FÍSICA Y QUÍMICA TEMA 2: ESTRUCTURA ATÓMICA DE LA MATERIA

Física y Química 3º Curso Educación Secundaria Obligatoria Curso académico 2016/2017 1 FÍSICA Y QUÍMICA TEMA 2: ESTRUCTURA ATÓMICA DE LA MATERIA

Física y Química 3º Curso Educación Secundaria Obligatoria Curso académico 2016/2017 2 1. Dequéestáformadalamateria? 2. Los modelos atómicos ÍNDICE DE CONTENIDOS 2.1. Teoría atómica de Dalton 2.2. El modelo atómico de Thomson 2.3. El modelo atómico de Rutherford 2.4.ElmodeloatómicodeBohr 2.5. Resumen modelos atómicos 3. Caracterización de los átomos 4. Formación de iones 5. Isótopos. Aplicaciones 6. Actividades de ampliación y repaso

3 1. DE QUÉ ESTÁ FORMADA LA MATERIA? Vídeo de qué está hecha la materia? Quéesunátomo? Un átomo es launidadbásicaocantidadmínimadeunelementoquímicoque puede intervenir en una reacción química. Qué es una reacción química? Una reacción química se puede describir como una reordanación de átomos. Los átomos que estaban unidos formando unas sustancias (los reactivos) se reagrupan de forma diferente y dan lugar a nuevas sustancias, los productos. Reactivos Productos CH 4 + O 2 CO 2 + H 2 O Cómoesunátomo? A lo largo de la historia se han ido proponiendo diferentes modelos para explicar la estructura de un átomo.

4 2. LOS MODELOS ATÓMICOS 2.1. Teoría atómica de Dalton Página 37, actividad 9 - Entre 1803 y 1808 el científico inglés J. Dalton desarrolló su teoría: La materia está formada por partículas indivisibles: los átomos (a = sin, tomo = división). Dalton imaginó el átomo como una bola maciza.

5 2. LOS MODELOS ATÓMICOS 2.2. Modelo atómico de Thomson En 1904 el físico británico J.J. Thomson llevó a cabo una serie de experimentos mediante los cuales descubrió que en el interior de los átomos había unas partículas subatómicas a las que denominó electrones. Thomson pensó en el átomo como una esfera redonda cargada positivamente en la que se encuentran incrustados los electrones en número suficiente para que el conjunto sea eléctricamente neutro.

6 2. LOS MODELOS ATÓMICOS 2.2. Modelo atómico de Thomson

7 2. LOS MODELOS ATÓMICOS 2.3. Modelo atómico de Rutherford - En 1911, el científico neozelandés E. Rutherford (junto con varios colaboradores), realizó algunas experiencias mediante las cuales descubrió que el átomo no era macizo, sino que una parte del mismo era hueca. De esta forma propuso su modelo: El átomo consta de una parte muy pequeña ( maciza )ala quedenominónúcleo. En élse encuentran los protones (cargados positivamente) y los neutrones(sin carga). Los electrones (con carga negativa) se encuentran en la corteza, girando alrededor del núcleo de forma similar a como giran los planetas alrededor del Sol. El átomo es neutro eléctricamente.

8 2. LOS MODELOS ATÓMICOS 2.3. Modelo atómico de Rutherford

9 2. LOS MODELOS ATÓMICOS 2.3. Modelo atómico de Rutherford Corteza Núcleo Neutrón (sin carga) Electrón (carga negativa) Protón (carga positiva)

10 2. LOS MODELOS ATÓMICOS 2.3. Modelo atómico de Rutherford Página 39, actividad 15

11 2. LOS MODELOS ATÓMICOS 2.4. Modelo atómico de Bohr - Apenas dos años después (1913) de que Rutherford planteara su modelo, el físico danés N. Bohr propuso el suyo : Los electrones se encuentran ordenados encapas (K, L, M, N, O, PyQ. Siendo K la más cercana al núcleo). Los electrones van ocupando las capas más próximas al núcleo ya que son más estables, pero siempre de modo que en la última capa ocupada nunca haya más de ocho electrones(regla del octeto ). Los electrones más externos son los electrones de valencia, y se alojan en la última capa, llamada capa de valencia; son los responsables de las propiedades químicas de cada elemento.

