Fundamentos de quimica inorganica 1 cbm

MATERIA Y CAMBIO

Maestra en Biotecnología: María del Carmen S. Barrios Martínez

Bibliografía

• Philips, J.S. Strozac, V.S. Wistrom, C. 2007. Química, conceptos y aplicaciones. 2ª Edición. McGraw-Hill – Interamericana. China.

• Dingrando, L., Gregg, K., Hainsen, N. y C. Wistrom. 2002. Química: Materia y Cambio. McGraw Hill. Bogotá Colombia.

• 1.1. Relevancia del estudio de la ciencia de la materia

CH4 +2 O2 CO2 + 2H2O

Trabajo entre 4 alumnos: • ¿Qué importancia tiene ésta reacción para el hombre? • ¿Qué Protocolo Internacional está vinculado a la reacción? Tiempo para la actividad: 5 minutos

CH4 + 2O2 CO2 + 2H2O

+ 890 KJ / mol

Respuestas Calentamiento global: sequias, inundaciones, plagas, derretimiento de glaciares,

pérdida de costas, extinción de especies, etc. Protocolo de Kioto: emitido en 1998, con el fin de que los países del Anexo I,

reduzcan sus emisiones de GEI a un nivel inferior en no menos del 5% al de 1990, en el período entre 2008 y 2012.

Naciones Unidas. 1998. En: http://unfccc.int/resource/docs/convkp/kpspan.pdf

Contexto Tecnológico

• Aplicaciones de los polímeros:

– Pinturas

– Industria del plástico

– Industria farmacéutica

– Industria textil

– Enceres domésticos

– Órganos artificiales

– Juguetes

Contexto Social y Ambiental

• Identificación y comportamiento de contaminantes – De fuentes móviles

– De fuentes fijas

• Salud Pública – Descubrimiento de nuevos fármacos y vacunas

• Alimentos – Desarrollo de agroquímicos

Contexto Social y Ambiental

• Un ejemplo del estudio de la química de la atmósfera es el de Mario Molina, merecedor del Premio Novel de Química en el año de 1995, por su análisis de química de la atmósfera, específicamente de los CFC’s y su efecto en el adelgazamiento de la capa de ozono. De lo cual surgió el Protocolo de Montreal en el año de 1987.

Contexto económico:

• Un país de los llamados “de primer mundo” tiene mayor desarrollo científico, lo que da como resultado un mayor número de patentes y a partir de eso surge el auge industrial y un mejor nivel económico y social de la población

1.1.2. Importancia estratégica del estudio de la ciencia de la materia en el desarrollo

sostenible de las comunidades

• Desarrollo sustentable se define como: “la capacidad de los ecosistemas de mantenerse a sí mismos mientras proporciona servicios a los seres humanos” (Mader, 2008).

• Recordemos que todos los diversos materiales proceden de los ecosistemas

Mader, S. 2008. Biología. 9ª Ed. McGraw Hill. China

Servicios que nos proporciona el ambiente

inab.gob.gt

http://www.cruceroclick.com/ficha.php?id=237

http://www.easyviajar.com/alemania/la-selva-negra-102

Importancia del estudio de los materiales en el desarrollo sustentable

• ¿Qué servicios ambientales nos brindan los ecosistemas?

• ¿Qué afectaciones (acciones o materiales que el humano vierta en los ecosistemas) causan un daño en los servicios ambientales?

• ¿Cuál es la importancia del estudio de la materia y sus cambios en el desarrollo sustentable de los ecosistemas?

1.1.2. Importancia estratégica del estudio de la ciencia de la materia en el desarrollo

sustentable de las comunidades

• El desarrollo no sustentable nos condujo a catástrofes ambientales, lo que a su vez nos llevó a la Producción más limpia, es decir al análisis de las diversas entradas y salidas de un proceso (llámese producción industrial). Mediante este análisis se sustituyen materias primas, operaciones unitarias y reacciones (procesos) y se reusan, reciclan y se les dan diversos tratamientos y destinos a los subproductos y residuos

¿A que nos condujo el desarrollo no sostenible?

