049 064 LAAC FYQ3 Unidad 3 - blinklearning.com · Adaptación curricular. El átomo 3 Física y Química 3 ESO ford niversity Press España, S. A. 1. LA MATERIA ESTÁ FORMADA POR

EL ÁTOMO3 1. La materia está formada por átomos

2. Los fenómenos de electrización

3. La carga eléctrica

4. Las partículas subatómicas: electrones, protones y neutrones

5. El modelo de átomo planetario de Rutherford

6. El tamaño del átomo

7. ¿Qué es un ion?

8. ¿Cómo se identifi can los átomos? El número atómico

9. ¿Cómo se identifi can los átomos? El número másico

10. ¿Qué es un isótopo?

11. ¿Qué es un isótopo radiactivo o radioisótopo?

ADAPTACIÓN CURRICULAR

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3Adaptación curricular. El átomo

Física y Química 3º ESO

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1. LA MATERIA ESTÁ FORMADA POR ÁTOMOSHemos ido dividiendo el lingote de cinc del dibujo, repetidas veces, hasta conseguir fragmentos cada vez más pequeños.

En 1808 el químico J. Dalton afirmó que no era posible dividir el lingote de cinc indefinidamente porque llegaríamos a una unidad indivisible que llamó átomo, palabra que en griego significa «que no se puede cortar».

Las ideas de Dalton acerca de cómo está constituida la materia se recogen en su teoría atómica:

❚❚ La materia está formada por átomos indivisibles.

❚❚ Cada elemento está formado por átomos iguales.

❚❚ Los átomos de distintos elementos son diferentes.

❚❚ Los átomos de elementos diferentes se combinan para dar compuestos.

ACTIVIDADES

1.1. Continúa tú el dibujo de la división del lingote hasta el nivel más pequeño al que puedas llegar.

1.2. ¿Crees que en la realidad sería posible dividir el lingote de cinc indefinidamente en trocitos cada vez más pequeños?


3 El átomo. Adaptación curricular


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1.3. Observa los recipientes siguientes y, de acuerdo con las ideas de Dalton, identifica:

A B C D E

a) El recipiente que contiene un solo elemento.

b) El que contiene una mezcla de dos elementos diferentes.

c) El que contiene un solo compuesto.

d) El que contiene una mezcla de un elemento y un compuesto.

e) El que contiene una mezcla de dos compuestos.

1.4. Dibuja 5 recipientes que contengan átomos y numéralos según este criterio:

1) En el recipiente 1 solo hay un elemento.

2) Solo un compuesto.

3) Una mezcla de un elemento y un compuesto.

4) Una mezcla de dos compuestos diferentes.

5) Una mezcla de dos elementos diferentes.

1) 2) 3)

4) 5)




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2. LOS FENÓMENOS DE ELECTRIZACIÓNLa teoría de Dalton permitió entender ciertos fenómenos relacionados con las reacciones químicas. Sin embargo, el estudio de los fenómenos de electrización llevó a considerar que el átomo no es la parte más pequeña de la materia.

ACTIVIDADES

2.1. ¿Qué ocurre si frotas una regla de plástico con un tejido de lana y la acercas a unos trocitos de papel?

2.2. ¿Sabes por qué sucede esto? ¿Cuál es tu hipótesis?

2.3. Construye con una bolita de poliestireno, un hilo y un soporte un péndulo eléctrico como el del dibujo. Frota una varilla de plástico con un pañuelo de seda y acércala a la bolita. Describe lo que sucede.

2.4. Realiza la animación sobre el péndulo eléctrico que propone esta página web: http://inicia.oupe.es/fq3e303.

a) Dibuja a la izquierda lo que sucede cuando acercas la varilla de plástico a la bolita del péndulo sin tocarla, y a la derecha, lo que sucede cuando ambas entran en contacto.

b) Repite los dos casos del apartado anterior cuando trabajamos con la varilla de vidrio.




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3. LA CARGA ELÉCTRICALos fenómenos de electrización pueden entenderse mediante una propiedad de la materia a la que los científicos han denominado carga eléctrica.

En la materia existen dos tipos de cargas eléctricas denominadas negativa y po-sitiva.

❚❚ Un cuerpo es eléctricamente neutro cuando el número de cargas positivas que tiene es igual al número de cargas negativas.

