Unidad 5 estructura atomica 11

ESPA UNIDAD 5 DISCONTINUIDAD DE LA MATERIA ESTRUCTURA ATOacuteMICA - 1

4ordm CCNN - 1

1- Naturaleza eleacutectrica de la materia

Cuando Dalton emite su teoriacutea atoacutemica en 1808 se conociacuteanya varios fenoacutemenos eleacutectricos (electrizacioacuten por frotamientoelectroacutelisis) Sin embargo a Dalton no le parecieron significativos yno se le ocurrioacute asociar la naturaleza eleacutectrica de la materia con susaacutetomos Sin embargo a lo largo del siglo XIX y principios del XX sefueron conociendo una serie de hechos que permitieron deducir laexistencia de una relacioacuten entre la materia y la electricidad y quedejaron anticuado el concepto de aacutetomo postulado por Dalton comopartiacutecula indivisible e inalterable Entre estos hechos destacan lossiguientes

Los fenoacutemenos de electrizacioacuten de la materia y lasexperiencias realizadas por Faraday referentes a los fenoacutemenos deelectroacutelisis

El descubrimiento de la radiactividad en 1896 por BecquerelEl descubrimiento del electroacuten en 1897 por ThomsonEl descubrimiento del protoacuten en 1911 por RutherfordEl descubrimiento del neutroacuten en 1932 por Chadwick

11- El descubrimiento del electroacutenEn 1897 el fiacutesico J J Thomson observoacute que

al realizar grandes descargas eleacutectricas sobre tubosde vidrio cerrados a los que se les extraiacutea el aire y seintroduciacutea un gas a presioacuten reducida (tubo de rayoscatoacutedicos) se emitiacutea una radiacioacuten invisible que eracapaz de activar a una sustancia fluorescente yademaacutes presentaba carga negativa (rayos catoacutedicos)

Thomson propuso la siguiente explicacioacuten Losrayos catoacutedicos estaacuten formados por unas pequentildeaspartiacuteculas a las que llamoacute electrones y que seencuentran presentes en cualquier tipo de materiaEstas partiacuteculas tienen carga negativa

Experiencias posteriores debidas a R Millikan entre 1909 y 1913asociaron al electroacuten una masa de 91 10-31 Kg es decir 11836 la delaacutetomo de hidroacutegeno (1 u) y una carga de 16 10-19 Culombios

Los electrones (e) representan la carga maacutes pequentildea que seencuentra en la naturaleza Cualquier otra carga es muacuteltiplo de ella

El hecho de que el electroacuten sea mucho maacutes ligero que el aacutetomomaacutes ligero hace pensar que el electroacuten sea una parte del aacutetomo

Por tanto habiacutea que revisar el modelo de aacutetomo indivisible deDalton Si el aacutetomo no era indivisible iquestcoacutemo era laquopor dentroraquoAdemaacutes si el aacutetomo es neutro y en su interior hay cargas negativastendriacutea que haber tambieacuten cargas positivas para neutralizarlas

UNIDAD 5

Discontinuidad de la materiaestructura atoacutemica

Electrizacioacuten por frotamiento

Existen dos tipos de electricidad ocarga eleacutectrica positiva y negativa

Cargas del mismo signo se repeleny cargas de signos contrarios seatraen

Los dos cuerpos que participan enla electrizacioacuten por frotamientoadquieren carga eleacutectrica pero designos contrarios

Tubo de rayos catoacutedicosEl tubo de los televisores es un tubo de rayos catoacutedicos


4ordm CCNN - 2

12- El descubrimiento de la radiactividadParalelamente a las experiencias de Thomson en 1986 el

fiacutesico A H Beequerel descubrioacute de forma casual que un mineral deuranio emitiacutea continuamente una radiacioacuten desconocida muypenetrante El descubrimiento despertoacute el intereacutes de los cientiacuteficosque dieron el nombre de radiactividad al fenoacutemeno

Cuando la radiactividad se estudioacute detenidamente se observoacuteque en realidad emitiacutea tres clases de radiaciones Fueron llamadasrayos alfa (α) rayos beta (β) y rayos gamma (γ)

El propio Becquerel descubrioacute que los rayos beta (β) eranchorros formados por electrones Por otro lado los Rayos gamma(γ) son radiaciones de muy alta energiacutea sin masa ni carga

Las partiacuteculas α que constituyen los rayos alfa presentancarga positiva igual a dos veces la carga del electroacuten (+2e) y unamasa igual a cuatro veces la masa del aacutetomo de hidroacutegeno (4u) peroson bastante maacutes pequentildeas que cualquier aacutetomo De hecho puedenpenetrar la materia como no pueden hacerlo los aacutetomos

Todo esto era una prueba maacutes de que el aacutetomo se podiacuteadividir Era la primera vez que se detectaba una carga positiva y quedebiacutea asociarse a alguacuten tipo de partiacutecula lo mismo que la negativase asociaba a los electrones

El descubrimiento del protoacuten y del neutroacutenEn 1911 Rutherford descubrioacute la partiacutecula positiva

constituyente de la materia Se la llamoacute protoacuten Tiene una masaaproximada a la del aacutetomo de hidroacutegeno (1u) (~2000 veces mayorque la del electroacuten) y tiene exactamente la misma carga que elelectroacuten pero de signo positivo

iquestFaltaba alguna partiacutecula maacutes por descubrir La habiacutea elneutroacuten Se descubrioacute mucho tiempo despueacutes (Chadwick alumnode Rutherford 1932) No tiene carga por eso se llama asiacute y su masaes muy parecida a la del protoacuten

Podemos concluir que la materia estaacute formada poraacutetomos A su vez los aacutetomos estaacuten formados por electronesy protones en igual cantidad para que el aacutetomo sea neutro ypor neutrones