• Ambiente irritante, que provoca

enfermedades respiratorias y cáncer

• Ambiente inhóspito

• Aumento de casos de cáncer en la

• A la destrucción del hábitat

• A la extinción de fauna y vegetación

• A la ruptura de los ciclos

biogeoquímicos

• En resumen a la pérdida de muchos

de los servicios ambientales que nos

presta nuestro planeta

catarsismgap.blogspot.com

unchanchocolorrosa.blogspot.com

1.2. Definición de química

• La Química es el estudio de la materia y de sus cambios (Dingrando y col., 2002)

• La Química se encarga del estudio de las propiedades de la materia y los cambios que en ella se producen. Los elementos y los compuestos son sustancias que forman parte de las transformaciones químicas (Chang, 2008)

1.2. Ramas de la química

1.3. Método científico

http://www.youtube.com/watch?v=otjLE2jSQk0

http://www.wolframalpha.com/input/?i=chemistry

Science and the Scientific Method

Today the term science has come to have three major meanings (Source:

See my Research Report #1, “What Is Science?”):

1. The domains of activities termed “sciences” – the term “science” is used

to identify the various sciences, or domains of activity. First to be

recognized were the natural sciences, such as physics, astronomy,

chemistry, geology, and biology. The human and social sciences have also

been termed sciences. Some of these are psychology, economics,

education, geography, and sociology. But my research raises the question

whether they have yet reached the status of sciences based on a strict

interpretation of the word science. Their professional societies have not yet

recognized and required use of the scientific method.

2. Science has long been noted as representing bodies of knowledge

accumulated in various domains.

3. “Science is its method.” “Science is fundamentally method.” “Science is

a process.” “Science is a method of thought.” These and similar statements

are found throughout the literature describing science, with frequent

mention, beginning in the 19th century, that its method is the scientific

method or scientific method.

Conclusion. The most significant meaning of the three is that science is

fundamentally method, for its method is what produces the bodies of reliable

knowledge in various domains.

Definition of Scientific Method

A short good definition of scientific method is:

The scientific method is the basic method, guide, and system by which we

originate, refine, extend, and apply knowledge in all fields.

Define Scientific Method

While the method was largely developed by scientists, it is also a general

method for all domains. Thus it is:

The Complete Method of Problem Solving and Decision Making for All

Fields

1.3. Método científico

• El método científico como tal se describe en los tres

primeros rectángulos del diagrama

• ¿Detalla las partes del método científico que no se

muestran en el diagrama?

¿Qué es ciencia?

Ciencia es un método sistemático para

continuar la investigación, que se basa en:

o la observación,

o hipótesis científica,

o experimentación, y

o construcción de teorías,

que llevan a explicar un fenómeno natural,

proceso u objeto y permanece abierto para

futuras investigaciones

La ciencia no es un cuerpo de

conocimientos acerca del

universo.

La Ciencia

representa un proceso para proponer

y refinar Teorías

Método científico

Representa un patrón general de las etapas

de la actividad mental que ocurren en el

método maestro, que se usa para

o obtener,

o refinar,

o Extender - entender

o y aplicar el conocimiento en todos los

campos

1.3. Sistema Internacional e Inglés de medición

Sistema Inglés Por Sistema Internacional

Nombre Símbolo Símbolo Nombre

pie ft 0.3048 m Metro

pulgada in 2.54 cm Centímetro

libra lb 453.6 g Gramo

Grados Fahrenheit ºF 0.555 (ºF-32) ºC Grados

centígrados

Grados

centígrados

ºC (del SI) 1.8(ºC) +32 ºF Grados Fahrenheit

Grados Kelvin K (del SI) 1.8 (ºK) – 459.67 ºF Grados Fahrenheit

Grados Fahrenheit ºF 0.555 (ºF+ 459.67) K Grados Kelvin

Acre Acre 0.4047 ha Hectárea

Pie cuadrado ft2 9.2903 x 10 -2 m2 Metro cuadrado

Pie cúbico ft3 28.3168 L Litro

Atmósfera atm 1.0133 x 10 2 kPa (KN/m2) Kilopascal

1.3. Cantidad de sustancia

La unidad de cantidad de sustancia es un mol (en el SI), es decir el peso de una molécula

Ejemplo:

H2O (agua)

Peso de un mol de agua = H (1 g X 2) + O (16 g)

un mol de agua pesa 18 g

http://www.youtube.com/watch?v=xHRAFlF9AeM&feature=related

Densidad

La densidad es la relación de la masa de un objeto con su volumen. Con frecuencia las unidades de densidad son gramos por centímetro cúbico (g/ cm3) o gramos por mililitro (g/ mL)

Densidad = masa

volumen

• 1 cm3 = 1 mL

Problemas

¿Cual es el volumen de una muestra que tiene una masa de 15 g y una densidad de 4 g/mL ?

