El átomo

INSTITUCIÓN EDUCATIVA BERLÍN

Grado 10°- el átomo

Armando Aguirre Rodríguez

LOGRO:

·         Analizar y reconocer los procesos mediante los cuales los modelos atómicos constituyen un proceso evolutivo frente a las nociones del átomo hasta nuestros días.

·         Analizar la composición de la materia, establecida en los elementos de la tabla periódica

PLANTEAMIENTO

Dentro de la filosofía de la antigua Grecia, la palabra átomo se empleaba para referirse a la parte más pequeña de materia y era considerada indestructible. Ya entonces, Demócrito (460-370 a.C.) entendía que todas las sustancias existentes son diferentes porque están constituidas por diversos tipos de unidades diminutas. El conocimiento de su tamaño y su naturaleza avanzó muy lentamente a lo largo de los siglos. Hoy sabemos que el átomo se corresponde con la partícula de menor tamaño de un elemento químico, que posee unas características propias y se puede combinar con otros.

De esta forma, se establecieron dos teorías: atomista y continuista, que se basaban en la existencia de partes indivisibles o en que siempre se podía seguir dividiendo.

Los atomistas pensaban que:

- Todo está hecho de átomos. Si dividimos una sustancia muchas veces, llegaremos a ellos.

- Las propiedades de la materia varían según como se agrupen los átomos.

- Los átomos no pueden verse porque son muy pequeños.

Los continuistas pensaban que:

- Los átomos no existen. No hay límite para dividir la materia.

- Si las partículas, llamadas átomos, no pueden verse, entonces es que no existen.

- Todas las sustancias están formadas por las combinaciones de los 4 elementos básicos: agua, aire, tierra y fuego.

LAS CARACTERÍSTICAS DEL ÁTOMO

Durante un tiempo, los científicos investigaron el tamaño y la masa del átomo, pero sin instrumentos y técnicas apropiadas. Más tarde se diseñaron experimentos para determinar estas características. Así se descubrió que algunos átomos de un elemento presentan distinta masa, aunque mantienen idéntico número atómico (isótopos).El tamaño y la masa de un átomo son muy pequeños: como ejemplo comparativo, una gota de agua contiene más de 1.000 trillones de átomos. La estructura interna de los átomos se podría asemejar, de forma simple, al Sistema Solar. El núcleo atómico (que mide aproximadamente una diezmilésima parte del diámetro del átomo y concentra más del 99% de la masa) se correspondería con el Sol y los electrones serían como los planetas que giran en torno a él.

Con el paso del tiempo, el modelo átomico ha ido cambiado y se ha sabido que los electrones se comportan como ondas. Además,

se conocen otro tipo de partículas elementales que se relacionan con las fuerzas nucleares.

CONDUCTA DE ENTRADA

¿QUÉ SABES TÚ DEL TEMA?

Desde tú punto de vista, puedes definir a los átomos como:

¿Por qué hay pocos elementos diferentes y millares de compuestos?

¿Qué importancia tienen los átomos en el estudio de la materia?

EL MODELO DE DALTON

El físico y químico británico John Dalton (1766-1844) estableció las primeras bases científicas de la teoría atómica. Este profesor

mostró que los átomos se unían entre sí en proporciones definidas (moléculas) según cada elemento y por medio de una fuerza eléctrica (enlace químico). Todos los átomos de un elemento presentan las mismas características (propiedades químicas).

Esta teoría puede resumirse en:

a) Todos los elementos están constituidos por átomos, consistentes en partículas materiales separadas e indestructibles.

b) Todos los átomos de un mismo elemento son iguales en masa y en las demás propiedades.

c) Los átomos de elementos distintos son diferentes en masa y en las demás propiedades.

d) Los compuestos se forman por la unión de átomos de los correspondientes elementos en una relación numérica sencilla.

EL MODELO DE THOMSON

Este físico inglés demostró que existen haces de partículas menores que los átomos con cargas negativas y positivas, entre ellas el electrón, que poseía una masa muy inferior a la de cualquier átomo. Joseph John Thomson (1856-1940) elaboró una teoría de la estructura atómica en la que los electrones están incrustados en la material positiva. Recibió el Premio Nobel de Física en el año 1906.

