UNIDAD 1 : ESTRUCTURA ATÒMICA PREGUNTAS DE TOK: QUE REPERCUSION TIENE EL MODELO DEL ATOMO EN LOS DIFERENTES CAMPOS DEL CONOCIMIENTO? LOS MODELOS Y TEORIAS FORMULADOS POR LOS CIENTIFICOS SON DESCRIPCIONES EXACTAS DE LA NATURALEZA O SON PRINCIPALMENTE INTERPRETACIONES UTILES PARA PREDECIR, EXPLICAR Y CONTROLAR LA NATURALEZA ?

UNIDAD 1 : ESTRUCTURA ATÒMICA

LOS PRIMEROS ATOMISTAS ¿De qué está compuesta la materia? Leucipo de Abdera, (500 años a. de c.) Fue maestro de Demócrito de Abdera y a ellos dos se les atribuye la fundación del atomismo mecanicista, según el cual la realidad está formada tanto por partículas infinitas, indivisibles, de formas variadas y siempre en movimiento, los átomos. ¿De qué está compuesta la materia?

¿Es posible dividir la materia indefinidamente? LOS GRIEGOS Demócrito, uno de estos pensadores griegos del siglo IV antes de Cristo, se interrogó sobre la divisibilidad de la materia. A simple vista las sustancias son continuas y se pueden dividir. ¿Es posible dividir la materia indefinidamente? Demócrito pensaba que no, que llegaba un momento en que se obtenían unas partículas que no podían ser divididas más; a esas partículas más adelante se les denominó átomos, que en griego significa indivisible

JONH DALTON En 1805 este ingles publico la obra Nuevo sistema de la Filosofia Quimica, en la cual rescataba las ideas propuestas por Democrito y Leucipo dos mil años atrás. La razon que impulso a Dalton a proponer una nueva teoria atomica fue la busqueda de una explicacion a las leyes quiic que se habian deducido empiricamente hasta el momento, como la ley de la conservacion de la materia y la de las proporciones definidas. Entre 1803 y 1808 enunció la Teoría atómica, proponiendo como modelo del átomo una esfera Indivisible. Murió en Julio 27 de 1844.

JONH DALTON Mediante la teoría atómica de Dalton es posible diferenciar entre átomo, elemento, molécula, compuesto y mezcla

La naturaleza eléctrica de la materia 1890 Descubrimiento de los rayos catódicos Sir William Crookes Químico inglés. (17 de junio de 1832- 4 de abril de 1919) Uno de los científicos más importantes en la Europa del Siglo XIX, tanto en el campo de la física como en el de la química. Su trabajo más importante fue la investigación sobre la conducción de la electricidad en los gases. Inventó el tubo de Crookes (tubos de vacio), para el estudio de las propiedades de los rayos catódicos.

La naturaleza eléctrica de la materia 1890 Descubrimiento de los rayos catódicos como evidencia de partículas subatómicas Los rayos catódicos son corrientes de electrones observados en tubos de vacío, es decir los tubos de cristal que se equipan por lo menos con dos electrodos, un cátodo (electrodo negativo) y un ánodo (electrodo positivo) en una configuración conocida como diodo. Cuando se calienta el cátodo, emite una cierta radiación que viaja hacia el ánodo. Si las paredes internas de vidrio detrás del ánodo están cubiertas con un material fosforescente, brillan intensamente.

La naturaleza eléctrica de la materia El experimento de la Cruz de Malta es una evidencia de que los rayos catódicos viajan en línea recta y pueden ser bloqueados por un objeto metálico

Sir Joseph John Thomson Nació en Cheetham Hill, un suburbio de Manchester en Diciembre 18 de 1856. Fue profesor de física experimental en Cambridge. Murió en Agosto 30 de 1940 En 1897 logró medir la relación de las cargas eléctricas con la masa de los electrones utilizando un tubo de rayos catódicos. Descubrió unas partículas que luego serían llamadas electrónes.

SIR JOSEPH JOHN THOMSON Creyó que el átomo estaba formado por una esfera de carga positiva en la que se encrustaban, como pasas en un pastel, los electrones. Recibió el premio Nobel de Física en 1906 por el descubrimiento del electrón.

Modelo atómico de John Dalton Joseph J. Thomson El átomo como una esfera indivisible, indestructible, increable e intransformable. 1803 – 1808. El átomo como una esfera neutra de masa cargada positivamente y sobre la cual flotan los electrones modelo de ponqué o pudín de pasas. 1898 – 1904.

