Historia: modelos atómicos                                                                                            Desde la Antigüedad, el ser humano se ha cuestionado de qué estaba hecha la materia. Unos 400 años antes de Cristo, el filósofo griego Demócrito consideró que la materia estaba constituida por pequeñísimas partículas que no podían ser divididas en otras más pequeñas. Por ello, llamó a estas partículas átomos, que en griego quiere decir "indivisible". Demócrito atribuyó a los átomos las cualidades de ser eternos, inmutables e indivisibles. Sin embargo las ideas de Demócrito sobre la materia no fueron aceptadas por los filósofos de su época y hubieron de transcurrir cerca de 2200 años para que la idea de los átomos fuera tomada de nuevo en consideración.

Descubrimientos Experimentales Año Científico Descubrimientos Experimentales Modelo atómico 1808 Jhon Dalton 1897 J.J. Thompson 1. La materia está formada por minúsculas partículas indivisibles llamadas átomos. 2. Hay distintas clases de átomos que se distinguen por su masa y sus propiedades. Todos los átomos de un elemento poseen las mismas propiedades químicas. Los átomos de elementos distintos tienen propiedades diferentes. 3. Los compuestos se forman al combinarse los átomos de dos o más elementos en proporciones fijas y sencillas. De modo que en un compuesto los de átomos de cada tipo están en una relación de números enteros o fracciones sencillas. 4. En las reacciones químicas, los átomos se intercambian de una a otra sustancia, pero ningún átomo de un elemento desaparece ni se transforma en un átomo de otro elemento. Durante el S. XVIII y principios del XIX algunos científicos habían investigado distintos aspectos de las reacciones químicas, obteniendo las llamadas leyes clásicas de la Química. La identificación por J.J. Thomson de unas partículas subatómicas cargadas negativamente, los electrones, a través del estudio de los rayos catódicos, y su posterior caracterización, le llevaron a proponer un modelo de átomo que explicara dichos resultados experimentales. Se trata del modelo conocido informalmente como el pudín de ciruelas, según el cual los electrones eran como 'ciruelas' negativas incrustadas en un 'pudín' de materia positiva. Demostró que dentro de los átomos hay unas partículas diminutas, con carga eléctrica negativa, a las que se llamó electrones.

Descubrimientos Experimentales Año Científico Descubrimientos Experimentales Modelo atómico 1911 E. Rutherford 1913 Niels Bohr Demostró que los átomos no eran macizos, como se creía, sino que están vacíos en su mayor parte y en su centro hay un diminuto núcleo. Dedujo que el átomo debía estar formado por una corteza con los electrones girando alrededor de un núcleo central cargado positivamente. Propuso un nuevo modelo atómico, según el cual los electrones giran alrededor del núcleo en unos niveles bien definidos. Espectros atómicos discontinuos originados por la radiación emitida por los átomos excitados de los elementos en estado gaseoso.

Actividad. Relaciona las siguientes conclusiones experimentales con el modelo atómico a que dieron lugar: 1. El átomo no es indivisible ya que al aplicar un fuerte voltaje a los átomos de un elemento en estado gaseoso, éstos emiten partículas con carga negativa: 2. Al reaccionar 2 elementos químicos para formar un compuesto lo hacen siempre en la misma proporción de masas: 3. Los átomos de los elementos en estado gaseoso producen, al ser excitados, espectros discontinuos característicos que deben reflejar su estructura electrónica: 4. Al bombardear los átomos de una lámina delgada con partículas cargadas positivamente, algunas rebotan en un pequeño núcleo situado en el centro del átomo: Dalton Borh Rutherford Thompson

Estructura del átomo                                                                                            En el átomo distinguimos dos partes: el núcleo y la corteza. El núcleo es la parte central del átomo y contiene partículas con carga positiva, los protones, y partículas que no poseen carga eléctrica, es decir son neutras, los neutrones. La masa de un protón es aproximadamente igual a la de un neutrón. Todos los átomos de un elemento químico tienen en el núcleo el mismo número de protones. Este número, que caracteriza a cada elemento y lo distingue de los demás, es el número atómico y se representa con la letra Z. - La corteza es la parte exterior del átomo. En ella se encuentran los electrones, con carga negativa. Éstos, ordenados en distintos niveles, giran alrededor del núcleo. La masa de un electrón es unas 2000 veces menor que la de un protón. Los átomos son eléctricamente neutros, debido a que tienen igual número de protones que de electrones. Así, el número atómico también coincide con el número de electrones.

