UNIDAD 1: EL ÁTOMO Y EL SISTEMA PERIÓDICO FÍSICA Y QUÍMICA 4º DE E.S.O. 1er TRIMESTRE UNIDAD 1: EL ÁTOMO Y EL SISTEMA PERIÓDICO U 1_1_LOS PRIMEROS MODELOS ATÓMICOS http://www.alonsoformula.com/FQESO/modelos_atomicos.htm U.1_1 d1

Modelos atómicos. Sistema Periódico y configuración electrónica Bloque 2. La materia Modelos atómicos. Sistema Periódico y configuración electrónica Criterios de evaluación y Estándares de aprendizaje evaluables 1. Reconocer la necesidad de usar modelos para interpretar la estructura de la materia utilizando aplicaciones virtuales interactivas para su representación e identificación. CMCT, CD, CAA. 1.1. Compara los diferentes modelos atómicos propuestos a lo largo de la historia para interpretar la naturaleza íntima de la materia, interpretando las evidencias que hicieron necesaria la evolución de los mismos. 2. Relacionar las propiedades de un elemento con su posición en la Tabla Periódica y su configuración electrónica. CMCT, CAA. 2.1. Establece la configuración electrónica de los elementos representativos a partir de su número atómico para deducir su posición en la Tabla Periódica, sus electrones de valencia y su comportamiento químico. 2.2. Distingue entre metales, no metales, semimetales y gases nobles justificando esta clasificación en función de su configuración electrónica. 3. Agrupar por familias los elementos representativos y los elementos de transición según las recomendaciones de la IUPAC. CMCT, CAA 3.1. Escribe el nombre y el símbolo de los elementos químicos y los sitúa en la Tabla Periódica. U.1_1 d2

0.- ANTECEDENTES DE LOS MODELOS DEL ÁTOMO U.1_1 d3

por convención caliente, 0.- ANTECEDENTES DE LOS MODELOS DEL ÁTOMO Demócrito Siglo V a.C. Alrededor de 400 a.C., a un filósofo griego llamado Demócrito se le ocurrió la idea de que los átomos componen todas las sustancias: “Por convención dulce, por convención amargo, por convención caliente, por convención frío por convención color. Pero en realidad… átomos y vacío. Demócrito por Antoine Coypel (1692). U.1_1 d4

0.- ANTECEDENTES DE LOS MODELOS DEL ÁTOMO LEYES DE LAS REACCIONES QUÍMICAS En los siglos XVIII y XIX, en el estudio de las reacciones químicas, se encontraron unas regularidades que llamamos leyes clásicas de las reacciones químicas. Gracias a ellas se pudo establecer el primer modelo atómico de la materia, la teoría atómica de Dalton LEY DE LAVOISIER O LEY DE CONSERVACIÓN DE LA MASA: En toda reacción química la masa total de las sustancias que van reaccionan es igual al masa total de los productos. La masa se mantiene constante en una reacción química. U.1_1 d5

0.- ANTECEDENTES DE LOS MODELOS DEL ÁTOMO LEYES DE LAS REACCIONES QUÍMICAS LEY DE PROUST O LEY DE LAS PROPORCIONES DEFINIDAS: Cuando dos elementos reaccionan para dar un compuesto siempre lo hacen en una proporción constante en masa. En todos los casos el cociente entre la cantidad de hidrógeno y oxígeno que reacciona es constante U.1_1 d6

0.- ANTECEDENTES DE LOS MODELOS DEL ÁTOMO LEYES DE LAS REACCIONES QUÍMICAS LEY DE DALTON O LEY DE LAS PROPORCIONES MÚLTIPLES: Cuando dos elementos se combinan para dar más de un compuesto, las masas de uno de ellos que se combinan con una misma masa de otro, para dar diferentes compuestos, están en una relación de números enteros sencillos. Las masas de hidrógeno que reaccionan con una misma masa de oxígeno están en relación de números enteros sencillos. U.1_1 d7

John Dalton 1805 En 1808, John Dalton, para explicar estas leyes experimentales piensa en un modelo de átomo a modo de una esfera sólida y propone su teoría atómica. U.1_1 d8

John Dalton 1805 a) La materia está formada por minúsculas partículas indivisibles llamadas átomos U.1_1 d9

John Dalton 1805 b) Hay distintas clases de átomos, con diferentes masas y propiedades. Los átomos de un elemento son todos iguales y presentan las mismas propiedades. Por el contrario, los átomos de distintos elementos son distintos y presentan distintas propiedades. c) Los átomos son inmutables (no se pueden transformar de un tipo en otro) U.1_1 d10

John Dalton 1805 d) Los compuestos químicos están formados por la unión de un número entero de átomos de distintos elementos, siempre en la misma proporción. U.1_1 d11