REPRESENTACIOacuteN CARGA ELECTRICA MASA

ELECTROacuteN e Negativa (e-)e- = - p+

Praacutecticamentedespreciable

PROTOacuteN p Positiva (p+)p+ = - e- 1 u

NEUTROacuteN n No tiene 1 u


4ordm CCNN - 3

2- modelos atoacutemicos

Ya no nos vale el aacutetomo indivisible de Dalton pero iquestcoacutemoson los aacutetomos por dentro Los modelos atoacutemicos surgen de darexplicacioacuten a las distintas evidencias experimentales y evolucionan amedida que lo hacen las observaciones experimentales

21 El modelo atoacutemico de ThomsonEn 1904 JJ Thomson despueacutes de medir las caracteriacutesticas

del electroacuten propuso el siguiente modelo para el aacutetomo Como lamateria es neutra El aacutetomo debe ser una esfera cargadapositivamente de forma uniforme encontraacutendose los electronesincrustados en ella como las pepitas de una sandia

La carga de la esfera positiva coincide con la carga negativatotal de los electrones Los electrones estaacuten unidos a la cargapositiva por fuerzas de tipo eleacutectrico como las que mantienen unidosunos trocitos de papel a un boliacutegrafo de plaacutestico que ha sido frotado

Este primer modelo atoacutemico fue aceptado por la comunidadcientiacutefica Sin embargo esto cambioacute pronto como consecuencia de laexperiencia del fiacutesico E Rutherford y sus colaboradores

22 Experiencia de RutherfordLa experiencia de ERutherford en 1911 consistiacutea en

bombardear con partiacuteculas alfa (partiacuteculas positivas) una finiacutesimalaacutemina de oro detraacutes de la laacutemina se colocaba una placa fotograacuteficapara estudiar las trayectorias de las partiacuteculas Ocurriacutea lo siguiente

1 La mayoriacutea de las partiacuteculas atravesaba la laacutemina de oro sin desviarse2 Una pequentildea proporcioacuten atravesaba la laacutemina con una ligera

desviacioacuten en su trayectoria3 Una de cada 10000 partiacuteculas rebotaba y no atravesaba la laacutemina

23 Modelo de RutherfordBasaacutendose en el experimento que acabamos de describir

Rutherford establecioacute el siguiente modelo atoacutemicoEl aacutetomo estaba formado por un nuacutecleo y una cortezabull En el nuacutecleo se concentra la carga positiva (protones) y

la mayor parte de la masa del aacutetomobull En la corteza girando alrededor del nuacutecleo los

electrones Esta zona ocupa la mayor parte del volumenatoacutemico

Modelo de ThomsonEl primer modelo atoacutemico


4ordm CCNN - 4

Analicemos coacutemo explica este modelo la experiencia delbombardeo de partiacuteculas alfa a una laacutemina de oro

1 La mayoriacutea de las partiacuteculas atravesaban la laacutemina de oro sindesviarse Esto era asiacute porque el aacutetomo estaacute praacutecticamente vaciacuteo soacutelohabiacutea algunos electrones girando alrededor del nuacutecleo y la masa de loselectrones es muy pequentildea

2 Una pequentildea proporcioacuten atravesaba la laacutemina con una ligeradesviacioacuten en su trayectoria Las partiacuteculas que se desviaban eran las quepasaban cerca del nuacutecleo se repeliacutean (ambas tienen carga positiva) ysufriacutean una pequentildea desviacioacuten

3 Soacutelo una de cada 10000 partiacuteculas rebotaba y no atravesaba lalaacutemina Las partiacuteculas que rebotaban eran repelidas por el nuacutecleo Eltamantildeo del nuacutecleo era muy pequentildeo comparado con el tamantildeo total delaacutetomo unas 10000 veces maacutes pequentildeo

Un poco despueacutes en 1920 Rutherford propuso la existencia deotra partiacutecula en el nuacutecleo La denominoacute neutroacuten tendriacutea la masadel protoacuten y careciacutea de carga La evidencia experimental de estapartiacutecula no se tuvo hasta 1932 con los experimentos de Chadwick

PARTIacuteCULAS CARGAELEacuteCTRICA MASA VOLUMEN

AacuteTOMO

CORTEZA electronesNegativa De

igual valorabsoluto que el

nuacutecleo

DespreciablePraacutecticamente

igual al delaacutetomo

NUacuteCLEOProtones

yneutrones

Positiva Deigual valor

absoluto que lacorteza

Praacutecticamenteigual a la del

aacutetomoDespreciable

24 El tamantildeo del aacutetomoDistintas experiencias han permitido medir el tamantildeo de los

aacutetomos Considerado como una esfera el aacutetomo tiene un radio de unos10-10 m y el nuacutecleo tiene un radio de unos 10-14 m De aquiacute se deduceque el nuacutecleo es unas 10000 veces maacutes pequentildeo que el aacutetomo

Para hacernos una idea si el aacutetomo fuera del tamantildeo de uncampo de fuacutetbol el nuacutecleo seriacutea como una canica colocada en sucentro y los electrones como cabezas de alfiler que girariacuteanalrededor del campo

AAA ccc ttt iii vvv iii ddd aaa ddd eee sss NNNAAATTTUUURRRAAALLLEEEZZZAAA EEELLLEEECCCTTTRRRIIICCCAAA DDDEEE LLLAAA MMMAAATTTEEERRRIIIAAA YYY MMMOOODDDEEELLLOOOSSS AAATTTOacuteOacuteOacuteMMMIIICCCOOOSSS

1) iquestCoacutemo se llaman los tres tipos de radiaciones que emiten lassustancias radiactivas iquestEn queacute se diferencian unas de otras

2) Para justificar lo que sucede en los tubos de rayos catoacutedicos Thomsonno propuso un aacutetomo formado por una esfera cargada negativamenteen la que se incrustan cargas positivas iquestPor queacute no lo hizo

3) Sabiendo que un aacutetomo de litio tiene tres electrones haz un dibujo delmismo seguacuten el modelo de Thomson

4) iquestSeguacuten el modelo de Thomson que le sucede a un aacutetomo que se learranca un electroacuten iquestY si se le incrusta el electroacuten

