Es el agua un elemento? Si fuera así, no podríamos descomponerla en sustancias más simples.

Transcripción

1 01 Idea de elemento Es el agua un elemento? Aristóteles pensaba que todas las cosas estaban compuestas tan solo por cuatro elementos: el agua, el aire, el fuego o la tierra. Según Aristóteles estas sustancias elementales no podrían descomponerse en otras más simples. Es realmente así? Es el agua un elemento? Si fuera así, no podríamos descomponerla en sustancias más simples. Pero, basta pasar una corriente eléctrica por el agua, para que se observen burbujas de gases resultantes de su descomposición: En el polo positivo se forma el gas oxígeno. En el polo negativo se forma hidrógeno. Este proceso se denomina electrólisis. Ha quedado demostrado que el agua no es un elemento, sino un compuesto, formado por dos partes de hidrógeno y una de oxígeno. Por esta razón, decimos que la fórmula del agua es H2O. La reacción de descomposición del agua por electrólisis es la siguiente: Por eso, se desprende el doble de burbujas de hidrógeno que de oxígeno

2 Elementos presentes en la naturaleza En la naturaleza podemos encontrar muchos compuestos que contienen diferentes elementos. Estos elementos pueden ser extraídos por distintos métodos. A continuación puedes observar la obtención de mercurio y hierro a partir de compuestos. El óxido de mercurio es un polvo rojizo. Si lo calentamos fuertemente, se forma mercurio. El óxido de hierro es un polvo marrón. Si lo calentamos en un crisol de grafito, se forma hierro. En la naturaleza pueden hallarse algunos elementos aislados, como el oro, el cobre y el oxígeno. Pero casi todos los elementos suelen encontrarse formando parte de compuestos. En las siguientes imágenes puedes ver algunos ejemplos: Compuesto: Agua Elementos: hidrógeno y oxígeno Compuesto: óxido de mercurio Elementos: mercurio y oxígeno Compuesto: óxido de hierro Elementos: hierro y oxígeno

3 02 La materia por dentro El interior de los elementos Algunos antiguos griegos creían que si rompemos la materia en pedazos cada vez más pequeños, llegaríamos a encontrarnos con unas partículas diminutas que ya no se podrían partir. Las llamaron átomos. Podemos ver los átomos? Este potente microscopio aumenta tanto la materia que permite ver que está formada por partículas más o menos esféricas, los átomos Átomos vistos con microscopio electrónico de efecto túnel. Hacia 1803, el químico inglés J. Dalton propuso su teoría atómica, con estas ideas básicas: Teoría atómica de Dalton: Toda la materia está formada por átomos. Los elementos son sustancias formadas por un solo tipo de átomo. Los compuestos están formados por la unión de átomos de diferentes elementos.

4 03 Átomos y moléculas El interior del átomo Actualmente sabemos que el átomo no es indivisible, como se creía antiguamente. En realidad, el átomo tiene una estructura interna, es decir, partículas más pequeñas en su interior. Puedes verlo en la siguiente imagen: Núcleo: Parte central del átomo. Su tamaño es pequeñísimo (unas cien mil veces menor que el del átomo) y contiene casi toda la masa. Está constituido por dos tipos de partículas: los protones y los neutrones. Corteza: Ocupa casi todo el volumen del átomo, pero apenas tiene masa. Está compuesta por partículas denominadas electrones, que se distribuyen en capas alrededor del núcleo y están en continuo movimiento. Como vemos, los átomos están formados por: Un núcleo muy pequeño, que contiene casi toda la masa del átomo y está Una corteza electrónica, formada por los electrones. formada por los protones y los neutrones. Hay más de un centenar de átomos distintos, tantos como elementos. Para identificar un átomo utilizamos el número atómico (Z), que es el número de protones del átomo. El número de partículas que hay en el núcleo de un átomo se denomina número másico (A), y es la suma de protones y neutrones. A=Z+N Por tanto, podemos utilizar una definición más amplia de elemento químico: Un elemento está formado por átomos que poseen el mismo número atómico (Z).