John Dalton 1805 e) En las reacciones químicas de sustancias, los átomos se separan, se combinan y se redistribuyen entre las sustancias que reaccionan. Sin embargo, ningún átomo se crea, ni se destruye, ni se convierte en un átomo de otro elemento. U.1_1 d12

John Dalton 1805 La teoría atómica debe considerarse como uno de los pilares más importantes de la química moderna Un conjunto de hechos científicos que pondrían de manifiesto importantes lagunas y errores la teoría atómica: - La naturaleza eléctrica de la materia, - La estructura interna del átomo, - La existencia de isótopos, - La radioactividad, - Etc.). U.1_1 d13

Thomson descubre el electrón en 1897 1. LOS PRIMEROS MODELOS ATÓMICOS 1.1. MODELO ATÓMICO DE THOMSON Thomson descubre el electrón en 1897 Cathodic rays tube U.1_1 d14

(Ahora se sabe que son una corriente de electrones) 1. LOS PRIMEROS MODELOS ATÓMICOS 1.1. MODELO ATÓMICO DE THOMSON Antecedentes del descubrimiento del electrón William Crookes Inventó el tubo de Crookes, que utilizó para el estudio de las propiedades de los llamados "rayos catódicos". (Ahora se sabe que son una corriente de electrones) Los tubos de descarga son ampollas de vidrio con discos metálicos que funcionan como electrodos. Dentro del tubo se hace vacío. U.1_1 d15

Antecedentes del descubrimiento del electrón 1. LOS PRIMEROS MODELOS ATÓMICOS 1.1. MODELO ATÓMICO DE THOMSON Antecedentes del descubrimiento del electrón William Crookes En 1875 descubrió que al aplicar un gran voltaje entre los electrodos, aparecía una luminiscencia en el lado del ánodo. https://www.youtube.com/watch?v=Xt7ZWEDZ_GI Observó que en el ánodo se producía sombra al interponer un objeto, por lo que dedujo que los rayos catódicos salían del cátodo y se dirigían hacia el ánodo. U.1_1 d16

Conclusión: los rayos catódicos estaban formados por partículas 1. LOS PRIMEROS MODELOS ATÓMICOS 1.1. MODELO ATÓMICO DE THOMSON Antecedentes del descubrimiento del electrón William Crookes Se introdujeron molinillos con aspas en el interior de los tubos y se observó que se ponían en movimiento Conclusión: los rayos catódicos estaban formados por partículas U.1_1 d17

1. LOS PRIMEROS MODELOS ATÓMICOS 1.1. MODELO ATÓMICO DE THOMSON Joseph J. Thomson 1904 Thomson modificó los tubos incluyendo dos placas paralelas, una con carga positiva y otra con carga negativa. Los rayos se desviaban hacia la placa positiva Conclusión: Los rayos catódicos tienen carga negativa http://www.dnatube.com/video/7118/Cathode-ray-tube See it live!!! U.1_1 d18

“The Plum Pudding Model ” 1. LOS PRIMEROS MODELOS ATÓMICOS 1.1. MODELO ATÓMICO DE THOMSON 1904 Thomson propuso partir de sus experimentos que los átomos contenían pequeñas partículas con carga negativa. De forma que estos "electrones" se extienden uniformemente dentro de una esfera con carga positiva. Su modelo se conoce como popularmente como el Modelo del Pudding de pasas. “The Plum Pudding Model ” U.1_1 d19

El modelo planetario del átomo 1. LOS PRIMEROS MODELOS ATÓMICOS 1.2. MODELO ATÓMICO DE RUTHERFORD 1911 El modelo planetario del átomo Los experimentos llevados a cabo en 1911 bajo la dirección de Rutherford modificaron las ideas existentes sobre la naturaleza del átomo. U.1_1 d20

El modelo planetario del átomo 1. LOS PRIMEROS MODELOS ATÓMICOS 1.2. MODELO ATÓMICO DE RUTHERFORD 1911 El modelo planetario del átomo Rutherford y sus colaboradores, Geiger y Mardsen, bombardearon una fina lámina de oro con partículas alfa (núcleos de helio) procedentes de un elemento radiactivo. Detrás de la lámina se colocó una placa fluorescente para estudiar las trayectorias de las partículas. U.1_1 d21

El modelo planetario del átomo 1. LOS PRIMEROS MODELOS ATÓMICOS 1.2. MODELO ATÓMICO DE RUTHERFORD 1911 El modelo planetario del átomo Debido a la baja densidad del fluido que constituía el átomo, se esperaba que todas las partículas atravesasen la lámina de oro. Sin embargo, el experimento arrojó resultados inesperados, ya que no todas las partículas atravesaban la lámina, sino que algunas resultaban desviadas, e incluso llegaban a rebotar. U.1_1 d22