❚❚ Un cuerpo está cargado positivamente si el número de cargas positivas es mayor que el número de cargas negativas.

❚❚ Un cuerpo está cargado negativamente si el número de cargas negativas es mayor que el de cargas positivas.

Un cuerpo solo puede modificar su carga eléctrica ganando o perdiendo cargas negativas.

❚❚ Un cuerpo eléctricamente neutro que pierde cargas negativas se convierte en un cuerpo cargado positivamente.

❚❚ Un cuerpo eléctricamente neutro que gana cargas negativas se convierte en un cuerpo cargado negativamente.

Dos cuerpos con cargas del mismo tipo se repelen mientras que si tienen cargas de distinto tipo se atraen.

ACTIVIDADES

3.1. Observa los cuerpos cargados dibujados al margen.

a) Razona si están cargados positivamente, negativamente o son neutros.

b) Dibuja la barra de plástico y el paño con el número de cargas adecuado para que ambos cuerpos sean eléctricamente neutros.

3.2. El cuerpo de plástico del dibujo es eléctricamente neutro. Señala qué sucede cuando:

a) Gana una carga negativa.

b) Pierde una carga negativa.

3.3. Indica si se atraen o se repelen dos péndulos eléctricos que:

a) Están cargados con electricidad del mismo tipo.

b) Están cargados con electricidad de signos contrarios.

c) No están cargados eléctricamente.

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4. LAS PARTÍCULAS SUBATÓMICAS: ELECTRONES, PROTONES Y NEUTRONES

Los fenómenos de electrización de la materia obligaron a ampliar la teoría de Dalton, al poner de manifiesto que el átomo es divisible y está formado por par-tículas más pequeñas: los electrones y los protones, con carga eléctrica, y los neutrones, que no tienen carga.

Electrón Protón Neutrón

Carga eléctricaNegativa

−1,602 ⋅ 10−19 CPositiva

1,602 ⋅ 10−19 CSin carga

Masa 9,109 ⋅ 10−31 kg 1,673 ⋅ 10−27 kg 1,675 ⋅ 10−27 kg

La carga del electrón es la más pequeña que existe y recibe el nombre de carga eléctrica elemental.

ACTIVIDADES

4.1. ¿Cuántas veces mayor es la carga del protón que la del electrón?

4.2. ¿Es cierta la frase: «en un cuerpo eléctricamente neutro el número de electrones debe ser igual al de protones»?

4.3. ¿Cuántas veces es mayor la masa del protón que la del electrón?

4.4. ¿Son verdaderos o falsos los siguientes enunciados?

a) La masa del protón es menor que la del electrón.

b) La masa del protón es mayor que la del neutrón.

4.5. ¿Cuántas veces es mayor la masa del neutrón que la del electrón?

4.6. Halla la masa de un átomo de hidrógeno formado por un protón y un electrón.




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5. EL MODELO DE ÁTOMO PLANETARIO DE RUTHERFORD

E. Rutherford explicó en 1909 cómo están situadas las partículas subatómicas en el átomo mediante un modelo que se parece al sistema solar y que se conoce como el modelo de átomo planetario. Para Rutherford el átomo está formado por:

❚❚ Un núcleo central con carga positiva, en el que está concentrada prácticamente toda la masa, aportada por los protones y los neutrones.

❚❚ Una corteza electrónica donde los electrones, con carga negativa, giran a mucha velocidad en torno al núcleo y están separados de este por una gran distancia en relación con su tamaño.

ACTIVIDADES

5.1. En el dibujo se muestra un átomo según el modelo planetario de Rutherford.

a) ¿Cuántos electrones tiene este átomo en su corteza?

b) ¿Cuántos protones tiene este átomo en su núcleo?

c) ¿Qué otras partículas tiene este átomo en su núcleo? ¿Cuántas de estas partículas tiene?

5.2. En un átomo eléctricamente neutro el número de protones tiene que ser igual al número de electrones. ¿Es neutro el átomo del dibujo?

5.3. Observa el átomo del dibujo en el margen superior ¿cuántos protones hay en su núcleo, si el átomo es eléctricamente neutro?

