¿Cómo está formada la materia? CONCEPCIONES FILOSOFICAS ARISTOTELES:La materia es continua, es decir, siempre puede ser dividida. Todo cuerpo es una.

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2 ¿Cómo está formada la materia?

3 CONCEPCIONES FILOSOFICAS ARISTOTELES:La materia es continua, es decir, siempre puede ser dividida. Todo cuerpo es una constitución de aire, agua, tierra y fuego. LEUCIPO Y DEMOCRITO: Los cuerpos son de naturaleza discontinua, es decir tienen un limite de división, la partícula mínima en que se puede dividir se denomina átomo.

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5 ATOMISMO GRIEGO Los átomos son solidos. Entre los átomos solo existe el vacío. Los átomos son indivisibles y eternos. Los átomos de diferente cuerpo difieren entre sí por su forma, tamaño y distribución espacial. Las propiedades de la materia varían según el tipo de átomos y como estén agrupados.

6 MODELO ATOMICO DE DALTON En 1808, John Dalton publicó su teoría atómica, que retomaba las antiguas ideas de Leucipo y Demócrito pero basándose en una serie de experiencias científicas de laboratorio. La materia está formada por minúsculas partículas esféricas indivisibles e indestructibles llamadas ÁTOMOS. Los átomos de un mismo elemento químico son todos iguales entre sí y diferentes a los átomos de los demás elementos.

7 Los compuestos se forman al unirse los átomos de dos o más elementos en proporciones constantes y sencillas. En las reacciones químicas los átomos se intercambian; pero, ninguno de ellos desaparece ni se transforma.

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9 ANTECEDENTES AL MODELO DE THOMSON Desde tiempos remotos, Tales de Mileto observo que al frotar un trozo de ámbar (resina fosilizada), este podía atraer pequeñas partículas. Siglos después, William Gilbert comprobó que por frotamiento muchas sustancias adquirían electricidad. A mediados del siglo XIX, Michael Faraday con sus experimentos de electrolisis pudo descubrir la relación entre la electricidad y la materia.

10 DESCUBRIMIENTO DEL ELECTRÓN El descubrimiento del electrón fue posible gracias a una serie de experimentos alrededor de un dispositivo llamado tubo de rayos catódicos

11 RAYOS CATODICOS En 1879, el físico ingles William Crookes, observo que si se creaba un vacío dentro del tubo, retirando el aire presente en su interior, aparecía un resplandor, originado en el electrodo negativo o cátodo y que se dirigía al electrodo positivo o ánodo, por lo que Crookes concluyo que debía de tratarse de haces cargados negativamente, los cuales llamo rayos catódicos

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13 J.J. Thomson estableció en 1895, que dichos rayos eran en realidad partículas, mucho mas pequeñas que el átomo de hidrogeno y con carga negativa. * EL ELECTRON

14 RAYOS CANALES En 1886 Eugene Goldstein al trabajar con un tubo de descarga de cátodo perforado, observo otro tipo de rayos que precedían del ánodo (+). Estos rayos atravesaban las perforaciones del cátodo y por ello se les llamó rayos canales Goldstein postuló que estos rayos estaban compuestos de partícula positivas, las que posteriormente llamó protones

15 DESCUBRIMIENTO DE LOS RAYOS X Los rayos X fueron descubiertos de manera casual por Roengten, cuando llevaba a cabo experimentos con el tubo de rayos catódicos.

16 MODELO ATOMICO DE J. THOMSON Los átomos son partículas esféricas macizas con carga positiva en donde se encuentran los electrones incrustados que a lo sumo deben tener movimiento de vibración.

17 ANTECEDENTES AL MODELO DE RUTHERFORD LA RADIACTIVIDAD: Descubierta casualmente por Becquerel y desarrollado el estudio por los esposos Pierre y Marie Curie.

18 EXPERIMENTO DE RUTHERFORD

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20 LAS PALABRAS DE RUTHERFORD DESPUÉS DEL EXPERIMENTO «tan sorprendente como si le disparases balas de cañón a una hoja de papel y rebotasen hacia ti» MODELO: La mayor parte de la masa del átomo, y toda su carga positiva, residía en una región muy pequeña, extremadamente densa, a la que llamó núcleo. La mayor parte del volumen total del átomo era espacio vacío en la que los electrones giraban alrededor del núcleo. (modelo nuclear o planetario).

21 Descubrimientos que no podía explicar el modelo de Rutherford Según el modelo de Rutherford, el átomo presentaba el inconveniente de ser inestable: La física clásica decía que una carga en movimiento emite continuamente energía por lo que los electrones radiarían energía sin parar hasta "caer" en el núcleo, con lo que el átomo se destruiría (colapso atomico). ¡Pero esto no sucede! ¿Existe entonces un modelo completo de que describa la naturaleza del átomo?

22 NEWTON Yo creo que la luz es un fenómeno corpuscular Newton creyó que fenómenos como la refracción correspondían a variaciones de la reflexión clásica, donde los colores correspondían a distintas energías que llevaban las partículas de luz

23 HYUGENS En 1768 desarrolla la teoría ondulatoria de la luz en la cual explica las características de reflexión y refracción en su celebre “ Tratado de la luz”. Yo creo que la luz es un fenómeno ondulatorio.