5) iquestQueacute datos de la experiencia de Rutherford nos hacen suponer que elaacutetomo estaacute vaciacuteo en su mayor parte iquestY que hay nuacutecleo

6) iquestCuaacutel es la idea fundamental nueva que introduce el modelo deRutherford frente al modelo de Thomson


4ordm CCNN - 5

7) iquestDoacutende estaacuten situados los electrones los protones y los neutrones enel modelo de Rutherford

8) El modelo atoacutemico de Rutherford se suele comparar con un sistemaplanetario en miniatura iquestQueacute representariacutea la tierra en el aacutetomo deRutherford iquestY el Sol

9) Sabiendo que el aacutetomo de litio tiene tres electrones haz un dibujo delmismo seguacuten el modelo de Rutherford iquestHas podido respetar la escalaen el dibujo

10) Teniendo en cuenta que los aacutetomos seguacuten nuestro modelo son neutrosiquestqueacute relacioacuten habraacute entre el nuacutemero de electrones de la corteza de un aacutetomoy el nuacutemero de protones que hay en su nuacutecleo

11) Un aacutetomo de carbono estaacute formado por 6 protones y 6 electrones iquestQueacuteotras partiacutecula se necesita para explicar el hecho de que su masaatoacutemica sea 12 u

3- Datos de los aacutetomos

31 El nuacutemero atoacutemico y el nuacutemero maacutesicoEn los distintos modelos atoacutemicos los aacutetomos se diferencian

por el nuacutemero de protones neutrones y electrones Para identificar elnuacutemero de estas partiacuteculas se definen el nuacutemero atoacutemico y elnuacutemero maacutesico

Se llama nuacutemero atoacutemico y se representa por Z alnuacutemero de protones que tiene un aacutetomo en su nuacutecleo ycoincide con el valor de su carga nuclear

Z = nuacutemero de protonesComo el aacutetomo es neutro este nuacutemero representa tambieacuten el

nuacutemero de electronesLos aacutetomos de un mismo elemento tienen el mismo nuacutemero de

protones en su nuacutecleo Asiacute pues podemos decir que un elemento esuna clase de aacutetomos que se caracteriza por tener todos elmismo nuacutemero atoacutemico (Z) A cada Z le corresponde un siacutembolo

Teniendo en cuenta que la masa de los electrones se puedeconsiderar despreciable la masa de un aacutetomo coincide baacutesicamentecon la de su nuacutecleo (protones + neutrones)

Llamamos nuacutemero maacutesico y representamos por A alnuacutemero de protones maacutes neutrones (nuacutemero de nucleones)que hay en el nuacutecleo del aacutetomo

A = nuacutemero de protones + nuacutemero de neutronesComo la masa de protones y neutrones es aproximadamente

igual a la del aacutetomo de hidroacutegeno (1 u) la masa de un aacutetomo viene acoincidir en valor con el nuacutemero maacutesico (de aquiacute el nombre) pero elnuacutemero maacutesico no representa la masa del aacutetomo

Para representar los distintos tipos de aacutetomos se utiliza

Tambieacuten se utiliza el nombre del elemento seguido por unguioacuten y el nuacutemero maacutesico ya que a cada elemento le correspondeun nuacutemero atoacutemico

El valor de A es uacutetil pero nonos dice de queacute elemento setrata Lo que identifica elaacutetomo de cada elemento es Zel nuacutemero de protones Porejemplo el elemento con Z = 8es el oxiacutegeno y soacutelo eacutel


4ordm CCNN - 6

Ejemplos Representar un aacutetomo de carbono que estaacute formado por 6 protones 6

electrones y 8 neutronesYa que su nuacutemero maacutesico es igual a la suma del nuacutemero de protones y

neutrones (6 + 8 = 14) lo hariacuteamos de la siguiente forma

o tambieacuten Carbono-14

32 Elementos quiacutemicos e isoacutetoposUn elemento quiacutemico es una sustancia formada por un solo

tipo de aacutetomos todos con el mismo Z Sin embargo al medir lasmasas de los aacutetomos de un mismo elemento se detecta que existenaacutetomos que difieren ligeramente en su masa

Esto es debido a que aunque todos ellos tienen el mismonuacutemero de protones en su nuacutecleo por ser del mismo elementoposeen distinto nuacutemero de neutrones

Asiacute para el elemento quiacutemico cloro nos encontramos con dosaacutetomos distintos 35

17Cl 3717Cl Ambos aacutetomos son de cloro no hay duda ya

que Z = 17 La diferencia estaacute en el nuacutemero de neutrones que acompantildean alos protones en el nuacutecleo Por tanto hay dos variedades de cloro una con18 neutrones y otra con 20

Se denominan isoacutetopos a los aacutetomos de un mismoelemento que tienen distinto nuacutemero de neutrones en su nuacutecleo

La mayoriacutea de elementos quiacutemicos estaacuten formados por unamezcla de isoacutetopos el hidroacutegeno presenta tres isoacutetopos el boro dosel oxiacutegeno tres el carbono tres

Isoacutetopos radiactivosAlgunos de los isoacutetopos de

muchos elementos sonradiactivos Las radiaciones queemiten son empleadas en muchasaplicaciones praacutecticas dentro delos maacutes diversos campos comopueden ser en medicina paradestruir tumores en agriculturaen la industria en arqueologiacutea

Los isoacutetoposlaquoIsoacutetoporaquo significa laquoen el

mismo sitioraquo ya que los aacutetomosisoacutetopos van colocados en elmismo lugar de la tabla perioacutedicapor ser del mismo elemento


4ordm CCNN - 7

321 Determinacioacuten de la masa de un elemento quiacutemicoLa mayoriacutea de los elementos quiacutemicos presentan isoacutetopos

Cuando hablamos de la masa atoacutemica de un elemento quiacutemico nosreferimos a la masa de un aacutetomo medio de ese elemento Paracalcularla tendremos que tener en cuenta la masa de cada isoacutetopo ysu abundancia en la naturaleza

