EL ATOMO

Wednesday, December 21, 2005

EL ATOMO

WEBQUEST DE QUÍMICA


Autora: A. M. C.
Área: Química
Nivel: 3º E.S.O.

Tarea

Consistirá en conocer la estructura electrónica de los átomos, así como las partículas fundamentales que los componen, mediante la resolución de una serie de ejercicios
Propuestos.

Desarrolllo

Vamos a hacer un pequeño recorrido por los modelos atómicos surgidos desde:

1.Demócrito, hacía el año 400 antes de Cristo, que suponía que había cuatro clases distintas de átomos: fuego, aire, piedra y agua, creía que todas las sustancias eran combinaciones de esos cuatro elementos.

2.-Dalton, hacía 1803-1808

propone en su teoría atómica una serie de postulados:

- Discontinuidad de la materia

- Los átomos del mismo tipo tienen igual masa y propiedades (no se incluye el concepto de isótopos)
3.- Thompon, en 1898

supone que los átomos eran esferas uniformes, conteniendo en su interior un conglomerado de partículas positivas y negativas.
Divisibilidad del átomo
El átomo se considera como una esfera de carga positiva, con los electrones repartidos como pequeños gránulos.
4.-El átomo de Rutherford, hacía 1911:

Estudiaron la desviación que experimentan las partículas alfa al atravesar delgadas láminas de oro, llegando a la conclusión de que si la masa y la carga del átomo estuvieran uniformemente dentro de él, no tendrían lugar las desviaciones, por tanto, la carga eléctrica positiva y la masa material debían estar centradas en un a parte muy pequeña del mismo, llamada núcleo atómico, de radio 10-15 metros y su volumen debería ser de 1000 billones de veces menor que el volumen total del átomo.
Los electrones se moverían entorno al núcleo ocupando un espacio relativamente grande, que llamaríamos corteza (Ze), llamando e a la carga del electrón.
Conceptos de núcleo y corteza
Los electrones giran alrededor del núcleo como los planetas alrededor del Sol (modelo planetario)
Fallos del modelo:
No explica los espectros atómicos
Se contradice con las leyes del electromagnetismo de Maxwell

5.- El átomo de Bohr (1919)


Propone una serie de enunciados:
- Sólo son posibles unas orbitas determinadas, llamadas estacionarias, en las que el electrón situado en ellas no emite energía.
- El salto de un electrón de una orbita estacionaria de mayor energía a otra de menor energía, da lugar a la emisión de una radiación electromagnética(luz)

6.- Así hacía 1927, se llega al modelo actual, que considera al átomo diferenciado en dos partes, el núcleo y la corteza electrónica, a ella contribuyeron una serie de investigadores, como Planck, De Broglie, Heisemberg, Schrödinger, Born, Dirac…

Pasamos a desarrollar por separado.
En los átomos, pueden distinguirse dos partes: una central -NUCLEO- y otra que rodea a ésta –

CORTEZA-

Aunque actualmente se conoce un número muy grande de corpúsculos constitutivos del átomo, podemos decir que esencialmente se reducen a tres, llamados PARTICULAS FUNDAMENTALES, que son: electrones, protones y neutrones.

Electrón.- Se puede definir como la más pequeña cantidad de electricidad negativa que existe individualmente.

Protón.- es la cantidad más pequeña de electricidad positiva que existe individualmente.

Neutrón.- Es la cantidad más pequeña de masa material que existe individualmente sin carga eléctrica

Características de las partículas subatómicas

PARTÍCULAS SUBATÓMICAS CARGA MASA

PROTÓN
+ 1,6·10-19 C 1,67·10-27 Kg.

ELECTRÓN
- 1,6·10-19 C 9,11·10-31 Kg.

NEUTRÓN 0 1,67·10-27 Kg.

EL NUCLEO

Está constituido esencialmente por los protones y neutrones, al ser el átomo eléctricamente neutro, y dado que la carga eléctrica de un protón y de un electrón son iguales y de signo contrario, diremos que un átomo en estado normal el número de protones que hay en el núcleo es igual al número de electrones que hay en la corteza, éste número de llama NÚMERO ATÓMICO, se designa por la letra Z, depende la naturaleza del átomo, por tanto sus propiedades químicas y gran parte de las físicas.

La masa material de un átomo viene dada por el número de protones y de neutrones que existe en su núcleo. Este número se llama NÚMERO MASICO, que se designa por la letra A, caracteriza los diferentes átomos de un mismo elemento (isótopos)

Elemento químico.- que es una sustancia simple constituida por átomos que todos ellos tienen el mismo número atómico.

Isótopos.- son aquellos átomos de un mismo elemento que tienen el mismo número atómico y distinto número másico. Se diferencian, por tanto, en el número de neutrones existentes en el núcleo.

