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Unidad didáctica Programa de investigación La estructura atómica
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Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
550
III9 PROGRAMA DE INVESTIGACIOacuteN Q1 ESTRUCTURA ATOacuteMICA Y
ENLACE QUIacuteMICO iquestPOR QUEacute PRESENTAN REGULARIDADES LAS
PROPIEDADES DE LOS ELEMENTOS QUIacuteMICOS Y POR QUEacute SE UNEN
ENTRE SI PARA FORMAR SUSTANCIAS
En este anexo se recogen comentarios y anaacutelisis de algunas actividades del
programa de investigacioacuten Q1 Estructura atoacutemica Sistema perioacutedico y enlace
quiacutemico asiacute como documentos de apoyo y materiales complementarios del mismo
Se incluye la diagnosis inicial de estructura atoacutemica con el documento antes de
empezar atreacutevete y contesta y los comentarios y anaacutelisis de los resultados obtenidos con
el mismo Se propone una seleccioacuten de modelos y simulaciones con ordenador de
estructura atoacutemica terminando con una seleccioacuten de algunos de los documentos de
apoyo elaborados sobre la estructura atoacutemica que incluyen comentarios de textos
documentos histoacutericos y de relaciones CTS
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
551
III10 Diagnosis inicial Estructura atoacutemica Antes de empezar atreacutevete y contesta
1 iquestCoacutemo se puede explicar la neutralidad eleacutectrica del aacutetomo si estaacute formado por partiacuteculas
maacutes pequentildeas las cuaacuteles poseen carga eleacutectrica
2 Indica si te parecen o no correctas las siguientes frases justificando tu respuesta
a) ldquoLos aacutetomos de oro son maacutes duros que los aacutetomos de oxiacutegenordquo
b) Cuando un soacutelido como el hierro se funde sus aacutetomos pasan de soacutelido a liacutequido
3 Explica como puede un aacutetomo neutro adquirir carga positiva Justifica la respuesta que creas
correcta
a) gana electrones
b) gana protones
c) pierde electrones
d) pierde protones
e) un aacutetomo no puede adquirir carga positiva
4 Las partiacuteculas A B C D E y F tienen los protones neutrones y electrones que se indica
Sentildeala en la casilla correspondiente mediante una ldquoxrdquo queacute partiacuteculas son a) iones positivos b)
isoacutetopos del mismo elemento quiacutemico c) iones negativos
Protones Neutrones Electrones a) Iones
positivos
b)
isoacutetopos
c) Iones
negativos
A 9 10 9
B 8 8 10
C 12 13 12
D 11 12 11
E 10 9 10
F 12 12 10
5 iquestQueacute le ocurre a un aacutetomo si se le arranca alguacuten electroacuten de su corteza
a) Se destruye el aacutetomo porque se vuelve inestable
b) El aacutetomo queda cargado positivamente
c) El aacutetomo queda cargado negativamente
d) En condiciones normales es casi imposible arrancar un electroacuten a un aacutetomo
6 Seguacuten el modelo atoacutemico de Boumlhr cuando un aacutetomo de hidroacutegeno pierde un electroacuten el ion
H+ que queda consiste en
a) Uacutenicamente el nuacutecleo del aacutetomo de hidroacutegeno
b) El nuacutecleo del aacutetomo y solo una oacuterbita vaciacutea
c) El nuacutecleo y variacuteas orbitas vaciacuteas
d) Uacutenicamente una oacuterbita vaciacutea
7 iquestCoacutemo explicar que elementos como fluacuteor y sodio cuyos aacutetomos tienen masas atoacutemicas
proacuteximas tengan propiedades muy diferentes
8 iquestA queacute es debido que elementos cuyos aacutetomos tienen masas atoacutemicas muy diferentes (coacutemo
ocurre en cada columna del sistema perioacutedico sodio y cesio por ejemplo) tengan propiedades
muy semejantes
9 Explica iquestQueacute ocurre con un aacutetomo metaacutelico cuando reacciona para formar un compuesto ioacutenico
a) Gana electrones b) Pierde electrones c) Comparte
electrones
d) Pierde protones e) Pierde neutrones
10 En un enlace covalente simple el nuacutemero de electrones que comparten los aacutetomos que forman
el enlace es
a) 0 b)1 c) 2 d) 4 e) 8
11 Justifica a) iquestQueacute tipo de enlace es el que une dos aacutetomos de fluacuteor para formar una moleacutecula de ese
compuesto (F2)
b) iquestY el que une un aacutetomo de fluacuteor con uno de magnesio (Mg) para formar fluoruro de magnesio
(MgF2)
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
552
III11 Comentarios y anaacutelisis de resultados a la Diagnosis inicial Estructura atoacutemica
1 iquestCoacutemo se puede explicar la neutralidad eleacutectrica del aacutetomo si estaacute formado por
partiacuteculas maacutes pequentildeas las cuaacuteles poseen carga eleacutectrica
Comentario Aunque es contestada correctamente por algo maacutes del 60 del alumnado tanto
de los grupos experimental como de control muchos de estos alumnos tienen dificultad para
justificar y expresar correctamente sus ideas no logran explicar que se compensan las cargas
eleacutectricas positivas y negativas al tener el aacutetomo neutro el mismo nuacutemero de protones en el
nuacutecleo que de electrones en sus oacuterbitas electroacutenicas y que tienen la misma carga eleacutectrica pero
de signo contrario
Despueacutes del proceso de ensentildeanza no suelen haber grandes dificultades en contestar
correctamente aunque se obtiene un mayor porcentaje de respuestas positivas en el grupo
experimental (92 de aciertos) que en el grupo de control (60 de aciertos)
2 Indica si te parecen o no correctas las siguientes frases justificando tu respuesta
a) ldquoLos aacutetomos de oro son maacutes duros que los aacutetomos de oxiacutegenordquo
b) ldquoCuando un soacutelido como el hierro se funde sus aacutetomos pasan de soacutelido a liacutequidordquo
Comentario Solo es contestada correctamente por alrededor del 30 del alumnado tanto de
los grupos experimental como de control Muchos alumnos y alumnas incluso en 1ordm de
bachillerato habiendo tratado el tema en 3ordm y en 4ordm de la ESO atribuyen a los aacutetomos
individuales las propiedades macroscoacutepicas de las sustancias elementales No consideran que la
dureza es una propiedad de las sustancias que no podemos aplicar a los aacutetomos que solo tiene
sentido desde un punto de vista macroscoacutepico y que con ella nos referimos a la mayor o menor
facilidad para rayar ldquoun trozo de orordquo Es una propiedad aplicable a conjuntos formados por
enormes cantidades de aacutetomos de oro pero no a pocos de ellos y mucho menos a uno De la
misma forma coherentes con esa idea alternativa de dotar de las propiedades macroscoacutepicas de
las sustancias a sus componentes microscoacutepicos piensan mayoritariamente que al cambiar de
fase la sustancia tambieacuten lo hacen los aacutetomos que la forman
Despueacutes del proceso de ensentildeanza siguen encontrando dificultades en contestar correctamente
aunque se obtiene un mayor porcentaje de respuestas positivas en el grupo experimental (65
de aciertos) que en el grupo de control (45 de aciertos)
3 Explica como puede un aacutetomo neutro adquirir carga positiva Justifica la respuesta que
creas correcta
a) gana electrones
b) gana protones
c) pierde electrones
d) pierde protones
e) un aacutetomo no puede adquirir carga positiva
Comentario La mayoriacutea del alumnado de 1ordm de bachillerato tanto de los grupos experimental
como de control contesta correctamente alrededor de un 65 antes del proceso de ensentildeanza
Cuando se les pregunta sobre la forma de adquirir un aacutetomo carga negativa mayoritariamente
sentildealan de forma correcta la ganancia de electrones pero tienen maacutes dificultad de contestar
correctamente y justificar la adquisicioacuten de carga positiva que muchos la asocian a ganar cargas
positivas (protones)
Despueacutes del proceso de ensentildeanza no suelen haber grandes dificultades en contestar
correctamente aunque se obtiene un mayor porcentaje de respuestas positivas en el grupo
experimental (92 de aciertos) que en el grupo de control (70 de aciertos)
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
553
4 Las partiacuteculas A B C D E y F tienen los protones neutrones y electrones que se indica
Sentildeala en la casilla correspondiente mediante una ldquoxrdquo queacute partiacuteculas son a) iones
positivos b) isoacutetopos del mismo elemento quiacutemico c) iones negativos
Protones Neutrones Electrones a) Iones
positivos
b)
isoacutetopos
c) Iones
negativos
A 9 10 9
B 8 8 10
C 12 13 12
D 11 12 11
E 10 9 10
F 12 12 10
Comentario Esta pregunta solo es contestada correctamente en su totalidad antes del proceso
de ensentildeanza por el 40 del alumnado tanto de los grupos experimental como de control La
mayor dificultad la encuentran en detectar los isoacutetopos del mismo elemento y los iones
positivos respectivamente y contestan de forma mayoritaria sentildealando correctamente los iones
negativos
Despueacutes del proceso de ensentildeanza evolucionan muy positivamente los conocimientos y no
suelen haber grandes dificultades en contestar correctamente aunque se obtiene un mayor
porcentaje de respuestas positivas en el grupo experimental (87 de aciertos) que en el grupo
de control (66 de aciertos)
5 iquestQueacute le ocurre a un aacutetomo si se le arranca alguacuten electroacuten de su corteza
a) Se destruye el aacutetomo porque se vuelve inestable
b) El aacutetomo queda cargado positivamente
c) El aacutetomo queda cargado negativamente
d) En condiciones normales es casi imposible arrancar un electroacuten a un aacutetomo
Comentario La mayoriacutea del alumnado de 1ordm de bachillerato tanto de los grupos experimental
como de control contesta correctamente alrededor de un 73 antes del proceso de ensentildeanza
Contestan acertadamente que el aacutetomo queda cargado positivamente Despueacutes del proceso de
ensentildeanza mejora el porcentaje de respuestas correctas obtenieacutendose un mayor porcentaje de
respuestas positivas en el grupo experimental (92 de aciertos) que en el grupo de control (75
de aciertos)
A5 (N=30) [1ordm Bachillerato]
a b c d 1 (33 ) 22 (730 ) 6 (200) 1 (33 )
6 Seguacuten el modelo atoacutemico de Boumlhr cuando un aacutetomo de hidroacutegeno pierde un electroacuten el
ion H+
que queda consiste en
a) Uacutenicamente el nuacutecleo del aacutetomo de hidroacutegeno
b) El nuacutecleo del aacutetomo y solo una oacuterbita vaciacutea
c) El nuacutecleo y variacuteas orbitas vaciacuteas
d) Uacutenicamente una oacuterbita vaciacutea
Comentario Esta pregunta solo es contestada correctamente antes del proceso de ensentildeanza