Esta es la razoacuten por la que en algunos casos la masa de unaacutetomo no es un nuacutemero entero

Ejemplo

33- IonesComo ya hemos indicado los aacutetomos en estado neutro tienen el

mismo nuacutemero de protones en su nuacutecleo que electrones en sucorteza Sin embargo tambieacuten hemos visto que bajo ciertascircunstancias por ejemplo por frotamiento los aacutetomos puedenquedar electrizados al ganar o perder electrones de su corteza

Cuando un aacutetomo gana o pierde electrones quedacargado eleacutectricamente y se le denomina ion

Si el aacutetomo gana electrones forma un ion negativo o anioacuten ytendraacute una carga negativa igual al nuacutemero de electrones ganados

Si el aacutetomo pierde electrones forma un ion positivo o catioacuteny tendraacute una carga positiva igual al nuacutemero de electrones perdidos

Para representar los iones se indica el valor de la carga delmismo en la esquina superior derecha del siacutembolo del elemento

Ejemplos El Oxigeno cuando gana dos electrones forma el anioacuten Oxigeno

O= o O-2

El Litio cuando pierde 1 electroacuten forma el catioacuten LitioLi+1 o Li+

AAA ccc ttt iii vvv iii ddd aaa ddd eee sss DDDAAATTTOOOSSS DDDEEE LLLOOOSSS AacuteAacuteAacuteTTTOOOMMMOOOSSS

12)Completa el cuadro siguiente

Los no metales forman ionesnegativos con facilidad

Los metales forman ionespositivos con facilidad


4ordm CCNN - 8

13)Un aacutetomo tiene 17 protones y 18 neutrones iquestCuaacutel es su nuacutemeroatoacutemico iquestY su nuacutemero maacutesico

14)Analiza los dibujos y completa la tabla

15)iquestTeniacutea razoacuten Dalton cuando deciacutea que todos los aacutetomos de un mismoelemento son iguales entre si

16)iquestPor queacute los siguientes aacutetomos 3918 Ar y 39

19K Tienen distinto siacutembolo

iquestSon isoacutetopos

17) iquestQueacute podemos esperar respecto al comportamiento quiacutemico de aacutetomosde igual Z y distinto A iquestY de aacutetomos de distinto Z e igual A

18)El neoacuten de nuacutemero atoacutemico 10 en la naturaleza tiene dos isoacutetopos unode masa atoacutemica 20 u y otro de masa 22 u iquestEn queacute se parecen y enqueacute se diferencian estos dos aacutetomos Si se presentan en la naturalezaen una proporcioacuten del 90 del primero y del 10 del segundo calculala masa atoacutemica de Ne

19)La plata tiene una masa atoacutemica de 10787 u Sabiendo que estaacuteformada por dos isoacutetopos de masas atoacutemicas 107 y 109 urespectivamente averigua la proporcioacuten en que se encuentra cadaisoacutetopo

20)En el cobre el 691 corresponde al isoacutetopo cobre-63 y el resto alcobre-65 Calcula la masa atoacutemica del elemento cobre

21)iquestSe pueden obtener iones de un aacutetomo ganando o perdiendo protonesdel nuacutecleo

22)Completa la tabla indicando en cada caso el nombre el siacutembolo laspartiacuteculas de cada especie y su carga Busca la informacioacuten quenecesites en la tabla perioacutedica

23) Haz un cuadro similar al anterior para los siguientes aacutetomos e iones(cationes o aniones) 40

20Ca 127 -153I 1 +

1H 168O 31 -3

15P 27 +313O 39 +

19K

4- La tabla perioacutedica de los elementos

Uno de los trabajos que maacutes trascendencia ha tenido en laevolucioacuten de las ideas cientiacuteficas en el campo de la quiacutemica ha sidola ordenacioacuten o clasificacioacuten perioacutedica de las sustancias simples yde acuerdo con la teoriacutea atoacutemica de los elementos correspondientes

A principios del siglo XIX se conociacutean maacutes de cincuentaelementos (sustancias simples) algunos de los cuales presentabanpropiedades parecidas Por ejemplo el litio el sodio y el potasioteniacutean caracteriacutesticas de metales y se combinaban con el agua enreacciones explosivas Esto sugirioacute la posibilidad de ordenar los


4ordm CCNN - 9

elementos en grupos con propiedades semejantes para asiacutefacilitar su estudio La historia de esta clasificacioacuten y ordenacioacuten escompleja y extensa en el tiempo

La maacutes importante de las primeras clasificaciones y precursorade la actual fue realizada a finales del siglo XIX por el cientiacutefico rusoMendeleiev y el alemaacuten Meyer Esta clasificacioacuten situaba loselementos en orden creciente de masa atoacutemica pero lo maacutesdestacado de sus trabajos fue que dejaron huecos en la tabla paralos elementos que se pudiesen descubrir posteriormente e inclusopredijeron las propiedades que estos debiacutean de tener seguacuten suposicioacuten en la tabla

Finalmente en el siglo XX se observoacute que la ordenacioacuten deMendeleiev teniacutea algunas irregularidades pues las propiedades dealguacuten elemento no respondiacutean a la posicioacuten asignada Se comproboacuteque no es la masa atoacutemica la que determina las propiedades de loselementos sino su nuacutemero atoacutemico lo que permitioacute ordenar loselementos en orden creciente de su nuacutemero atoacutemico en la tablao sistema perioacutedico actual

La clasificacioacuten perioacutedica actual de las sustancias simples y delos elementos que les corresponden se conoce como tablaperioacutedica de los elementos (TP o SP) Consiste en unaagrupacioacuten en filas y columnas de tamantildeo desigual seguacuten el ordencreciente de nuacutemeros atoacutemicos Las columnas se denominan grupos o familias y en ellas se

encuentran los elementos de propiedades parecidas Las filas horizontales se llaman periacuteodos y a lo largo de cada

uno las propiedades variacutean gradualmente La TP consta de 18 grupos ocho de ellos denominados con