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Isótopos La suma del número de protones y el número de neutrones de un átomo recibe el nombre de número másico y se representa con la letra A. Aunque todos los átomos de un mismo elemento se caracterizan por tener el mismo número atómico, pueden tener distinto número de neutrones. Llamamos isótopos a las formas atómicas de un mismo elemento que se diferencian en su número másico. Para representar un isótopo, hay que indicar el número másico (A) propio del isótopo y el número atómico (Z), colocados como índice y subíndice, respectivamente, a la izquierda del símbolo del elemento.

1. Los átomos de un mismo elemento químico tienen todos en su núcleo el mismo número de: 2. Un átomo tiene 12 protones, 13 neutrones y 12 electrones. ¿Cuál es su número atómico? 1. 12 2. 13 3. 24 4. 25 3. Los isótopos oxígeno-16, oxígeno-17 y oxígeno-18, se diferencian en: 1. El número de protones 2. El número atómico 3. El número de neutrones 4. El número de electrones 4. Un átomo de volframio (W) tiene 74 protones y 108 neutrones. ¿Cuál es su representación adecuada? 5. Señala las afirmaciones correctas: 1. El número másico de un átomo es la suma del número de protones, neutrones y electrones 2. Todos los átomos de un mismo elemento químico tienen el mismo número de neutrones 3. Los isótopos de un elemento químico tienen el mismo número atómico 4. Los isótopos de un elemento químico tienen el mismo número másico 5. Los isótopos de un elemento químico tienen distinto número de neutrones actividades

Construir átomos

Corteza atómica: Estructura electrónica                                                                                            Las propiedades de los elementos dependen, sobre todo, de cómo se distribuyen sus electrones en la corteza. El siguiente modelo interactivo te permite conocer la estructura electrónica de los elementos de la tabla periódica: La configuración electrónica en la corteza de un átomo es la distribución de sus electrones en los distintos niveles y orbitales. Los electrones se van situando en los diferentes niveles y subniveles por orden de energía creciente hasta completarlos. Es importante saber cuantos electrones existen en el nivel más externo de un átomo pues son los que intervienen en los enlaces con otros átomos para formar compuestos.

La distribución de orbitales y número de electrones posibles en los 4 primeros niveles se resume en la siguiente tabla: Niveles de energía 1 2 3 4 Subniveles s s p s p d s p d f Número de orbitales de cada tipo 1 3 1 3 5 1 3 5 7 Denominación de los orbitales 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f Número máximo de electrones en los orbitales 2 - 6 2 - 6 - 10 2- 6- 10- 14 Número máximo de electrones por nivel 8 18 32

Actividades: Utiliza el modelo interactivo y responde 1. ¿Cuántos electrones poseen los átomos de argón (Ar), de número atómico 18, en su capa o nivel de energía más externo?: 1. 2 electrones 2. 6 electrones 3. 8 electrones 4. 18 electrones 2. ¿Cuál de las siguientes configuraciones electrónicas corresponde al átomo de cobre (Cu), de número atómico 29? (En la notación se indican los niveles por números colocados como coeficientes y los índices de las letras indican el número de electrones en ese subnivel): 1. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4p1 2. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 3. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s1 4. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s10 4p2 3. ¿Qué electrones de la corteza de átomo de bromo (Br) influyen más notablemente en sus propiedades químicas?, número atómico 35: 1. Los del nivel 2 2. Los del subnivel 3d 3. Los del orbital 1s 4. Los del nivel 4 4. ¿Qué tienen en común las configuraciones electrónicas de los átomos de Li, Na, K y Rb?: 1. Que poseen un solo electrón en su capa o nivel más externo 2. Que poseen el mismo número de capas o niveles ocupados por electrones 3. Que tienen completo el subnivel s más externo 4. Sus configuraciones electrónicas son muy diferentes y no tienen nada en común 5. ¿Qué tienen en común las configuraciones electrónicas de los átomos de Ca, Cr, Fe, Cu y Zn? Señala las afirmaciones correctas: 1. Todos tienen el mismo número de capas o niveles ocupados por electrones 2. Tienen el mismo número de orbitales ocupados por electrones 3. Todos tienen el mismo número de electrones en su nivel más externo 4. Tienen pocos electrones en su nivel más externo