por el 43 del alumnado tanto de los grupos experimental como de control La mayoriacutea del
A3 (N=30) [1ordm Bachillerato]
a b c d e 1 (33 ) 9 (300 ) 19 (633) 1 (33 ) 0 (0)
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
554
alumnado mantienen graves errores conceptuales sobre el modelo cuaacutentico elemental del aacutetomo
considerando que los orbiacutetales son independientes de los electrones y que por tanto pueden o no
estar ocupados por eacutestos Presentan la idea de orbital estanteriacutea que pueden ser ocupados por
electrones O bien considerar que los orbiacutetales son las envolventes de las posibles trayectorias
del electroacuten en el aacutetomo Muy pocos alumnos y alumnas piensan que los orbiacutetales estaacuten
asociados a propiedades de los electrones y no tienen existencia independiente de estos La
estructura electroacutenica es explicada a veces a partir de la ordenacioacuten de orbiacutetales de menor a
mayor energiacutea que despueacutes se ocupa fruto en parte de las analogiacuteas empleadas en la ensentildeanza
Despueacutes del proceso de ensentildeanza aunque se obtienen mejores resultados siguen presentaacutendose
en gran parte del alumnado las mismas ideas alternativas aunque se obtiene un mayor
porcentaje de respuestas positivas en el grupo experimental (65 de aciertos) frente al grupo
de control (52 de aciertos)
La palabra ldquoocuparrdquo ldquollenarrdquo ldquocolocarrdquo no se deben tomar literalmente Los orbiacutetales no son
un juego de cajas colocadas riacutegidamente en una escala de energiacutea Ni tienen existencia
independiente del electroacuten Cuando decimos que el electroacuten estaacute en un orbital o estado estamos
diciendo que el electroacuten se esta comportando de una determinada forma que se encuentra en un
estado energeacutetico determinado
A6 (N=30) [1ordm Bachillerato]
a b c d 13 (433 ) 12 (400 ) 4 (133) 1 (33 )
7 iquestCoacutemo explicar que elementos como fluacuteor y sodio cuyos aacutetomos tienen masas atoacutemicas
proacuteximas tengan propiedades muy diferentes
Comentario La mayoriacutea del alumnado de 1ordm de bachillerato tanto de los grupos experimental
como de control contesta correctamente alrededor de un 69 antes del proceso de ensentildeanza
pero sin una explicacioacuten adecuada Contestan mayoritariamente que por estar en distinto grupo
del sistema perioacutedico pero no hacen mencioacuten a los electrones de valencia o a propiedades
perioacutedicas como las diferencia de electronegatividad Con el proceso de ensentildeanza mejora el
porcentaje de respuestas correctas obtenieacutendose un mayor porcentaje de respuestas maacutes
correctas en el grupo experimental (75 de aciertos) que en el grupo de control (55 de
aciertos)
8 iquestA queacute es debido que elementos cuyos aacutetomos tienen masas atoacutemicas muy diferentes
(coacutemo ocurre en cada columna del sistema perioacutedico sodio y cesio por ejemplo) tengan
propiedades muy semejantes
Comentario La mayoriacutea del alumnado de 1ordm de bachillerato tanto de los grupos experimental
como de control contesta correctamente alrededor de un 64 antes del proceso de ensentildeanza
pero sin una explicacioacuten adecuada Contestan mayoritariamente que por estar en el mismo
grupo o familia del sistema perioacutedico pero no hacen mencioacuten a los electrones de valencia o a
propiedades perioacutedicas como la similitud de los valores de la electronegatividad o el potencial
de ionizacioacuten Con el proceso de ensentildeanza mejora el porcentaje de respuestas correctas
obtenieacutendose un mayor porcentaje de respuestas positivas en el grupo experimental (80 de
aciertos) que en el grupo de control (60 de aciertos)
9 Explica iquestQueacute ocurre con un aacutetomo metaacutelico cuando reacciona para formar un compuesto ioacutenico
a) Gana electrones b) Pierde electrones c) Comparte electrones
d) Pierde protones e) Pierde neutrones
Comentario La mayoriacutea del alumnado de 1ordm de bachillerato tanto de los grupos experimental
como de control contesta correctamente alrededor de un 60 antes del proceso de ensentildeanza
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
555
pero sin una explicacioacuten adecuada La idea alternativa maacutes extendida es pensar que se
comparten electrones sin pensar que en las sustancias ioacutenicas hay una transferencia de
electrones del metal al no metal Con el proceso de ensentildeanza mejora sin mucha dificultad el
porcentaje de respuestas correctas obtenieacutendose un mayor porcentaje de respuestas positivas en
el grupo experimental (90 de aciertos) que en el grupo de control (70 de aciertos)
10 En un enlace covalente simple el nuacutemero de electrones que comparten los aacutetomos que
forman el enlace es
a) 0 b)1 c) 2 d) 4 e) 8
Comentario Esta pregunta solo es contestada correctamente antes del proceso de ensentildeanza
por el 40 del alumnado tanto de los grupos experimental como de control La mayoriacutea del
alumnado el 53 elige un electroacuten como formacioacuten del enlace en un enlace covalente simple
Despueacutes del proceso de ensentildeanza se obtienen mejores resultados siguen presentaacutendose en una
parte del alumnado los mismos errores aunque se obtiene un mayor porcentaje de respuestas
positivas en el grupo experimental (85 de aciertos) frente al grupo de control (66 de
aciertos)
11 Justifica a) iquestQueacute tipo de enlace es el que une dos aacutetomos de fluacuteor para formar una moleacutecula
de ese compuesto (F2)
b) iquestY el que une un aacutetomo de fluacuteor con uno de magnesio (Mg) para formar fluoruro de
magnesio (MgF2)
Comentario La mayoriacutea del alumnado de 1ordm de bachillerato tanto de los grupos experimental
como de control contesta correctamente alrededor de un 64 antes del proceso de ensentildeanza
pero sin una explicacioacuten adecuada Contestan mayoritariamente que presentan enlace covalente
y ioacutenico respectivamente pero sin ninguna explicacioacuten o sin una justificacioacuten adecuada No
hacen mencioacuten a los electrones compartidos o transferidos con la formacioacuten de iones debido a
las diferentas de electronegatividad de los aacutetomos Despueacutes del proceso de ensentildeanza mejora
el porcentaje de respuestas correctas obtenieacutendose un mayor porcentaje de respuestas positivas
en el grupo experimental (80 de aciertos) con respecto al grupo de control (60 de
aciertos) y mayoritariamente son justificadas con correccioacuten
A9 (N=30) [1ordm Bachillerato]
a b c d e 2 (67 ) 18 (600 ) 8 (267) 1 (33 ) 0 (0)
A10 (N=30) [1ordm Bachillerato]
a b c d e 0 (00 ) 16 (530 ) 12 (400) 1 (33 ) 1 (33 )
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
556
III12 Modelos y simulaciones con ordenador de estructura atoacutemica Se encuentran en el CD -ROM que hemos elaborado diferentes simulaciones animaciones y
aplicaciones interactivas con sus programas de actividades Se utilizan como actividades de
refuerzo o ampliacioacuten o como actividades complementarias Las simulaciones recogidas
applets animaciones en Flash o videos son los siguientes
Animaciones y simulaciones estructura atoacutemica Laboratorio virtual de fiacutesica y quiacutemica
SIMULACIONES APPLETS Estructura Atoacutemica Sistema Perioacutedico Enlace Quiacutemico
Experiencia de Rutherford 1 Propiedades perioacutedicas Enlace ioacutenico Madelung
Experiencia de Rutherford 2 Sistema perioacutedico mudo Enlace Covalente OM
Aacutetomo de Boumlhr Alotropiacuteas del carbono
Aacutetomo de Boumlhr 2 Tipos de soacutelidos
Nuacutemeros cuaacutenticos y orbitales Fuerza intermoleculares
Efecto fotoeleacutectrico
ANIMACIONES FLASH
Estructura Atoacutemica Sistema Perioacutedico Enlace Quiacutemico
Espectro absorcioacuten Sistema perioacutedico 3D Formacioacuten moleacutecula H2
absorcioacuten de luz Familias SP Disolucioacuten de NaBr en agua
emisioacuten de luz Tetris Disolucioacuten de Br2 en agua
orbita y orbital Electronegatividad Sustancias moleculares
Radio atoacutemico Na Ca S8 P4
VIacuteDEOS
Estructura Atoacutemica Sistema Perioacutedico Enlace Quiacutemico
Isoacutetopos del H Postulados de Boumlhr Estructura del Na Cl
Modelo de Boumlhr-Li Tabla perioacutedica Disolucioacuten del Na Cl
ACTIVIDADES
Estructura Atoacutemica Sistema Perioacutedico Enlace Quiacutemico
Pizarra configuracioacuten
electroacutenica Pizarra Prop Perioacutedicas Formulas y tipo de enlace
Emparejamiento cartas Lewis y polaridad
Emparejamiento elementos
MOLEacuteCULAS ACTIVAS EN 3D
Soacutelidos ioacutenicos Soacutelidos moleculares Soacutelidos covalentes Soacutelidos metaacutelicos
Na Cl CH4 Carbono (diamante) Na
CsCl Be Cl2 BF3 Grafito Au
CaF2 SO2 PCl5 Silicio Cuarzo Ca
ZnS H2O NH3 C60 Zn
S8 H2SO4 Rutilo Cd
ADN 1-
butanol Nitruro de boro Hg
Ir al Inicio Resumen
tema Unidad Mapa conceptual Presentacion Sistema P Web Quest
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
557
III13 DOCUMENTOS DE APOYO PARA LA ESTRUCTURA ATOacuteMICA
Estos documentos se utilizan como material de apoyo y complementario de la Unidad didaacutectica
Incluyen comentario de textos con sus guiacuteas de lectura y diversos documentos de apoyo de
refuerzo o ampliacioacuten Muchos de estos documentos ponen de manifiesto las relaciones entre la
ciencia la tecnologiacutea la sociedad y el ambiente
Lecciones interactivas de quiacutemica Simulaciones de estructura atoacutemica
El experimento de dispersioacuten de las partiacuteculas alfa
Correspondencia Rutherford ndash Bohr
Documento biograacutefico Evolucioacuten histoacuterica de los modelos atoacutemicos
Documento biograacutefico Sistema perioacutedico y enlace quiacutemico
Texto Mendeleiev y la clasificacioacuten de los elementos Mendeleiev y el sistema perioacutedico de los elementos
El sistema perioacutedico actual
Elementos quiacutemicos descubiertos por espantildeoles
Comentarios de textos originales de Blas Cabrera Los aacutetomos y aacutetomos y moleacuteculas
Pauling cientiacutefico y pacifista
El enlace quiacutemico
Tipos de sustancias seguacuten sus enlaces
Trabajos praacutecticos
iquestCuaacutel es la estructura de las sustancias
Mapa conceptual Estructura atoacutemica Sistema perioacutedico y enlace quiacutemico
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
558