¿Cuantos moles hay en 73 g de H2SO4?

TODO CONOCIMIENTO ES LA RESPUESTA A UNA CUESTIÓN,

A UN PROBLEMA

CH4 +2O2 CO2 + 2H2O

16 g + 32 g 44 g + 18 g

48 g 62 g

16 g + 64 g 44 g + 36 g

80 g 80 g

Cantidad de sustancia, cuya unidad es el

La masa es la cantidad de materia de un objeto

Sin embargo, para estudiar una reacción química

es esencial conocer que sustancias intervienen y

cuales se forman

Por lo que ya no basta con hablar de masa

Por lo que se introdujo una nueva magnitud, en

los inicios del siglo XX

Esa magnitud es “cantidad de sustancia”, que se

representa con una n

¿Que es un mol?

La iupac (international union of pure and applied chemistry) definió al mol, que es la unidad de cantidad de sustancia como: Es la cantidad de sustancia de un sistema el cual contiene muchas entidades elementales como átomos hay en 12 gramos de Carbono - 12

Es decir:

Tienen el mismo

número de átomos

A ese número

constante de

átomos se le conoce

como número de

Avogadro

N A = 6.022 X 10 23

entidades / mol

El número de Avogadro corresponde a átomos, iones o

electrones

Problemas

1. Recomienda que ropa deberá llevar Irene a Francia si en promedio la

temperatura fluctúa entre 40ºF y 83ºF

2. Un ganadero produce 1,000 ft3 de leche al día. ¿Cuántos litros produce

anualmente?

3. Un químico tiene 300 g de cloruro de calcio (CaCl2) y requiere preparar una

solución 2.5 molar de dicho compuesto. ¿Cuántos gramos requerirá pedir al

almacén para poder preparar la solución?

4. ¿Cuál es el volumen de una muestra que tiene una masa de 34 g y una

densidad de 7.4 g/mL?

5. ¿Cuántos moles de bromuro de estroncio (SrBr2), hay en 17 g de dicha

sustancia?

6. Una muestra de oro se coloca en una probeta de 50 mL, que contiene 15

mL de agua. El nivel del agua subió a 26 mL. ¿Cuál es la masa de la

muestra de oro?

Densidad del oro 19.3 g / mL

2. Organización y comportamiento de la materia

2.1. Materia y energía

Conceptos de materia y energía

Estados físicos de la materia (estados de agregación)

Diferencias entre propiedades físicas y químicas de la materia

Tipos de materia, de acuerdo a su composición:

Elementos

Compuestos

Mezcla homogénea

Mezcla heterogénea

2.2. Definir y distinguir cambio físico y cambio químico

Definir los cambios de estado de la materia

Diferencias entre propiedades y cambios de las sustancias

2.3. Métodos de separación de las mezclas

Definición de energía

Observa el video y contesta las siguientes preguntas

1. ¿Qué es energía?

2. ¿Qué tipo de energía utilizó el señor para subir el trineo a la colina?

3. ¿De donde salió la energía contenida en las plantas (el alimento del señor)?

4. ¿Qué energía adquirió el trineo al estar en lo alto de la montaña?

5. ¿En qué tipo de energía se transforma la energía potencial al bajar el trineo por la colina?

6. ¿Qué dice la ley de la conservación de la energía?

http://www.youtube.com/watch?v=zPVF0iilvfc&feature=related

http://www.youtube.com/watch?v=KsHp6uYjFbk&NR=1

Concepto de energía:

Energía es la capacidad de producir trabajo. En un sistema aislado no existen pérdidas ni ganancias energéticas, tan sólo transformaciones. La materia se considera una forma condensada de

energía.

La ley de la Conservación de la energía dice “La energía de un sistema aislado

permanece sin cambios”

Comúnmente se menciona: “La energía no se crea ni se destruye, solo se transforma”

Transformaciones de la energía

Desarrolla con tu compañero de banca un esquema que explique como se transforma la energía proveniente del sol cuando llega a la Tierra, para los casos mostrados en las fotografías:

Los tipos de energía pueden ser:

- química, contenida en alimentos y combustibles

- luminosa, la proveniente del sol

- nuclear (fusión de dos núcleos de hidrógeno, convirtiéndose en helio), proveniente del sol

- cinética, la del movimiento

- potencial, la de posición

- eléctrica, la de los electrones

TRANSFORMACIONES DE LA ENERGÍA

2. 1. Conceptos de materia y energía

¿Cómo se transforma la energía?

