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RECUERDA:
Materia es todo lo que tiene masa y ocupa
un volumen.
La masa y el volumen son propiedades
generales de la materia.
La densidad y los puntos de fusión y
ebullición son propiedades características
de la materia, ya que sirven para identificar
las distintas sustancias.
Hasta ahora hemos estudiado cómo se presenta
la materia:
Y cómo se clasifica:
De entre los distintos tipos de sustancias, nos
hemos centrado en el estudio de las mezclas
homogéneas o disoluciones.
Ahora vamos a estudiar las sustancias puras:
Los elementos y los compuestos.
RECUERDA
PAG.73
El átomo es la partícula más pequeña de un
elemento que conserva sus propiedades.
Un elemento está formado por una sola clase
de átomos.
Un compuesto está constituido por dos o más
clases distintas de átomos.
Desde la Antigüedad, los científicos y
filósofos han intentado responder a las
siguientes preguntas:
¿Cómo es por dentro la materia?
¿Existe una unidad de materia?
¿A qué se debe la gran variedad de
sustancias?
El filósofo griego Leucipo y su discípulo
Demócrito de Abdera defendieron, en los
siglos V y IV antes de Cristo, la teoría
atomista, según la cual la materia está
formada por partículas muy pequeñas e
indivisibles llamadas átomos.
Por esa misma época, otros filósofos griegos,
como Platón y Aristóteles, apoyaron la teoría
contraria, según la cual la materia es algo
continuo que siempre podremos dividir en
partes más pequeñas, hasta el infinito.
Dado que Platón y Aristóteles tenían mucho
más prestigio, sus teorías se consideraron
más fiables y se tomaron como ciertas hasta
finales del siglo XVIII, cuando científicos como
el francés Antoine-Laurent Lavoisier y el
británico John Dalton realizaron una serie de
experiencias científicas en sus laboratorios y
demostraron que la materia estaba formada
por átomos.
A lo largo de la historia se han propuesto
diversos modelos atómicos para explicar la
constitución y estructura de los átomos:
El modelo del atomismo griego.
El modelo atómico de Dalton 74.
El modelo atómico de Thomson77.
El modelo atómico de Rutherford77.
El modelo atómico de Bohr78.
Dalton definió un símbolo para referirse a cada
elemento químico...
...y escribía las fórmulas de los compuestos
combinando los símbolos de los elementos
que los formaban.
La teoría atómica de Dalton permite explicar
por qué existen tantos compuestos químicos.
Los átomos de los distintos elementos se
combinan para formar compuestos.
Estas combinaciones se pueden hacer de
varias formas, aunque no de cualquier forma,
lo que da lugar a muchos compuestos.
Además, dos elementos pueden combinar sus
átomos en distintas proporciones, lo que da
lugar a compuestos diferentes.
Realiza el siguiente experimento:
Coloca dos pajitas sobre una mesa,
paralelas, a 5 cm de distancia.
Frota otras dos pajitas con un paño de lana,
después coloca una atravesada sobre las
dos primeras y aproxima la otra
alternativamente a su derecha y a su
izquierda, sin tocarla.
¿Qué ocurre?
La pajita colocada
sobre las dos
primeras retrocede
o avanza como si la
empujara la
electrizada.
Ahora haz lo mismo con una barrita de cristal.
Después de frotarla con la lana,¿qué ocurre?
La pajita se lanza hacia la barrita de cristal y
la sigue aunque la separes.
Porque...
….el plástico se carga negativamente,
mientras que el cristal adquiere por
frotamiento carga positiva.
Las dos pajitas de plástico, al tener la
misma carga, se repelen, mientras que el
cristal y el plástico, con cargas opuestas, se
atraen.
¿Qué ha ocurrido en cada caso?
La carga eléctrica es una propiedad de la
materia.
Existen cargas positivas y negativas.
Existen dos fenómenos eléctricos: atracción y
de repulsión.
Las cargas del mismo tipo se repelen y las de
distinto tipo se atraen.
Los fenómenos de electrización se ponen de
manifiesto cuando se produce un desequilibrio en
el número de cargas positivas y negativas.
Estos fenómenos son conocidos desde la
antigüedad.
El filósofo griego Tales de Mileto ya explicaba
en el siglo VI a.C. la propiedad que adquiere el
ámbar* (resina fosilizada) al ser frotado sobre
la piel de una oveja, de atraer cuerpos ligeros
como plumas o virutas de madera.
* Los griegos llamaban al ámbar
electrón ()
A partir del siglo XVII se estableció que
también el cristal podía “electrizarse”,
aunque de otro modo.
Desde entonces los estudios científicos han
tratado de desvelar todos los secretos de
esta fuerza misteriosa, hasta hallar sus
orígenes en el átomo.
Cuando propuso su teoría atómica, Dalton
postuló que el átomo era indivisible. Sin
embargo, a finales del siglo XIX se comprobó
que realmente no es así, sino que están
formados por partículas más pequeñas.