LECCIONES INTERACTIVAS DE QUIacuteMICA SIMULACIONES DE ESTRUCTURA ATOacuteMICA EL MODELO ATOacuteMICO DE BOHR ESPECTROS DE ABSORCIOacuteN Y EMISIOacuteN
Introduccioacuten
El modelo atoacutemico de Rutherford (1911) que es correcto en cuanto a la estructura nuclear no explica
entre otras cosas la estabilidad del aacutetomo y los espectros atoacutemicos En el antildeo 1913 el fiacutesico daneacutes Niels
Bohr disciacutepulo de Rutherford propone un modelo para el aacutetomo de hidroacutegeno basado en tres postulados
que combina aspectos de la fiacutesica claacutesica y de la fiacutesica moderna (aspectos cuaacutenticos) Posteriormente
Sommerfeld indica que las orbitas del electroacuten alrededor del nuacutecleo tambieacuten podiacutean ser eliacutepticas
apareciendo el modelo conocido como de Bohr-Sommerfeld que requeriraacute posteriormente del uso de tres
nuacutemeros cuaacutenticos para definir la energiacutea del electroacuten en la oacuterbita la forma del oacuterbital y la orientacioacuten (n
l ml) A estos nuacutemeros se les conoce actualmente como nuacutemero cuaacutentico principal secundario y
magneacutetico
En el antildeo 1924 el priacutencipe y fiacutesico franceacutes De Broglie afirma el comportamiento ondulatorio del electroacuten
del aacutetomo de hidroacutegeno Schroumldinger fiacutesico austriaco en el antildeo 1926 da un tratamiento cuaacutentico al
electroacuten definiendo una funcioacuten de onda cuya solucioacuten viene dada por los tres nuacutemeros cuaacutenticos
anteriores que describen un orbital atoacutemico (nube de carga)
El cuadrado de la funcioacuten de onda de Schroumldinger 2 representa la probabilidad de encontrar al electroacuten en
una regioacuten cercana al nuacutecleo pudiendo dar de esta manera una forma a los orbitales atoacutemicos
El principio de incertidumbre de Heisenberg (1927) es una consecuencia inevitable de la mecaacutenica
cuaacutentica y contradice totalmente la idea de orbita circular definida por Bohr
Leccioacuten 1 Leccioacuten interactiva del aacutetomo de hidroacutegeno Entra en la siguiente direccioacuten
httpwwwwalter-fendtdeph11sbohrh_shtm
para ello pica en la direccioacuten o en el graacutefico adjunto pulsando la
tecla control
Despueacutes de familiarizarte con el funcionamiento del applet realiza
las siguientes actividades
ACTIVIDADES
A1 Completa la siguiente tabla con los valores del applet y contesta a las preguntas
que se te plantean
ni r E
1
2
3
4
5
6
1 Analiza los valores de los radios para las siete primeras oacuterbitas de Bohr y busca la relacioacuten que
existe entre cada una de ellas con la de la 1ordf oacuterbita de Bohr Busca en el libro de texto la ecuacioacuten
que define el radio de las oacuterbitas r en funcioacuten de n Analiza lo observado iquestsigue la proporcioacuten de
radios 4 9 16 25 36 49 con respecto al radio de la 1ordf oacuterbita iquestpor queacute
2 Analiza los valores de la energiacutea para las siete primeras oacuterbitas de Bohr y busca la relacioacuten
que existe entre cada una de ellas con la de la 1ordf oacuterbita de Bohr Fiacutejate que todas las energiacuteas de las oacuterbitas de Bohr son negativas iquestPor queacute A medida que ldquonrdquo aumenta tambieacuten lo
hace la energiacutea del electroacuten iquestPor queacute Si n tiende a infinito (electroacuten infinitamente separado del
protoacuten del nuacutecleo a que valor tiende la energiacutea (Por esto el aacutetomo es maacutes estable que sus
componentes aislados Expliacutecalo) 3 Usando el applet observa y analiza la energiacutea de la oacuterbita 1 y luego la energiacutea de la oacuterbita 3 Fiacutejate y
responde iquestcoacutemo se mueve el electroacuten iquestSe mueve con igual velocidad lineal el electroacuten en la oacuterbita 3 que
en la 1 iquestdoacutende es mayor Busca en el libro de texto la ecuacioacuten que define la velocidad del electroacuten v en
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
559
funcioacuten de n a partir del 2ordm postulado de Bohr Analiza el significado fiacutesico de la ecuacioacuten que nos da la
velocidad del electron y de queacute magnitudes depende y relacioacutenalo con lo observado en el applet
A2 Boumlhr basaacutendose en la interaccioacuten electrostaacutetica y en las leyes del movimiento de Newton demostroacute que
la energiacutea que tiene el electroacuten en el aacutetomo de hidroacutegeno viene dado por
2
1middot
nRE Hn
Donde RH la constante de Rydberg tiene un valor de RH = 218middot 10
-18 J
La variacioacuten de energiacutea de una transicioacuten vendraacute dada seguacuten la ecuacioacuten de Planck por
22
11middotmiddotmiddot
fi
Hifnn
Rc
hhEEE
donde h es la constante de Planck h=663middot10-34 Jmiddots y c es la velocidad de luz (c=3middot108 mmiddots-1) 1 Determina mediante el applet la energiacutea de la radiacioacuten emitida en el salto del electroacuten del nivel n=3 a
n=1 por una simple resta (nivel tres menos nivel uno) El resultado debe dar un valor positivo iquestQueacute
significa Haciendo uso de la ecuacioacuten de Planck E = hmiddot determina despejando la frecuencia de esa
liacutenea espectral
2 Ahora de forma analiacutetica mediante la ecuacioacuten de Rydberg 1 = RH (1ni2 ndash 1nj
2) doacutende ni=1 y nj=3
determina la longitud de onda de esa radiacioacuten y posteriormente la frecuencia ( = c) Por la ecuacioacuten de
Planck calcula la energiacutea de esa transicioacuten
3 Compara los valores iquestse obtiene la misma energiacutea por ambos caminos
4 iquestCuaacutel es la longitud de onda en nanoacutemetros de un fotoacuten emitido durante la transicioacuten desde el estado n i
igual a 5 al estado nf igual a 2 en el aacutetomo de hidroacutegeno iquestEs un proceso de absorcioacuten o de emisioacuten de
energiacutea iquestA queacute tipo de liacutenea espectral da lugar la anterior transicioacuten electroacutenica
A3 El proceso de emisioacuten de energiacutea seguacuten la teoriacutea atoacutemica de Boumlhr ocurre en un aacutetomo de
hidroacutegeno excitado donde un electroacuten que inicialmente esta en y una oacuterbita de mayor energiacutea
regresa a su orbita estacionaria de menor energiacutea y en este proceso libera un fotoacuten cuya diferencia
de energiacutea viene dada por la ecuacioacuten de Planck
1 iquestCuaacutel es la longitud de onda correspondiente en nanoacutemetros de un fotoacuten emitido durante la transicioacuten
del ni = 6 al nf = 4 en el aacutetomo de hidroacutegeno
2 iquesty si ahora salta al nivel 3
3 iquesty si por uacuteltimo salta al nivel 1 (estado fundamental) 4 Indica a queacute tipo de liacutenea espectral (regioacuten del espectro) da lugar cada una de las anteriores saltos
electroacutenicos
5 Indica consultando la tabla siguiente las regiones del espectro y las series espectrales
de emisioacuten del aacutetomo de hidroacutegeno a que corresponderiacutean las transiciones de las
actividades A2 y A3 Serie nf ni Regioacuten del espectro
Lyman 1 234 Ultravioleta
Balmer 2 345 Visible y UV
Paschen 3 456 Infrarrojo
Brackett 4 567 Infrarrojo
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
560
Leccioacuten 2 ldquoLeccioacuten interactiva espectros del aacutetomo de
hidroacutegeno Modelo de Boumlhrrdquo
Entra en la siguiente direccioacuten pulsando con control en el
graacutefico
httpwwweducarednetaprendeanavegar3premiadosganadores
d456
A continuacioacuten del menuacute que aparece a la izquierda
haz clic en Bohr
Haz clic en el menuacute superior en Fundamentos
Busca la EXPERIENCIA y pincha en ella con el ratoacuten
Ya estaacutes en disposicioacuten de empezar a trabajar de forma interactiva
1 Juega con el applet cambiando la oacuterbita actual inicial (nj) y la orbita de destino final (ni)
Fiacutejate en el espectro de emisioacuten (salto de una oacuterbita exterior a otra interior) Tambieacuten puedes
cambiar el radio de las cuatro primeras oacuterbitas Analiza lo que observas
2 Usando el applet (con los radios de oacuterbita iniciales) anota la longitud de onda de la radiacioacuten
emitida para el salto del nivel 3 al nivel 1 iquestEn queacute regioacuten del espectro electromagneacutetico se
encuentra esa radiacioacuten iquestA queacute serie del aacutetomo de hidroacutegeno pertenece dicha liacutenea espectral
3 Utilizando la ecuacioacuten de Rydberg determina la del salto anterior
Ayuda 1 = RH (1ni2 ndash 1nj
2) constante de Rydberg = 1097middot10
7 m
-1
4 Compara el valor obtenido de la longitud de onda del apartado 3 (forma analiacutetica) con el del
apartado 2 (por el applet)
Ayuda 1nm=10-9
m
5 iquestDe queacute color es la liacutenea que responde al salto del nivel n=3 al n=2 iquestPor queacute estaacute en la regioacuten
del visible iquestA queacute serie pertenece iquestCuaacutel es la energiacutea y la frecuencia de la radiacioacuten emitida
Ayuda = c E = hmiddot (Ec Planck) c=3middot108 mmiddots
-1 h=663middot10
-34 Jmiddots
6
7 6 Para el salto del nivel n=1 al n=4 (espectro de absorcioacuten) iquesten queacute zona del espectro
electromagneacutetico estaacute definida la raya oscura iquesty para la transicioacuten n=2 a n=3 iquestCuaacuteles son las
longitudes de onda de las radiaciones absorbidas
8
9
10 7 Si variamos el radio de la orbita 3 y ponemos un valor de 496 con respecto a la primera oacuterbita
determina la longitud de onda del salto del nivel n=4 a n=3 iquestEn queacute zona del espectro estariacutea esta
transicioacuten
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
561
Otras direcciones para el bloque I Estructura atoacutemica
Una direccioacuten muy interesante de estructura atoacutemica con numerosas animaciones interactivas en flash
Leccioacuten 3 ldquoLeccioacuten interactiva sobre el Sistema Perioacutedicordquo
httpeoscnicemecdesmem2002quimicaindexhtml Aquiacute puedes ver lo siguiente
Evolucioacuten histoacuterica de la tabla perioacutedica
Orbitales atoacutemicos y estructura electroacutenica
Todos los espectros atoacutemicos de los elementos quiacutemicos (hasta Z=98)
Caracteriacutesticas de los elementos quiacutemicos
Historia de la Ciencia
Tabla perioacutedica actual Caracteriacutesticas
Propiedades perioacutedicas
Juegos
Etc
No olvides trabajar en esta direccioacuten Te ayudaraacute a comprender el bloque de estructura atoacutemica de
quiacutemica Sobre todo analiza los apartados subrayados
Leccioacuten 4 ldquoLeccioacuten interactiva sobre el Sistema Perioacutedico y propiedades perioacutedicasrdquo