Energía potencial del agua en lo alto

Energía cinética caída del agua

Energía eléctrica (en un transformador)

Hidroeléctrica

Termoeléctrica

Energía cinética De las moléculas del

Energía química del combustible

Energía eléctrica

¿Cómo se transforma la energía?

Energía química de los alimentos

Energía química de los ATP

Metabolismo, trabajo, aprender, etc

Cuerpo humano

Avión

La energía cinética de las moléculas del combustible, mueve pistones en motor

Energía química del combustible

El avión se eleva

La energía se cuantifica en jouls

Jouls (J, SI) = energía necesaria para levantar un cuerpo de 1 Kg a una altura de 10.2 cm, en el nivel del mar También la energía se mide en calorías (cal, sistema inglés) que es la cantidad de calor que se debe transferir a 1 g de agua para elevar su temperatura 1º C. Factor de transformación entre calorías y jouls es 1 cal = 4.18 J; 1 J = 0.2388 cal

¿Qué es MATERIA?

Materia: es cualquier cosa que tiene masa y ocupa un espacio. Éstas dos propiedades son las características típicas de la materia.

La materia se clasifica de acuerdo a su estado físico o su estado de agregación, en sólido, líquido, gaseoso y plasma

Estados de agregación de la materia

Tomado el 21 de agosto de 2010 de: http://platea.pntic.mec.es/

Tomado el 22 de agosto de 2010 de: http://www.fondos10.net/wp-content/uploads/2009/11/Diques-en-el-hielo.jp g

¿De qué dependerá

el estado de

agregación de la

materia?

PLASMA

El 99% del universo

visible

es PLASMA

Materia

Elementos (115)

Compuestos

Mezclas

Mezcla heterogénea

Sustancias puras

Mezcla homogénea

Separación por métodos físicos

Separación por métodos químicos

Partículas subatómicas

Separación por métodos nucleares

De acuerdo a su composición, la materia se clasifica en:

Tipos de materia de acuerdo a su composición

Elementos

Es una sustancia que no se puede separar en sustancias más simples por métodos químicos

Compuestos

La mayoría de los elementos interactúan con uno o más elementos para formar compuestos. Esta nueva sustancia es diferente a las sustancias que le dieron origen. Solo pueden separarse por medios químicos en sus componentes puros

Compuestos

2 KClO3 → 2KCl + 3 O2

CaCO3 → CaO + CO2

La composición de la mezcla es la misma en toda la disolución. Ejemplos: azúcar en agua, cloruro de sodio en agua

La composición de la mezcla no es homogénea

Ambas mezclas se pueden separar por métodos físicos

Mezclas homogéneas

Mezcla heterogénea

EN PAREJAS DA TRES EJEMPLOS DE CADA TIPO

DE MATERIAL:

Elemento

Compuesto

Mezcla homogénea

Mezcla heterogénea

Para el próximo miércoles, hacer en parejas la siguiente actividad:

Un modelo o una maqueta de tamaño carta,

donde se muestren los siguientes materiales:

1. Elemento

2. Compuesto

3. Mezcla homogénea y

4. Mezcla heterogénea

Los materiales tienen que estar en tu casa, no

compres nada, si acaso la base del modelo

Métodos de separación de mezclas heterogéneas y homogéneas

Filtración: es una técnica que usa una barrera porosa para separar un sólido

de un líquido

Destilación: esta técnica se basa en las diferencias de los puntos de ebullición de las sustancias involucradas

Cristalización: esta técnica de separación da como resultado la formación de partículas sólidas puras de una sustancia, a partir de una solución que tiene dicha sustancia disuelta

Cromatografía: es una técnica que separa los componentes de una mezcla (fase móvil) aprovechando la tendencia de cada componente a desplazarse por la superficie de otro material (fase estacionaria)

Centrifugación: es una técnica de separación de mezclas heterogéneas que aprovecha la fuerza centrífuga para acelerar la sedimentación de los sólidos, que dependerá, también de la densidad de los componentes

Métodos físicos de separación

http://www.youtube.com/watch?v=mBT-G_HKzgM&feature=fvst

http://www.youtube.com/watch?v=zvLjiU6CJoI&feature=related

Métodos de separación de mezclas heterogéneas y homogéneas

Filtración ( ):