5.4. Determina cuál o cuáles de las partículas subatómicas cumplen lo siguiente:

a) Tiene carga eléctrica negativa.

b) Su masa es un poco mayor que la del protón.

c) Se encuentra en el núcleo del átomo.

d) Gira alrededor del núcleo a gran velocidad.

e) No tiene carga eléctrica.

f) Su masa es muy inferior a la del protón.

Modelo de Rutherford

Rutherford pensaba que existía cierto parecido entre la estructura del sistema solar y la del átomo, donde los electrones serían los planetas y el núcleo, el Sol. Supuso que, igual que los planetas giran alrededor del Sol, los electrones deberían hacerlo alrededor del núcleo.

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6. EL TAMAÑO DEL ÁTOMO La pequeña dimensión del átomo escapa a nuestra imaginación. Por ejemplo, se necesitarían más de un millón de átomos alineados uno al lado del otro para lograr el grosor de la hoja de papel de esta página.

ACTIVIDADES

6.1. ¿Cuál de estas tres medidas crees que corresponde al tamaño de un átomo?

a) 1 mm

b) 0,001 mm

c) 0,000 000 000 1 m

6.2. El núcleo del átomo es unas 10 000 veces más pequeño que el átomo por lo que se puede considerar que el átomo es prácticamente espacio vacío.

Visualiza en la siguiente página web el tamaño relativo del núcleo y el átomo.

http://inicia.oupe.es/fq3e309

a) ¿Con que se compara el tamaño relativo del átomo y del núcleo? Realiza un dibujo que ilustre esta comparación.

b) Realiza las actividades interactivas que se proponen en esta página web.

6.3. Si el núcleo del átomo de oro tiene 10−12 cm de diámetro y el átomo entero 10−8 cm, ¿cuántas veces es mayor el tamaño del átomo de oro que el del núcleo?




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7. ¿QUÉ ES UN ION?En un átomo eléctricamente neutro, el número de cargas positivas es igual al número de cargas negativas. Esto quiere decir que el número de protones en el núcleo es igual al número de electrones en la corteza.

Átomo neutro Ion positivo o catión Ion negativo o anión

++ ++

–

–

–

–

++ ++

–

–

–

–

++ ++

–

Átomo eléctricamente neutro con cuatro cargas positivas y cuatro negativas.

Cuando el átomo pierde un electrón se convierte en un ion positivo o catión. En el ejemplo, con cuatro cargas positivas y solo tres negativas.

Cuando el átomo gana un electrón se convierte en un ion negativo o anión. En el ejemplo, con cinco cargas negativas y solo cuatro positivas.

ACTIVIDADES

7.1. Observa los dos átomos representados en las columnas central y derecha de la tabla superior. En cada caso responde a las siguientes preguntas.

a) ¿Cuántos protones (cargas positivas) tiene este átomo en su núcleo?

1. 2.

b) ¿Cuántos electrones (cargas negativas) tiene este átomo en su corteza?

1. 2.

c) ¿Cuál es la diferencia entre el número de cargas positivas y el número de cargas negativas?

1. 2.

7.2. Observa los siguientes átomos y responde en cada caso las preguntas.

1. 2.

N. Bohr (1013)

(modelo niveles de energía)a) ¿Cuántos protones (cargas positivas) tiene este átomo en su núcleo?

1. 2.

b) ¿Cuántos electrones (cargas negativas) tiene este átomo en su corteza?

1. 2.

c) ¿Se trata de un catión o de un anión?

1. 2.




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8. ¿CÓMO SE IDENTIFICAN LOS ÁTOMOS? EL NÚMERO ATÓMICO

Los átomos de un elemento químico se identifican por el número de protones que tienen en su núcleo, ya que es un número fijo para cada elemento. Este número se llama número atómico, se representa por la letra Z y se escribe como un subíndice situado a la izquierda del símbolo del elemento.

Número atómico = número protones = Z

Por ejemplo, el símbolo del carbono es C, y su número atómico es 6, por tanto escribiremos: 6C.

Si el átomo es eléctricamente neutro, Z también representa el número de electrones.

ACTIVIDADES

8.1. Representa el átomo de hidrógeno sabiendo que el símbolo químico del hidrógeno es H y su número atómico es 1.

¿Cuántos protones tiene un átomo de hidrógeno en su núcleo?