Mendeleiev

Meyer


4ordm CCNN - 10

un nuacutemero y la letra A y otros ocho con la letra B La nomenclaturade la IUPAC (Unioacuten Internacional de Quiacutemica pura y aplicada)numera los grupos del 1 al 18

Los grupos A (1 2 y 13 al18) situados a ambos extremos sonlos llamados elementos representativos Tienen nombre propio

Los elementos de los grupos B (3 al 12) situados en el centrose llaman elementos de transicioacuten

Los elementos que estaacuten en la parte inferior de la tabla sellaman elementos de transicioacuten interna y se denominanlantaacutenidos y actiacutenidos Son dos series de 14 elementos que por suspropiedades ocupariacutean un solo lugar en la tabla

Hay siete periacuteodos (filas) que empiezan siempre con unmetal alcalino y terminan con un haloacutegeno seguido de un gas noble Los elementos se clasifican en metales y no metales

A grandes rasgos los metales que son la mayoriacutea ocupan laparte izquierda y central de la tabla y los no metales la derechasalvo los gases nobles Junto a la liacutenea escalonada y maacutes gruesaque los separa se encuentran los semimetales que presentanpropiedades intermedias entre las metaacutelicas y las no metaacutelicas

METALES NO METALES

Elevados puntos de fusioacuten y ebullicioacuten (todosexcepto el mercurio son soacutelidos a temperaturaambiente)

Bajos puntos de fusioacuten y ebullicioacuten (algunos songases a temperatura ambiente)

Densidades altas generalmente Densidades bajas

Color y brillo especial llamado metaacutelico No suelen tener brillo son de diferentes colores

Resistencia a la rotura mediante golpes Fraacutegiles se rompen faacutecilmente en estado soacutelido

Se pueden modelar en forma de hilos o chapas Los soacutelidos no pueden formar alambres ni laacuteminas

Conducen bien la corriente eleacutectrica y el calor No conducen bien la corriente eleacutectrica ni el calor

Forman iones positivos con facilidad Forman iones negativos con facilidad

El hidroacutegeno se situacutea a menudo en el grupo 1 de la tablaperioacutedica metales alcalinos aunque la mayoriacutea de sus propiedadesno coinciden con los demaacutes elementos de este grupo El hidroacutegenopresenta propiedades maacutes cercanas a la de los no metales y resultamaacutes correcto no asociarle a ninguacuten grupo Los gases nobles estaacuten situados en el grupo VIIIA (18) y son

muy inertes es decir que no se combinan praacutecticamente con otroselementos para dar compuestos A temperatura ambiente sepresentan en estado gaseoso y su moleacutecula estaacute formada por unsoacutelo aacutetomo

AAA ccc ttt iii vvv iii ddd aaa ddd eee sss LLLAAA TTTAAABBBLLLAAA PPPEEERRRIIIOacuteOacuteOacuteDDDIIICCCAAA DDDEEE LLLOOOSSS EEELLLEEEMMMEEENNNTTTOOOSSS

24)Escribe el siacutembolo y el nombre de los siguientes elementos Los alcalinos Los haloacutegenos Los gaseosos los liacutequidos Los no metales Los semimetales Los gases nobles El segundo periodo

25)Clasifica los siguientes elementos como gases nobles metales nometales o semimetales e indica el periodo y grupo al que pertenecen

Litio Magnesio Cloro Yodo Oro Neoacuten Xenoacuten Carbono Nitroacutegeno Helio


4ordm CCNN - 11

26)A continuacioacuten tienes los nuacutemeros atoacutemicos de cuatro aacutetomosdesconocidos Clasifiacutecalos en metales no metales y gases nobles eindica el periodo y grupo al que pertenecen

A(Z=6) B(Z=18) C(Z=16) D(Z=20)

27) iquestA queacute elemento se pareceraacute maacutes el azufre (quiacutemicamente hablando)al foacutesforo o al oxiacutegeno Expliacutecalo

5- Radiactividad

En general los nuacutecleos de los aacutetomos no cambian cuandoestos participan en transformaciones fiacutesicas ordinarias o quiacutemicasSin embargo los nuacutecleos de algunos isoacutetopos de ciertos elementosquiacutemicos pueden sufrir cambios que denominaremos reaccionesnucleares y que pueden ser

bull La radiactividad La peacuterdida ganancia o trasformacioacuten dealgunas partiacuteculas de su nuacutecleo

bull Fisioacuten nuclear La rotura de un nuacutecleo para dar otros nuacutecleosmaacutes pequentildeos

bull Fusioacuten nuclear La unioacuten del nuacutecleo de dos aacutetomos pequentildeospara dar un nuacutecleo mayor

Cuando los aacutetomos de un elemento sufren uno de estosprocesos se convierten en aacutetomos de un elemento quiacutemico diferente

51- RadiactividadEs el proceso que experimentan algunos nuacutecleos atoacutemicos que

les lleva a emitir radiacioacuten Esta puede ser de tres tipos

Se llaman isoacutetopos radiactivos los que emiten estas radiaciones

52- Fisioacuten nuclearAlgunos nuacutecleos de isoacutetopos radiactivos de elementos con

aacutetomos muy grandes como el uranio o el plutonio se rompen paradar nuacutecleos de aacutetomos maacutes pequentildeos

El proceso de fisioacuten nuclear se inicia al bombardear el nuacutecleogrande con partiacuteculas como neutrones que hacen que el nuacutecleo separta formando nuacutecleos de aacutetomos de tamantildeo intermedio Ademaacutesde nuacutecleos maacutes pequentildeos se liberan tambieacuten neutrones que soncapaces de romper otros nuacutecleos grandes en lo que se denomina un


4ordm CCNN - 12

proceso en cadena En estas acciones se libera una grancantidad de energiacutea denominada energiacutea nuclear que seaprovecha en las centrales nucleares para obtener energiacutea eleacutectricaEsta energiacutea tambieacuten es la responsable del efecto devastador de lasbombas atoacutemicas y de los misiles nucleares

