NOMBRE: ____________________________________________________________ CURSO: _________ HOJAS DE ACTIVIDADES FÍSICA Y QUÍMICA 3º DE ESO

Tema 4. EL ÁTOMO

Los trozos de una piedra partida en dos, incluso reducida a polvo, siguen siendo piedra, y cada uno de los fragmentos resultantes puede volver dividirse. Estas divisiones y subdivisiones ¿pueden continuar indefinidamente? Algunos antiguos filósofos griegos se hicieron a sí mismos esta pregunta, e iniciaron una cadena de pensamiento que todavía sigue ocupando a los científicos hoy en día, veinticinco siglos más tarde. El filósofo griego Leucipo (490 a.C.) es la primera persona cuyo nombre conocemos que se supone tomó en consideración este problema de dividir la materia, y que llegó a la conclusión de que el proceso no continuaría por siempre. Un hombre más joven, Demócrito (460-430 a.C.), discípulo de Leucipo, aceptó la idea de unos fragmentos de materia tan pequeños que fueran indivisibles. Llamó a estos fragmentos “átomos” que en griego significa indivisibles. Para Demócrito toda la materia consistía en una colección de átomos, y si había espacio entre los átomos, ese espacio no contenía nada (el “vacío”). ACTIVIDAD 1: El modelo atómico de Dalton

1.-¿Cuántos tipos de átomos hay en el dibujo de arriba? 2.- ¿Qué son, según Dalton, los átomos? 3.-¿Qué diferencia hay entre “molécula” y “átomo”? 4.-¿Y según este científico, qué diferencia un átomo de otro? 5.-Dalton pensaba que los átomos son esferas indivisibles. ¿Tú que crees? 6.-¿En qué se diferencian las moléculas de hidrógeno y oxígeno de las moléculas de agua y ácido sulfúrico? 7.-Dalton explicó correctamente la diferencia entre un elemento químico y un compuesto químico. ¿Cuál es? .

▪ La conservación de la masa en una reacción química y el modelo atómico de Dalton

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LECTURA 1: El modelo atómico de Thomson (1904) El físico inglés J. J. Thomson descubrió el electrón cuando investigaba la naturaleza de los rayos catódicos que se producían en el interior de un tubo de vidrio en el que se había hecho el vacío. Los rayos catódicos eran chorros de partículas muy diminutas que estaban cargadas negativamente a las que se llamó electrones. Los electrones, cargados negativamente, eran tan pequeños, que Thomson supuso que estaban metidos dentro de una masa esférica, mucho más grande y cargada positivamente. El modelo de Thomson se comparaba con un postre ingles llamado “plum pudin” es decir, pudín de pasas (pasas cargadas negativamente incrustadas en la masa del pudín, cargada positivamente). . ACTIVIDAD 2 Modelos atómicos 1.-Explica porqué los científicos consideraron insuficiente el modelo atómico de Dalton. 2.-¿Por qué al modelo de Thomson se le llama el modelo del pastel de pasas? ¿Qué representan las pasas? 3.-¿Por qué sabemos que el átomo es una estructura hueca? 4.-¿Por qué Rutherford propuso que el átomo debía tener un núcleo? 5.-Identifica qué tipo de carga eléctrica tienen las distintas partículas subatómicas 6.-Explica por qué el átomo es eléctricamente neutro. 7.-Determina cuáles de las partículas subatómicas: electrón, protón y neutrón, cumple lo siguiente: a) Tiene carga eléctrica positiva b) Tiene la masa más pequeña c) No tiene carga eléctrica d) Se encuentra en el núcleo del átomo e) Gira alrededor del núcleo a gran velocidad f) Tiene carga eléctrica negativa . ACTIVIDAD 3: Configuraciones electrónicas de los átomos 1.-Completa las siguientes tablas: Átomo

Distribución electrónica número número número protones neutrones electrones 1ª capa 2ª capa 3ª capa

a) O

8

9

b) S

16

17

c) Cl

17

18

d) N

7

8

Átomo

8

2

6

—

Distribución electrónica número número número protones neutrones electrones 1ª capa 2ª capa 3ª capa

e) Na

11

13

f) Mg

12

24

2.-Escribe los símbolos de los átomos de las dos tablas: Ej. a) 178 O

2

ACTIVIDAD 4: Masa atómica relativa y masas moleculares Átomo Aluminio Azufre Calcio Carbono Cloro Cobre Hidrógeno Hierro Magnesio Mercurio Nitrógeno Oxígeno Plomo Potasio Sodio Zinc

Símbolo Al S Ca C Cl Cu H Fe Mg Hg N O Pb K Na Zn

Masa (u) 27 32 40 12 35,5 63,5 1 55,8 24,3 200,6 14 16 207,2 39 23 65,4

▪ Aunque parezca mentira, los científicos han conseguido determinar las masas de los átomos. Como puedes imaginar fue un trabajo largo y difícil, pero hoy se dispone de esos datos con precisión. Al margen tienes una tabla con las masas atómicas de algunos átomos. ▪ Expresar las masas de los átomos en gramos no parece útil, ya que es una unidad demasiado grande para los átomos, por eso hubo que definir una unidad nueva, la unidad de masa atómica, abreviadamente “u” ¿Y qué es una “u”? La masa del átomo más pequeño, el átomo de hidrógeno. 1 u = masa del átomo de hidrógeno ▪ Conocidas las masas atómicas, es muy fácil calcular las masas moleculares, M. EJEMPLO: Para calcular la masa molecular del agua, H2O, habrá que sumar las masas de 2 átomos de hidrógeno y de 1 átomo de oxígeno: 2 átomos · 1 u + 1 átomo · 16 u = 18 u por tanto: M(H2O) = 18 u