Distintas experiencias demostraban que la
materia podía ganar o perder cargas eléctricas.
La cuestión que se planteaba era: ¿las cargas
eléctricas forman parte de los átomos? Para
responder era necesario «ver» en el interior de
los átomos, algo que parecía muy difícil, pues
nadie había conseguido aislar un átomo.
En 1897 el científico británico J.J. Thomson
encontró que en los átomos de los elementos
químicos existe una partícula con carga
eléctrica negativa, a la que denominó
electrón.
Como la materia es neutra y los átomos
tienen partículas con carga negativa, también
deben poseer partículas con carga positiva,
de tal manera que cada átomo tenga tantas
partículas positivas como negativas.
Posteriores experiencias permitieron al
científico Ernest Rutherford descubrir el
protón.
El protón es una partícula que tiene la
misma carga que el electrón, pero positiva,
mientras que su masa es unas 1840 veces
mayor que la del electrón.
Finalmente, en 1931, el científico James
Chadwick descubrió que en los átomos
había una tercera partícula que no tenía
carga eléctrica, pero cuya masa era similar a
la del protón; la llamó neutrón.
Después de demostrar que el átomo no era
indivisible, como suponía Dalton, los científicos
diseñaron nuevos modelos atómicos, es decir,
se imaginaron cómo serían los átomos para
comprobar estos modelos realizaron
experiencias, resultados de algunas de ellas
demostraron que los modelos atómicos no eran
los adecuados y hubo que modificarlos.
El modelo de Thomson.
Según Thomson, el átomo debía ser como una
gran masa de carga positiva, e insertados en
ella debían estar los electrones.
La carga negativa de los electrones
compensaba la carga positiva, para que el
átomo fuera neutro.
“EL PUDING DE PASAS”
Para comprobar si el modelo de Thomson
era cierto, los científicos Hans Gelger y
Ernest Marsden, colaboradores de
Rutherford, diseñaron el siguiente
experimento77:
El modelo de Rutherford77.
Basándose en este experimento, Rutherford
estableció su modelo atómico:
El átomo está formado por un núcleo y una
corteza.
En el interior del átomo se encuentra el
núcleo. En él se encuentra concentrada toda
su carga positiva y casi toda su masa y es
muy pequeño en comparación con el tamaño
total.
En la corteza están los electrones girando
alrededor del núcleo describiendo órbitas
circulares, de forma similar al movimiento de
los planetas alrededor del Sol.
El modelo de Rutherford tenía un fallo; según
las leyes de la Física, los electrones, al girar,
debían perder energía y caer finalmente sobre
el núcleo.
En 1913, el físico danés Niels Bohr,
colaborador de Rutherford, propuso un nuevo
modelo.
El modelo de Bohr78
El modelo de Bohr introduce las
siguientes novedades:
Existen algunas órbitas permitidas en las
cuales los electrones mantienen su estabilidad
sin perder energía.
Los electrones pueden pasar de unas órbitas a
otras absorbiendo o emitiendo cantidades
exactas de energía.
El modelo aceptado actualmente78 es el
modelo mecano-cuántico, según el cual no
es posible determinar la posición exacta del
electrón, sino que existen regiones donde
hay más probabilidad de encontrarlo que se
denominan orbitales atómicos.
Orbital 2s
Orbital 1s
Orbital 2px
Orbital 2py
Orbital 2pz
En la actualidad, gracias a la aportación de
varias generaciones de científicos, tenemos un
gran conocimiento de las partículas que forman
el átomo76.
El átomo está compuesto por tres tipos de
partículas:
Electrones, e-.
Protones, p+.
Neutrones, n.
El átomo está compuesto por
un pequeño núcleo con
protones y neutrones, en el
que se concentra
prácticamente toda la masa, y
una zona que lo rodea
(corteza) en la que los
electrones están en constante
movimiento.
En un átomo en estado neutro existe el mismo
número de protones que de electrones.
El electrón es la carga negativa más pequeña
del átomo, y el protón, la carga positiva más
pequeña.
El valor de la carga del electrón es igual que la
del protón.
El núcleo es muy pequeño y está muy separado
de los electrones, por lo que un átomo es
prácticamente un espacio vacío.
PAG. 79 Y 80
El número atómico, Z, es el número de protones
que tiene un átomo en su núcleo.
El número másico, A, es el número total de
partículas que hay en el núcleo del átomo, es
decir, la suma de protones y neutrones que
tiene el átomo.
El número másico representa la masa del
átomo expresada en unidades de masa
atómica, u.
El número atómico, Z, y el número másico, A,
suelen representarse, junto con el símbolo del
átomo correspondiente, de la manera siguiente:
Número másico  A
Número atómico  Z
X
Símbolo
Si conocemos el número atómico, Z, y el
número másico, A, podemos determinar el
número de partículas subatómicas que contiene
un átomo.