Esto explicaba el hecho de que cuando se hacía pasar corriente eléctrica con un elevado voltaje en un tubo de descarga, a baja presión, se observaba luminiscencia en el gas contenido. Esto lo provocaban haces eléctricos que iban del cátodo al ánodo, llamados rayos catódicos, de carga eléctrica negativa. A las partículas elementales constituyentes de esos rayos se les llamó electrones ( e- ). Posteriormente, Goldstein en 1886, demostró la existencia de rayos positivos, los cuales son diferentes para distintos gases introducidos en los tubos de descarga. A los constituyentes elementales de dichos rayos, cuando se utilizaba hidrógeno, se les llamó protones ( p+ ).

EL MODELO DE RUTHERFORD

El físico británico Ernest Rutherford (1871-1937) propuso un modelo nuclear del átomo compuesto en gran medida por espacio vacío. Un núcleo central con carga eléctrica positiva (debido a la presencia de unas partículas denominadas protones) concentra la mayoría de la masa, y los electrones satélites, cargados negativamente, giran en órbitas a su alrededor. El estado eléctrico normal del átomo es neutro.

Para comprobar la veracidad del modelo atómico de Thomson, Lord Rutherford, en 1911, realizó experimentos que consistieron en “bombardear” delgadas láminas metálicas con partículas alfa ( α+2 ). A pesar de que éstas poseen carga eléctrica positiva, por su gran energía no tendrían mayor inconveniente en atravesar la lámina, porque se suponía que la carga eléctrica positiva estaría uniformemente repartida. La mayoría de las partículas atravesaron la lámina en línea recta, pero hubo algunas que se desviaron bastante de su trayectoria e incluso un pequeño porcentaje “rebotó” en la lámina. Esto sólo podía explicarse suponiendo que toda la carga positiva del átomo estuviera concentrada en un núcleo atómico y los electrones estuvieran girando alrededor de él a distancias relativamente grandes.

EL MODELO DE BOHR

El físico danés Niels Bohr (1885-1962) elaboró en 1913 una teoría de la estructura del átomo que incorporaba el modelo de Rutherford y las ideas de Planck. En su hipótesis, los electrones se disponen en un máximo de siete capas superpuestas (niveles cuánticos), a una distancia considerable y determinada del núcleo.

Pero el modelo atómico de Rutherford no era consistente, porque el electrón para vencer la atracción electrostática de núcleo, debería girar a gran velocidad, pero como tiene carga eléctrica emitiría energía radiante, lo cual traería como consecuencia un acercamiento cada vez mayor del electrón al núcleo hasta chocar con él. Para superar esta dificultad, Niels Bohr propuso en 1913 la siguiente teoría atómica:

a) Cualquiera sea la órbita descrita por el electrón, éste no emite energía radiante.

b) Solamente algunas órbitas son permitidas.

c) Cuando un electrón pasa a una órbita más cercana al núcleo, emite energía radiante y para pasar a una órbita más lejana, debe absorber energía radiante. Sommerfield, en 1916 propuso que el electrón no solamente describe órbitas circulares, sino que también elípticas.

ACTIVIDAD

TALLER

1.       ¿Qué podemos encontrar en el núcleo de un átomo?

2.       ¿Qué experimento obligó a establecer un modelo nuclear para el átomo?

3.       ¿Cuáles eran los cuatro elementos en que creían los continuistas?

4.       ¿Por qué el experimento de Rutherford hace cambiar el modelo del átomo?

5. Indicar la opción correcta: Según la teoría atomista, un trozo de hierro …

a) Se puede dividir indefinidamente. b) Se puede dividir hasta llegar a los átomos. c) No se puede dividir.

6. Indica las frases que son falsas:

a) Dalton predijo la existencia de electrones b) Los electrones son más grandes que los átomos.

c) Los electrones tienen carga negativa.

7. Indica las frases verdaderas:

a) Goldstein descubre el electrón. b) Dalton descubre el protón. c) Thomson descubre el electrón.

8. De acuerdo a los videos asignados por el profesor. Realice un escrito de 1 pagina, donde evidencie su reflexión sobre el tema. Debe tener en cuenta que no es un resumen, es un análisis desde su punto de vista donde describa el desarrollo del átomo.