ERNEST RUTHERFORD Nació en Nelson, Nueva Zelanda, 1871 y murió en Londres, 1937) Físico y químico británico. Se trasladó a la Universidad de Cambridge (1895) para trabajar como ayudante de JJ. Thomson. Estudió las emisiones radioactivas descubiertas por H. Becquerel, y logró clasificarlas en rayos alfa, beta y gamma.

ERNEST RUTHERFORD

ERNEST RUTHERFORD Es considerado el padre de la física nuclear. En 1911 concluyó que el núcleo está formado por partículas de naturaleza positiva (protones) y donde está concentrada la mayor parte de la masa del átomo.

ERNEST RUTHERFORD Según él, los electrones giran alrededor del núcleo como lo hacen los planetas con respecto al Sol. En 1908 ganó el premio Nobel de química.

NIELS BOHR Basándose en las teorías de Rutherford, publicó su modelo atómico en 1913, introduciendo la teoría de las órbitas cuantificadas, que en la teoría mecánica cuántica consiste en la características de que, en torno al núcleo atómico, el número de electrones en cada órbita aumenta desde el interior hacia el exterior. En su modelo, además, los electrones podían caer (pasar de una órbita a otra) desde un orbital exterior a otro interior, emitiendo un fotón de energía discreta, hecho sobre el que se sustenta la mecánica cuántica. En 1922 recibió el Premio Nobel de Física por sus trabajos sobre la estructura atómica y la radiación.

NIELS BOHR

+ Modelo atómico de Ernest Rutherford Modelo atómico de Niels Bohr - En este modelo los electrones giran en orbitas circulares alrededor del núcleo, ocupando la órbita de menor energía posible, es decir la órbita más cercana al núcleo. Hay absorción y emisión de energía. 1913. En el átomo toda la masa y la totalidad de la carga positiva estaban agrupadas en el centro: el núcleo, alrededor del cual giraban los electrones, siendo neutro. 1911. + -

MODELO ATÓMICO MODERNO Ó MODELO MECÁNICO-ONDULATORIO Erwin Rudolf Josef Alexander Schrödinger (nace el 12 de agosto 1887 en Viena, Erdberg; muere el 4 de enero 1961) era un físico austríaco, nacionalizado irlandés, que realizó importantes contribuciones en los campos de la mecánica cuántica y la termodinámica. Recibió el Premio Nobel de Física en 1933 por haber desarrollado la ecuación de Schrödinger en 1927.

MODELO ATÓMICO MODERNO Ó MODELO MECÁNICO-ONDULATORIO

TEORIA DEL CONOCIMIENTO QUÉ FORMAS DE CONOCIMIENTO UTILIZAMOS PARA INTERPRETAR LOS DATOS INDIRECTOS OBTENIDOS MEDIANTE EL USO DE LA TECNOLOGIA? 2. SABEMOS QUE EXISTEN O LO CREEMOS?

PARTICULAS SUBATOMICAS

PROPIEDADES ATÓMICAS 1 +1 5 X 10 -4 -1 PARTICULA MASA RELATIVA CARGA RELATIVA PROTON 1 +1 NEUTRON ELECTRON 5 X 10 -4 -1

PROPIEDADES DE LOS ISÓTOPOS Las propiedades químicas de los isótopos dependen de sus electrones externos, como todos los isótopos tienen el mismo arreglo electrónico, sus propiedades químicas son iguales. Los isótopos de un mismo elemento tienen diferente número masa por poseer diferente número de neutrones, por lo tanto sus propiedades físicas como densidad, difusión, puntos de ebullición y fusión son diferentes.

Punto de ebullición (ºC) PROPIEDADES DE LOS ISÓTOPOS Puntos de ebullición del agua con diferentes isótopos de hidrógeno y oxígeno. Compuesto Punto de ebullición (ºC) H2O 100.0 D2O 101.4 T2O 101.5 H217O 100.1 H218O 100.2 D218O HDO 100.7 HTO 100.8

LA RADIOACTIVIDAD La radiactividad o radioactividad es un fenómeno físico natural, por el cual algunos cuerpos o elementos químicos llamados radiactivos, emiten radiaciones que tienen la propiedad de impresionar placas fotográficas, ionizar gases, producir fluorescencia, atravesar cuerpos opacos a la luz ordinaria, etc.

