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¿De qué está hecha la materia?
Esta cuestión ha preocupado a los seres humanos
desde los tiempos más remotos.
Algunas de las ideas propuestas a lo largo de la historia,
más o menos acertadas, han servido para construir la
ciencia química.
EL INTERIOR DE LA MATERIA
Demócrito, filósofo griego que
vivió en el siglo IV a. C. propuso
que, si se dividía la materia en
trozos cada vez más pequeños,
debería llegarse a una porción que
ya no podría dividirse más.
A esta porción mínima e indivisible, base de toda
la materia, la llamó átomo.
Las ideas de Demócrito no fueron admitidas; la
influencia de Aristóteles, otro gran pensador
griego, hizo que se impusiese la teoría de los
cuatro elementos.
Según Aristóteles, la materia
estaba formada por cantidades
variables de
Tierra
Agua
Aire
Fuego
El predominio de uno
u otro de estos
elementos hacía que
la materia fuera:
Húmeda
Fría
Seca
Caliente
En el mundo cristiano, la teoría de
Aristóteles fue adoptada por los
alquimistas, precursores de
los científicos, que desarrollaron
su actividad durante toda la Edad
Media
Los alquimistas de la Edad Media creían que
para lograr la transformación de metales como el
plomo, sin gran valor, en oro o plata, había que
agregar y combinar una cantidad justa de mercurio,
a fin de lograr la transmutación.
También pensaban que para que esta
reacción se produjera tendría que ocurrir en
presencia de un catalizador al que se llamó
piedra filosofal.
La historia de la alquimia es básicamente la
historia de la búsqueda de este catalizador.
“La materia no es continua, sino que está formada por partículas indivisibles, llamadas átomos, entre las cuales no hay nada (está el vacío). Los átomos se pueden unir para crear combinaciones de átomos que forman los compuestos químicos.”
Tuvieron que pasar veinte siglos para que un químico
inglés llamado John Dalton retomara las ideas de
Demócrito y publicase, en 1808, su famosa teoría
atómica:
Teoría atómica de Dalton: (1803-1810):
1. Los elementos están formados por partículas diminutas e indivisibles llamadas
átomos.
2. Los átomos de un mismo elemento son semejantes en masa y tamaño.
3. Atomos de distintos elementos tienen masa y tamaños diferentes.
hidrógeno
oxígeno
4. Los compuestos químicos se forman por la unión de dos o más átomos de
elementos diferentes.
5. Los átomos se combinan para formar compuestos, en relaciones numéricas
sencillas, como 1:1; 2:2; 2:1.......
6. Los átomos de dos elementos se pueden combinar en diferentes proporciones
para formar mas de un compuesto.
Las ideas de Dalton fueron
perfeccionadas por otros
científicos.
En 1897, el británico Joseph
John Thompson descubrió
unas partículas con propiedades
sorprendentes: prácticamente no
tenían masa y tenían carga eléctrica
negativa.
Las llamó electrones. Joseph John Thomson
(1856 – 1940)
Thomson: "El átomo se encuentra formado por una
esfera de carga positiva, en la cual se encuentran
incrustadas las cargas negativas (electrones)"
En 1911, el físico británico Ernest
Rutherford descubrió que el
interior de los átomos estaba
prácticamente hueco, a excepción de
la zona central ocupada por un
pequeño núcleo, en el que se
concentraba toda la masa del átomo
y que, además, tenía carga eléctrica
positiva.
Rutherford: sugiere que el átomo se parecía a un sistema solar en miniatura, con las cargas positivas (protones) concentradas en un conglomerado central (núcleo) y los electrones girando alrededor.
Este modelo no explicaba algunos hechos de la física clásica: Toda partícula como el electrón, cuando gira sobre su órbita, emite energía. Al perder energía iría acercándose al núcleo hasta precipitarse sobre él y desintegrarse.
Hoy sabemos que el átomo es divisible, puesto
que está formado por partículas más pequeñas,
llamadas partículas subatómicas.
Estas pueden ser de tres tipos:
Los protones y los neutrones están en el núcleo y los
electrones están en continuo movimiento formando
una “corteza” alrededor del núcleo.
Protones
Neutrones
Electrones
ELECTRONES:
• Poseen una masa 1.840 veces menor que la del
átomo más pequeño (el de hidrógeno)
• Tienen carga eléctrica negativa
• Se están moviendo constantemente alrededor del
núcleo siguiendo unas “órbitas”
PROTONES:
• Se encuentran en el núcleo
• Tienen carga eléctrica positiva
• Poseen una masa semejante a la del átomo de
hidrógeno
NEUTRONES:
• Constituyen los núcleos de los átomos junto
con los protones.
• No tienen carga eléctrica (son neutros)
• Poseen una masa prácticamente igual a la del
protón
Características
Estructura del átomo.
1: Cantidad de carga eléctrica transportada por un flujo de un ampere durante un segundo
1
En resumen…
Átomos: Características.
Número atómico (Z).
Es el número de protones en el núcleo
del átomo de un elemento.
Característico de cada elemento
químico
Representa la carga nuclear del átomo
Átomos: Características.
Número atómico (Z).
Átomo neutro
Protones = electrones.
Indica el N° de electrones
Define la configuración electrónica de
los átomos
Átomos: Características.
Número atómico (Z).
Ejemplo: Flúor, Z = 9
Protones = 9
Electrones = 9
Por lo tanto, cada átomo presente en el
universo que contenga 9 protones, se llamará
“Flúor”.
Átomos: Características.
Número másico (A).
Es el N° total de neutrones y protones
presentes en el núcleo de un átomo de un
elemento.
A = N° de protones + N° de neutrones
A = Z + N° de neutrones
N° de neutrones = A - Z
Átomos: Características.
Número másico (A).
Ejemplo: Flúor
A = 19
Z = 09
N° de neutrones = 10
Ejercicios: Complete la siguiente tabla
según requerimiento
Átomos: Características.
No todos los átomos tienen igual masa.
La mayoría de los elementos tienen 2 ó +
Isotopos.
Átomo con igual Z pero diferente A.
Número de masa
Número atómico
XA
Z
Ejemplo 1: H tiene 3 Isotopos.
HHH 3
1
2
1
1
1
Átomos: Características.
1Protón
1Protón
y
1Neutron
1Protón
y
2Neutrones
Ejemplo 2: Uranio tiene 2 Isotopos.
Con A = 235 (Aplicaciones nucleares) y A = 238.
NOTA: Solo el H tiene nombres diferentes en sus
Isotopos.
UU 238
92
235
92
Átomos: Características.
Ejercicios:
Indique el numero de protones, electrones y
neutrones para cada una de las especies:
263
29
238
92
199
80
217
8
200
80 CuUHgOHg
Átomos: Características.
Átomos: Características.
IMPORTANTE:
Protones y electrones determinan las
propiedades químicas de un elemento.
Neutrones no participan en los cambios
químicos.
Por lo tanto, Isotopos de un mismo elemento
tienen comportamiento químico semejante.
Átomos: Características.
IMPORTANTE:
Quarks y leptones, son los constituyentes
fundamentales de la materia
Partículas más pequeñas identificadas.
Varias especies de quarks se combinan de
manera específica para formar protones y
neutrones.
Por lo tanto…
La diferencia entre los elementos químicos que se encuentran en la naturaleza no es más que el número de protones y de neutrones en sus átomos. Por ejemplo:
En resumen…
(Carga +)
( S/carga )
(Carga -)
