valor de D es 8
El valor de E es 8
número másico = nº de protones + nº de neutrones.
El valor de I es 20
Los átomos son neutros
Determinación de las características de átomos e isótopos
La estructura de la materia
43
Símbolo
Protones
Neutrones
Electrones
Número másico
Na23 P31
56
81 71
51
79
196
Rellena los huecos en la tabla siguiente:
Símbolo
Protones
Neutrones
Electrones
Número másico
Na23 P31
56
81 71
51
79
196
11
12
11
23
15
15
16
31
Ba137
56
137
Sb122
51
122
Au196
79
117
Aplicación de la identificación de átomos
La estructura de la materia
44
Los electrones se distribuyen en la corteza en capas o niveles.
En cada capa pueden situarse un número máximo de electrones.
En las capas más externas del átomo se sitúan los electrones con mayor energía.
En las capas internas los de menor energía.
Los electrones más externos, llamados electrones de valencia, pueden abandonar el átomo al recibir energía del exterior.
Nº Capa (n) NombreNº máximo de
electrones.
1ª K 2
2ª L 8
3ª M 18
4ª N 32
En la capa n pueden situarse 2n2 electrones
La corteza atómica. Modelo de Bohr
La estructura de la materia
45
Según el modelo atómico de Bohr, los electrones
de la corteza giran alrededor del núcleo
describiendo solo determinadas órbitas circulares.
Núcleo
Electrones
Átomo de sodio (Na)
Átomo de fósforo (P)
Átomo de oxígeno (O)
Modelo atómico de Bohr
La estructura de la materia
46
Hidrógeno
Helio
Litio
Berilio
Boro
Carbono
Nitrógeno
Oxígeno
Flúor
Neón
Sodio
Magnesio
Aluminio
Silicio
Fósforo
ELEMENTO SÍMBOLO ZK L M N
Número de electrones
H
He
Li
B
C
N
O
F
Ne
Na
Mg
Al
Si
P
Be
1
2
3
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
4
1
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
1
3
4
5
6
7
8
8
8
8
8
8
2
1
2
3
4
5
Configuración electrónica de los primeros elementos
La estructura de la materia
47
Son átomos que han perdido o ganado electrones en su corteza electrónica.
ION POSITIVO O CATIÓN ION NEGATIVO O ANIÓN
Átomo de litio 1 electrón
Ion Li +
Átomo de oxígeno2 electrones
Ion O 2 -
Si un átomo neutro pierde electrones se transforma en un catión.
Si un átomo neutro gana electrones se transforma en un anión.
Iones
La estructura de la materia
48 Iones
La estructura de la materia
49
CATIÓN ANIÓN
Átomo de litio (Li) Átomo de oxígeno (O)
3 +
3 –Li neutro
8 +
8 –O neutro
3 +
2 –Li+ catión
8 +
10 –O2 – anión
Iones
La estructura de la materia
50 Notación isotópica
XXXXAA
AA – Número de masa = Nº total Protones y Neutrones
ZZ
ZZ – Número atómico = Nº total Protones o de Electrones
CC
CC – Carga XX – Símbolo del elemento
protonesAneutrones
neutronesprotonesA
La estructura de la materia
51
Modelo de Thomson
El átomo es una esfera maciza con carga positiva. Los electronesestán incrustados en dicha esfera, con lo que el átomo eseléctricamente neutro.
Modelo de Thomson
El átomo es una esfera maciza con carga positiva. Los electronesestán incrustados en dicha esfera, con lo que el átomo eseléctricamente neutro.
Modelo de Rutherford
El átomo consta de dos partes: el núcleo, que tiene la mayor masa y está cargado positivamente. La corteza, donde se encuentran los electrones girando alrededor del núcleo. La carga positiva está compensada con la carga negativa de los electrones.
Modelo de Rutherford
El átomo consta de dos partes: el núcleo, que tiene la mayor masa y está cargado positivamente. La corteza, donde se encuentran los electrones girando alrededor del núcleo. La carga positiva está compensada con la carga negativa de los electrones.
Modelo de Bohr
Los electrones giran en órbitas alrededor del núcleo. A cada órbita le corresponde un nivel de energía.
Modelo de Bohr
Los electrones giran en órbitas alrededor del núcleo. A cada órbita le corresponde un nivel de energía.
LOS MODELOS ATÓMICOS