Destilación ( ):

Cristalización ( ):

Cromatografía ( ):

Centrifugación ( ):

Métodos físicos de separación

Mezclas

heterogéneas

Mezclas

homogéneas

Mezclas

homogéneas

Mezclas

heterogéneas

Mezclas

homogéneas

LA MATERIA TIENE DOS TIPOS DE PROPIEDADES

Propiedades físicas

Propiedades químicas

Propiedades y cambios

de la materia

Propiedades físicas de la materia: Las propiedades físicas de la materia son aquellas que se pueden medir y observar sin que cambien la composición o identidad de la sustancia

Ejemplos: color, olor, sabor, dureza, punto de fusión, punto de ebullición (cambios de estado), densidad, masa, brillo

Propiedades físicas

Intensiva: no dependen de la cantidad (densidad), punto de ebullición y de fusión

Extensiva: dependen de la cantidad de sustancia presente (masa)

de la materia

propiedad química.- es aquella que puede ser observada mediante la alteración de la composición química de la sustancia

A + B C + D

“Esa alteración se logra mediante una reacción química”

Ejemplos: calor de combustión, lo que sucede cuando se hace reaccionar a la sustancia con ácidos o bases (ejemplo el cobre al reaccionar con el amoniaco forma una solución color azul), corrosividad, toxicidad, explosividad

SIEMPRE QUE HAY UNA REACCIÓN QUÍMICA SE

PUEDE MEDIR Y OBSERVAR UNA

PROPIEDAD QUÍMICA DE LA MATERIA

UNA REACCIÓN QUÍMICA PROVOCA

UN CAMBIO QUÍMICO DE LA

MATERIA

POR LO REGULAR, DURANTE UN CAMBIO

QUÍMICO, TAMBIÉN EXISTE UN CAMBIO

FÍSICO

DURANTE UN CAMBIO FÍSICO NO

HAY UN CAMBIO QUÍMICO

EL CAMBIO FÍSICO Y EL CAMBIO QUÍMICO DE LA MATERIA SON

LAS ACCIONES

Y LO QUE MIDES DURANTE ESOS CAMBIOS SON LAS

PROPIEDADES FÍSICAS O QUÍMICAS

de la materia

Actividad en clase, a realizar en parejas:

Hacer una tabla en tu cuaderno, con los datos que se te piden:

http://www.librosvivos.net/smtc/PagPorFormulario.asp?idIdioma=ES&TemaClave=1072&est=0

Propiedades físicas de la materia

Propiedades químicas de la materia

de la materia

Mediante cambios físicos puedes medir las propiedades físicas de la materia

Muchas de las propiedades físicas de la materia se pueden observar, sin tener que provocar un cambio físico, como por ejemplo el brillo y el color

Mediante cambios químicos puedes medir las propiedades químicas de la materia

Y solamente mediante los cambios químicos, se pueden medir y observar las propiedades químicas de la materia

de la materia

Sustancia Color Estado a

Punto de

fusión (ºC)

Punto de

ebullición

Densidad

(g/cm3)

NaCl Blanco Sólido 801 1413 2.17

Sacarosa Blanco Sólido 185 Se

descompone

Agua Incolora Líquido 0 100 1.00

Mercurio Plata Líquido -39 357 13.5

Oxígeno Incoloro Gas -218 -183 0.0014

de la materia

Combustión completa del metano: C + O2 CO2 + 14100 BTU/ libra de C 2H2 + O2 2H2O + 61100 BTU / Libra de H

Propiedad química

Calor de combustión

Resumen de la Unidad 2

1. Energía es la capacidad de producir trabajo. En un sistema aislado no existen pérdidas ni ganancias energéticas, tan sólo transformaciones.

2. La materia tiene dos propiedades que juntas la caracterizan, y éstas son que ocupa un lugar en el ESPACIO y que tiene MASA. La materia está constituida por moléculas

3. De acuerdo a su estado físico o el estado de agregación de la materia, se clasifica en sólido, líquido, gaseoso y plasma

4. La materia, de acuerdo a su composición puede ser: sustancia pura (elementos y compuestos), mezclas (homogéneas y heterogéneas)

5. Los métodos de separación usados para separar mezclas son: filtración, destilación, centrifugación, cristalización, cromatografía e imanación

