Download Estructura de la materia

LICEO Nº 1
JAVIERA CARRERA
DPTO. DE BIOLOGIA
NIVEL 8° BÁSICO
PROFESOR JULIO RUIZ A
2011
UNIDAD DE APRENDIZAJE: ÁTOMOS Y MOLÉCULAS
INTRODUCCIÓN:
En esta unidad estudiaremos algunas característica y propiedades de la materia,
trataremos de dar respuesta a algunas preguntas como, ¿qué es el los átomo? ¿qué son
las moléculas?, ¿cuáles son los elementos químicos más abundantes que conforman a
los seres vivos?, ¿qué son los elementos y los compuestos químico?
APRENDIZAJES ESPERADOS:
En esta guía, se espera que tú seas capaz de:
1. Comprender está formada por un número reducido de elementos químicos que se
combinan entre sí dando origen a una gran diversidad de sustancias químicas.
2. Identificar y describir los principales elementos químicos que conforman la
materia.
3. Establecer las diferencias fundamentales entre átomos, moléculas, elementos
químicos, compuestos químicos.
4. Identificar y describir los principales factores que influyen en la formación de
los compuestos químicos.
5. También se pretende que seas papaz de resumir ideas y conceptos en forma clara
y coherente. Reconocer y extraer ideas principales de un texto.
PROCEDIMIENTO DE TRABAJO:
 Leer comprensivamente esta guía.
 Si algún concepto no te queda claro, coméntalos con alguna compañera o pídele
al profesor que te aclare tus dudas.
 Desarrollar las actividades propuestas, especialmente en un grupo pequeño.
BIEN, COMENCEMOS.
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¿De qué están hechas las cosas?
Todo lo que tu observas a tu alrededor está hecho de materia. El planeta es materia, el
aire es materia, al igual que el agua, pero, ¿qué es materia? A todo aquello que ocupa
un lugar en el espacio, es materia. En física, se habla de materia másica para referirse
a los constituyentes de la realidad material objetiva, entendiendo por objetiva que
pueda ser percibida de la misma forma por diversas personas, esto es, todo aquello que
ocupa un sitio en el espacio, se puede tocar, se puede sentir, se puede medir, etc.
Materia no-másica:
Una gran parte de la energía del universo corresponde a formas de materia formada por
partículas o campos que no presentan masa, como la luz y la radiación
electromagnética, las dos formada por fotones sin masa.
Otro tipo de partículas de las que no sabemos con seguridad si es másica son los
neutrinos que inundan todo el universo y son responsables de una parte importante de
toda la energía del universo.
¿De qué está formada la materia másica?
Esta pregunta fue formulada por los filósofos de la antigüedad. Pensaron que la materia
era continua, esto es que no se podía dividir indefinidamente. Más tarde otros filósofos
como Demócrito (460-370 a.C) postularon que la materia era discontinua, esto es, que
se podía dividir hasta cierto límite, ya que estaba formada por diminutas partículas a las
que llamaron átomos (a= sin; tomos= división). Esta teoría atómica, se basó solo en una
intuición, sin una base experimental, no fue considerada como un hecho científico.
Dos mil años después, Johon Dalton (1766-1844), retomó que la teoría atómica de
Demócrito, formulando en 1808, la primera teoría atómica la que establece lo siguiente:
1. La materia está formados por partículas discretas, diminutas, e indivisibles
llamados átomos.
2. Los átomos permanecen inalterables en cualquier reacción química.
3. Los átomos de un mismo elemento, por ejemplo del 02, son todos iguales entre
sí en masa, tamaño y en cualquier otra propiedad física o química.
4. En las reacciones químicas, los átomos ni se crean ni se destruyen, solo cambian
su distribución, por ejemplo, en la reacción química: 02 + H2 = H2 0, los átomos
de oxígeno y de hidrógenos que conforman el agua, no han sufrido ninguna
transformación, solo se han combinado de otra forma para dar origen a la
molécula de agua
5. Los átomos de un elemento químico, son todos iguales, tienen la misma masa.
6. Los átomos, durante las reacciones químicas se combinan de acuerdo a números
enteros y sencillos, formando las moléculas, ejemplo en la reacción del 02 con el
H2, por cada átomo de oxígeno, se unen dos de hidrógeno, 1: 2
7. En las reacciones químicas se produce un reordenamiento de átomos.
8. De la teoría atómica de Dalton destacamos las siguientes definiciones:


Un átomo es la partícula más pequeña de un elemento que conserva sus
propiedades.