1.-Calcula las masas moleculares de las siguientes sustancias: a) Cloruro de sodio: NaCl; b) Hidrógeno: H2; c) Glucosa: C6H12O6 2.-¿Puede haber una masa atómica inferior a 1 u? Razónalo. 3.-¿Qué quiere decir que la masa atómica del azufre es 32 u y la del cloruro sódico es 58,5 u? 4.-Calcula las masa moleculares de las siguientes sustancias: a) oxígeno: O2; b) carbonato de calcio: CaCO3; c) ácido clorhídrico: HCl; d) sulfato de magnesio: MgSO4; e) butano: C4H10; f) sacarosa (azúcar): C12H22O11

Modelos atómicos

DALTON

THOMSON

RUTHERFORD

BOHR

..

3

ACTIVIDAD 5: Relación entre la masa atómica relativa y el número másico 1.-Observa los datos de la tabla: Protón

Electrón

Neutrón

Masa: 1 u

Masa: 1/2000 u

Masa: 1 u

Carga: + 1

Carga: – 1

Carga: 0

¿Cuál sería la masa atómica relativa de un átomo que tuviera un protón, un neutrón y un electrón? Dibújalo y dale un nombre. 2.-¿Crees que la masa de los electrones se puede despreciar para calcular la masa de un átomo? ¿Por qué?. 3.-Estudia el ejemplo de abajo y contesta: ¿cuál es número atómico, el número másico y la masa atómica relativa del 5 2 He . Dibújalo. Ejemplo Dibujo, de acuerdo con el modelo de Bohr, del + o – 7 4 Be (Berilio): 4p , 3n y 4e

4.-Indica cuál es número atómico, el número másico y la masa atómica relativa, del 73 Li . Dibújalo 5.-Determina el número de protones, neutrones y electrones que tiene un átomo de plomo, 207 82 Pb . 6.-¿Cuál es el valor de Z y de A del átomo de magnesio que tiene 12 protones y 13 neutrones?

Lord Rutherford y Sir J. J. Thomson

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LECTURA 2: Isótopos radiactivos o radioisótopos Los isótopos se pueden clasificar en isótopos estables (existen menos de 300) e inestables o isótopos radiactivos (existen unos 1200). Son inestables porque sus núcleos tienen un número de neutrones muy superior al de los protones. Esto ocurre sobre todo, a partir del elemento de número atómico 83. Los núcleos de esto elementos emiten partículas y radiaciones de forma espontánea hasta que Núcleo inestable consiguen estabilizarse. De esta forma, los núcleos de los átomos de algunos elementos son capaces de transformarse en núcleos de átomos de otros elementos. Este fenómeno recibe el nombre de radiactividad. Las partículas y radiaciones que pueden ser emitidas como consecuencia de estas transformaciones se llaman partículas alfa (α), partículas beta (β) y rayos gamma (γ). ▪ Las partículas alfa constan de dos protones y dos neutrones y tienen carga positiva, son emitidas por los núcleos a gran velocidad pero se frenan rápidamente en el aire y pueden ser detenidas por unas cuantas hojas de papel. ▪ Las partículas beta son electrones (carga negativa) que se desplazan a gran velocidad. Tienen un gran poder de penetración: son capaces atravesar láminas de aluminio de hasta 5 mm. ▪ Los rayos gamma son radiaciones de alta energía y no tienen carga eléctrica. Se propagan a la velocidad de la luz. Son capaces de atravesar finas capas de metal y penetrar en el cuerpo de los animales, sin embargo, son detenidos por láminas de plomo u hormigón de más de 25 mm de espesor. Los isótopos radiactivos o radioisótopos tienen aplicaciones en numerosos campos como la energía, la industria, la investigación, la medicina, la agricultura, la alimentación, etc. Cuestiones 1.-¿Los isótopos radiactivos son estables o inestables? 2.-¿Por qué motivo no son estables los núcleos de algunos átomos? 3.-¿Cuál es el elemento químico con numero atómico 83? 4.-¿Cómo consiguen estabilizarse los átomos inestables? 5.-¿Cómo se llaman este fenómeno que sucede en el núcleo de los átomos? 6.-¿Cómo se llaman las partículas y radiaciones que emitidas? 7.-¿Cuáles son las características más importantes de estas partículas y radiaciones? 8.-¿Qué partícula o radiación es la más penetrante? ¿Y la menos? 9.-¿En qué campos tienen aplicación las sustancias radiactivas? 10.-Consulta la página 81 del libro y contesta. Para qué se utiliza: a) El uranio-235 b) El cesio-137 c) El oro-198

d) El carbono-14 e) El cobalto-60 f) El plutonio-239

11.-¿El uso de sustancias radiactivas tiene ventajas o inconvenientes?

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ACTIVIDAD 6: Número atómico, número másico. Isótopos 1.-¿Qué es el número atómico, Z? 2.-¿Qué es el número másico, A? 3.-¿Para saber el número de electrones que tiene un átomo, qué dato debes conocer, Z ó A? ¿Y para saber el número de protones? 4.-¿Qué son átomos isótopos? Escribe algún ejemplo. 5.-Completa el cuadro de la derecha.

Átomo Carbono C Carbono C Carbono C Sodio Na Aluminio Al Calcio Ca Cinc Zn Hidrógeno H

nº de nº de protones electrones

nº de neutrones

A Z Ele

Z

A

6

12

12 6C

13

6C

14 11

12 14

20

13 Al

21 30

35

1

0

.

6