Resumen

6. Las propiedades físicas y químicas de la materia nos sirven para describir su utilidad

7. Las propiedades físicas y químicas de la materia nos sirven para describir su impacto en el medio ambiente

3. Estructura atómica Definición de átomo

Átomo: es la unidad más pequeña de un elemento que puede participar en un cambio químico No es posible dividir a un átomo mediante procesos químicos El filósofo griego Demócrito (460-370 a.C.) propuso el concepto de átomo hace más de dos mil años, y dijo: «La materia está formada por partículas fundamentales llamadas átomos» Aristóteles negó la teoría de Demócrito…..y así pasaron dos mil años

Modelos atómicos de Dalton, Thomson y Rutherford

Modelo de Dalton (1766-1844).- marcó el inicio del desarrollo de la teoría

atómica moderna Puntos principales de la teoría atómica de Dalton (1808):

Toda la materia se compone de partículas extremadamente pequeñas llamadas átomos todos los átomos de un elemento dado son idénticos y tienen el mismo tamaño, la misma masa y las mismas propiedades químicas. Los átomos de un elemento son diferentes a los de otro elemento Los átomos no pueden crearse, dividirse en partículas mas pequeñas ni destruirse Diferentes átomos se combinan en relaciones simples de números enteros para formar compuestos En una reacción química, los átomos se separan, se combinan o se reordenan

Para Dalton, no existen partículas subatómicas y el átomo no se puede

dividir en partículas más pequeñas

Actividad en parejas: con la información que se te proporcionará e investigando, elaborarás con tu compañero la línea de tiempo del desarrollo de la Teoría Atómica. Iniciando con Demócrito y terminando con el modelo de la mecánica cuántica actual de Erwin Schrödinger

La siguiente liga te ayudará en tu trabajo http://concurso.cnice.mec.es/cnice2005/93_iniciacion_interactiva_materia/curso/materiales/atomo/modelos.htm

Modelo de Thomson (1856-1940)

Varios científicos habían observado que durante una descarga en un tubo de rayos catódicos existía una corriente de partículas cargadas y que esas partículas tenían una carga negativa A esas partículas se les denominó ELECTRONES Dichos científicos no pudieron determinar la masa de los electrones, y fue Thomson el que determinó lo siguiente:

La masa de la partícula cargada es mucho menor que la de un átomo de hidrógeno, que es el átomo conocido más liviano Por lo que se concluyó que existían partículas más pequeñas que el átomo (partículas subatómicas)

Para Thomson, existen partículas subatómicas (electrones) y determinó

que la masa de un electrón es mucho menor que el peso del hidrógeno

Modelo de Thomson: DEL PASTEL CON PASAS: donde el pastel

es una carga positiva uniforme y los electrones son las pasas

Modelo de Rutherford (1871-1937): Premio Novel de Química en

1908 Diseñó un experimento en el cual pasaría partículas alfa a través de una lámina delgada de oro, rodearía dicha lámina con una pantalla recubierta con sulfuro de zinc, donde hallaría la trayectoria de las partículas alfa El predijo que las partículas alfa pasarían en línea recta la lámina

Rutherford concluyó que el modelo de Thomson no era correcto,

ya que encontró ciertas trayectorias de las partículas alfa con ángulos muy grandes Concluyó que: Un átomo está conformado en su mayor parte por espacio vacío, a través

del cual se mueven los electrones Existe una diminuta y densa región que denominó núcleo, ubicado en el

centro del átomo, que contiene toda la carga positiva del átomo y casi toda su masa

Los electrones se mantienen dentro del átomo por su atracción con el núcleo

Modelo atómico de Rutherford

Núcleo, en el

centro del átomo,

con carga

positiva y casi

toda su masa

3.3. Partículas subatómicas

¿Cómo Chadwick descubrió la existencia de los neutrones?

"Pero persistía un problema: los núcleos eran muy pesados. Los núcleos de helio tenían el doble de carga que un protón pero 4 veces la masa. Por un tiempo los científicos se preguntaron si los núcleos de helio contenían 4 protones y 2 electrones. Entonces en 1932 Chadwick descubrió el neutrón y fue cuando se entendió que los núcleos de helio contenían 2 protones, 2 neutrones y ningún electrón. Una forma de fuerza nuclear ("la fuerza nuclear débil") controlaba la relación entre neutrones y protones". http://www-istp.gsfc.nasa.gov/stargaze/MLs7adisc.htm