LA RADIOACTIVIDAD Un campo magnético afectando las partículas radioactivas

LA RADIOACTIVIDAD Poder de penetración de las partículas radioactivas

PROPIEDADES DE LOS RADIOISÓTOPOS Los átomos de algunos isótopos son radioactivos porque el núcleo de estos átomos se rompe espontáneamente emitiendo radiación y se les denomina radioisótopos. Los radioisótopos emiten radiación de tres tipos, por ejemplo la gama (γ) la cual es de alto poder de penetración y la alfa (α)que puede ser detenida por pocos centímetros de aire.

LA RADIACTIVIDAD

LA RADIACTIVIDAD

USOS DE LOS RADIOISÓTOPOS El Cobalto-60 es una poderosa fuente de rayos gama se utiliza de forma más efectiva para esterilizar instrumentos quirúrgicos, tratar diferentes tipos de cáncer y evitar la reacción inmune al trasplante de órganos humanos. Es extremadamente peligroso.

USOS DE LOS RADIOISÓTOPOS El Yodo-131 tiene una vida media de 8 días y emite rayos beta y gama, es usado para tratar el cáncer de tiroides y para diagnosticar el funcionamiento normal de la glándula tiroidea. Es extremadamente peligroso.

USOS DE LOS RADIOISÓTOPOS El Yodo-125 emite rayos gama, tiene una vida media de 60 días es usado para tratar el cáncer de próstata y tumores cerebrales. Es extremadamente peligroso.

USOS DE LOS RADIOISÓTOPOS El carbono-14 es utilizado para datar los fósiles, presenta 14 desintegraciones por minuto, es una parte por trillón del carbono en la atmósfera (0.0000000001%).

CARBONO-14 La datación por 14C se basa en los siguientes principios: Los rayos cósmicos del Sol colisionan con los átomos de 14N de la atmósfera y los convierte en 14C radioactivo, que se combina con el oxígeno para formar CO2 radioactivo. Los seres vivos se encuentran en equilibrio con la atmósfera y el CO2 radioactivo es absorbido y utilizado por las plantas. Así entra en la cadena alimenticia y en el ciclo vital del carbono. Todos los seres vivos contienen una proporción 14C/12C constante (uno por cada billón) (*) Al morir, cesa la incorporación de 14C y los átomos de 14C que contenga el organismo empiezan a transformarse en 14N sin ser reemplazado por nuevos átomos de 14C. El fundamento para datar un fósil se basa en el cambio producido en la proporción 14C/12C La vida media del 14C es tan corta (5730 años) que este método sólo se puede aplicar a materiales biológicos que tengan una antigüedad menor de 60.000 años. Se usa mucho en Arqueología. Sirve para datar la época del Pleistoceno (Edad de Hielo) Se supone que la tasa de producción de 14C (o sea, de la cantidad de rayos cósmicos que llegan a la Tierra) ha sido constante durante los últimos 60.000 años.

DECAIMIENTO DEL CARBONO-14

EL ESPECTRÓMETRO DE MASAS La masa individual de cada isótopo se determina usando un espectrómetro de masas. Funciona bajo una regla simple lo más pesado será deflactado o modificado su dirección menos que uno más liviano.

EL ESPECTRÓMETRO DE MASAS Vaporización: la muestra a analizar es vaporizada es decir convertida a gas o en pequeñas gotas. Mediante calentamiento o un arco eléctrico.

EL ESPECTRÓMETRO DE MASAS Ionización: la muestra a analizar una vez vaporizada pasa a la cámara de ionización. Aquí los átomos son bombardeados con electrones de alta energía. Esto causa la ionización. ē (alta energía) + X (g) (átomo) → X+ (g) (ión positivo) + 2ē

EL ESPECTRÓMETRO DE MASAS Aceleración: los iones positivos son acelerados a través de un campo eléctrico.

EL ESPECTRÓMETRO DE MASAS Deflexión: los iones positivos son deflactados por un campo magnético de acuerdo a su relación masa/carga. Los que tengan menor masa y mayor carga sufrirán mayor deflexión.

EL ESPECTRÓMETRO DE MASAS Detección: Si el campo magnético y la deflexión permanecen constantes, los iones positivos con la misma relación masa/carga serán detectados y registrados al final del aparato.

EL ESPECTRÓMETRO DE MASAS

EL ESPECTRO DE MASAS

EL ESPECTRO DE MASAS