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estructura atómica p1 final

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  • Estructura Atmica

  • Entender y concienciar lo cuan importante son las Teoras Atmicas en el desarrollo de la tecnologa. Objetivos:Estudiar a nivel micro a los elementos qumicos. Practicar problemas relacionados con la estructura del tomo.

  • TEORIAS ATMICAS

  • La palabra tomo proviene del vocablo griego que significa indivisible. Demcrito fue el primero en utilizar este trmino y fue uno de los precursores de la teora atmica. l crea que todos los cuerpos u objetos deberan de estar formados por pequeas partcu-las indivisibles (tomos).

  • No obstante, el concepto de materia continua e infinitamente divisible fue aceptado errneamente durante 20 siglos; hasta que en el siglo XIX los cientficos efectuaron observaciones y mediciones minuciosas (Qumica cuantitativa) y analizaron patrones de reactividad entre sustancias qumicas que no eran compatibles con la idea propuesta por Platn y Aristteles; surgiendo nuevamente el concepto de partculas indivisibles (tomo) propuesta por Demcrito.

  • Considerando la ley de la conservacin de Lavoisier y la ley de las proporciones definidas (ser estudiada ms adelante), se realizaron una gran cantidad de experimentos en los laboratorios, los mismos que confirmaban estas leyes.Teora de Dalton

  • Con el objetivo de explicar estas observaciones experimentales en 1808 el ingls John Dalton, un maestro de escuela, retom los conceptos de Leucipo y Demcrito para proponer una teora atmica la cual recopilaba y explicaba con precisin las unidades indivisibles con las que est formada la materia.

  • La teora atmica de Dalton se resume en los siguientes postulados: 1.-Todos los elementos estn constituidos por partculas ex-tremadamente pequeas lla-madas tomos. No se crea ni se destruyen tomos durante las reacciones qumicas.

  • 2.-Todos los tomos de un mismo elemento son idn-ticos, tienen igual tamao, ma-sa y propiedades qumicas.Los tomos de un elemento son diferentes de los tomos de todos los dems elementos.

  • 3.-En la formacin de molculas de un mismo compuesto, se combinan en proporciones fijas y pequeas de nmeros enteros.

  • 4.-Los tomos de diferentes elementos se combinan para formar ms de un compuesto. Cada compuesto tiene una proporcin de tomos diferente, pero definida y con una relacin de nmeros enteros.

  • 5.-En las reacciones qumicas los tomos de las sustancias iniciales reaccionan entre s, existiendo un cambio en la distribucin atmica para formar nuevas y diferentes sustancias. No obstante, no se crean ni se destruyen tomos.

  • Dalton nunca imagin que los tomos se podran componer de piezas an ms pequeas (partculas subatmicas), pero su teora prepar el camino a las investigaciones que se iniciaron alrededor de 1850 hasta el siglo XX, que alcanzaron este gran descubrimiento.Teora de Thomson

  • La invencin del tubo de rayos catdicos fue una gran contribucin al descubrimiento de partculas subatmicas. Su inventor y qumico Sir William Crookes (1832-1919) lo dise para estudiar el fenmeno de la radiacin.La radiacin es la emisin y transmisin de la energa a tra-vs del espacio en forma de on-das. Se la empez a estu-diar en el ao 1890.

  • Este dispositivo consta de un tubo de vidrio al vaco (se le ha extrado por bombeo casi todo el aire). Tiene insertado dos discos metlicos llamados electrodos en cada extremo del tubo; estos discos estn conectados a una fuente de alto voltaje mediante cables individuales.

  • El electrodo conectado a la carga negativa se denomina ctodo y el electrodo conectado a la carga positiva se denomina nodo. Cuando se comienza a aplicar un alto voltaje el ctodo emite un rayo invisible (rayo catdico) que se dirige hacia el nodo.La electricidad es un fenmeno fsico originado por la existencia de cargas elctri-cas (estticas o en movimiento) y por la interac-cin de las mis-mas.

  • A pesar de que la luz emitida es invisible, su movimiento puede detectarse gracias a ciertos materiales incluido el vidrio, que despiden una fuerte fluorescencia o luz brillante.Adems, Crookes observ que al acercar un imn, esta luz brillante se desviaba y concluy que este haz de luz estaba formado por partculas con carga.

  • En 1897, el fsico britnico Joseph John Thomson (1856-1940) continu en la investigacin y demostr de qu estaban constituidos los rayos catdicos.Utilizando el tubo de rayos catdicos de Crookes, Thomson aplic un campo elctrico al colocar a los lados de este tubo dos placas metlicas con cargas positiva y negativa respectivamente.

  • Luego, observ que los rayos catdicos se desviaban hacia la placa positiva y eran repelidos por la negativa; concluyendo de esta manera que este haz estaba constituido por cargas negativas, a las cuales llam corpsculos.