Teclea la direccioacuten o pulsa con control sobre el graacutefico
httpeoscnicemecdesmem2000tablapindexhtm
Aquiacute encontraraacutes
Concepto del aacutetomo a lo largo de la historia
Propiedades perioacutedicas
Tabla perioacutedica
Actividades tipo test y actividades a desarrollar Actividades
Usando el programa determinar y describir razonadamente el elemento de mayor energiacutea de ionizacioacuten
el elemento de menor energiacutea de ionizacioacuten
el elemento de mayor radio atoacutemico
el grupo al que pertenecen los elementos que presentan mayor potencial de ionizacioacuten en
cada periacuteodo
una regla general que indique la variacioacuten del radio atoacutemico dentro de un mismo grupo y
dentro de un mismo periodo
una regla general que indique la variacioacuten del potencial de ionizacioacuten en el sistema
perioacutedico
coacutemo variacutea de forma general el radio atoacutemico en los grupos
cuaacuteles son los elementos de mayor y menor valor de electronegatividad
una regla general que indique la variacioacuten de la electronegatividad en los periacuteodos del
sistema perioacutedico
una regla general que indique la variacioacuten de la electronegatividad en los diferentes grupos
del sistema perioacutedico
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
562
Otra direccioacuten maacutes
Leccioacuten 5 ldquoLeccioacuten interactiva sobre los nuacutemeros
cuaacutenticos y los orbiacutetales atoacutemicosrdquo Entra en la siguiente
direccioacuten
httpwebphysicsdavidsoneduAppletsHydrogenicdefault
html
(Haz clic sobre el grafico pulsando control)
En esta direccioacuten podraacutes dibujar todos los orbitales
atoacutemicos (s p d y f) y veraacutes como medida que ldquonrdquo
aumenta tambieacuten lo hace el orbital asiacute 1s lt 2s lt3s
2plt3plt4p etc Se puede ver a los orbitales de tres formas
distintas radial angular y mapa de densidad
electroacutenica (nube de carga)
Desde un punto de vista mecano-cuaacutentico los nuacutemeros cuaacutenticos son soluciones de la ecuacioacuten
de Schroumlndinger
nordmcuaacutentico posibles valores
n principal 123 l secundario 0(n-1)
m magneacutetico -l 0+l
Modifica los tres nuacutemeros cuaacutenticos y observa su representacioacuten
En la columna o tabla puedes modificar los valores de los nuacutemeros cuaacutenticos (nlm) del aacutetomo
de Hidroacutegeno Al hacer clic sobre Dibuja o ldquoPlotrdquo se representaraacuten Despueacutes de familiarizarte con el funcionamiento del applet realiza las siguientes actividades
ACTIVIDADES
1 Indica cuaacutentos orbitales pueden existir a) en el primer nivel de energiacutea b) en el segundo nivel
de energiacutea Escribe coacutemo se denominan dibujalos e indica los tres nuacutemeros cuaacutenticos que
caracterizan a cada uno de ellos Comprueba tus respuestas por medio del applet y realiza un
informe con los resultados obtenidos
2 Describe la forma geomeacutetrica y el nuacutemero de orbitales s p y d que hay en el tercer nivel de
energiacutea Describe los tres nuacutemeros cuaacutenticos que caracterizan a cada uno de ellos Comprueacutebalo
mediante el applet
3 Indica razonadamente si las siguientes ternas de nuacutemeros cuaacutenticos (nlm) pueden representar
a un orbital Indica en cada caso a cuaacutel y comprueacutebalo mediante el applet
a) (100) b) (000) c) (111) d) (200) e) (201) f)(210) g) (211)h) (21-1) i)
(220) j)(31-1) k) (321) l) (123) Comprueba tus respuestas mediante el applet y
justifica los resultados obtenidos
Volver a la paacutegina proncipal
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
563
EL EXPERIMENTO DE DISPERSIOacuteN DE LAS PARTIacuteCULAS ALFA
ERNEST RUTHERFORD (1871-1937)
ldquohellip Habiacutea observado la dispersioacuten de partiacuteculas y el doctor Geiger en mi laboratorio lo habiacutea
examinado con detalle Encontroacute que en laminas de metales pesados que
la dispersioacuten era normalmente pequentildea del orden de un grado Un diacutea
Geiger vino y me dijo iquestNo piensa que el joven Marsden a quien estoy
formando en meacutetodos radiactivos debe empezar una pequentildea
investigacioacuten Por entonces yo habiacutea pensado tambieacuten en eso y dije iquestPor
queacute no lo dejamos ver si una partiacutecula puede escapar formando un
aacutengulo grande Puedo decirle en confianza que no creiacute que esto tuviera
lugar pues sabiacuteamos que las partiacuteculas eran partiacuteculas muy raacutepidas con
gran masa y una gran cantidad de energiacutea cineacutetica y puede demostrarse que si la dispersioacuten se debe
al efecto de acumulacioacuten de pequentildeas dispersiones la probabilidad de dispersioacuten de una partiacutecula
hacia atraacutes era muy pequentildea
Despueacutes recuerdo que dos o tres diacuteas maacutes tarde Geiger vino hacia miacute con gran excitacioacuten
diciendo Hemos podido obtener algunas partiacuteculas yendo hacia atraacutes retrocediendo hacia
nosotros
Este era sin duda el hecho maacutes increiacuteble que habiacutea sucedido en mi vida Era casi tan
increiacuteble coacutemo si lanzases una concha de 15 pulgadas a un trozo de papel de seda y volviera hacia
ti y te golpease En consideracioacuten al hecho comprobeacute que esta dispersioacuten hacia atraacutes debe ser el
resultado de una colisioacuten simple y cuando hice los caacutelculos comprobeacute que era imposible obtener
nada de este orden de magnitud a menos que se coja un sistema en el cual la gran parte de la masa
del aacutetomo se concentreacute en un nuacutecleo diminuto Fue entonces cuando tuve la idea de un aacutetomo con
un centro de masa diminuto provisto de una cargardquo
Ernest Rutherford ( 1911)
Adaptado de DICKERSON R GRAY H y HAIGHT G (1980) Principios de Quiacutemica Reverteacute
Barcelona
ACTIVIDADES PARA COMENTAR EL TEXTO DEL EXPERIMENTO DE
RUTHERFORD
1 Lee el texto anterior iquestCuaacutel fue el origen del experimento
2 Completa la ficha de vocabulario con los teacuterminos cientiacuteficos que desconozcas
3 Haz un breve resumen utilizando tus propias palabras de las ideas maacutes importantes del texto
Pon un tiacutetulo adecuado al texto
4 A que se refiere el investigador cuando habla de los meacutetodos radiactivos Busca informacioacuten
sobre ello y descriacutebelo
5 Explica iquestqueacute son las partiacuteculas alfa iquestCoacutemo se obtienen iquestPara queacute las utilizo Rutherford
6 Sentildeala aplicaciones que conozcas de las reacciones nucleares
7 Localiza y sentildeala en el texto distintos aspectos de la metodologiacutea cientiacutefica que veas
reflejados en su lectura
8 Di el nombre y expoacuten la teoriacutea atoacutemica del cientiacutefico que en el siglo XIX pensaba que los
aacutetomos eran partiacuteculas indivisibles
9 Explica brevemente como se descubrieron las partiacuteculas fundamentales del aacutetomo
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
564
En el dibujo siguiente se muestra una representacioacuten esquemaacutetica del montaje experimental utilizado
por Rutherford para estudiar la ldquodispersioacuten de partiacuteculas
Comenta y describe la funcioacuten de cada uno de los elementos utilizados en el montaje experimental
Diferencia entre materiales y aparatos y completa un cuadro como el siguiente
ELEMENTOS DEL MONTAJE
EXPERIMENTAL
FUNCIOacuteN QUE DESEMPENtildeAN
MATERIALES
APARATOS
ACTIVIDAD Los resultados previsibles para este experimento deberaacuten ser interpretados en
funcioacuten de una teoriacutea la misma que guioacute el disentildeo experimental y las observaciones a realizar
1 ) iquestDe queacute teoriacutea se trata iquestQueacute investigador la elaboroacute Describe sus aspectos fundamentales
2) iquestQueacute modelos teoacutericos se utilizan en dicha teoriacutea para explicar los hechos observados
3) De acuerdo al montaje experimental realizado (esquematizado en el dibujo) iquestQueacute observaciones se espera
encontrar Razona sobre ello y descriacutebelas
4) Representa mediante un dibujo los resultados maacutes probables iquestRealmente se encontraron eacutestos Antildeade en
el dibujo las discrepancias encontradas
5)Analiza si existe contradiccioacuten entre los hechos experimentales y la teoriacutea desde la cual se planteoacute y guioacute el
experimento iquestEn queacute consiste esta discrepancia
6)iquestQueacute hizo Rutherford para explicar estos hechos
7) Resultoacute modificada la teoriacutea anterior iquestEn que sentido iquestSe han utilizado nuevos modelos teoacutericos
8)Explica el modelo atoacutemico de Rutherford iquestQueacute hechos consiguioacute explicar iquestCuaacuteles fueron sus
limitaciones iquestQueacute hechos no pudo explicar iquestPor queacute otro modelo atoacutemico fue sustituido
9) Sentildeala aspectos biograacuteficos de Rutherford Sentildealando cronoloacutegicamente hechos cientiacuteficos paralelamente
con los sociales resaltando las caracteriacutesticas de la sociedad de su eacutepoca y las relaciones ciencia tecnologiacutea y
Sociedad (CTS)
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
565
COMENTARIO DE TEXTO UN EXPERIMENTO HISTOacuteRICO CRUCIAL LA EXPERIENCIA DE RUTHERFORD El fiacutesico britaacutenico Ernest Rutherford y sus colaboradores Hans Geiger y Ernest Marsden en 1911 bombardearon con partiacuteculas alfa (con carga positiva) una laacutemina muy fina de oro y observaron que aunque la mayor parte de las partiacuteculas la atravesaban sin desviarse unas pocas sufriacutean una desviacioacuten bastante acusada e incluso algunas rebotaban al llegar a la laacutemina Para explicar estos resultados Rutherford propuso el modelo nuclear del aacutetomo seguacuten el cual la carga positiva de un aacutetomo y la mayoriacutea de su masa estaacuten concentradas en una pequentildea regioacuten central llamada nuacutecleo En este modelo los electrones con carga negativa giraban en oacuterbitas alrededor del nuacutecleo
Actividades
1 iquestQueacute resultados de la dispersioacuten de partiacuteculas alfa cabiacutea esperar seguacuten el modelo atoacutemico de Thomson (los aacutetomos son una esfera de masa y carga uniformes)
2 iquestQueacute resultados experimentales se obtuvieron 3 iquestCoacutemo interpreto Ruthehrford de los resultados inesperados 4 iquestQueacute conclusiones sobre la estructura del aacutetomo enuncio Rutherford 5 iquestQueacute limitaciones o fallos teniacutea el modelo de Rutherford