Chadwick y su descubrimiento

He Peso: 4 g

Las partículas que

neutralizan esas

cargas iguales son los

neutrones

Problema

Experimento con

Rayos X

Concluyó

En 1932 un colaborador de Rutherford de nombre James Chadwick (1891-1974) demostró que: El núcleo también contenía otra partícula subatómica

neutra llamada neutrón Un neutrón tiene una masa casi igual a la de un

protón, pero no tiene carga eléctrica

Por lo tanto las 3 partículas subatómicas: protón, neutrón y electrón forman los bloques fundamentales de los átomos Todos ellos en conjunto forman la masa de un átomo 99.97% de la masa de un átomo está contenida en el núcleo Como el átomo es eléctricamente neutro, entonces existe el mismo número de protones y de electrones

Partícula Símbolo Ubicación Carga

eléctrica

relativa

Masa real

Electrón e - En el espacio

que rodea al

núcleo

1 - 1 / 1840 9.11 X 10 -

Protón p - En el núcleo 1 + 1 1.67 X 10 -

Neutrón nº En el núcleo 0 1 1.67 X 10 -

Propiedades de las partículas subatómicas

Historia de modelos atómicos:

http://www.acienciasgalilei.com/videos/atomo2.htm

Distinguir entre el número de masa (A), número atómico (Z), y masa

atómica promedio

Número atómico.- El científico inglés Henry Moseley (1887-1915) descubrió que los átomos de cada elemento tienen una carga positiva única en sus núcleos Por lo tanto el número de protones de un átomo lo

identifica como átomo de un elemento y se le conoce como número atómico "Z"

Debido a que todos los átomos en su estado elemental son neutros, entonces el número de protones es igual al número de electrones

atómica promedio

Entonces la huella digital de cada átomo es su número

atómico o número de protones

En los átomos en estado neutro, el número atómico es igual al

número de electrones

atómica promedio

Número de masa "A" Para comprender el concepto de número de masa debemos revisar el concepto de isótopo Isótopos son todos los átomos con igual número de protones y diferente número de neutrones Ejemplo la plata con número atómico 47, existe en la naturaleza como:

Ag – 107 y como Ag 109 (en las tablas periódicas viene la plata 107 que es la más común El 107 y el 109 se refieren a los números de masa (A)

http://www.youtube.com/watch?v=6w7raarHNA8&feature=related

atómica promedio

Número de masa A Para calcular el número de masa se suma el número de protones y de neutrones 1.- Calcula el número de masa del siguiente isótopo de potasio:

19 protones 20 neutrones

2.- ¿Cuantos electrones tendrá dicho isótopo de potasio? ¿Cuál es el número atómico del potasio?

atómica promedio

Número de masa = número de protones + número de neutrones Número de neutrones = número de masa – número de protones

Sigue la liga para: El cálculo del número de protones, neutrones y electrones de diversos elementos http://concurso.cnice.mec.es/cnice2005/93_iniciacion_int

eractiva_materia/curso/materiales/atomo/aconstruir.htm

atómica promedio

La masa atómica promedio de un elemento es la masa promedio de sus isótopos

Actividad en parejas:

Definir: elemento, isótopo, ión, anión, catión

3.4. Iones e isótopos

Elemento: es una sustancia pura que no se puede descomponer en sustancias más simples por medios físicos o químicos

Isótopo: son todos los átomos con igual número de protones y diferente número de neutrones

Ión: es un átomo o grupo de átomos que tiene una carga neta positiva o negativa. El número de protones del núcleo permanece igual, durante la reacción química, pero puede perder o ganar electrones

Iones e isótopos

La pérdida de electrones forma un catión: Na+

La ganancia de electrones forma un anión: Cl-

Elemento Catión Anión

Da dos ejemplos de aniones y/o cationes de los siguientes elementos:

Iones e isótopos

1. ¿Cuantos electrones tienen los siguientes elementos?

galio, titanio, helio, flúor

2. Un átomo de carbono tiene un número de masa de 12 y un número atómico de 6. ¿Cuántos neutrones tiene?

3. ¿Que carga tiene el núcleo?

4. ¿Cuál fue la contribución de Henry Moseley a nuestra comprensión del átomo?

5. ¿Cómo se determina el número de neutrones de un átomo si se conoce su número de masa y su número atómico?

Iones e isótopos

6. ¿Qué partícula subatómica descubrieron los investigadores que trabajaron con los tubos de rayos catódicos?

7. ¿Qué partes de la teoría de Dalton resultaron equivocadas?