  • Adems, Thomson repiti este experimento utilizando electrodos hechos con otros materiales y descubri que las propiedades de los rayos cat-dicos eran iguales sin importar el tipo de material utilizado en los electrodos, concluyendo as que estos corpsculos son un componente esencial de la materia. Sabias que?El electrn fue la primera partcula subatmica en descubrirse. Fue descubierta por J.J. Thomson, quien la llam corpsculo, pero ms tarde el fsico irlands George Johnstone Stoney le dio el nombre de electrn.

  • Thomson utilizando el tubo de rayos catdicos y con sus conocimientos de teora electromagntica determin analtica y experimentalmente la relacin entre carga elctrica y masa de un corpsculo, obteniendo un valor numrico igual a -1.7 x 10^8 C/g; el valor negativo de esta cantidad se debe a la naturaleza negativa de este haz.C (coulombs) es la unidad de carga elctrica en el Sistema Internacional.

  • El fsico alemn Goldstein (1850-1930) realizando algunos experimentos con un tubo de Crookes modificado, cuyo disco metlico del ctodo estaba lleno de orificios, observ que adems de los rayos catdicos (corriente de electrones) emitidos por el ctodo, existan unos rayos positivos en la regin situada detrs del ctodo. Aporte de Eugen Goldstein

  • De estos dos experimentos: rayos catdicos y rayos positivos se demostr que el tomo estaba compuesto por partculas an ms pequeas y se tenan ya suficientes indicios para modificar o descartar uno de los postulados de la teora de Dalton, en la cual se afirmaba que los tomos eran indivisibles.Los protones fueron observados por primera vez por Goldstein, pero fue Thomson quien descubri las caractersticas del protn. Estas son partculas subatmicas que se abrevian con el smbolo p+, de carga relativa +1 y una masa de 1.0087 umas, pero en los clculos se redondea a 1 uma.

  • Fue as que a partir de sus experiencias en el laboratorio y de lo ocurrido con los experimentos de Goldstein, J.J. Thomson dio a cono-cer su modelo atmico, conocido tambin como el modelo del pudn de pasas; el cual representaba al tomo constituido por cargas negativas (electrones e, partcula de carga elctrica negativa y su masa es de 9.110 x 1028 g y corresponde a 5.486 x 104 umas. Para fines prcticos, se utiliza como masa relativa 0 y carga relativa de 1) distribuidas uniformemente con un nmero igual de cargas positivas (protones).

  • El fsico ingls, Sir James Chadwick (1891-1874) fu el primero en nombrar al Neutrn como una partcula sin carga y su masa es de 1.674 x 10-24 g (1.0087 uma), por lo que una vez ms se redondea su masa a 1 uma. Se lo representa con la letra n de la siguiente manera: n

  • El espectrmetro de masa es un instrumento utilizado para determinar la forma ms directa y exacta de los pesos atmicos y moleculares de los elementos.

  • EL TOMO

  • Segn la teora atmica de Dalton los tomos eran indestructibles; en realidad esto es correcto slo para las reacciones qumicas. No obstante, para la dcada de 1930 los cientficos ya haban descubierto que los tomos se encuentran constituidos por partculas subatmicas (ms pequeas que el tomo), pero que stas se obtenan mediante procesos fsicos y no qumicos.

  • Los tomos estn constituidos por proto-nes, neutrones y elec-trones. Los dos prime-ros se encuentran en el ncleo del tomo y los electrones forman la envolvente. Sabas que?Los protones y neutrones estn constituidos por partculas denomi-nadas quarks, y actualmente se es-t investigando la posibilidad de que los quarks estn constituidos por otras partculas.

  • Las partculas subatmicas tienen dos propiedades, las que nos permiten diferenciarlas entre s, stas son: la masa y la carga.Partculas con cargas iguales se repelen.Partculas con cargas diferentes se atraen.

  • La siguiente tabla resume la masa y carga de las partculas subatmicas:

    CaractersticaProtnNeutrnElectrnCarga relativa+ 1 0 -1Masa Relativa110Masa (g)1.67265 x 10-241.67495 x 10-249.10953 x 10-28Ubicacin en el tomoNcleoNcleoFuera del ncleoDescubridorGoldsteinChadwickThomsonAo de descubrimiento188619321875

  • El nmero atmico (Z) de un elemento es el nmero de protones de los tomos que constituyen al referido elemento qumico. El nmero de masa (A) es el resultado de la suma entre el nmero de protones (Z) y el nmero de neutrones, ambos, ubicados en el ncleo de un tomo.

  • Resumiendo:X: Smbolo del elementoA: Nmero de masa = protones + neutronesZ: Nmero atmico = nmero de protonesEl tomo es neutro por lo tanto:

    NMERO DE PROTONES = NMERO DE ELECTRONES

  • Ejemplo:Las cargas positivas se restan del nmero de protones, porque son electrones que se cedieron. Las cargas negativas se suman a los protones porque son los electrones ganados. Recuerde que el tomo tiene igual nmero de electrones y protones, el signo indica prdida o ganancia de electrones. Ni los protones, ni los neutrones pueden perderse o ganarse en una reaccin qumica ordinaria.Estas partculas (protones y neutr