Las grandes desviaciones de algunas partiacuteculas alfa solo se podiacutean explicar por choque con una partiacutecula de gran masa y elevada carga positiva Eso hizo desechar a Rutherford el Modelo atoacutemico de Thomson el aacutetomo no puede ser una esfera de masa y carga uniformes (Lo que cabiacutea esperar seguacuten el modelo e Thomson que todo el haz de partiacuteculas alfa atravesase la lamina abrieacutendose algo maacutes dispersioacuten y al chocar con la pantalla se originase una mancha fluorescente en liacutenea con el haz) El mismo Rutherford describioacute su asombro ante el resultado con estas palabras ldquohellip Esto es lo maacutes increiacuteble que me ha ocurrido en mi vida Tan increiacuteble como si un proyectil de 15 pulgadas disparado contra una lamina de papel de seda saliese rebotado se volviera y lo golpease a uno helliprdquo De la interpretacioacuten del experimento crucial (1911) Rutherford concluyo que
Toda su carga positiva del aacutetomo estaba concentrada en un pequentildeo granulo central donde reside ademaacutes toda sus masa (el nuacutecleo)
Los electrones giran alrededor del nuacutecleo para no caer sobre eacutel por atraccioacuten electrostaacutetica
El aacutetomo estaba praacutecticamente hueco El anaacutelisis de los datos experimentales indicaba que el radio del nuacutecleo era maacutes de diez mil veces menor que el del aacutetomo
El nuacutemero de cargas positivas elementales en el nuacutecleo (nuacutemero de protones) coincide con el nuacutemero de orden del elemento en la tabla perioacutedica
Coacutemo la masa atoacutemica de los elementos tiene un valor mucho mayor que el calculado a base de los protones del nuacutecleo predice la existencia de otra partiacutecula nuclear sin carga que llamo neutrones (descubierto por Chadwick en 1932 al bombardear berilio con partiacuteculas alfa)
Modelo Nuclear del aacutetomo Fallos del modelo nuclear En contradiccioacuten con las leyes electromagneacuteticas claacutesicas (el electroacuten al girar emite
energiacutea radiante y acabariacutea cayendo sobre el nuacutecleo)
No explicaba los espectros de rayas discontinuos de los aacutetomos de unas frecuencias caracteriacutesticas
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
566
ACTIVIDAD Realiza un breve comentario de la siguiente carta de Niels Bohr a Rutherford
CORRESPONDENCIA RUTHERFORD - BOHR
hellip ldquoDentro le mando el primer capitulo de mi artiacuteculo sobre la constitucioacuten del aacutetomo Espero que
los proacuteximos le seguiraacuten en unos pocos diacuteas Uacuteltimamente he hecho grandes progresos en el trabajo y
espero tener eacutexito en extender las consideraciones empleadas a un nuacutemero de diferentes fenoacutemenos
tales como la emisioacuten de las liacuteneas espectrales magnetismo hellip y posiblemente una indicacioacuten de una
teoriacutea de la constitucioacuten de las estructuras cristalinas hellip Como podraacute observar el primer capiacutetulo trata
principalmente del problema de la emisioacuten de las liacuteneas del espectro considerado desde el punto de
vista esbozado en mi carta anterior Trato de demostrar que desde tal punto de vista parece posible
dar una interpretacioacuten simple a la ley del espectro de hidroacutegeno y que el caacutelculo parece estar
cuantitativamente de acuerdo con los experimentos hellip Espero se daraacute cuenta que he considerado
cuidadosamente el uso simultaacuteneo de la mecaacutenica claacutesica y de la nueva visioacuten sobre la teoriacutea de la
radiacioacuten introducida por Planck Estoy deseando saber que le parece todo estordquo
(Carta de Niels Bohr a Rutherford 6 de Marzo 1913)
Adaptado de Marco B (1992)
ACTIVIDAD Resume las ideas fundamentales que se recogen en los siguientes textos
originales de Rutherford
ldquohellipLa idea de la constitucioacuten del nuacutecleo de los aacutetomos surgioacute inicialmente del intento de contar la
dispersioacuten de partiacuteculas que formaban grandes aacutengulos en su paso a traveacutes de finas laacuteminas de
materia Cayendo en la cuenta de la gran masa y velocidad de las partiacuteculas esas desviaciones tan
grandes eran muy considerables e indicaban que un fuerte campo eleacutectrico o magneacutetico existiacutea en el
aacutetomo Teniendo en cuenta estos resultados parecioacute necesario asumir que e l aacutetomo consta de un
nuacutecleo con masa y carga de muy pequentildeas dimensiones comparado con la magnitud normalmente
aceptada del diaacutemetro del aacutetomo Este nuacutecleo cargado positivamente contiene la mayor parte de la masa
del aacutetomo y estaacute rodeado a una cierta distancia de un conjunto de electrones igual en nuacutemero a la
carga positiva del nuacutecleo En estas condiciones un intenso campo eleacutectrico existe cerca del nuacutecleo y
la gran desviacioacuten de las partiacuteculas en un choque con un aacutetomo simple tiene lugar cuando la
partiacutecula pasa cerca del nuacutecleo (Rutherford 1920)
Cuando un chorro de partiacuteculas incide sobre una laacutemina fina de oro u otro metal una
pequentildea cantidad de las partiacuteculas se dispersan hacia el punto de partida y desaparecen formando un aacutengulo de
maacutes de 9 0ordm El nuacutemero de estas partiacuteculas es enormemente grande mucho maacutes de lo esperado si el aacutengulo
pequentildeo de dispersioacuten del rayo principal se suma al efecto resultante de multitud de desviaciones pequentildeas
Parece claro que pasando a traveacutes de la materia las partiacuteculas a encontraban a veces un campo tan intenso en
el aacutetomo que rebotaban en su camino como resultado de la colisioacuten
Cuando consideramos la masa y la energiacutea de una partiacutecula la observacioacuten es maacutes
sorprendente pues indica que el aacutetomo es el lugar de campos de rebote gigantes Suponiendo que las fuerzas
que median en tales colisiones son del tipo electrostaacutetico se puede deducir que para ocasionar tales rebotes
de las partiacuteculas en un choque atoacutemico el aacutetomo debe contener un centro con masa cargada de muy
pequentildeas dimensiones De esto surgioacute la idea del ahora conocido nuacutecleo del aacutetomo en la cual se considera el
aacutetomo compuesto de un nuacutecleo cargado positivamente que contiene la mayor parte de la masa del aacutetomo
rodeado a unas distancias relativamente grandes por una distribucioacuten de electrones iguales en nuacutemero a las
unidades de carga positiva concentrada en su nuacutecleo
(Discurso de Rutherford a la Sclence Masters Association Cambriacutegde 1923 doce antildeos
despueacutes de sus observaciones)
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
567
DOCUMENTO BIOGRAacuteFICO EVOLUCIOacuteN HISTOacuteRICA DE LOS
MODELOS ATOacuteMICOS (Adaptado del almanaque del 2002 de la Sociedad Canaria de profesores de fiacutesica y quiacutemica)
En 1839 con las investigaciones de Faraday sobre el paso de la electricidad a traveacutes de las disoluciones
se pensoacute que los aacutetomos no eran indivisibles tal y como pensaba Dalton Estas investigaciones y las
realizadas en tubos de descargas de gases pusieron de manifiesto la naturaleza eleacutectrica de la materia
Thomson en 1897 mediante sus investigaciones con rayos catoacutedicos identifico el electroacuten tratando de
esbozar una imagen del aacutetomo que tenia en cuenta los nuevos datos Surgen asiacute los modelos atoacutemicos
Niels Bohr (1885-1962) fiacutesico daneacutes propuso el primer modelo precuaacutentico del aacutetomo basado
en tres postulados Recibioacute el Premio-Nobel de fiacutesica en 1922 por su investigacioacuten relativa a la
estructura de los aacutetomos y la radiacioacuten que emana de ellos Trabajoacute
como disciacutepulo de Thomson y Rutherford y cuando visitoacute Estados
Unidos en 1939 llevoacute la noticia de que Hahn Lise Meitner y
Strassman habiacutean descubierto la fisioacuten del uranio Este fue el cimiento
de la bomba atoacutemica desarrollada en Estados Unidos durante la 2ordf
Guerra Mundial
Antes de salir de Dinamarca en l943 perseguido por los nazis
disolvioacute en aacutecido las medallas de oro del Premio Nobel que le habla
dado a guardar Von Laue y Franck La botella con la solucioacuten de oro
se quedoacute en eacutel Laboratorio de Bohr durante la guerra y cuando
regresoacute a Copenhague precipitoacute el oro y mandoacute refundir las medallas
Despueacutes de la Guerra se comprometioacute en actividades humanitarias y
pacifistas asiacute obtuvo el premio Aacutetomos por la Paz en 1957
John Dalton (1766-1844) nacioacute en
Inglaterra en el seno de una familia
humilde A los 19 antildeos ya era director
de escuela y formuloacute su teoriacutea atoacutemica
en 1803 Fue el primero en publicar una
tabla de masas atoacutemicas relativas y en
dar una base cuantitativa de la teoriacutea
atoacutemica
Propuso su teoriacutea atoacutemica en 1808 asiacute
como una tabla de siacutembolos de
elementos maacutes tarde sustituida En
1826 recibioacute la medalla de oro de la
Royal Societyy de Londres y de la
Academia Francesa de Ciencias
Sir Joseph J
Thomson (1856-
1940) onsiderado
el descubridor del
electroacuten abrioacute el
campo de la fiacutesica
de las partiacuteculas
subatoacutemicas con
su trabajo sobre la
desviacioacuten de los
rayos catoacutedicos
(electrones) en un
campo eleacutectrico
Recibioacute el Premio
Nobel en 1906
Ernest Rutherford (1871-1937)
Fundamentoacute el modelo actual del
aacutetomo formado por un nuacutecleo muy
pequentildeo en el que se concentra la
mayor parte de la masa rodeado por
electrones que ocupan un volumen
mucho mayor Esto lo determinoacute en el
antildeo 1910 mediante la dispersioacuten de
partiacuteculas alfa por laacuteminas de oro con
la colaboracioacuten de Geiger y Mardsen
Al recibir el Premio Nobel de quiacutemica
en 1908 dijo y yo que me creiacutea fiacutesico
Erwin
Schroacutedinger
(1887-1961) nacioacute
en Austria y
publicoacute en 1925 su
famosa ecuacioacuten
de ondas que jugoacute
un papel crucial en
el desarrollo de la
mecaacutenica cuaacutentica
GUIacuteA DE LECTURA 1 Lee el documento biograacutefico y realiza un esquema que recoja las ideas fundamentales del mismo
2 Despueacutes de leer el documento biograacutefico elige uno de los cientiacuteficos que aparecen en el mismo y busca la