5 La forma en que se distribuyen los electrones en los diferentes niveles se denomina estructura electrónica o configuración electrónica. Los electrones de la última capa suelen ocupar los niveles de más energía. Estos electrones son los más importantes, porque intervienen en la formación de compuestos. Se denominan electrones de valencia. Los átomos son más estables si tienen en su última capa 8 electrones. Por eso, algunos átomos tienen tendencia a ganar o perder electrones convirtiéndose en iones, o elementos con carga - o +. A continuación podemos ver unos ejemplos de varias configuraciones electrónicas. La configuración electrónica del sodio (Na) es (2, 8, 1). Tiene un electrón en su última capa, y tiende a perderlo convirtiéndose en el catión Na +. La configuración electrónica del cloro (Cl) es (2, 8, 7). Tiene siete electrones en su última capa. Tiende a ganar un electrón para llenar la última capa, cuando lo hace se forma el anión Cl -. La configuración electrónica del argón (Ar) es (2, 8, 8). Se trata de un gas noble. Tiene ocho electrones en su última capa, es un átomo estable y no tiende a reaccionar con otros. La molécula Estos alumnos construyen el modelo de una agrupación de 60 átomos de carbono. Se llama futboleno, porque se parece a un balón de fútbol. Las agrupaciones estables de átomos se llaman moléculas. Las moléculas pueden estar constituidas por átomos de distintos elementos o por átomos de un mismo elemento. El futboleno, por tanto, es una molécula. Las moléculas se representan mediante fórmulas, que indican los átomos presentes en cada molécula y su proporción. Observa otros ejemplos de moléculas: Molécula de ozono: O3, formada por tres átomos de oxígeno. Molécula de dióxido de carbono: CO2, constituida por un átomo de carbono y dos de oxígeno Molécula de butano: C4H10, compuesta por cuatro átomos de carbono y diez de hidrógeno.

6 Averigua lo que sabes Un cuestionario básico Señala cuál es la definición adecuada para elemento entre las siguientes: Sustancia pura que puede descomponerse en otras sustancias más sencillas. Sustancia pura que no puede descomponerse en otras sustancias puras más sencillas. Sustancia pura que puede descomponerse mediante algunos procedimientos, como la electrólisis. La electrólisis del agua es un proceso eléctrico mediante el cual: Separamos el agua en sus componentes: hidrógeno y oxígeno. Separamos el agua en sus componentes: nitrógeno y oxígeno. Obtenemos agua al pasar corriente eléctrica por gas hidrógeno mezclado con oxígeno. Al combinar el carbono (C) con el oxígeno (O) en determinadas condiciones, se forma dióxido de carbono (CO 2). Señala la opción correcta entre las siguientes: El carbono y el oxígeno son compuestos, porque forman el dióxido de carbono. El dióxido de carbono es un elemento, ya que se forma a partir de elementos. El carbono y el oxígeno son elementos, y el dióxido de carbono, un compuesto. El microcopio de efecto túnel permite observar la materia al nivel de los átomos. Verdadero. Falso. Según la teoría atómica de Dalton, un compuesto: Está formado por un único tipo de átomos. Está formado por la unión de varios tipos de elementos. Nunca puede descomponerse en partes más sencillas. Indica cuál de las siguientes sustancias es un elemento: Agua destilada. Mercurio. Metano. Sal común. El núcleo del átomo: Está formado por protones y neutrones. Está formado por electrones en continuo movimiento. Se encuentra vacío, ya que todo el contenido del átomo está en la corteza. El número atómico (Z) de un átomo es: El número de neutrones que posee un átomo. El número de protones que posee un átomo. Ambas respuestas son correctas. La configuración electrónica del átomo de magnesio (Mg) es (2, 8, 2). Esto quiere decir que: El átomo de magnesio tiene 12 electrones de valencia. El número másico del magnesio es 12. Los electrones del magnesio se distribuyen en tres capas. El número de protones, neutrones y electrones es 2, 8 y 2, respectivamente. La molécula de amoniaco es NH 3, lo cual implica que: Está formada por un átomo de hidrógeno y tres de nitrógeno. Está formada por un átomo de nitrógeno y tres de hidrógeno. Está compuesta por tres átomos de nitrógeno y tres de hidrógeno.

7 Para saber más Propuestas para ampliar tus conocimientos a través de Internet. Los antiguos filósofos griegos En este tema clave has conocido la teoría atómica de Dalton, que recogía algunos aspectos del átomo que ya habían estudiado algunos filósofos griegos, como Demócrito. En esta página sobre el origen de la teoría atómica, conocerás las diversas escuelas griegas, y algunos de sus más importantes representantes. Qué defendía cada escuela acerca de la composición de la materia? El movimiento de los electrones Los primeros investigadores que trataron de descubrir cómo se movían los electrones en la corteza pensaban que describían órbitas circulares alrededor del núcleo, de una forma parecida al modo en que la Tierra se mueve alrededor del Sol. Pero pronto descubrieron que eso no era correcto. Investiga cómo describimos hoy en día el movimiento de los electrones en la corteza de los átomos, y compara esta descripción con la del movimiento terrestre alrededor del Sol. Hay algunas semejanzas? Cuáles son las diferencias? Para encontrar información, prueba con libros de cursos superiores al tuyo y con enciclopedias, o visita alguna de las siguientes páginas en Internet: Modelos atómicos El modelo atómico actual