8 Átomos y elementos 4.º ESO 1 El experimento de...

Física y Química4.º ESOÁtomos y elementos8 El experimento de Rutherford1

E. Rutherford y su discípulo Geiger lanzaron rayos “alfa” contra una delgada lámina de oro y analizaron el resultado.

Pantalla de centelleo

Fuente de partículas α

Lámina de oro

Comprobaron que sólo unas pocas partículas sufrían desviación o eran devueltas.

Átomos de oro

Partículas α

Física y Química4.º ESO8 Átomos y elementos

2 Modelo atómico nuclear

Rutherford propuso un modelo de átomo que explicaba los resultados de su experiencia, el modelo atómico nuclear.

Electrón

Núcleo

• El átomo está constituido por un núcleo central que concentra la carga positiva y casi toda la masa del átomo.

• El átomo está constituido por un núcleo central que concentra la carga positiva y casi toda la masa del átomo.

• En la corteza están los electrones, con carga negativa, girando en órbitas concéntricas alrededor del núcleo.

• En la corteza están los electrones, con carga negativa, girando en órbitas concéntricas alrededor del núcleo.

• El tamaño del núcleo es muy pequeño en comparación con el tamaño de todo el átomo, y además, entre el núcleo y la corteza hay espacio vacío.

• El tamaño del núcleo es muy pequeño en comparación con el tamaño de todo el átomo, y además, entre el núcleo y la corteza hay espacio vacío.


3 El núcleo atómico

El núcleo es la parte central del átomo y en él está concentrada la casi totalidad de la masa del mismo.

Las partículas constituyentes del núcleo son:Protón Neutrón

PROTONES

Son partículas con carga eléctrica positiva y con una masa que equivale aproximadamente a la unidad de masa atómica

Son partículas con carga eléctrica positiva y con una masa que equivale aproximadamente a la unidad de masa atómica

Las fuerzas nucleares se ejercen entre partículas situadas a muy corta distancia (así están los protones y neutrones del núcleo), y son capaces de estabilizar al núcleo ya que tienen una intensidad mucho mayor que las fuerzas repulsivas de tipo eléctrico entre los protones.

NEUTRONES

Son partículas sin carga eléctrica y con una masa semejante a la del protón.Son partículas sin carga eléctrica y con una masa semejante a la del protón.


4 Número atómico y número másico

Para definir la estructura de un átomo se utilizan dos conceptos:

EL NÚMERO ATÓMICO (Z)

Es el número de protones que tiene un átomo (coincide con el número de electrones si el átomo es neutro)

EL NÚMERO MÁSICO (A)

Es la suma del número de protones y el número de neutrones que tiene un átomo.

Los átomos del mismo elemento (con igual número atómico) y distinto número másico reciben el nombre de isótopos.

A

Z

Estos números se representan a la izquierda del símbolo químico del elemento X.

H11 H2

1 H31

Protio Deuterio Tritio

ISÓTOPOS DE HIDRÓGENO

Química4.º ESO2 Estructura de la materia

4 Espectros atómicos.

Espectro de absorción: se obtiene cuando un haz de luz blanca atraviesa una muestra de un elemento y, posteriormente, la luz emergente se hace pasar por un prisma (que separa la luz en las distintas frecuencias que la componen)

Espectro de emisión: se obtiene cuando una muestra gaseosa de un elemento se calienta hasta altas temperaturas y se hace pasar la luz emitida a través de un prisma

El espectro de emisión de un elemento es el negativo del espectro de absorción: a la frecuencia a la que en el espectro de absorción hay una línea negra, en el de emisión hay una línea emitida, y viceversa


5 El modelo atómico de Bohr

En 1913 Niels Bohr propuso un nuevo modelo para el átomo de hidrógeno en forma de postulados.

Los electrones giran en órbitas circulares en torno al núcleo debido a la atracción eléctrica protón-electrón.

Energía

Electrón

Núcleo

Órbitas

n =1

n =2

El electrón sólo puede ocupar determinadas órbitas o niveles energéticos. Estos niveles se designan como n = 1, 2, 3…

El electrón, moviéndose en su órbita no pierde energía. Si pasa de una órbita externa a otra interna desprende energía. Para la transición contraria la absorbe.