Un elemento es una sustancia que está formada por átomos iguales.
2

Un compuesto es una sustancia fija que está formada por átomos distintos
combinados en proporciones fijas.
Ley de las proporciones múltiples:
Después de formular la teoría atómica, Dalton formuló la ley de las proporciones
múltiples que establece lo siguiente: Cuando los átomos se combinan para formar un
compuesto, lo hacen en una proporción de números enteros y pequeños.
Ejemplo: si una sustancia A, reacciona con otra B, los átomos se unen en algunas de las
siguientes proporciones:
1 átomo A, se asocia a 1 átomo B = AB (proporción 1:1)
1 átomo A, se asocia a 2 átomo B =AB2, (proporción 1:2)
1 átomo A, se asocia a 3 átomo B = AB3 (proporción 1:3)
2átomo A, se asocia a 1 átomo B = A2 B (proporción 2:1)
2 átomo A, se asocia a 3 átomo B = A 2B3 (proporción 2:3)
Actividad 1.0: después de haber leído comprensivamente los contenidos de esta guía,
aplica lo aprendido y resuelve las siguientes actividades, en tu cuaderno
1.1 La materia de esta guía debemos estudiarla muy responsablemente para poder
entender lo que es la materia, discutir en el grupo y establecer la diferencia entre
estos dos conceptos de materia.
1.2 Diferencia entre materia másica y materia no másica, indicar un ejemplo entre de
cada uno de estos conceptos.
1.3 ¿Qué importancia le asignas a Demócrito en el desarrollo de la química? ¿Por qué
motivo sus ideas no fueron consideradas para el desarrollo de la química como
ciencia? Explica
1.4 ¿De qué palabras deriva el concepto de átomo?
1.5 ¿Qué plantea la teoría atómica de Dalton?
1.6 Indica cinco ideas que se derivan de la teoría atómica.
1.7 ¿Qué idea plantea la ley de las proporciones múltiples? Explica
1.8 Interpreta la siguiente ecuación química que representa la reacción del cobre (Cu)
con el oxígeno (O) para formar el compuesto: Cu + O = Cu2 O (óxido de cobre), del
punto de vista de la teoría atómica y de la ley de las proporciones múltiples,
respectivamente.
1.9 Haz 12 bolitas de plasticina de color rojo y 5 bolitas de color azul, las primeras
representan átomos de cobre y las segundas átomos de oxígeno (si no tienes
plasticina, dibuja), al respecto, fundamenta en cada caso:
1.10 ¿Cuántas moléculas de óxido de oxido de cobre se forman?
1.11 ¿Qué materia está en excedente?
1.12 ¿Qué materia está en déficit?
1.13 ¿Qué habría que hacer para que se formaran más moléculas de óxido de cobre?
1.14 Según este ejercicio teórico, ¿en qué medida se cumple la teoría atómica y la ley
de las proporciones múltiples de Dalton respectivamente?
3
MODELO ATÓMICO DE THOMSON?
Con el correr del tiempo y producto del avance de la Química y la Física, se llegó a
determinar que los átomos eran divisibles y que estaban integrados por una serie de
partículas subatómicas, este hecho científico fue producto de la investigación que llevó
a cabo Joseph Thomson en 1897, experimentando en un tubo de rayos catódicos que
creado por este científico. Fig. 1
Primer experimento
En su primer experimento, investigó si las cargas negativas podrían ser separadas de los
rayos catódicos por medio de magnetismo. Construyó un tubo de rayos catódicos que
termina en un par de cilindros con ranuras, esas hendiduras fueron a su vez conectadas a
un electrómetro. Thomson descubrió que si los rayos son desviados magnéticamente de
tal manera que no puedan entrar en las ranuras, el electrómetro registra poca carga.
Thomson llegó a la conclusión de que la carga negativa es inseparable de los rayos.