53- Fusioacuten nuclearAlgunos nuacutecleos de aacutetomos muy pequentildeos se pueden unir para

dar nuacutecleos de aacutetomos mayoresDos aacutetomos de hidroacutegeno (sus isoacutetopos deuterio o tritio)

pueden unir sus nuacutecleos y convertirse en un aacutetomo de helio Esteproceso que tiene lugar en el Sol y en las demaacutes estrellasdesprende una gran energiacutea La fusioacuten nuclear se podriacutea utilizarpues como fuente de energiacutea

Tendriacutea la ventaja de que no se producen residuos radiactivosPor tanto seriacutea mucho mejor que la energiacutea de fisioacuten aunque tieneel problema de que para que se produzca la fusioacuten de los nuacutecleoslos aacutetomos deben alcanzar temperaturas extraordinariamente altas yla tecnologiacutea todaviacutea no ha avanzado lo suficiente como para lograrla fusioacuten en unas condiciones rentables

54- Aplicaciones de los isoacutetopos radiactivosTeniendo en cuenta los procesos que sufren los isoacutetopos

radiactivos podemos sentildealar tres aplicaciones principalesbull Como fuente de energiacuteabull En investigaciones y experimentos cientiacuteficosbull En medicina

Aplicacioacuten como fuente de energiacuteaEn las centrales nucleares se obtienen grandes cantidades de

energiacutea aprovechando la fisioacuten de isoacutetopos radiactivos Loscombustibles maacutes habituales de estas centrales son uranio y plutonioConcretamente los isoacutetopos maacutes utilizados son

Tambieacuten se puede aprovechar la energiacutea nuclear para fabricarpilas de muy larga duracioacuten Son pilas alimentadas por plutonio-238Se utilizan en los marcapasos en equipos de medicioacuten en sondasespaciales o en estaciones mariacutetimas o terrestres que se encuentranen lugares de difiacutecil acceso

Aplicacioacuten en investigaciones y experimentos cientiacuteficosLos nuacutecleos de los isoacutetopos radiactivos se desintegran

emitiendo radiacioacuten alfa beta o gamma Los isoacutetopos radiactivostienen diferentes usos

bull Para determinar la antiguumledad de un hallazgo arqueoloacutegicoo histoacuterico Cada isoacutetopo se desintegra a un ritmo que depende dela cantidad de aacutetomos presentes y de su tipo Podemos medir lavelocidad a la que estos isoacutetopos emiten radiacioacuten mediante unaparato denominado contador Geiger Esto nos permitiraacute conocer laantiguumledad de un material que contenga el isoacutetopo

bull En investigacioacuten se utilizan como rastreadores para saberen queacute se transforma exactamente una sustancia en una reaccioacuten

La fusioacuten nuclear es la responsabledel brillo de las estrellas

En 1986 se produjo un accidente enChernobil (Ucrania) Ocasionoacute miles

de muertes directas hubo queevacuar a unas 350000 personas y la

radiacioacuten se extendioacute por variospaiacuteses europeos como Finlandia o

NoruegaLas personas expuestas a la radiacioacuten

tienen un riesgo elevado de sufrir laformacioacuten de tumores o de dar a luz a

nintildeos con malformaciones

El isoacutetopo carbono-14 permitedeterminar la antiguumledad de una gran

cantidad de restos arqueoloacutegicos


4ordm CCNN - 13

quiacutemica Estos estudios son especialmente importantes para conocercoacutemo transcurren las reacciones en los organismos vivos

bull En investigaciones forenses se utilizan teacutecnicas de isoacutetoposradiactivos para detectar residuos de municioacuten

Aplicacioacuten meacutedicaEl mayor nuacutemero de aplicaciones de los isoacutetopos radiactivos se

da en medicina donde se emplean para determinados finesbull Para diagnosticar algunas enfermedades se introduce en

los enfermos (bebiendo o inyectando un liacutequido) una sustancia quecontiene un isoacutetopo radiactivo que emita radiacioacuten de baja energiacuteaEsa sustancia se fija en el oacutergano que se quiere analizar y permiteobservarlo registrando la radiacioacuten que emite A estas sustanciasque se utilizan como indicadores meacutedicos se les llamaradioisoacutetopos

bull Para curar ciertos tipos de caacutencer El caacutencer hace quealgunas ceacutelulas se reproduzcan raacutepidamente y originen un tumor Losradioisoacutetopos que emiten radiacioacuten de alta energiacutea afectan al procesode reproduccioacuten celular Si administramos estos radioisoacutetopos a unenfermo de caacutencer la radiacioacuten emitida por los nuacutecleos que sedesintegran eliminaraacute maacutes ceacutelulas cancerosas que ceacutelulas normalesya que estas uacuteltimas se reproducen maacutes lentamente En esto se basala radioterapia que usa los isoacutetopos Au-198 Sr-90 o Co-60

55- Los residuos radiactivosTodas las actividades relacionadas con los isoacutetopos radiactivos

generan residuos que hay que tratar y almacenar convenientementeSon residuos los restos de combustible nuclear y los materiales quese utilizaron para el diagnoacutestico o tratamiento de enfermedadesTambieacuten se consideran residuos aquellos objetos que han estado encontacto con material radiactivo y que se han podido contaminarcomo utensilios de taller embalajes etc

Los residuos radiactivos presentan dos caracteriacutesticas fundamentalesbull Son muy peligrosos Pequentildeas cantidades de residuo

pueden emitir radiacioacuten peligrosa para la salud humanabull Son muy duraderos Algunos siguen emitiendo radiacioacuten

durante miles de antildeosSe clasifican en residuos de baja media y alta actividadLos residuos de baja y media actividad son aquellos que

dejan de ser peligrosos para la salud pasados unos trescientos antildeoscomo maacuteximo

Los residuos de alta actividad proceden de restos decombustible de las centrales nucleares o del armamento nuclearTardaraacuten miles de antildeos en dejar de ser nocivos para la salud