Física y Química4.º ESO2 Estructura de la materia

7 Modelo atómico de Bohr. Los intercambios energéticos.

•Si un electrón asciende desde una órbita ni a otra de mayor energía nj debe absorberuna cantidad de energía igual a: ∆E = E(nj) – E(ni)

•Si un electrón desciende desde una órbita nj a otra de menor energía ni, la diferencia de energía se emite en el salto ∆E = E(nj) – E(ni)

Según el valor de su longuitud de onda, las radiaciones electromagnéticas se dividen en: rayos gamma, rayos X, ultravioleta, visible, infrarrojo, microondas, ondas de radio

La energía intercambiada por un electrón en un salto puede adoptar la forma de radiación electromagnética, que puede considerarse una onda o un chorro de partículas llamadas fotones cuya energía es proporcional a la frecuencia de radiación (ν):

E = hνλ

=ch


6 La corteza atómica

Actualmente se habla de probabilidades y “nube electrónica” para describir la corteza atómica.

Se ha ampliado el número de niveles energéticos considerando subniveles dentro de cada nivel, donde cabe un número determinado de electrones.

SUBNIVELES

Un orbital es aquella región del espacio donde hay más probabilidad de encontrar al electrón.

n=1

n=2

n=3

n=4

1s

2s 2p

3s 3p 3d

4s 4p 4d 4fNIV

EL D

E EN

ERG

ÍA

Los cuatro tipos de orbitales se designan con las letras s, p, d, y f.

2 6 10 14

Nº de electrones en cada subnivel


7 Forma de algunos orbitales

NÚCLEOOrbital SOrbital S

Orbital DOrbital D

Orbital POrbital P


8 Configuración electrónica

Elemento Configuración electrónica

Litio

Sodio

Potasio

Rubidio

1s2 2s1

1s2 2s2 2p6 3s1

1s2 2p6 3s2 3p6 4s1

1s2 2s2 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s1

En los átomos con varios electrones, los electrones llenan los subniveles empezando por los de menor energía y siguiendo un orden creciente de energía, hasta que cada uno de ellos se completa.

Observa que el subnivel 3d se llena después del 4s a pesar de pertenecer a un nivel inferior.

La expresión de la distribución de los electrones de un átomo en subniveles se denomina configuración electrónica.

Química2.º BACHILLERATO2 Estructura de la materia

14 Orbitales y números cuánticos (III).

Nomenclatura de los subniveles

Valor de l

Letras

0

s

1 2 3

p d f


9 El sistema periódico: periodos y grupos

Tras sucesivos intentos de clasificación de los elementos químicos, estos han quedado ordenados según sus propiedades y su estructura atómica.

En un periodo, cada elemento tiene un protón y un electrón más que el anterior

Los elementos de propiedades químicas parecidas se colocan en un grupo o columna.

PERIODO

ALC

ALI

NO

TÉR

RE

OS

ALC

ALI

NO

S

TÉR

RE

OS

CA

RB

ON

OID

EO

S

NIT

RO

GE

NE

IDE

OS

AN

FÍG

EN

OS

HA

LÓG

EN

OS

GA

SE

S N

OB

LES

METALES DE TRANSICIÓN

EXTERNA

LANTÁNIDOS

ACTÍNIDOS

METALES DE TRANSICIÓN

INTERNA

1

2

3

4

5

6

7


10 El sistema periódico: metales, semimetales y no metales


11 El sistema periódico

58

Ce140,12Cerio

Lantánidos 671

Lu174,97

Lutecio

70

Yb173,04Iterbio

69

Tm168,93Tulio

67

Ho164,93Holmio

66

Dy162,50

Disprosio

68

Er167,26Erbio

65

Tb158,93Terbio

63

Eu151,96

Europio

62

Sm150,35

Samario

64

Gd157,25

Gadolinio

61

Pm(145)

Promecio

59

Pr140,91

Praseodimio

60

Nd144,24

Neodimio90

Th232,04Torio

103

Lr(260)

Laurencio

102

No(255)

Nobelio

101

Md(258)

Mendelevio

99

Es(254)

Einstenio

98

Cf(251)

Californio

100

Fm(257)

Fermio

97

Bk(247)

Berquelio

95

Am20,18(243)Americio

94

Pu(244)

Plutonio

96

Cm(247)Curio

93

Np237

Neptunio

91

Pa(231)

Protoactinio

92

U238,03Uranio

Actínidos 7

17

Cl35,45Cloro

53

I126,90Yodo

85

At(210)

Astato

9

F18,99Flúor

35

Br79,90

Bromo

18

Ar39,95Argón

54

Xe131,30Xenón

86

Rn(222)

Radón

10

Ne20,18Neón

2

He4,003Helio

36

Kr83,80

Criptón

14

Si28,09Silicio

6

C12,01

Carbono

50

Sn118,69Estaño

82

Pb207,19Plomo

32

Ge72,59

Germanio

12

Mg24,31

Magnesio

4

Be9,01

Berilio

88

Ra(226)