24 En 1865, Maxwell estableció que la luz era una onda electromagnética de alta energía y que podía propagarse en el vacío

25 Nace la mecánica cuántica: MAX PLANCK: Mis experimentos concluyen que la energía del cuerpo negro está cuantizada. Postuló una hipótesis: “la energía solo puede ser liberada o absorbida por los átomos en cantidades fijas llamadas cuantos” El estudio de los espectros de emisión y absorción de diferentes sustancias y cuerpos, llevo al siguiente dilema: ¿Qué pasaría con un cuerpo capaz de absorber todas las longitudes de onda de la luz incidente sobre él? Seria un cuerpo negro LA TEORIA CUANTICA DE PLANCK

26 TEORÍA DEL EFECTO FOTOELÉCTRICO DE EINSTEIN En 1905 A. Einstein pudo explicar el efecto fotoeléctrico basándose en la hipótesis de Planck. Para esto Einstein suponía que la radiación electromagnética esta formada de paquetes de energía, y que dicha energía depende de la frecuencia de la luz A estos paquetes de energía se les denominó posteriormente fotones.

27 ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICO El espectro electromagnético es el conjunto de longitudes de onda de todas las radiaciones electromagnéticas. Incluye:

28 Resulta que cuando un elemento cualquiera es calentado hasta la incandescencia, emite luz de un color característico, que se denomina radiación electromagnética. Si esta radiación se hace pasar a través de un prisma, lo cual se logra en un aparato llamado espectroscopio, se obtiene un conjunto de haces luminosos de diferentes colores, que conforman el denominado espectro de emisión. LÍNEAS ESPECTRALES Cada tipo de átomo emite un conjunto único de colores. Las líneas de color ( o Líneas Espectrales) son la "firma" de los átomos.

29 De la misma manera como es posible registrar el espectro de emisión de un elemento, es posible también obtener el espectro de absorción consistente en los haces de luz que no son absorbidos luego que un rayo de luz blanca atraviesa una masa del elemento en cuestión.

30 Para sintetizar, el espectro de un elemento es el registro de las radiaciones absorbidas o emitidas por los átomos que lo componen. El análisis de los espectros generados por diferentes elementos ha sido de gran utilidad para comprender el arreglo de los electrones alrededor del núcleo; adicionalmente permite identificar los distintos elementos que hay en una muestra aunque sólo existan trazas de los mismos.

31 TEORÍA ATÓMICA DE BOHR En 1913 Bohr publicó una explicación teórica para el espectro atómico del hidrógeno. Basándose en las ideas previas de Max Planck, que en 1900 había elaborado una teoría sobre la discontinuidad de la energía ( Teoría de los cuantos ), Bohr supuso que el átomo solo puede tener ciertos niveles de energía definidos. Bohr establece que: Los electrones en los átomos están localizados en orbitas concéntricas o niveles de energía girando alrededor del núcleo. Los electrones en la orbitas mas cercanas al núcleo tienen menor energía que aquellos en orbitas mas alejadas del núcleo. Cualquier electrón en un átomo puede tener ciertos valores de energía permitidos. Esta energía determina que orbita ocupa un electrón. Los electrones pueden moverse de una orbita a otra. Para esto, un electrón debe ganar o perder una cantidad exacta de energía, un cuanto de energía.

32 Sin embargo el modelo atómico de Bohr también tuvo que ser abandonado al no poder explicar los espectros de átomos más complejos. La idea de que los electrones se mueven alrededor del núcleo en órbitas definidas tuvo que ser desechada. Las nuevas ideas sobre el átomo están basadas en la mecánica cuántica, que el propio Bohr contribuyó a desarrollar.

33 El modelo atómico de Bohr, tenía algunas insuficiencias, ya que aunque funcionaba perfectamente para el átomo de hidrógeno, no funcionaba de igual manera para dar explicación a los espectros realizados para otros átomos de otros elementos, donde se veía claramente que los electrones de un mismo nivel energético poseían diferentes energías. Lo cual hacía evidente, que algo faltaba en ese modelo.

34 MODELO DE SOMMERFELD Algunos años después, espectroscopios más sensibles, permitieron observar que algunas de las líneas que formaban los espectros de emisión estaban en realidad compuestas de varias líneas más finas, lo cual hizo pensar que existían estados energéticos intermedios, entre los orbitales propuestos por Bohr. Arnold Sommerfeld (1868-1951), físico alemán, propuso en 1916, una ligera modificación al modelo de Bohr, según la cual, existían órbitas elípticas, además de circulares, permitiendo la existencia de niveles y subniveles de energía

35 MODELO ATÓMICO MECANICO CUÁNTICO Este modelo está basado en los siguientes principios: ondulatorias y de partícula. Louis de Broglie propuso que el electrón tendría propiedades ondulatorias y de partícula.

