EL ÁTOMO. Departamento de Física y Química 3º ESO

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1 EL ÁTOMO Departamento de Física y Química 3º ESO

2 0. Mapa conceptual Metales No metales Tabla periódica Elementos Cationes Isótopos ÁTOMO Iones Aniones Protones Núcleo Neutrones Electrones Número atómico (Z) Número másico (A) Corteza

3 1. Los átomos John Dalton: Estableció una teoría según la cuál la materia estaba formada por partículas indivisibles a las que llamó átomos. Revisión de la teoría atómica de Dalton: El átomo está compuesto de partículas cargadas eléctricamente, llamadas partículas subatómicas, y son tres: electrones, protones y neutrones. Los últimos descubrimientos indican que tanto los protones como los neutrones pueden descomponerse en partículas más pequeñas denominadas quarks.

4 1. Los átomos Partículas subatómicas: protones, neutrones y electrones. PROTONES (p + ) NEUTRONES (n 0 ) ELECTRONES (e - ) MASA 1, kg 1, kg 9, kg CARGA La carga del e - es igual a la del p +, pero de signo contrario La masa del p + es muy parecida a la del n 0 La masa del e - es mucho más pequeña que la del p + y la del n 0 m protón =1836 m electrón Recordar: 1 Å = m 1 nm = 10-9 m 1 nm = 10 Å

5 1. Los átomos Modelo planetario del átomo: El átomo está formado por: - Núcleo: donde se encuentran los p + y n 0 - Corteza: formada por e - que giran alrededor del núcleo Los átomos son neutros deben tener el mismo número de protones que de electrones El número de neutrones es igual o mayor que el de protones Tamaño del átomo: - Átomo: radio de ~ m - Núcleo: radio de ~ m Este modelo no explica que los electrones puedan girar alrededor del núcleo sin perder energía, lo que les llevaría a describir una órbita que acabaría en el núcleo.

6 1. Los átomos Los átomos y la electricidad: Electrización por frotamiento: Cuando se frota un material, sus átomos pueden ganar o perder electrones, que están en su corteza dispuestos en una o varias capas, por lo que adquiere carga eléctrica. El núcleo del átomo no sufre cambios. El átomo que pierde electrones queda con carga positiva, y el que los ganas, con carga negativa. Estas partículas cargadas son las responsables de los fenómenos eléctricos. Cuerpos que tienen carga del mismo signo se repelen, y cuerpos que tienen carga de signo contrario se atraen.

7 2. Átomos, isótopos e iones El número de partículas que forman los átomos de un elemento químico son diferentes de los de cualquier otro elemento. Para representar un átomo se utiliza un símbolo y dos números: Símbolo (X): repasa nombres y símbolos de los elementos del sistema periódico Número atómico (Z): número de protones Coincide con el número de orden de cada elemento en el sistema periódico Número másico (A): número de protones más neutrones Número de neutrones = A - Z En un átomo neutro, el número de protones coincide con el número de electrones. La masa de un átomo es la suma de las masas de las partículas que lo constituyen.

8 2. Átomos, isótopos e iones Isótopos: átomos que tienen el mismo número de protones y distinto número de neutrones. Se representan con el mismo símbolo y tendrán el mismo Z y diferente A. Se identifican mediante el nombre o símbolo del elemento químico seguido de su número másico. Ej.: cobre-63 (Cu-63) o cobre-65 (Cu-65) Casi todos los elementos químicos presentan varios isótopos. El elemento hidrógeno tiene 3 isótopos con nombres específicos: protio (sin neutrones), deuterio (1 neutrón) y tritio (2 neutrones).

9 2. Átomos, isótopos e iones Masa atómica de un isótopo: suma de las masas de las partículas que lo constituyen. Masa atómica de un elemento químico: masa de un átomo medio de ese elemento teniendo en cuenta todos los isótopos que existen de dicho elemento. Iones: átomos que ganan o pierden electrones en su corteza No tienen el mismo número de electrones que de protones Catión o ión positivo: cuando un átomo pierde electrones (Ca 2+ ) Número de protones > Número de electrones Anión o ión negativo: cuando un átomo gana electrones (Cl - ) Número de protones < Número de electrones Los átomos pueden perder o ganar electrones, pero no protones.

10 2. Átomos, isótopos e iones Ejemplos de átomos, isótopos e iones: Nombre Símbolo Z A p + e - n 0 Carga eléctrica Flúor Sodio Cobre Cobre Calcio Catión de calcio Cloro Anión cloruro

11 3. Un átomo más avanzado Modelo atómico de Bohr o modelo de capas: El átomo está formado por: - Núcleo: en el que se encuentran los protones y neutrones - Corteza: formada por electrones que giran alrededor del núcleo Los electrones sólo pueden girar en determinadas órbitas, en las cuales no pierden energía. En cada órbita el electrón tiene cierta energía, que es menor cuanto más cerca está del núcleo. Para que un electrón pase de una órbita que está más cerca del núcleo a otra más alejada hay que darle energía. Cuando pasa de una órbita más alejada a otra más próxima al núcleo desprende energía. Los electrones se colocan en capas alrededor del núcleo: o Primera capa: 2 e - o Segunda capa: 8 e - o Tercera capa: 18 e - o Cuarta capa: 32 e -

12 4. La radioactividad La mayor parte de los procesos físicos o químicos que experimentan los átomos afectan a su corteza, pero cuando sufren un proceso en su núcleo se convierten en átomos de un elemento químico diferente. Desintegración radiactiva: proceso que experimentan los núcleos de algunos átomos por el cual emiten radiación. Esos átomos se llaman isótopos radiactivos, y la radiación que emiten puede ser de tres tipos: o Radiación alfa (α): partículas formadas por 2 p + y 2 n 0. Su carga es positiva y tiene poco poder de penetración. o Radiación beta (β): formada por e -. Su carga es negativa y tienen mayor poder de penetración que las partículas α. o Radiación gamma (γ): radiación del tipo de la luz, con gran poder de penetración. Fisión nuclear: se produce cuando los núcleos de los isótopos radiactivos de átomos muy grandes se rompen para dar núcleos de átomos más pequeños. Fusión nuclear: se produce cuando los núcleos de átomos muy pequeños se unen para dar núcleos de átomos mayores.

13 4. La radioactividad Aplicaciones de los isótopos radiactivos: Fuente de energía: o Centrales nucleares o Fabricación de pilas de larga duración Investigación y experimentos científicos: o Determinar la antigüedad de restos arqueológicos o históricos o Rastreadores o Investigaciones forenses Medicina: radioterapia como tratamiento contra el cáncer Residuos radiactivos: muy peligrosos y duraderos Se clasifican en residuos de baja, media y alta actividad Residuos de baja y media actividad dejarán de ser peligrosos para la salud en unos trescientos años. Residuos de alta actividad tardarán miles de años en dejar de ser nocivos para la salud.