AAA ccc ttt iii vvv iii ddd aaa ddd eee sss RRRAAADDDIIIAAACCCTTTIIIVVVIIIDDDAAADDD

28) Piensa y elige las respuestas correctas Cuando se produce la fisioacuten nuclear Se rompen las partiacuteculas presentes en el nuacutecleo atoacutemico y se ibera

una gran cantidad de energiacutea Se unen entre siacute las partiacuteculas presentes en el nuacutecleo atoacutemico y se

libera energiacutea

Actualmente se investiga paraconseguir que los radioisoacutetopos dantildeen

el mayor nuacutemero de ceacutelulascancerosas y el menor nuacutemero de

ceacutelulas sanas Se utiliza para ello lananotecnologiacutea Esta teacutecnica trata de

recubrir los radioisoacutetopos con unaestructura que reconoce sustancias

quiacutemicas que solo existen en lasceacutelulas cancerosas y asiacute evita que

destruyan ceacutelulas sanas

Por seguridad los operarios debenutilizar equipamiento y vestimenta

convenientes que les protejan de todocontacto con los residuos nucleares

Los residuos de baja y media actividadse almacenan en instalaciones poco

profundas son los llamadoscementerios nucleares En Espantildeahay uno en El Cabril (Coacuterdoba)

Los residuos de alta actividad debenalmacenarse en instalaciones establesa maacutes de 500 metros de profundidad

En ocasiones estos residuos sealmacenan en las propias centrales

nucleares


4ordm CCNN - 14

Se desintegra el nuacutecleo en varios pedazos liberaacutendose energiacutea en elproceso

El nuacutecleo se transforma en nuacutecleos de otros elementos quiacutemicosdiferentes

29)Explica en pocas palabras en queacute consistena) La fusioacuten nuclear b) La fisioacuten nuclear

30)iquestCuaacutel es la ventaja de utilizar bateriacuteas con materiales radiactivos

31)iquestPor queacute las centrales nucleares no son bien recibidas por loshabitantes de los pueblos vecinos

32)iquestCuaacutel es la ventaja de las centrales nucleares frente a otras centralesteacutermicas como las de petroacuteleo Piensa en las consecuencias para elmedio ambiente de cada tipo de central

33)iquestQueacute es un radioisoacutetopo Enumera algunas de las aplicaciones deciertos isoacutetopos radiactivos en investigaciones y experimentoscientiacuteficos

34)Los teacutecnicos que realizan las radiografiacuteas abandonan la sala en la queestaacute el paciente justo antes de tomar la imagen iquestDe queacute se protegen

35)Si la radiactividad es peligrosa iquestcoacutemo es que se utilizan algunos isoacutetoposradiactivos para curar enfermedades como el caacutencer iquestCuaacuteles son

36)iquestQueacute queremos decir cuando afirmamos que la energiacutea nuclear es unaenergiacutea limpia iquestEs que no contaminan los residuos nucleares

37)iquestDe doacutende proceden los residuos nucleares iquestPor queacute son tanpeligrosos los residuos nucleares

38)Cita algunos de los meacutetodos empleados para almacenar los residuosnucleares iquestPor queacute se prohibioacute el vertido de residuos nucleares al mar

39) iquestQueacute medidas de seguridad consideras que deberiacutean adoptar laspersonas que manipulan residuos radiactivos

AAA ccc ttt iii vvv iii ddd aaa ddd eee sss CCCooommmpppllleeemmmeeennntttaaarrriiiaaasss

40) Glosario de teacuterminos del tema


4ordm CCNN - 2

12- El descubrimiento de la radiactividadParalelamente a las experiencias de Thomson en 1986 el

fiacutesico A H Beequerel descubrioacute de forma casual que un mineral deuranio emitiacutea continuamente una radiacioacuten desconocida muypenetrante El descubrimiento despertoacute el intereacutes de los cientiacuteficosque dieron el nombre de radiactividad al fenoacutemeno

Cuando la radiactividad se estudioacute detenidamente se observoacuteque en realidad emitiacutea tres clases de radiaciones Fueron llamadasrayos alfa (α) rayos beta (β) y rayos gamma (γ)

El propio Becquerel descubrioacute que los rayos beta (β) eranchorros formados por electrones Por otro lado los Rayos gamma(γ) son radiaciones de muy alta energiacutea sin masa ni carga

Las partiacuteculas α que constituyen los rayos alfa presentancarga positiva igual a dos veces la carga del electroacuten (+2e) y unamasa igual a cuatro veces la masa del aacutetomo de hidroacutegeno (4u) peroson bastante maacutes pequentildeas que cualquier aacutetomo De hecho puedenpenetrar la materia como no pueden hacerlo los aacutetomos

Todo esto era una prueba maacutes de que el aacutetomo se podiacuteadividir Era la primera vez que se detectaba una carga positiva y quedebiacutea asociarse a alguacuten tipo de partiacutecula lo mismo que la negativase asociaba a los electrones

El descubrimiento del protoacuten y del neutroacutenEn 1911 Rutherford descubrioacute la partiacutecula positiva

constituyente de la materia Se la llamoacute protoacuten Tiene una masaaproximada a la del aacutetomo de hidroacutegeno (1u) (~2000 veces mayorque la del electroacuten) y tiene exactamente la misma carga que elelectroacuten pero de signo positivo

iquestFaltaba alguna partiacutecula maacutes por descubrir La habiacutea elneutroacuten Se descubrioacute mucho tiempo despueacutes (Chadwick alumnode Rutherford 1932) No tiene carga por eso se llama asiacute y su masaes muy parecida a la del protoacuten

Podemos concluir que la materia estaacute formada poraacutetomos A su vez los aacutetomos estaacuten formados por electronesy protones en igual cantidad para que el aacutetomo sea neutro ypor neutrones