36 MODELO ATÓMICO MECANICO CUÁNTICO Werner Heisenberg formula el principio de incertidumbre, que establece que es imposible determinar simultáneamente la posición y velocidad exacta del electrón.

37 MODELO ATÓMICO MECANICO CUÁNTICO Erwin Schrodinger propone una ecuación que da la posición más probable del electrón en su giro en torno al núcleo.

38 MODELO ATÓMICO MECANICO CUÁNTICO Según este modelo el electrón no se circunscribe a una órbita fija, sino a una zona llamada orbital, dentro de la cual existe una alta probabilidad de encontrar al electrón. Estos orbitales se agrupan en los distintos niveles de energía.

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40 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. SIMBOLO DEL ELEMENTO NUMERO ATOMICO NUMERO MASICO E A Z A es la suma del número de protones + neutrones A= Z+n A es la suma del número de protones + neutrones A= Z+n

41 ISOTOPOS 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 de masa. ISOTOPOS DEL HIDROGENO: Protio, Deuterio y Tritio

42 Ejemplo Todos los átomos de Carbono tienen 6 protones en el núcleo (Z=6), pero solo: El 98.89% de carbono natural tiene 6 neutrones en el núcleo A=12 Un 1.11% tiene 7 neutrones en el núcleo A= 13. Una cantidad aun menor 0.01% tiene 8 Neutrones A= 14 TODOS LOS ÁTOMOS DE UN MISMO ELEMENTO SON IDÉNTICOS EN NÚMERO ATÓMICO PERO NO EN SU MASA ATÓMICA La masa atómica: es el promedio de las masa de los isótopos que presenta un elemento de acuerdo con su abundancia en la Naturaleza Los isótopos de un elemento son átomos que tienen diferente número de neutrones y por tanto una masa atómica diferente.

43 Calcule la masa atómica promedio del silicio considerando que se encuentra en la naturaleza formado por tres isótopos que tienen las siguientes masas atómicas y porcentaje de abundancia: 27,997 u.m.a y 92,23%; 28,977 u.m.a y 4,67%; 29,974 u.m.a y 3,10%.

44 ¿DE QUE ELEMENTO SE TRATA? En la tabla periódica encontramos esta información para cada elemento 79 p 118n Los elementos se ubican en orden creciente de su numero atómico en la tabla periódica

45 El elemento de número atómico = 79 es ¿En que grupo está el elemento? Au = oro Está en el grupo IB por tanto es un metal de transición ¿En que periodo está el elemento? ¿En que periodo está el elemento? 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 Está en el periodo 6, por tanto tiene sus electrones distribuidos en 6 niveles

46 El elemento de número atómico = 11 es ¿En que grupo está el elemento? Na = sodio Está en el grupo IA por tanto sus átomos tienen 1 electrón en el último nivel ¿En que periodo está el elemento? ¿En que periodo está el elemento? 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 Está en el periodo 3, por tanto tiene sus electrones distribuidos en 3 niveles

47 EJERCICIO Si 28 14 Numero atómico Numero de masa Cantidad de electrones y protones Número de Neutrones Grupo y periodo del elemento en la Tabla Encuentre

48 Fórmula Química Indica el numero relativo de átomos de cada elemento en una sustancia Na 2 SO 4 (s) No. de átomos Tipos de átomos Estado En este caso vemos que existen en el compuesto 3 tipos diferentes de elementos: Sodio (Na) Azufre (S) O Oxígeno ()

49 Na 2 SO 4 (s) No. de átomos Pasos para encontrar el peso fórmula 1. Determinar cuantos átomos de cada elemento hay en la formula En este compuesto existen: 2 átomos de Sodio (Na) 1 átomo de Azufre (S) 4 átomos de Oxígeno (O) 2. Multiplicamos el número de átomos con su respectivo peso atómico (el peso atómico aparece en la tabla periódica)

50 En este compuesto existen: 2 átomos de Sodio (Na) y el peso atómico del sodio es de 22.99 g 1 átomo de Azufre (S) y el peso atómico del Azufre es de 32.07 g 4 átomos de Oxígeno (O) y el peso atómico del Oxigeno es de 16 g Calculamos (Na)= 2 * 22.99 g = 45.98 g (Na)= 2 * 22.99 g = 45.98 g (S)= 1 * (S)= 1 * 32.07 g = 32.07 g (O)= 4 * 16 g = 64 g (O)= 4 * 16 g = 64 g Sumando los resultados anteriores 45.98 g 32.07 g 64 g 142.05 g es el peso molecular o masa molecular Na 2 SO 4

51 BIBLIOGRAFÍA Y CIBERGRAFÍA http://concurso.cnice.mec.es/cnice2005/93_iniciacion_interactiv a_materia/curso/materiales/atomo/modelos.htm http://www.virtual.unal.edu.co/cursos/sedes/medellin/nivelacion/ uv00007/lecciones/unidad4/estructuraatomica_pagina1p.html www.profejorgediaz.blogspot.com https://www.youtube.com/watch?v=Go44VogkJs4 http://documents.mx/documents/materia-uniones-modelos- atomicosppt.html

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