El número de neutrones presentes en el núcleo no siempre es igual al número de protones.
Podremos saber el número de neutrones conociendo el número atómico y másico.
Nº MASICO(A) = Nº ATÓMICO (Z) + Nº DE NEUTRONES(N)

N = AZ


Así pues un átomo cualquiera se representa de la forma siguiente:

A
XZ

Ejercicio:

¿Cuál es la composición de un núcleo de un elemento cuyo número atómico es 11 y cuyo número de neutrones es de 12?

Así pues Z = 11, N = 12 → N = A- Z →A = N + Z = 11 + 12 = 23 que es el número másico de dicho elemento, con estos datos vamos a la tabla periódica, buscamos el elemento cuyo número atómico es 11, se corresponde con el Sodio (Na), por lo tanto representaríamos:
23Na11


LA CORTEZA

Una gran parte de las propiedades químicas dependen de la corteza del átomo
De cómo se sitúan los electrones en esa corteza, es decir, se sitúan en órbitas determinadas, que llamamos NIVELES ENERGÉTICOS, se les designa con una letra o un número según su proximidad al núcleo.
Los electrones se sitúan en una serie de capas o niveles de energía que pueden contener distintos subniveles constituidos por los orbítales atómicos, que según su forma y orientación podrán alojar distinto número de electrones.
Se conocen un total de siete niveles identificados por los números 1, 2, 3, 4, 5, 6 y 7 que nos indican su situación respecto del núcleo. El nivel o capa 1 está más próximo al núcleo que el nivel 2, éste más próximo que el 3 y así sucesivamente. Cada nivel posee tantos subniveles como indica el número de orden hasta un máximo de cuatro a partir de la 4ª capa. Los subniveles se representan mediante las letras s, p, d y f.
Así, el primer nivel sólo contiene un subnivel: 1s; el segundo nivel tendrá dos subniveles: 2s y 2p; el tercero, tres: 3s, 3p y 3d; el cuarto, cuatro: 4s, 4p, 4d y 4f y, ya a partir del quinto se mantienen los cuatro subniveles: 5s, 5p, 5d, 5f ; 6s, 6p, 6d, etc.
Todos los orbítales s pueden albergar hasta 2 electrones, los p hasta 6 electrones, los d hasta 10 electrones y, finalmente, los f hasta 14 electrones.
Pero, ¿en qué orden se sitúan los electrones en la corteza?
Este orden está directamente relacionado con la energía del correspondiente nivel. En efecto, los primeros electrones irán ocupando el nivel de menor energía y una vez completado empezará a ocuparse el de energía inmediatamente mayor y así sucesivamente. El problema aparece a la hora de conocer el orden creciente de energías ya que no coincide con la numeración de los niveles o capas. Este orden es:

1s <>diagrama de Moeller:

Se trata de seguir las flechas hasta el final y comenzar con la siguiente.
Conocida la regla que nos va a permitir recordar el orden de llenado, estamos en condiciones de construir la denominada configuración electrónica de un átomo que es la distribución ordenada de sus electrones en niveles y subniveles energéticos.
Para ello se necesita conocer el número de electrones que posee el átomo, es decir el número atómico (Z) y a partir de él se sitúan los electrones teniendo en cuenta la capacidad de los distintos subniveles y el orden de llenado. Por ejemplo en el caso del Bromo (Z=35): 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p5

Al ordenar: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p5 siendo esta la configuración electrónica del Bromo.

Monday, December 19, 2005

Recursos:

http://persohttp://personal5.iddeo.es/pefeco/atomo.html
http://personal5.iddeo.es/pefeco/atomo.html
http://www.windows.ucar.edu/tour/link=/sun/Solar_interior/Sun_layers/Core/atom_model.sp.html
http://www.maloka.org/f2000/quantumzone/bohr.html
http://www.ifent.org/lecciones/teoriaatomica/ta12.asp
http://www.walter-fendt.de/ph11s/bohrh_s.htm
http://www.ejercitando.com.ar/teorquim/atom_molec_atomi.htm

Sunday, December 18, 2005

Evaluación

1.- Establecer analogías y diferencias entre las partículas fundamentales, protón, neutrón y electrón.
2.- ¿A que llamamos número atómico de un elemento?, diferencias con el número másico
3.- ¿Qué son los isótopos?
4.- ¿Cómo se disponen los electrones del elemento de número atómico 12?
5.- Describe la estructura electrónica del argón (Z = 18)

Conclusión:

Hemos realizado un breve resumen de las teorías que llegaron a la existencia del átomo, de su estructura, formado por las partículas elementales, de cómo se distribuyen los electrones en los diferentes niveles y subniveles, éste es sólo un leve estudio de la estructura del átomo, debemos profundizar más a través de los diversos recursos que hay a nuestro alcance, libros y otras páginas de Internet.