Radio

38

Sr87,62

Estroncio56

Ba137,33Bario

20

Ca40,08

Calcio

11

Na22,99Sodio

3

Li6,94Litio

87

Fr(223)

Francio

37

Rb85,47

Rubidio55

Cs132,91Cesio

19

K39,10

Potasio

89

Ac(227)

Actinio

39

Y88,91Itrio

57

La138,91

Lantano

21

Sc44,96

Escandio

109

Mt(266)

Meitnerio

108

Hs(265)

Hassio

106

Sg(263)

Seaborgio

105

Db(262)

Dubnio

107

Bh(262)

Bohrio

104

Rf(261)

Rutherfordio

48

Cd112,40

Cadmio80

Hg200,59

Mercurio

46

Pd106,4

Paladio78

Pt195,09Platino

45

Rh102,91Rodio

77

Ir192,22Iridio

47

Ag107,87Plata

79

Au196,97Oro

44

Ru101,07

Rutenio76

Os190,2

Osmio

42

Mo95,94

Molibdeno74

W183,85

Wolframio

41

Nb92,91

Niobio73

Ta180,95

Tántalo

43

Tc(97)

Tecnecio75

Re186,21Renio

40

Zr91,22

Circonio72

Hf178,49Hafnio

30

Zn65,38Zinc

28

Ni58,70

Niquel

27

Co58,70

Cobalto

29

Cu63,55

Cobre

26

Fe55,85

Hierro

24

Cr54,94

Cromo

23

V50,94

Vanadio

25

Mn54,94

Manganeso

22

Ti20,18

Titanio

15

P30,97

Fósforo

7

N14,01

Nitrógeno

51

Sb121,75

Antimonio83

Bi208,98

Bismuto

33

As74,92

Arsénico

16

S32,07

Azufre

84

Po(209)

Polonio

8

O16,00

Oxígeno

34

Se78,96

Selenio52

Te127,60Telurio

13

Al26,98

Aluminio

5

B10,81Boro

49

In114,82Indio

81

Tl204,37Talio

31

Ga69,72Galio

Metales No metales

4

3

2

7

5

6

1

1716 181513 1412109 11865 7421 3VII AVI A Gases

noblesV A III A IV AII BI BVI BV B VII BIV BII AI A III B VIIIPeriodo

Gru

po

1

H1,008

HidrógenoNombreMasa atómica

Número atómicoSímbolo Negro - sólido

Azul - líquidoRojo - gasVioleta - artificial

MetalesSemimetalesNo metalesInertes


12 Estructura electrónica

El número que indica el periodo nos informa del número de niveles o capas electrónicas del elemento.


13 Electrones de valencia

Todos los elementos de un mismo grupo tienen el mismo número de electrones en su última capa, son los electrones de valencia.

Los electrones de valencia determinan el comportamiento químico del elemento y sus propiedades.


14 Propiedades periódicas de los elementos: tamaño de los átomos

Para comparar el tamaño de los átomos de los elementos químicos, relacionamos entre sí a aquellos que forman parte de un mismo grupo y también a los que están en el mismo periodo.

En general, dentro de un grupo el tamaño de los átomos aumenta al

descender en el grupo .

–

+

–+

En un mismo período, el mayor volumen corresponde a los elementos alcalinos, y

disminuye paulatinamente al avanzar en el período hasta llegar a los halógenos.

Los electrones de valencia están en el mismo nivel mientras que el número de

protones aumenta y estos electrones serán atraídos por el núcleo con mayor fuerza.

El número de capas

aumenta y los electrones se encuentran

cada vez más alejados del

núcleo.


15 Propiedades periódicas de los elementos: electronegatividad

La electronegatividad es la capacidad que tienen los átomos de atraer electrones cuando se unen con otros átomos.

Disminuyen los niveles

energéticos y la atracción

por los electrones es

mayor.

–

+

– +

Dentro de un mismo período, la electronegatividad

aumenta hacia la derecha.

El nivel energético es el mismo pero aumenta la carga del núcleo.

En un mismo grupo la electronegatividad aumenta

hacia arriba.


16 Propiedades periódicas de los elementos: reactividad

La reactividad química es la tendencia que tiene un elemento a reaccionar con otros .

En un grupo la reactividad química

de los metales aumenta hacia abajo.

–

+

–+

En un período la reactividad de los metales aumenta de

derecha a izquierda.

La reactividad de los no metales aumenta de abajo a arriba en

los grupos y de izquierda a derecha

en los períodos.–

+–

8 Átomos y elementos 4.º ESO 1 El experimento de...

Documents

Transcript of 8 Átomos y elementos 4.º ESO 1 El experimento de...