EL INTERIOR DE LA MATERIA ¿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.

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.

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: “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.”

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 perfeccionadas científicos.

Dalton por

En 1897, el británico

John

Thompson

fueron otros

Joseph

descubrió unas partículas con propiedades sorprendentes: prácticamente no tenían masa y tenían carga eléctrica negativa. Joseph John Thomson (1856 – 1940)

Las llamó electrones.

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:

Protones Neutrones Electrones Los protones y los neutrones están en el núcleo y los electrones están en continuo movimiento formando una “corteza” alrededor del núcleo.

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

Estructura del átomo. Características

1

1: Cantidad de carga eléctrica transportada por un flujo de un ampere durante un segundo

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 = A =

N° de protones Z

N° de neutrones

=

+

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

A Z

X

Átomos: Características. Ejemplo 1: H tiene 3 Isotopos. 1 1

H

2 1

H

3 1

H

1Protón 1Protón y y 1Protón 1Neutron 2Neutrones

Átomos: Características. Ejemplo 2: Uranio tiene 2 Isotopos. Con A = 235 (Aplicaciones nucleares) y A = 238. 235 92

U

238 92

U

NOTA: Solo el H tiene nombres diferentes en sus Isotopos.

Átomos: Características. Ejercicios: Indique el numero de protones, electrones y neutrones para cada una de las especies:

200 80

Hg

17 8

O

2

199 80

Hg

238 92

U

63 29

Cu

2

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

neutrones.

para

formar

protones

y

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 +)