informacioacuten necesaria y completa sus aspectos biograacuteficos utilizando la ficha y los documentos de apoyo
entregados por el profesorado sentildealando sus principales aportaciones a la Ciencia y a la Sociedad
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
568
FICHA BIOGRAFIacuteAS DE CIENTIacuteFICOS
Nombre del alumnoa _____________________________ Grupo_____________________
ACTIVIDAD Despueacutes de leer la biografiacutea del cientiacutefico completa la siguiente ficha
Busca la informacioacuten necesaria y utiliza los documentos de apoyo entregados por el
profesorado
BIOGRAFIacuteA DEL CIENTIacuteFICO (___________ - __________)
1 PERFIL BIOGRAacuteFICO
(Cronologiacutea que recoja los principales aspectos de su vida y de su
obra Principales aportaciones realizadas Hechos maacutes destacados)
2 FORMACIOacuteN CIENTIacuteFICA
Principales influencias que recibioacute Ideas dominantes de la Ciencia en
la que se formo Cuaacuteles fueron sus maestros y marcos teoacutericos que
existiacutean en su eacutepoca y que influyeron en su formacioacuten Estado en que
se encontraban los problemas que maacutes tarde abordoacute
3 LA CIENCIA Y LA SOCIEDAD DE SU EacutePOCA
Contexto social y poliacutetico que se viviacutea Influencia de la sociedad de su
eacutepoca en los desarrollos cientiacuteficos Principales acontecimientos
ideas sociales y poliacuteticas de la sociedad de su eacutepoca
4 APORTACIONES A LA CIENCIA
Descubrimientos realizados y teoriacuteas elaboradas Principales obras
escritas por orden cronoloacutegico
5 RELACIONES CON SUS CONTEMPORANEOS
Otros cientiacuteficos o personas relevantes de la sociedad de su eacutepoca
6 APLICACIONES TECNOLOacuteGICAS E IMPLICACIONES SOCIALES DE
LOS DESCUBRIMIENTOS CIENTIacuteFICOS
Establecer un paralelismo cronoloacutegico que sentildeale las interrelaciones
entre la Ciencia la Tecnologiacutea y la Sociedad
7 BIBLIOGRAFIacuteA UTILIZADA
Libros o artiacuteculos de revistas utilizados materiales o documentos de
apoyo entregados por el profesorado y utilizados
Resentildear en la forma APELLIDO Nombre (antildeo) Titulo del libro o
artiacuteculo Ciudad Editorial o nombre nuacutemero y paacuteginas de la revista
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
569
DOCUMENTO BIOGRAacuteFICO SISTEMA PERIOacuteDICO Y ENLACE QUIacuteMICO (Adaptado del almanaque del 2002 de la Sociedad Canaria de profesores de fiacutesica y quiacutemica)
Dimitri Mendelegraveiev (1834-1907) nacioacute en Tobolsk (Siberia) y era el maacutes pequentildeo de trece
hermanos En 1856 terminoacute su carrera de quiacutemica y en 1867 fue
nombrado profesor de quiacutemica inorgaacutenica en la Universidad de
San Petersburgo En la formulacioacuten de su Ley Perioacutedica que
se recoge en el texto ldquoLos principios de la Quiacutemica consideroacute
que las propiedades de los aacutetomos se encontraban relacionadas
con sus masas atoacutemicas lo que constituyoacute una idea brillante por
aquella eacutepoca ya que no se conociacutea nada acerca de la estructura
atoacutemica Mendelegraveiev dejo huecos en su tabla y posteriormente
se comproboacute que tenla razoacuten con el descubrimiento de
elementos como el galio (1874) escandio (1879) y germanio
(1885) Hoy se sabe que la base fundamental de la periodicidad
es el nuacutemero atoacutemico y no la masa atoacutemica
En el antildeo 1890 renuncioacute a la Universidad por el trato opresivo
que el gobierno daba a los estudiantes algunos fueron exiliados
a Siberia por la falta de libertad acadeacutemica
Friedrich August Kekuleacute
(1829-1896) quiacutemico alemaacuten al
que se le reconoce el
establecimiento de las bases de
la moderna teoriacutea estructural de
la quiacutemica orgaacutenica En 1858
demostroacute que el carbono era
tetravalente y que sus aacutetomos
podiacutean unirse formando largas
cadenas lo que facilitoacute la
comprensioacuten de los compuestos
orgaacutenicos Descubrioacute la
estructura ciacuteclica de los
compuestos aromaacuteticos como el
benceno de gran importancia
para el desarrollo posterior de
los colorantes
Glibert Newton Lewis (1875-
1946) nacioacute en Massachusetts
En la universidad de Harvard
alcanzoacute el grado de doctor en
1899 y en 1912 fue nombrado
profesor en la Universidad de
Berkeley (California)
Contribuyoacute en diversas aacutereas de
la quiacutemica y fue el primero en
proponer que los aacutetomos
podriacutean mantenerse unidos por
medio de la comparacioacuten de
electrones De acuerdo con esta
idea introdujo el simbolismo de
las estructuras en las que los
electrones de valencia se
representan por puntos Linus Pauling nacioacute en Portland (USA)
en 1901 y se doctoroacute en quiacutemica en 1925
Ha realizado muchas contribuciones a la
comprensioacuten de la naturaleza del enlace
quiacutemico As introdujo conceptos como
electronegatividad y estructuras
resonantes En 1939 publicoacute sus ideas
sobre el enlace quiacutemico en un texto
titulado La Naturaleza del enlace
quiacutemico En 1954 recibioacute el premio
Nobel de quiacutemica por su trabajo de la
estructura molecular En 1962 recibioacute por
segunda vez el Premio Nobel ahora el de
la Paz
Wolfgang Pauil (1900-1958)
fiacutesico austriacuteaco que obtuvo el
Premio Nobel de fiacutesica en 1945
por el descubrimiento del
principio de exclusioacuten que lleva
su nombre Un artiacuteculo titulado
Los principios fundamentales de
la mecaacutenica cuaacutentica escrito en
1933 para el Handbuch der
Physik es reconocido como uno
de los mejores tratados de fiacutesica
cuaacutentica
GUIacuteA DE LECTURA 1 Lee el documento biograacutefico y realiza un esquema que recoja las ideas fundamentales del mismo
2 Despueacutes de leer el documento biograacutefico elige uno de los cientiacuteficos que aparecen en el mismo y busca la
informacioacuten necesaria y completa sus aspectos biograacuteficos utilizando la ficha y los documentos de apoyo
entregados por el profesorado sentildealando sus principales aportaciones a la Ciencia y a la Sociedad
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
570
TEXTO MENDELEIEV Y LA CLASIFICACIOacuteN DE LOS ELEMENTOS
laquoLa clasificacioacuten maacutes corriente de los elementos en metales y no metales esta basada en las
diferencias fiacutesicas entre ellos pero dicha divisioacuten no es tan niacutetida como pareciacutea Por ejemplo el
foacutesforo y otros elementos actuacutean como metales o como no metales seguacuten las ocasiones
Algunos grupos de elementos sin duda forman un todo y representan una serie natural de
manifestaciones semejantes de la materia (haloacutegenos grupo del nitroacutegeno alcalino-teacuterreos etc)
pero el descubrimiento de nuevos elementos tales como el rubidio el cesio y el talio para los
que no se habiacutea previsto sitio en las familias de elementos hasta entonces elaboradas indicaba
lo limitados que eran nuestros conocimientos Por otra parte las propiedades fiacutesicas de los
elementos tales como las oacutepticas eleacutectricas magneacuteticas etc no pueden servir como guiacutea para
una clasificacioacuten de los mismos pues aunque muchas de dichas propiedades se han determinado
con precisioacuten para algunos de ellos lo cierto a que un mismo elemento puede presentar
enormes diferencias en sus propiedades seguacuten el estado en que se encuentre Asiacute por ejemplo
podemos citar el caso del grafito y el diamante
Sin embargo a pesar de las diferencias entre las propiedades que un elemento puede presentar
seguacuten el estado en que se encuentre existe laquoalgoraquo que no cambia que nos permite afirmar que
se trata del mismo elemento En este sentido el uacutenico valor que no cambia que es el mismo
tanto en elemento libre (cualquiera que sea su estado) como cuando se ha combinado con otros
formando compuestos es la masa atoacutemica del elemento Por esta razoacuten me he ocupado de
buscar un sistema de clasificacioacuten de los elementos quiacutemicos basaacutendome en las masas
atoacutemicas El primer intento que hice en esa direccioacuten fue el siguiente Seleccioneacute los elementos
de masa atoacutemica maacutes pequentildea y los ordeneacute de manera creciente Con esto vi que apareciacutea una
periodicidad en sus propiedades raquo
Ensayos de ordenacioacuten de los elementos Dimitri Ivanovich Mendeleieff (1834 - 1907)
ACTIVIDADES
0 Analiza el texto de Mendeleiev y extrae las ideas maacutes importantes 1 iquestQueacute otros intentos conoces de clasificacioacuten de los
elementos Descriacutebelos 2 iquestEn que propiedad se basaba la clasificacioacuten perioacutedica de
los elementos de Mendeleiev 3 iquestEn la actualidad que propiedad se utiliza para la
clasificacioacuten perioacutedica de los elementos 4 Lee la siguiente biografiacutea de Mendeleiev y realiza un
resumen sentildealando los aspectos fundamentales de la misma
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
571
MENDELEacuteIEV DIMITRI IVAacuteNOVICH (1834-1907) Quiacutemico ruso conocido sobre todo por haber elaborado la tabla perioacutedica de los elementos quiacutemicos Esta
tabla expone una periodicidad (una cadencia regular) de las propiedades de los elementos cuando estaacuten
dispuestos seguacuten la masa atoacutemica
Mendeleacuteiev nacioacute en Tobolsk (Siberia) estudioacute quiacutemica en la Universidad de San Petersburgo y en 1859 fue
enviado a estudiar a la Universidad de Heidelberg Alliacute conocioacute al quiacutemico italiano Stanislao Cannizzaro
cuyos planteamientos sobre la masa atoacutemica determinaron su opinioacuten Participo con eacutel en eI I Congreso
Internacional de quiacutemica en Karlsruhe en 1860 Mendeleacuteiev regresoacute a San Petersburgo y fue profesor de
quiacutemica en el Instituto Teacutecnico en 1863 y profesor de quiacutemica general en la Universidad de San Petersburgo
en 1866 Escribioacute los dos voluacutemenes de Principios de quiacutemica (1868-1870) uno de los primeros libros de
texto sobre quiacutemica que se convirtioacute en un claacutesico traducido al ingleacutes en 1905 Durante la elaboracioacuten de este
libro Mendeleacuteiev intentoacute clasificar los elementos seguacuten sus propiedades quiacutemicas En 1869 publicoacute la
primera versioacuten de la tabla perioacutedica En 1871 publicoacute una versioacuten corregida en la que dejaba huecos
para elementos todaviacutea desconocidos Su tabla y sus teoriacuteas ganaron una mayor aceptacioacuten cuando