12 2. LOS MODELOS ATÓMICOS 2.4. Modelo atómico de Bohr Cómo saber cuántas capas electrónicas y electrones de valencia(electrones en la capa de valencia) tiene un átomo? CONFIGURACIÓN ELECTRÓNICA Diagrama de Müller Ej.:C;Z=6 1s 2 2s 2 2p 2 Por tanto, el carbono tiene 2 capas electrónicas (K y L) y en la capa de valencia tiene 4 electrones(electrones de valencia). Ej.:Br;Z=35 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 5 s: 2 e - / p: 6 e - / d: 10 e - / f: 14 e - Por tanto, el bromo tiene 4 capas electrónicas (K, L, M y N) y en la capa de valencia tiene 2+ 5 =7 electrones(electrones de valencia). Escribe las configuraciones electrónicas: Kr, K, S y O

13 2. LOS MODELOS ATÓMICOS 2.4. Modelo atómico de Bohr Diagrama de Müller Li;Z=3 1s 2 2s 1 Na;Z=11 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 F;Z=9 1s 2 2s 2 2p 5 s: 2 e - / p: 6 e - / d: 10 e - / f: 14 e - Na;Z=17 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5

14 2. LOS MODELOS ATÓMICOS 2.5. Resumen modelos atómicos 1803-1808 1904 1911 1913 J. Dalton J.J. Thomson E. Rutherford N. Bohr

15 3. CARACTERIZACIÓN DE LOS ÁTOMOS Quédiferenciaaunátomodeotro? Para caracterizar a los distintos átomos que existen en la naturaleza se utilizan dos parámetros: El número de protones (número atómico, Z) es fijo. Por tanto, lo que caracterizaaunátomo es el número de protones que posee. No así,elnúmerode neutrones, el cual puede variar dando lugar a un isótopo(mismo Z, pero distinto A). Sielátomoesneutro, tieneelmismo númerodeprotones (cargas positivas) que de electrones (cargas negativas). En este caso, Z también indica el número de electrones.

16 3. CARACTERIZACIÓN DE LOS ÁTOMOS Actividad - Indica el número de protones, neutrones y electrones de los siguientes isótopos y razona si son isótopos del mismo elemento: 200 200 X X 80 81 Actividad - Cuántos protones, neutrones y electrones tiene el átomo neturo U y cómo se distribuyen estos en el átomo? 238 92

17 4. FORMACIÓN DE IONES -Uniónesunátomoqueganaopierdeelectrones, por tanto queda cargado bien con carga positiva o bien con carga negativa. Si un átomo gana uno o más electrones, quedará cargado negativamente y formará un ión negativo o anión. Si un átomo pierde uno o más electrones, quedará cargada positivamente y formará un ión positivo o catión. El electrón o electrones perdidos salen de las capas más externas, mientras que los ganados se colocan en las capas más cercanas al núcleo( donde haya sitio ). Los iones se representan colocando a la derecha del símbolo del átomo un superíndice que consta de un número entero (si es uno no se pone) seguido de un signo positivo o negativo, según haya ganado o perdido electrones.

18 4. FORMACIÓN DE IONES Porquélosátomostiendenaganaro perder electrones? Los átomos intercambian electrones para para buscar la estabilidad química, 8 electrones en su última capa (gases nobles). Por qué se dice que, salvo el helio, los gases nobles son químicamente inertes? Porque ya tienen 8 electrones en su capa de valencia, ya son estables.

19 5. ISÓTOPOS. APLICACIONES Página 43, actividades 23 y 25 - Como hemos visto anteriormente, se llaman isótopos a los átomos de un mismo elemento químico con distinto número de neutrones. Es decir, tienen igual valor de Z,perodistintovalordeA. - Numerosos isótopos son inestables, con lo que emiten radiación de forma espontánea para buscar la estabilidad, estos son los conocidos como isótopos radiactivos. - Un isótopo inestable dejará de emitir radiación cuando alcanza la estabilidad. Algunos tardan horas, otros miles de años.

20 5. ISÓTOPOS. APLICACIONES - Las radiaciones que emiten los isótopos pueden ser del tipo: - Dependiendo de diferentes factores(tipo, intensidad, duración, etc.), las radiaciones pueden provocar: nauseas, vómitos, diarreas, pérdida de pelo, pérdida de dentadura, reducción de células sanguíneas (glóbulos rojos y blancos), esterilidad, malformaciones, etc.

21 5. ISÓTOPOS. APLICACIONES - Sin embargo, los isótopos radiactivos presentan numerosas aplicaciones de las que la sociedad obtiene beneficio: Medicina Se utilizan para el diagnóstico clínico y el tratamiento de tumores malignos, por la capacidad que tiene la radiación de destruir las células cancerígenas(el grave problema es que también destruye las células sanas). Obtención de energía En centrales nucleares. Datación de restos arqueológicos Determinar la edad de restos arqueológicos. Método del carbono-14.

22 6. ACTIVIDADES DE AMPLIACIÓN Y REPASO Página45,actividades27,28,29y30 Página48,actividades7,9y10 Página49,actividades14,17y18 Página50,actividades20,21,26,27,29y30 Página51,actividades31,32y33