 Z protones
Núcleo


A
A-Z
neutrones
X


Z
Corteza Z electrones

Por ejemplo:

79 protones

Núcleo


197
197-79=118 neutrones
79 Au 
 Corteza 
79
electrones

Y al revés; si conocemos el número de protones
y neutrones de un átomo podemos determinar el
número atómico y el número másico.
Nº ATÓMICO:
11 protones  Z = 11
Se trata del sodio (Na)
Nº MÁSICO:
11 protones + 12 neutrones  A = 11 + 12 = 23
Los isótopos (pag. 82) son átomos de un mismo
elemento que tienen el mismo número de
protones, pero diferente número de neutrones.
Tienen, por tanto, el mismo número atómico
pero distinto número másico.
La configuración electrónica (pag.81) es la
manera en que están colocados los electrones
en las distintas capas o niveles energéticos.
En el primer nivel caben 2 electrones.
En el segundo nivel caben 8 electrones.
En el tercer nivel caben 18 electrones.
En la experiencia con las pajitas y con la varilla
de vidrio observamos como el plástico se
carga negativamente, mientras que el cristal
adquiría por frotamiento carga positiva.
Pues bien, vamos a fijarnos en el modelo
atómico de Bohr para intentar explicar el
fenómeno.
Este átomo tiene 19
protones y 19 electrones,
es decir, es un átomo
neutro.
Fijaos en este electrón
Aunque está atraído por las cargas
positivas del núcleo, está muy alejado de
éste. Por ello es fácil arrancar dicho
electrón.
¿En qué queda entonces convertido el
átomo?
Ahora sigue teniendo 19
protones, pero sólo tiene 18
electrones  El átomo quedará
cargado positivamente
Si un átomo pierde electrones, tiene mayor
número de protones que de electrones y se le
denomina IÓN POSITIVO o CATIÓN.
Observa ahora este otro átomo:
Tiene 9 protones y 9 electrones.
Si captase un electrón podría completar su
segunda capa.
¿En qué queda entonces convertido el átomo?
Ahora sigue teniendo 9
protones, pero tiene 10
electrones  El átomo
quedará cargado
negativamente
Si un átomo gana electrones, tiene mayor
número de electrones que de protones y se le
denomina IÓN NEGATIVO o ANIÓN.
Un ión se representa mediante el símbolo del
elemento del que procede, con un superíndice
a la derecha, que indica la carga que posee
mediante un número y los signos más o
menos, dependiendo de su carga.(Pág. 83)
3+
Al
Se denomina ENLACE QUÍMICO entre
átomos la unión que mantiene unidos a los
átomos debido a las fuerzas de atracción
existentes entre ellos. Son fuerzas de
naturaleza eléctrica, pero con algunas
variaciones, dependiendo de cómo sean los
átomos que se enlazan. (Pág. 83)
El ENLACE IÓNICO (Pág. 84) se produce
cuando se combinan un metal y un no metal. El
metal alcanza la configuración electrónica del gas
noble cediendo electrones convirtiéndose en un
catión. El no metal capta electrones
convirtiéndose en un anión. Y ambos
permanecen unidos por la fuerza electrostática
de atracción.
El ENLACE COVALENTE (Pág. 85) se produce
cuando se combinan dos no metales. Los no
metales necesitan captar electrones para
alcanzar la configuración de gas noble y el
único modo de conseguirlo es compartiendo
electrones. El enlace covalente se da entre
átomos que comparten electrones.
Estos electrones son
atraídos por los núcleos
de los dos átomos.
F2
El ENLACE METÁLICO (Pag. 86) se produce
cuando se combinan metales entre si.
Los átomos de metales necesitan ceder
electrones para alcanzar la configuración
de un gas noble.
EI enlace metálico se debe a la atracción entre
los electrones de valencia de todos los átomos
y los iones positivos que se forman.