posteriormente se descubrieron tres de estos elementos el galio el germanio y el escandio Fue
galardonado con la medalla Davy por la Royal Society en 1882
Entre las investigaciones de Mendeleacuteiev tambieacuten hay que mencionar el estudio de la teoriacutea quiacutemica de la
disolucioacuten la expansioacuten teacutermica de los liacutequidos y la naturaleza del petroacuteleo de Bakuacute En 1887 emprendioacute un
viaje en globo en solitario para estudiar un eclipse solar
En 1890 abandonoacute la universidad como consecuencia de su postura poliacutetica partidaria de reformas sociales
En 1893 fue director del departamento de Pesas y Medidas de San Petersburgo cargo que desempentildeoacute hasta su
muerte
En su honor el elemento quiacutemico artificial de nuacutemero atoacutemico 101 obtenido en 1965 en el ciclotroacuten de
Berkeley por el equipo de Seaborg ha recibido el nombre de mendelevio
MENDELEIEV Y EL SISTEMA PERIOacuteDICO DE LOS ELEMENTOS
A mediados del siglo XIX se conociacutean ciertos elementos quiacutemicos como el hidroacutegeno el oxiacutegeno el
hierro el cloro etc hasta un nuacutemero de maacutes de cincuenta
Estos elementos diferiacutean mucho en sus propiedades y aparentemente pareciacutea existir poco o ninguacuten orden
entre ellos En estas circunstancias se celebroacute en la ciudad alemana de Karlsruhe el primer congreso
internacional de Quiacutemica era el antildeo 1860 A este congreso asistieron ciento cuarenta delegados de
todo el mundo y una de las conclusiones maacutes importantes del mismo fue la aceptacioacuten mayoritaria del
meacutetodo propuesto por Stanislao Cannizaro para la determinacioacuten de las masas de los aacutetomos de los
distintos elementos quiacutemicos (masas atoacutemicas)
Tambieacuten en dicho congreso Cannizaro defendioacute la hipoacutetesis de su maestro Avogadro (hoy ley por estar
perfectamente comprobada) mostrando pruebas experimentales que la apoyaban e hizo valer su
fecundidad 49 antildeos despueacutes de haber sido emitida y rechazada por sus contemporaacuteneos devolviendo asiacute
el meacuterito a Avogadro que habiacutea ya muerto haciacutea 4 antildeos
Entre los asistentes al congreso se encontraba el quiacutemico ruso Dimitri Mendeleiev quien impresionado
por los trabajos de Cannizaro comenzoacute a estudiar la lista de los elementos quiacutemicos conocidos
organizaacutendolos a partir de las regularidades en el comportamiento quiacutemico de los distintos elementos
obtenidos de modo experimental a lo largo de siglos Mendeleiev ordenoacute los 63 elementos conocidos
seguacuten el orden creciente de sus masas atoacutemicas Publicoacute esta ordenacioacuten en forma de tabla en 1869 a la
que llamoacute tabla perioacutedica de los elementos En su obra Principios de Quiacutemica describe su ley
Perioacutedica con las siguientes palabras
Disponiendo los elementos conforme a sus masas atoacutemicas crecientes se obtiene una repeticioacuten
perioacutedica de propiedades Esto es lo que anuncia la ley Perioacutedica las Propiedades de los cuerpos simples
y sus combinaciones son una funcioacuten perioacutedica de la masa atoacutemica del elemento
En dicha tabla Mendeleiev dejoacute algunos espacios vaciacuteos huecos que de acuerdo con el criterio seguido
(los elementos de una misma columna grupos o familias tienen las mismas propiedades) deberiacutean
corresponder a elementos que todaviacutea no se hablan descubierto y de los que eacutel predice sus propiedades
aproximadas Al verse confirmadas sus hipoacutetesis Mendeleiev es aclamado y su tabla universalmente
aceptada El Sistema Perioacutedico constituyoacute un eacutexito fundamental y espectacular de la teoriacutea atoacutemico-
molecular de la materia propuesta por Dalton Algo parecido a Mendeleiev hizo el alemaacuten Victor Meyer
por la misma eacutepoca pero menos completo
Elaboracioacuten propia
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
572
EL SISTEMA PERIOacuteDICO ACTUAL
Debido a Werner y Paneth Esta basado en la tabla perioacutedica de Mendeleiev
Ordena los 105 elementos conocidos por orden creciente de su nuacutemero atoacutemico (nordm de
protones del nuacutecleo)
Los elementos
quiacutemicos estaacuten ordena
dos en 7 filas o periodos
y 18 columnas a grupos
Los elementos que
pertenecen a un mismo
grupo o familia tienen un
comportamiento quiacutemico
muy parecido es decir
son elementos que
reaccionan frente a las
demaacutes sustancias de un
modo similar
La mayoriacutea de los grupos reciben nombres especiales Grupo IA (1) o de los metales alcalinos grupo IIA (2) o de los metales alcalino - teacuterreos grupo VII A (17) o de los haloacutegenos etc
ACTIVIDADES
1 Realiza una atenta lectura del texto y extrae las ideas maacutes importantes
que encuentres
2 iquestCuaacutentos elementos ordeno Mendeleiev en su eacutepoca iquestPor queacute dejo
algunos espacios vaciacuteos o huecos en su tabla original iquestQueacute correcciones
principales han sido realizadas en la actualidad
3 iquestCoacutemo pudo Mendeleiev descubrir un principio adecuado de
clasificacioacuten de los elementos sin saber nada dela estructura electroacutenica de
los aacutetomos
4 iquestQueacute resultados aporto el primer congreso Internacional de quiacutemica de Karlsruhe en 1860
5 Busca la informacioacuten necesaria y contesta sentildealando el antildeo de descubrimiento el
descubridor y como se descubrioacute
a) Dos elementos que fueron descubiertos por espantildeoles
b) Los elementos conocidos desde la prehistoria c) Los elementos conocidos en la edad media
d) Los elementos descubiertos antes del siglo XVIII e) Los elementos s descubiertos en el
siglo XVIII f) Los elementos descubiertos en el siglo XIX g) Los elementos descubiertos a
partir de 1950 h) Los elementos transuraacutenidos i) Los elementos transactiacutenidos
6 iquestEn queacute siglo se ha descubierto mayor nuacutemero de elementos iquestCuaacutentos iquestPor queacute
crees que se produjo dicha explosioacuten demograacutefica de elementos 7 La primera cuarta parte del siglo XIX fue dominada por el quiacutemico britaacutenico Humphry Davy
y por el quiacutemico sueco Joumlns Jacob Berzelius
a) Busca informacioacuten y sentildeala los nombres de los elementos que descubrioacute cada uno de
ellos y el antildeo que los descubrioacute
b) Sentildeala el origen del nombre de cada elemento y el procedimiento de obtencioacuten de
algunos de ellos
c) Indica algunas de las publicaciones y las implicaciones sociales de dichos
descubrimientos
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
573
ELEMENTOS QUIacuteMICOS DESCUBIERTOS POR ESPANtildeOLES
De los elementos naturales conocidos tres han sido descubiertos o identificados como tales por
espantildeoles El platino por Antonio de Ulloa en 1748 el wolframio por los hermanos Antonio y
Fausto de Elhuyar en 1783 y el vanadio por Andres Manuel del Rio en 1801 La importancia
de estos descubrimientos fue importantiacutesimo teniendo en cuenta que en
aquella eacutepoca uno de los objetivos fundamentales de la Quiacutemica que
orientaba el trabajo investigador de la mayoriacutea de los quiacutemicos era el
descubrimiento de los elementos quiacutemicos
El platino de platina plata fue descubierto por Antonio de Ulloa en
1735 en unas minas cuando iba en una expedicioacuten cientiacutefica de Colombia
a Peruacute
En el caso del wolframio tambieacuten llamado tungsteno la mayoriacutea de los
libros extranjeros atribuyen el descubrimiento a Scheele en 1781 Esto no
es cierto fueron los hermanos logrontildeeses Fausto y Juan Joseacute Elhuyar en 1783 quienes lo
aislaron por primera vez a partir de un mineral obtenido en Espantildea la Wolframita tratada con
carbono El propio Sheele reconocioacute en una carta la prioridad espantildeola del descubrimiento El
nombre proviene de woacutelfram quizaacute formado por wolf laquo loboraquo y ram laquo suciedadraquo aplicado tal
vez por los mineros despectivamente al encontrarlo en vez del estantildeo que buscaban
El tercer elemento es el vanadio del latiacuten moderno laquovanadiumraquo en memoria del sobrenombre
de Freya Vanadis nombre de una diosa del antiguo panteoacuten escandinavo El nombre de
vanadio le fue puesto en el antildeo 1830 atribuyeacutendoselo a un quiacutemico sueco pero su verdadero
descubridor fue el quiacutemico madrilentildeo Andreacutes Manuel del Riacuteo en 1801 quien lo denominoacute
eritronio pero no se le reconocioacute al creerse entonces que era cromo impuro
Portada de la memoria el
descubrimiento del
Wolframio
El nombre vulgar del
elemento wolframio en ingleacutes
y en franceacutes es ldquotungstenordquo
Sin embargo la IUPAC
recomienda que el nombre de
los compuestos sea en todos
los idiomas el derivado del
que propusieron los
descubridores del elemento
Dice el texto en ingleacutes del
acuerdo de la IUPAC
ldquowolframate and not
tungstaterdquo
Fausto de
Elhuyar
Juan Joseacute de
Elhuyar
Al final de su Memoria sobre el descubrimiento del wolframio escriben los hermanos Elhuyar
laquoDaremos a este nuevo metal el nombre de wolfram tomaacutendolo del de la materia de la que lo
hemos sacado Este nombre responde mejor que el de tungsteno por ser el wolfram un mineral
que se conociacutea mucho antes Mudamos su terminacioacuten m en n para acomodar mejor al
genio de nuestra lengua las denominaciones de las sales que se forman con esta sustancia
llamaacutendolas sales volfraacutemicasraquo Escribiacutean los nombres del mineral y del elemento obtenido de
eacutel con v porque la W (con la que se escribiacutea el mineral e lenguas) era inexistente en la lengua
espantildeola del XVIII
A1 Indica para los descubridores espantildeoles de elementos quiacutemicos Antonio de Ulloa los
hermanos Elhuyar y Andreacutes Manuel del Riacuteo que elementos descubrieron y coacutemo lo hicieron
Busca y realiza una pequentildea biografiacutea de cada uno de ellos
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
574
COMENTARIOS DE TEXTOS ORIGINALES DE BLAS CABRERA
LOS AacuteTOMOS