8.2. Representa al átomo de helio sabiendo que el símbolo del helio es He y su número atómico es 2.

¿Cuántos protones tiene un átomo de helio en su núcleo?

8.3. Representa al átomo de oxígeno sabiendo que su símbolo es O y su número atómico, 8.

¿Podemos afirmar que todos los átomos de oxígeno tienen en su núcleo 8 protones?

8.4. El símbolo del átomo de nitrógeno es N y se identifica así: 7N. ¿Cuál es el número atómico del nitrógeno?

¿Cuántos protones tiene un átomo de nitrógeno en su núcleo?




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9. ¿CÓMO SE IDENTIFICAN LOS ÁTOMOS? EL NÚMERO MÁSICO

La suma del número de protones y neutrones de un átomo se llama número má-sico y se representa por la letra A.

Número másico = A = número protones + número neutrones

Por ejemplo, 126C significa que un átomo de C tiene número atómico, Z = 6 y nú

mero másico, A = 12. Por tanto:

❚❚ Número de protones = 6

❚❚ Número de protones + neutrones = 12

❚❚ Número de neutrones = 12 − 6 = 6

ACTIVIDADES

9.1. Representa un átomo de calcio sabiendo que el símbolo del calcio es Ca, su número atómico es 20 y su número másico es 40.

¿Cuántos protones y cuántos neutrones tiene un átomo de calcio en su núcleo?

9.2. Representa un átomo de sodio sabiendo que su símbolo es Na, su número atómico es 11 y su número másico es 23.

¿Cuántos protones y cuántos neutrones se hallan en el núcleo de un átomo de sodio?

9.3. Completa esta tabla.

Elemento Símbolo Z ARepresentación

ZAX

Número protones,

Z

Número neutrones,

A - Z

Flúor F 9 19 9

Neón Ne 10 20 10

Cloro Cl 17 35 17

Potasio K 19 39 19

número másico

AXnúmero atómico símbolo

del elemento

Z




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10. ¿QUÉ ES UN ISÓTOPO? Todos los átomos de un elemento tienen el mismo número atómico, Z, porque todos tienen el mismo número de protones en su núcleo. Sin embargo, no todos los átomos de un elemento tienen el mismo número másico, A, porque pueden tener distinto número de neutrones en su núcleo.

Los átomos de un mismo elemento que tienen el mismo número de protones (mismo Z) pero diferente número de neutrones reciben el nombre de isótopos.

Los isótopos de un mismo elemento se diferencian por su número másico, A.

ACTIVIDADES

10.1. Los átomos 1735Cl y 17

37Cl son isótopos del elemento cloro.

¿Qué tienen en común estos dos átomos? ¿En qué se diferencian?

10.2. Observa este cuadro y encuentra la diferencia entre los átomos A y B.

Átomo Protones Neutrones Electrones Z A

A 6 6 6 6

B 6 8 6 6

a) Completa el cuadro.

b) ¿Qué diferencia hay entre los átomos A y B?

c) Completa la frase:

«A y B son dos del elemento carbono.»

10.3. Completa esta frase:

«Los isótopos de un mismo elemento tienen siempre el mismo número de , pero diferente número de .»

10.4. Completa esta frase:

«Los isótopos de un mismo elemento tienen el mismo número , Z, pero diferente número , A.»

10.5. Responde verdadero o falso y escribe de forma correcta los enunciados falsos:

a) Un átomo de número atómico 17 puede tener como isótopo otro átomo cuyo número atómico sea 18.

b) Un átomo de número másico 35 puede tener como isótopo otro átomo cuyo número másico sea 37.




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11. ¿QUÉ ES UN ISÓTOPO RADIACTIVO O RADIOISÓTOPO?

Los núcleos de ciertos átomos, como el uranio, no son estables y se van desintegrando naturalmente, es decir, van emitiendo radiaciones de forma espontánea hasta llegar a la estabilidad.

Este proceso de desintegración espontánea del núcleo atómico por emisión de partículas y radiaciones se denomina radiactividad.

Los isótopos radiactivos o radioisótopos son los isótopos de un elemento que emiten naturalmente partículas y radiaciones. Por ejemplo el carbono14, 14

6C es un isótopo radiactivo del carbono.

Un isótopo radiactivo se comporta química y biológicamente exactamente igual que el isotopo que no lo es, por lo que, gracias a las radiaciones que emite, podemos seguirle en todos los procesos en los que actúe.