8. ¿Qué partículas se encuentran en el núcleo de un átomo?

9. ¿En que difirieron los resultados del experimento de Rutherford, de la lámina de oro, con su hipótesis planteada?

10. ¿En base a dichos resultados, que concluyó?

Calcula el número de protones, electrones y neutrones de los siguientes átomos

Protones

Electrones Neutrones Masa atómica

o número de

Problemas del modelo de Rutherford

El modelo atómico de Rutherford no explicó como estaban ordenados los electrones en el átomo

Tampoco explicó como es que los electrones no eran atraídos por el núcleo del átomo

Tampoco explicó cuales eran las diferencias en el átomo que originaban los diferentes comportamientos químicos de los elementos

3.5. Modelo atómico de Bohr

Niels Bohr un joven físico que trabajaba en el laboratorio de Rutherford en 1913, propuso un modelo cuántico para el átomo de hidrógeno que pareció aclarar la localización del electrón

Bohr postuló que el átomo de hidrógeno tiene solo ciertos estados de energía permisibles

El estado de energía más bajo de un átomo es el estado raso o estado basal

Cuando un átomo gana energía se dice que se encuentra en un estado excitado de energía

http://www.youtube.com/watch?v=PH24Y4PKPsY&feature=related

Bohr sugirió que aunque el hidrógeno solo tiene un electrón, puede tener muchos estados excitados diferentes

Sugirió que el electrón único del átomo de hidrógeno se mueve alrededor del núcleo solo en determinadas órbitas circulares permitidas

Cuanto menor sea la órbita del electrón menor será su estado de energía o nivel de energía

Cuanto mayor sea la órbita del electrón, tanto mayor será el estado de energía del átomo

Bohr asignó un número cuántico, n, a cada órbita e incluso calculó el radio de la misma

Para la primera órbita, la más cercana al núcleo, n = 1 y el radio de la órbita es 0.0529 nm;

Para la segunda órbita, n=2 y el radio es 0.212 nm, y así sucesivamente

Modelo atómico de Bohr

Cuánto mayor sea el estado excitado, más alejado estará el electrón del núcleo (y menos fuerte estará unido al núcleo)

Para que el electrón

suba de nivel de energía, requiere energía

Cuando el electrón pasa a un nivel de energía más bajo libera un fotón

El primer nivel cuántico es el estado basal, n = 1 (estado basal o raso)

Agregar un cuanto de energía al e-

Libera un fotón

Resumen Unidad 3. Estructura atómica

1. Átomo: es la unidad más pequeña de un elemento que puede participar en un cambio químico

2. Según Dalton, “Toda la materia se compone de partículas extremadamente pequeñas llamadas átomos”. Los átomos no pueden crearse ni dividirse en partículas más pequeñas

3. Los átomos se combinan en relaciones simples de números enteros (Dalton)

4. Thomson descubrió a las partículas negativas y las llamó electrones y afirmó que debían de existir partículas más pequeñas que el átomo (partículas subatómicas)

5. El Modelo de Thomson es llamado Pastel con pasas

6. El Modelo de Rutherford no está de acuerdo con el modelo de Thomson. El afirmó que en el átomo los electrones se mueven en un gran vacío alrededor del núcleo

7. Que el núcleo del átomo es una materia muy densa y que contiene toda su carga positiva, contenida en los protones y casi toda su masa

8. James Chadwick (1891-1974) demostró que el núcleo también contenía otra partícula subatómica neutra llamada neutrón

9. Este neutrón tiene casi la misma masa de un protón, pero no tiene carga

10. El número de protones de un átomo lo identifica como átomo de un elemento y se le conoce como número atómico (Moseley)

11. todos los átomos en su estado elemental son neutros, entonces el número de protones y electrones es igual

12. Bohr propuso el modelo cuántico, para el átomo de hidrógeno. El cual explicaba la discontinuidad del espectro de emisión atómica

13. El le asignó a cada órbita el nombre de número cuántico principal, siendo la órbita más cercana al núcleo el número cuántico n = 1 y en dicha órbita circular el electrón se encuentra en estado basal

14. Cuando pasa al siguiente nivel absorbe energía y se encontrará en un estado excitado

15. Al regresar a un nivel cuántico más bajo libera energía en forma de fotón, y esos fotones son radiación, que es lo que se ve en un espectro de emisión atómica

Propiedad intelectual de Maestra en Biotecnología: María del Carmen S Barrios

Martínez

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