4° B QUÍMICA

TEMA 1: MODELOS ATÓMICOS

La pequeña “historia” del átomo es un ejemplo magnífico del MÉTODO CIENTÍFICO: se idean modelos de como creemos que es la realidad, que son válidos si explican hechos conocidos y previenen otros desconocidos, y dejan de ser válidos cuando nuevos resultados experimentales no concuerdan con el modelo. Esto es lo que ocurrió con la idea de átomo (y probablemente la historia continúe...). Breve explicación histórica sobre el átomo Imaginemos que cogemos una hoja de papel de aluminio y que la troceamos en mitades muchas veces, ¿podríamos dividirla indefinidamente en trozos más y más pequeños? ¿Seguirían siendo aluminio eses trozos? Los filósofos de la antigua Grecia pensaron mucho sobre esto. Leucipo (450 a.C.) supuso que después de muchas divisiones llegaríamos a tener una partícula tan pequeña que no se podría dividir más veces. Su discípulo Demócrito, llamó átomos a estas partículas indivisibles (átomo significa indivisible en griego). Pero para otros filósofos, principalmente Aristóteles, la idea de átomos indivisibles les resultaba paradójico y la rechazaron. Aristóteles pensaba que todas las sustancias estaban formadas por mezclas de cuatro elementos: aire, tierra, agua y fuego. El enorme prestigio de Aristóteles hizo que nadie cuestionase sus ideas, y los átomos fueron olvidados durante más de 2.000 años. LOS FILÓSOFOS GRIEGOS NUNCA EXPERIMENTABAN, YA QUE TRABAJAR CON LAS MANOS ERA COSA DE ARTESANOS; ELLOS SOLO PENSABAN. CREÍAN QUE LA MENTE ERA SUFICIENTE PARA CONOCER LA VERDAD.

UN MODELO ATÓMICO es una representación que describe las partes que tiene un átomo y cómo están dispuestas para formar un todo. Veamos los distintos modelos que han ido surgiendo:

1.      Modelo atómico de Dalton 1808-1810

Ø Un átomo es la partícula más pequeña de un elemento que conserva sus propiedades. Ø Un elemento es una substancia que está formada por átomos iguales.

 Ø Un compuesto es una substancia que está formada por átomos distintos combinados en una relación numérica sencilla y constante.

Ø En una reacción química los átomos no se crean ni se destruyen, solo cambian las uniones entre ellos.

 Teníamos la siguiente situación a principios del s. XIX: Dalton determinara que la materia estaba formada por átomos. Distintas experiencias demostraban que la materia podía ganar o perder cargas eléctricas. Por lo tanto, la pregunta era: ¿LAS CARGAS ELÉCTRICAS FORMAN PARTE DE LOS ÁTOMOS?

2. El modelo atómico de Thomson (modelo pudin de pasas)

 J.J. Thomson encontró que en los átomos existe una partícula con carga eléctrica negativa, a la que llamó electrón. Pero como la materia solo muestra sus propiedades eléctricas en determinadas condiciones (la electrolisis, la adquisición de carga eléctrica cuando frotamos los cuerpos …), debemos suponer que es neutra.

Así: “El átomo es una esfera maciza de carga positiva en la que se encuentran incrustados los electrones”

3.      El modelo atómico de Rutherford:

3.      Modelo atómico de Bohr Según Plac y Einstein:

 la energía de un sistema no puede aumentar o disminuir continuamente, sino a saltos. El electrón se mueve en unas órbitas circulares permitidas (niveles de energía), donde no admite ni absorve energía. La gran diferencia entre este y el anterior modelo es que en el de Rutherford los electrones giran describiendo órbitas que pueden estar a una distancia cualquiera del núcleo, mientras que en el modelo de Bohr sólo se pueden encontrar girando en determinados niveles 5.

4.       El modelo actual: llamado mecánico-cuántico Aquí se sustituye la idea de que el electrón se sitúa en determinadas capas de energía por la de orbital: zona del espacio donde la probabilidad de encontrar al electrón es máxima

5.      ESTRUCTURA DEL ÁTOMO Como resultado de todas las investigaciones, el átomo está constituido como sigue: Una zona central o núcleo donde se encuentra el total de la carga positiva (protones), y la mayor parte de la masa del átomo (protones + neutrones). El número de protones es fijo para todos los átomos de un mismo elemento. El número de neutrones puede variar. Una zona externa o corteza, donde están los electrones, que giran alrededor del núcleo. Hay tantos electrones en la corteza como protones en el núcleo, por lo que el conjunto del átomo es eléctricamente neutro.

Ejercicios:

a) ¿Cuántas veces es más grande la masa del protón que la del electrón?

 b)  ¿Cuántas partículas tiene en el núcleo?

C) ¿Cuántos electrones tiene en la corteza?

 c) Dibuja este átomo según el modelo de Rutherford

d). En el modelo de Rutherford los electrones giran alrededor del núcleo. ¿Por qué giran y no escapan fuera del átomo? ¿Qué los mantiene retenidos?

ATOMOS, ISÓTOPOS E IONES

 Identificación de los átomos

El número de protones de un átomo es fijo, representa su “carnet de identidad”.

 Se llama número atómico y se representa mediante la letra Z.

Así, al decir que el número atómico del sodio es 11 decimos que en el núcleo hay 11 protones, y viceversa, todo átomo que tenga 11 protones es un átomo de sodio.

Se llama número másico al número de protones y neutrones, y se representa por la letra A.

 El número de neutrones, N, es la diferencia entre el número másico y el número atómico.

La carga negativa de los electrones hace que sean atraídos por el núcleo, donde se encuentra la carga positiva. El único modo de vencer esta atracción es estar en continuo movimiento alrededor del núcleo, algo parecido al movimiento de los planetas alrededor del Sol

Z = número atómico = número de protones

A = número másico = número de protones + número de neutrones

N = A – Z = número de neutrones.

Por ejemplo, para el flúor tenemos que Z = 9 y A = 19. Deducimos que un átomo de flúor tiene 9 protones y 10 neutrones en su núcleo, así como 9 electrones girando a su alrededor, si la carga es neutra.

 Cualquier átomo de un elemento puede representarse así:     _ZX ^A

X es el símbolo del elemento. A es el número másico. Z es el número atómico.

ACTIVIDADES

1.      Calcula el número de protones, el de protones más neutrones, el de neutrones y el de electrones de los siguientes átomos:

₁ H¹                 ₇Li³                  ₁₄N⁷                 ₈₀Br³⁵ 

1.       Representa los átomos de los elementos siguientes:

 Oxígeno: Z=8, A=16 * Flúor: Z=9, A=19 *Calcio: Z=20, A=40.

2.       Corrige las afirmaciones falsas:

a) Todos los átomos de un elemento tienen el mismo número de protones.

 b) Todos los átomos de un elemento tienen el mismo número atómico.

c) Todos los átomos de un elemento tienen el mismo número de electrones.

d) El número atómico y el número másico son siempre números enteros.