Segundo experimento
Fig. 1 tubo de rayos catódicos
En su segundo experimento investigó si los rayos pueden ser desviados por un campo
eléctrico. Anteriores experimentadores no habían observado esto, pero Thomson creía
que sus experimentos eran defectuosos porque contenían trazas de gas. Thomson
construyó un tubo de rayos catódicos, (tubo de vidrio a vacio conectado a la
electricidad) con un vacío casi perfecto, y con uno de los extremos recubierto con
pintura fosforescente. Thomson descubrió que los rayos de hecho se podían doblar bajo
la influencia de un campo eléctrico.
Tercer experimento
En su tercer experimento (1897), Thomson determinó la relación entre la carga y la
masa de los rayos catódicos, al medir cuánto se desvían por un campo magnético y la
cantidad de energía que llevan. Encontró que la relación carga/masa era más de un
millar de veces superior a la del ión Hidrógeno, lo que sugiere que las partículas son
muy livianas o muy cargadas.
Las conclusiones de Thomson fueron audaces: los rayos catódicos estaban hechos de
partículas que llamó "corpúsculos", y estos corpúsculos procedían del interior de los
átomos de los electrodos, por esto los denominó electrones. Este experimento demostró
que los átomos son divisibles.
Thomson imaginó que el átomo se compone de estos corpúsculos en un mar lleno de
carga positiva; a este modelo del átomo, atribuido a Thomson, se le llamó el modelo de
“budín de pasas”. Fig 2
Corteza
Núcleo
Electrón
Fig 2 modelo de Thomson
4
En 1906 fue galardonado con el Premio Nobel de Física por su trabajo sobre la
conducción de la electricidad a través de los gases.
Modelo del átomo de Thomson
Este científico imaginó que el átomo como una esfera compacta (núcleo) y una parte
exterior denominada corteza en la que se insertan los electrones cuya carga eléctrica
total es equivalente a la del núcleo que es positivo.
Finalizado el siglo XIX y utilizando un tubo de rayos catódicos perforados, Eugen
Goldstein, descubre las partículas subatómicas con carga positiva, ya previstas por
Thomson a las que llamó, protones. Todo estos descubrimientos han sido producto de
un largo camino investigativo en equipo donde han participado muchos científicos en el
campo de la química y la física.
Modelo atómico de Rutherford
Fig. 3 Experimento Rutherford
Rutherford (1911) junto a otros científicos hicieron un experimento consistente en
impactar una lámina de oro con partículas alfas emitidas por una sustancia radiactiva.
Fig. 3.
Resultados obtenidos:
 La mayoría de las partículas alfa, atravesaban la lámina.
 Una pequeña parte de ellas, la atravesaban con una pequeña desviación.
 Una mínima cantidad chocaba con la lámina y se devolvían hacia su origen.
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A partir de estos resultados y el descubrimiento de los neutrones, por Chadwick,
llevaron a Rutherford a plantear un nuevo modelo de átomo, conocido como el modelo
planetario Fig. 4
Corteza
Electrón
Núcleo
Neutrón
Protón
Fig. 4 modelo atómico de Rutherford
Resultados:
 La mayoría de las partículas alfas atravesaban la lámina
 Una pequeña parte de las partículas atraviesa la lámina con una pequeña
desviación.
 Una mínima parte chocaba con la lámina y se desviaba hacia su origen.
A partir de estos datos, el modelo de Ratherford tiene las siguientes características
Características del átomo
Está formado por el núcleo y la envoltura
Características del núcleo
Se ubica al centro del átomo y
posee toda la masa del átomo
Características de la envoltura o corteza.
Contiene los electrones que se mueven a gran
velocidad y a cierta distancia del núcleo
Es 10000 veces más grande que el núcleo
Posee los protones y neutrones
con una masa similar
Es positivo por efecto de los
protones. Los neutrones no
tienen carga eléctrica
Su masa es ínfima en relación a las partículas
nucleares
Posee carga negativa debido a los electrones
Es neutro, cuando los protones son iguales a
los neutrones
Generalmente el número de neutrones es
igual al de los protones.
Actividad 2.0: Aplica lo aprendido y resuelve lo siguiente respecto al modelo de átomo de Rutherford:
2.1 ¿Cuáles son las principales diferencias entre el modelo de átomo de Dalton y Rutherford.
2.2 ¿Qué caracteriza a la corteza y al núcleo del átomo.
2.3 ¿Qué características eléctricas y másicas presentan las siguientes partículas del átomo:
a. Electrón
b. Protón
c. Neutrón
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