El modelo planetario del átomo 1. LOS PRIMEROS MODELOS ATÓMICOS 1.2. MODELO ATÓMICO DE RUTHERFORD 1911 El modelo planetario del átomo Como el propio Rutherford expresó: « El hecho es tan increíble como si se disparase un proyectil de 40 cm contra una lámina de papel de seda, y el proyectil rebotase.»  Rutherford: propone el modelo nuclear del átomo U.1_1 d23

1. LOS PRIMEROS MODELOS ATÓMICOS 1.2. MODELO ATÓMICO DE RUTHERFORD 1911 El átomo está formado por dos partes: núcleo y corteza: - El núcleo es la parte central del átomo. Tiene un tamaño muy pequeño, y en él se encuentra toda la carga positiva, y prácticamente toda la masa del átomo. - La corteza es casi un espacio vacío, inmenso en relación con las dimensiones del núcleo. Aquí se encuentran los electrones, que están ligados al núcleo por la atracción eléctrica entre cargas de signo contrario. U.1_1 d24

The planetary model of atom Ernest Rutherford 1911 The planetary model of atom U.1_1 d25

1. LOS PRIMEROS MODELOS ATÓMICOS 1.2. MODELO ATÓMICO DE RUTHERFORD 1911 En la experiencia de Rutherford, el núcleo es el responsable de las partículas alfa rebotadas, mientras que su carga positiva explica la desviación de las partículas alfa (también con carga positiva). La corteza es casi un espacio vacío, inmenso en relación con las dimensiones del núcleo. Eso explica que la mayor parte de las partículas alfa atraviesan la lámina de oro sin desviarse U.1_1 d26

1. LOS PRIMEROS MODELOS ATÓMICOS 1.2. MODELO ATÓMICO DE RUTHERFORD Descubrimiento el protón Eugen Goldstein descubre los rayos canales en 1886. Utilizando un cátodo perforado, encontró que detrás de él aparecía un haz visible que se desplazaba del polo positivo al polo negativo y producía fluorescencia en el cátodo En 1918 Rutherford encuentra los protones bombardeando núcleos de nitrógeno. U.1_1 d27

1. LOS PRIMEROS MODELOS ATÓMICOS 1.2. MODELO ATÓMICO DE RUTHERFORD Descubrimiento el protón Eugen Goldstein descubre los rayos canales en 1886. Cuando los electrones viajan del cátodo al ánodo (rayos catódicos), las moléculas del gas se ionizan positivamente. Estas partículas viajan del ánodo al cátodo y producen fluorescencia en el cátodo. Estos rayos se denominan rayos canales U.1_1 d28

1. LOS PRIMEROS MODELOS ATÓMICOS 1.2. MODELO ATÓMICO DE RUTHERFORD Descubrimiento el neutrón James Chadwick, en 1932, descubrió que el núcleo no sólo contenía protones positivos, sino también a neutrones U.1_1 d29

2. LOS ESPECTROS ATÓMICOS Y EL MODELO DE BOHR 2.1. INCONSISTENCIAS DEL MODELO DE RUTHERFORD Primer problema Según la física clásica, una partícula cargada que gira, está sometida a una aceleración, y por ello pierde energía. Por lo tanto, el electrón, en su giro, perdería energía potencial gradualmente y colisionaría con el núcleo, siendo imposible que el átomo fuera estable U.1_1 d30

No podía explicar por qué se producían los espectros atómicos 2. LOS ESPECTROS ATÓMICOS Y EL MODELO DE BOHR 2.1. INCONSISTENCIAS DEL MODELO DE RUTHERFORD Segundo problema No podía explicar por qué se producían los espectros atómicos U.1_1 d31

2. LOS ESPECTROS ATÓMICOS Y EL MODELO DE BOHR 2.1. INCONSISTENCIAS DEL MODELO DE RUTHERFORD Cuando la luz blanca pasa a través de un prisma (como se muestra en la figura anterior), bandas de luz brillante con colores diferentes se observan contra un fondo negro. U.1_1 d32

¿Por qué? 2. LOS ESPECTROS ATÓMICOS Y EL MODELO DE BOHR 2.1. INCONSISTENCIAS DEL MODELO DE RUTHERFORD Segundo problema ¿Por qué? Espectro de emisión del hidrógeno Cuando una corriente eléctrica pasa a través de un tubo de vidrio que contiene gas de hidrógeno a baja presión el tubo emite luz azul. Cuando esta luz pasa a través de un prisma (como se muestra en la figura anterior), cuatro bandas estrechas de luz brillante se observan contra un fondo negro. https://www.youtube.com/watch?v=OJzW2RoZq1Y U.1_1 d33