REPRESENTACIOacuteN CARGA ELECTRICA MASA

ELECTROacuteN e Negativa (e-)e- = - p+

Praacutecticamentedespreciable

PROTOacuteN p Positiva (p+)p+ = - e- 1 u

NEUTROacuteN n No tiene 1 u


4ordm CCNN - 3

















4ordm CCNN - 4







AacuteTOMO



nuacutecleo



NUacuteCLEOProtones

yneutrones
















4ordm CCNN - 5





















4ordm CCNN - 6


















4ordm CCNN - 7




Ejemplo








O= o O-2







4ordm CCNN - 8














20Ca 127 -153I 1 +

1H 168O 31 -3

15P 27 +313O 39 +

19K





4ordm CCNN - 9







Mendeleiev

Meyer


4ordm CCNN - 10







METALES NO METALES
















4ordm CCNN - 11


A(Z=6) B(Z=18) C(Z=16) D(Z=20)


5- Radiactividad













4ordm CCNN - 12

























4ordm CCNN - 13

















libera energiacutea













nucleares


4ordm CCNN - 14

















4ordm CCNN - 3

















4ordm CCNN - 4







AacuteTOMO



nuacutecleo



NUacuteCLEOProtones

yneutrones
















4ordm CCNN - 5





















4ordm CCNN - 6


















4ordm CCNN - 7




Ejemplo








O= o O-2







4ordm CCNN - 8














20Ca 127 -153I 1 +

1H 168O 31 -3

15P 27 +313O 39 +

19K





4ordm CCNN - 9







Mendeleiev

Meyer


4ordm CCNN - 10







METALES NO METALES
















4ordm CCNN - 11


A(Z=6) B(Z=18) C(Z=16) D(Z=20)


5- Radiactividad













4ordm CCNN - 12

























4ordm CCNN - 13

















libera energiacutea













nucleares


4ordm CCNN - 14

















4ordm CCNN - 4







AacuteTOMO



nuacutecleo



NUacuteCLEOProtones

yneutrones
















4ordm CCNN - 5





















4ordm CCNN - 6


















4ordm CCNN - 7




Ejemplo








O= o O-2







4ordm CCNN - 8














20Ca 127 -153I 1 +

1H 168O 31 -3

15P 27 +313O 39 +

19K





4ordm CCNN - 9







Mendeleiev

Meyer


4ordm CCNN - 10







METALES NO METALES
















4ordm CCNN - 11


A(Z=6) B(Z=18) C(Z=16) D(Z=20)


5- Radiactividad













4ordm CCNN - 12

























4ordm CCNN - 13

















libera energiacutea













nucleares


4ordm CCNN - 14

















4ordm CCNN - 5





















4ordm CCNN - 6


















4ordm CCNN - 7




Ejemplo








O= o O-2







4ordm CCNN - 8














20Ca 127 -153I 1 +

1H 168O 31 -3

15P 27 +313O 39 +

19K





4ordm CCNN - 9







Mendeleiev

Meyer


4ordm CCNN - 10







METALES NO METALES
















4ordm CCNN - 11


A(Z=6) B(Z=18) C(Z=16) D(Z=20)


5- Radiactividad













4ordm CCNN - 12

























4ordm CCNN - 13

















libera energiacutea













nucleares


4ordm CCNN - 14

















4ordm CCNN - 6


















4ordm CCNN - 7




Ejemplo








O= o O-2







4ordm CCNN - 8














20Ca 127 -153I 1 +

1H 168O 31 -3

15P 27 +313O 39 +

19K





4ordm CCNN - 9







Mendeleiev

Meyer


4ordm CCNN - 10







METALES NO METALES
















4ordm CCNN - 11


A(Z=6) B(Z=18) C(Z=16) D(Z=20)


5- Radiactividad













4ordm CCNN - 12

























4ordm CCNN - 13

















libera energiacutea













nucleares


4ordm CCNN - 14

















4ordm CCNN - 7




Ejemplo








O= o O-2







4ordm CCNN - 8














20Ca 127 -153I 1 +

1H 168O 31 -3

15P 27 +313O 39 +

19K





4ordm CCNN - 9







Mendeleiev

Meyer


4ordm CCNN - 10







METALES NO METALES
















4ordm CCNN - 11


A(Z=6) B(Z=18) C(Z=16) D(Z=20)


5- Radiactividad













4ordm CCNN - 12

























4ordm CCNN - 13

















libera energiacutea













nucleares


4ordm CCNN - 14

















4ordm CCNN - 8














20Ca 127 -153I 1 +

1H 168O 31 -3

15P 27 +313O 39 +

19K





4ordm CCNN - 9







Mendeleiev

Meyer


4ordm CCNN - 10







METALES NO METALES
















4ordm CCNN - 11


A(Z=6) B(Z=18) C(Z=16) D(Z=20)


5- Radiactividad













4ordm CCNN - 12

























4ordm CCNN - 13

















libera energiacutea













nucleares


4ordm CCNN - 14

















4ordm CCNN - 9







Mendeleiev

Meyer


4ordm CCNN - 10







METALES NO METALES
















4ordm CCNN - 11


A(Z=6) B(Z=18) C(Z=16) D(Z=20)


5- Radiactividad













4ordm CCNN - 12

























4ordm CCNN - 13

















libera energiacutea













nucleares


4ordm CCNN - 14

















4ordm CCNN - 10







METALES NO METALES
















4ordm CCNN - 11


A(Z=6) B(Z=18) C(Z=16) D(Z=20)


5- Radiactividad













4ordm CCNN - 12

























4ordm CCNN - 13

















libera energiacutea













nucleares


4ordm CCNN - 14

















4ordm CCNN - 11


A(Z=6) B(Z=18) C(Z=16) D(Z=20)


5- Radiactividad













4ordm CCNN - 12

























4ordm CCNN - 13

















libera energiacutea













nucleares


4ordm CCNN - 14

















4ordm CCNN - 12

























4ordm CCNN - 13

















libera energiacutea













nucleares


4ordm CCNN - 14

















4ordm CCNN - 13

















libera energiacutea













nucleares


4ordm CCNN - 14

















4ordm CCNN - 14
















Unidad 5 estructura atomica 11

Education

Transcript of Unidad 5 estructura atomica 11