ACTIVIDADES

11.1. En esta página web puedes ver algunas de las aplicaciones de los isótopos radiactivos en medicina.

http://inicia.oupe.es/fq3eaci303

a) Explica en qué consiste una gammagrafía ósea y qué es lo que permite averiguar.

b) Busca en otras páginas qué isótopos radiactivos suelen usarse para este tipo de pruebas diagnósticas.

11.2. Una de las primeras aplicaciones de los isótopos radiactivos fue averiguar la edad de restos fósiles mediante la prueba del carbono14. Consulta estas páginas web para conocer este método.



a) ¿De dónde procede el 14C presente en nuestra atmósfera?

b) ¿Por qué va cambiando la proporción entre 14C y el isótopo estable 12C cuando un organismo muere?

c) ¿Cómo se puede conocer la edad de un fósil mediante esta prueba?




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1. Dibuja cuatro recipientes que contengan los siguientes tipos de sustancias.

a) Un compuesto.

b) Una mezcla de dos elementos.

c) Un elemento y un compuesto.

d) Un solo elemento.

Elementos y compuestos se representan con bolitas individuales o grupos de bolitas repetidos idénticamente. En los elementos, todas las bolitas tienen el mismo color; en los compuestos, los grupos incorporan una misma combinación de bolitas de colores.

2. Señala cuál de estos cuerpos:

a) Tiene carga negativa.

b) Tiene carga positiva.

c) Es eléctricamente neutro.

3. Completa este texto llenando los espacios.

El paño de lana está en principio eléctricamente neutro, es decir, tiene el mismo número de cargas que negativas. Cuando se frota con la barra de plástico ésta se lleva parte de las cargas del paño, de este modo la barra de plástico adquiere carga negativa y el paño carga .

4. Completa las siguientes frases.

a) Los fenómenos eléctricos son debidos a una propiedad de la materia denominada .

b) En la materia existen tipos de cargas eléctricas.

c) Las cargas del tipo se repelen y las de tipo se atraen.

d) Los cuerpos pueden quedar cargados eléctricamente cuando ganan o pierden cargas de signo .

5. Indica qué descripción es más acertada para lo que le ocurre al péndulo de la imagen:

a) El péndulo se mueve empujado por la varilla.

b) La varilla repele al péndulo por tener carga positiva.

c) La varilla repele al péndulo por tener ambos cuerpos la misma carga eléctrica.

SOLUCIÓN. EVALUACIÓN

1.2.

3.




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6. Considera las tres partículas subatómicas.

a) Señala qué tipo de carga posee cada una de ellas.

b) Escríbelas en orden creciente de masa.

c) Indica cuáles están en el núcleo y cuáles en la corteza.

7. Indica cuáles de estos enunciados son falsos y corrígelos.

a) El número atómico representa el número de neutrones que hay en el núcleo de un átomo.

b) El número atómico se representa por la letra Z.

c) El número atómico se representa como un subíndice a la izquierda del símbolo del elemento.

d) El número másico se representa por la letra Z.

e) El número másico representa el número de neutrones que hay en el núcleo de un átomo.

8. Completa esta tabla:

Elemento Símbolo Z ARepresentación

ZAX

Número protones

Número neutrones = A − Z

Berilio Be 4 9 4

Azufre S 16 32 16

Aluminio Al 13 27 13

Fósforo P 15 31 15

9. Observa el átomo del dibujo.

a) Indica cuántos protones, electrones y neutrones tiene.

b) ¿Qué tendría que ocurrir para que se convirtiera en un catión?

10. Responde verdadero o falso y escribe de forma correcta los enunciados que sean falsos.

a) En un átomo eléctricamente neutro el número de neutrones del núcleo es igual al número de electrones de la corteza.

b) Un catión es un átomo que ha ganado un protón.

c) Un anión es un átomo que ha perdido un electrón.

11. Conocemos estos datos sobre cuatro átomos diferentes.

A B C D

10 protones

10 neutrones

10 protones

11 neutrones

9 protones

10 neutrones

9 protones

10 neutrones

a) ¿Son A y C átomos del mismo elemento?

b) ¿Cuáles pertenecen al mismo isótopo del mismo elemento?

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