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Teorías atómicas
Seguidamente se expone un pequeño resumen de las primeras teorías atómicas.
Teoría atómica de Dalton
Se puede resumir en estos puntos:
-
Los elementos químicos están formados por partículas muy pequeñas e
indivisibles llamadas átomos.
-
Todos los átomos de un elemento químico son iguales.
-
Los átomos de diferentes elementos químicos son diferentes.
-
Los átomos son indestructibles y retienen su identidad en los cambios químicos.
-
Los compuestos se forman cuando átomos de diferentes elementos se combinan
entre sí, formando “átomos compuestos” (hoy llamadas moléculas).
Aunque con errores como el no tener en cuenta la existencia de isótopos o la falta de
explicación de la estructura interna del propio átomo, este modelo se puede considerar
como uno de los pilares de la química.
Modelo atómico de Thomson
Supuso que el átomo era una especie de pudín formado por una masa positiva en la que
se encontraban insertados los electrones (partículas que Thomson identifico).
Ciertamente no tuvo en cuenta la existencia de protones ni de neutrones que fueron
descubiertos posteriormente.
Modelo de Rutherford
Su modelo nos muestra un átomo prácticamente vacío en el que casi toda la masa se
concentra en una región muy pequeña llamada núcleo. El núcleo contiene toda la carga
positiva. Por tanto, el núcleo contendría los protones (carga positiva) y neutrones
(descubiertos más adelante por Chadwick). El resto del átomo contiene la carga
negativa pero su masa es despreciable (los electrones tienen una masa unas 1840 veces
inferior a la del neutrón o la del protón).
Para hacerse una idea sería como si se encontrase una mosca en una catedral. La
catedral sería el átomo y la mosca su núcleo.
Estructura del átomo
El átomo está compuesto de las siguientes partes:
•
•
Un núcleo muy pequeño en el que se encuentra casi toda la masa y en el que se
encuentra la carga positiva del átomo.
La corteza o resto del átomo que rodea el núcleo, tiene una masa despreciable
desde un punto de vista químico y contiene toda la carga negativa del átomo.
Las partículas más estables del átomo y que nos interesan en química son:
Partículas
Protón
Neutrón
Electrón
Masa
Real
1,6726·10-27
kg
1,675·10-27 kg
9,109·10-31 kg
Carga
Relativa
1
1
0
Real
+ 1,602·10-19
C
0
- 1,602·10-19 C
Relativa
+1
0
-1
Número atómico
Número atómico es el número de protones que contiene el núcleo, se representa con la
letra Z. El número atómico sirve para diferenciar unos elementos de otros:
Dos elementos iguales siempre tienen el mismo número de protones (mismo número
atómico). Ejemplo: Cualquier átomo de hidrógeno siempre tendrá un protón.
Dos elementos diferentes nunca tienen el mismo número de protones (distinto número
atómico). Ejemplo: La diferencia entre el hidrógeno y el helio, es que el hidrógeno
(Z=1) tiene un protón y el helio (Z=2) tiene dos protones.
Si el átomo es neutro (mismo número de cargas positivas y negativas), el número
atómico coincide con el número de electrones, sólo en este caso.
Número másico
Número másico es el número de nucleones del núcleo atómico; es decir, el número total
de protones (p) más neutrones (n) del átomo (p+n). Se representa con la letra A.
Isótopos
Los isótopos son átomos de un mismo elemento (una misma Z) que tienen diferente
número másico (A). Es decir, átomos que tienen el mismo número de protones (Z) pero
diferente número de neutrones (A=p + n cambia).
Ejemplo de isótopos.
Tengamos el átomo
y el átomo
. Ambos son del mismo elemento (Boro) dado
que los dos tienen de número atómico 5 (número de protones del núcleo), se diferencian
en el número másico. Uno de ellos tiene 11 de número másico y el otro 10. Ambos
átomos del mismo elemento que se diferencian en el número másico se denominan
isótopos de dicho elemento. Como el número másico es la suma de protones y
neutrones, tendremos:
: A = p + n ; 11 = 5 + n ; n = 11 - 5 = 6 neutrones
: A = p + n ; 10 = 5 + n ; n = 10 - 5 = 5 neutrones
Por tanto los isótopos del mismo elemento se diferencian en el número de neutrones.
Por último, existe un gran número de isótopos que no son estables. Se desintegrarán por
procesos de decaimiento radiactivo. Los isótopos que son radiactivos se llaman
radioisótopos.
Iones
Son átomos cargados (positivos o negativos). Como el núcleo es intocable con las
energías que aparecen en las reacciones químicas, la única forma de que un átomo se
cargue eléctricamente es quitando o poniendo electrones:
•
•
Iones positivos, también llamados cationes, son átomos que han perdido
electrones. Cada electrón que pierden es una carga positiva que queda en exceso
en el núcleo.
Iones negativos, también llamados aniones, son átomos que han ganado
electrones. Cada electrón que ganan es una carga negativa en exceso sobre los
protones del núcleo.
Los átomos neutros tienen tantos protones (carga positiva) como electrones (carga
negativa). Como ambas partículas tienen la misma carga pero con distinto signo, al
tener la misma cantidad de ambas el átomo es neutro. Cuando quitamos electrones
quedan más cargas positivas que negativas. Cuando añadimos electrones tenemos más
cargas negativas que positivas.