Por uacuteltimo conviene insistir en que el cuadro de Mendelejeff al establecer las analogiacuteas y diferencias entre los aacutetomos revela una organizacioacuten de la distribucioacuten de los electrones que ciertamente no es caprichosa Sin salirnos de las noticias que nos suministran los fenoacutemenos eleacutectricos pongamos en evidencia que la condicioacuten de iones no es la normal de los aacutetomos de la materia en general El estado normal de equilibrio es siempre el neutro La presencia de iones simples o compuestos supone fuerzas entre ellos particularmente el grupo maacutes importante de las llamadas valencias La presencia de los electrones en los aacutetomos exige por tanto para su neutralizacioacuten la existencia de cargas positivas la cual hasta ahora no la hemos sentildealado sino en el caso de los cationes atribuidos a la peacuterdida de electrones El descubrimiento efectivo de su intervencioacuten como constituyente de la materia ha sido una de las obras fundamentales realizadas por Rutherford el sucesor de JJ Thomson en el laboratorio Cavendish de Cambridge Inglaterra El meacutetodo utilizado para este fin ha sido el bombardeo de los cuerpos mediante el tipo de radiaciones llamadas α de los cuerpos radiactivos proyectiles de fantaacutestica energiacutea que lanzan principalmente algunos de los aacutetomos de gran masa descubiertos por los esposos Curie y a cuyo conocimiento contribuyeron activamente Rutherford y sus disciacutepulos Tales proyectiles estaacuten electrizados positivamente y al penetrar de modo violento en los aacutetomos descubren en las profundidades de eacutestos un nuacutecleo que les desviacutea de su trayecto rectiliacuteneo precisamente porque estos estaacuten tambieacuten electrizados de modo positivo y repelen a las partiacuteculas α Asiacute se ha encontrado el lugar donde se oculta esta carga Precisamente las propias partiacuteculas α no son otra cosa que nuacutecleos de He desprovistos de sus dos electrones que le acompantildean en el estado neutro seguacuten indica el cuadro de Mendelejeff Esto nos fuerza a pensar que al menos los aacutetomos maacutes pesados contienen en su seno dichos nuacutecleos de He ya formados y aun se ha probado que estaacuten formando parte de los propios nuacutecleos denunciando que esta nueva regioacuten de los aacutetomos posee una organizacioacuten muy compleja A su conocimiento se ha llegado por el meacutetodo del bombardeo ya indicado Las quebraduras violentas de su trayectoria son la consecuencia de que en ellos se encierra la casi totalidad de la masa de cada aacutetomo y tambieacuten denuncia que precisamente por ser una carga positiva numeacutericamente igual que la que poseen los Z electrones que hemos dicho forman parte del aacutetomo que ocupa el lugar Z en el cuadro de Mendelejeff Seguacuten eacuteste puede ya darse una primera descripcioacuten de los aacutetomos distribuyendo en ellos un nuacutecleo que contiene casi toda la masa del aacutetomo y toda su carga positiva Todo ello concentrado en un volumen muy pequentildeo que para los aacutetomos maacutes masivos apenas alcanza un diezmileacutesimo del tamantildeo total del aacutetomo En el resto de eacutel que llamaremos zona cortical soacutelo existen los Z electrones de los que ya hemos hablado donde caben holgadamente puesto que cada uno seguacuten hemos visto poco maacutes arriba tiene apenas un radio del orden de un 100 mileacutesimo del aacutetomo completo y por tanto ocupan igual que una mosca en un saloacuten de algunos centenares de metros cuacutebicos de cabida
Clave de lectura del texto Los aacutetomos de Blas Cabrera 1 Realiza un resumen del texto Sentildealando las ideas principales 2 Estudiar los teacuterminos nuevos que aparecen en eacutel Realiza la correspondiente ficha de vocabulario 3 iquestQueacute es el cuadro de Mendelejeff iquestExisten otros similares Hacer un estudio sobre ello consultando la bibliografiacutea a su alcance 4 Definir el concepto de ioacuten y poner ejemplos
5 iquestQueacute son las partiacuteculas 6 iquest Coacutemo se entendiacutea en esta eacutepoca lo que era un aacutetomo iquest Existen diferencias con las creencias actuales Expliacutequelo detalladamente 7 iquestQueacute son los modelos atoacutemicos iquestCuantos modelos atoacutemicos conoces iquestEn que consiste el modelo atoacutemico de Rutherford En que ideas se baso que hechos consiguioacute explicar cuaacuteles son sus limitaciones Por que otros modelos ha sido sustituido 8 Realiza una pequentildea biografiacutea de Blas Cabrera sentildealando sus principales aportaciones a la Ciencia las principales instituciones en las que participo y los aspectos maacutes relevantes de la sociedad de su eacutepoca 9 Describe coacutemo era la situacioacuten de la ciencia y de los cientiacuteficos en Espantildea en la primera mitad del siglo XX Sentildeala la influencia de los diferentes momentos sociales en el desarrollo de la Ciencia 10 iquestQuieacutenes eran los esposos Curie Habla de ellos iquestCuaacuteles fueron sus aportaciones cientiacuteficas iquestQueacute aplicaciones han tenido sus descubrimientos iquestQueacute influencia han tenido las mismas en la sociedad
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
575
AacuteTOMOS Y MOLEacuteCULAS1
Otra circunstancia interesante que conviene analizar cuando se estudia la nocioacuten de
materia y su evolucioacuten es la suerte que corrioacute el viejo problema del atomismo o continuidad que
dividioacute profundamente a los filoacutesofos del mundo griego Los aacutetomos de Anaxaacutegoras Demoacutecrito
y Leucipo significan la imposibilidad de la divisioacuten indefinida de la materia y en vez de ella la
seguridad de que existe un liacutemite inferior para el tamantildeo posible de las partiacuteculas separables de
un cuerpo con la condicioacuten de mostrar identidad de naturaleza con el cuerpo primitivo Cuando
la naturaleza de estas hipoteacuteticas partiacuteculas que limitan la divisioacuten es ideacutentica para todas se las
llama hoy moleacuteculas La divisioacuten de ellas es auacuten posible formando los aacutetomos y pueden ser
ideacutenticas o heterogeacuteneas En el primer supuesto el cuerpo se dice simple y en el segundo
compuesto El nuacutemero de cuerpos simples es pequentildeo no llegan a un centenar los aacutetomos que se
han podido obtener mientras que el de moleacuteculas compuestas con ellos es praacutecticamente
indefinido
Clave de lectura
Despueacutes de leer detenidamente este fragmento del mencionado artiacuteculo de Blas Cabrera intenta
contestar las siguientes cuestiones
1 Enuncia brevemente cada una de las teoriacuteas atoacutemicas que se han dado
2 iquestCoacutemo define Cabrera los cuerpos simples y los compuestos Expliacutecalo con claridad
3 Define con tus palabras aacutetomo moleacutecula elemento compuesto
4 iquestQuieacuten fue Blas Cabrera Haz una pequentildea biografiacutea del mismo iquestQueacute otros cientiacuteficos
espantildeoles o extranjeros fueron contemporaacuteneos de eacutel
1
CABRERA B (1943) Cincuenta antildeos en la concepcioacuten del concepto de materia Cuadernos Americanos2 nordm 5 74-93 Meacutexico
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
576
Breve biografiacutea de Linus Pauling ldquoQuiacutemico y pacifistardquo
Linus Pauling
(Portland Oregoacuten 1901-Big Sur California 1994) Quiacutemico estadounidense
Profesor y director del instituto tecnoloacutegico de California investigoacute la
estructura molecular y los enlaces quiacutemicos de los compuestos complejos e
introdujo la mecaacutenica cuaacutentica en el estudio de la quiacutemica Sus trabajos le
valieron el premio Nobel de quiacutemica en 1954 Infatigable activista en favor de
la paz y contrario a las armas atoacutemicas por lo que recibioacute el premio Nobel de
la paz en 1962 y el premio Lenin de la paz en 1970 Reviste especial importancia su obra ldquoThe
Nature of the Chemical Bondrdquo (ldquoLa naturaleza del enlace quiacutemicordquo) (1939)
COMENTARIO DE TEXTO No maacutes guerra
Texto1 ldquoCreo que el descubrimiento de la fisioacuten controlada de nuacutecleos atoacutemicos y la liberacioacuten
controlada de energiacutea nuclear es el mayor hallazgo realizado desde que el hombre primitivo
descubrioacute el uso controlado del fuego Un solo kilo de material fisionable como fuente de energiacutea
equivale a maacutes de dos millones de kilogramos de carboacuten Si se tienen en cuenta la abundancia de
material fisionable en la naturaleza se comprende la promesa de energiacutea nuclear que representa
para el mundo del futuro y la posibilidad de que contribuya grandemente al bienestar humano si
la civilizacioacuten no es aniquilada antes por la guerra No podemos quedar impasibles ante la
posibilidad de que estos importantes descubrimientos cientiacuteficos puedan ser utilizados para el
sufrimiento y el exterminio de la humanidad Nos debemos oponer a toda costa a la escalada de
armamentos y al uso de la energiacutea nuclear para fines beacutelicos ldquo
Linus Pauling(1950) Quiacutemica General
Uno de los hombres maacutes activos en la campantildea contra las pruebas nucleares y uno de los de
mayor eacutexito en despertar la conciencia de la comunidad cientiacutefica fue Linus Pauling laureado con
el Premio Nobel de Quiacutemica y de la Paz En enero de 1958 Pauling entregoacute a Dag Hammaumlrshjoumlld
Secretario General de Las Naciones Unidas una peticioacuten firmada por 9235 cientiacuteficos (cantidad
que luego superoacute los 11000) correspondientes a 49 paiacuteses Entre los firmantes habiacutea muchos
premiados con el Nobel La peticioacuten era la siguiente
Texto 2 ldquoNosotros los cientiacuteficos abajo firmantes solicitamos que se realice ahora un acuerdo
internacional para detener las pruebas con armas nucleares
Cada ensayo de bomba nuclear difunde una carga adicional de elementos radioactivos sobre todo
territorio del mundo Cada suma adicional de radiacioacuten origina un dantildeo a la salud de los seres
humanos en el mundo entero y un dantildeo al plasma humano que importa la reproduccioacuten lo cual
lleva al aumento en la cantidad de nintildeos defectuosos que podraacuten nacer en futuras generaciones
Mientras estas armas soacutelo se encuentren en poder de tres potencias seraacute factible un acuerdo para
llegar a su control Si las pruebas continuacutean y si la posesioacuten de estas armas se extiende a otros
gobiernos aumentaraacute considerablemente el peligro de que estalle una catastroacutefica guerra nuclear
por la accioacuten irreflexivo de alguacuten liacuteder nacional irresponsable
Un acuerdo internacional que detenga ahora las pruebas de bombas nucleares podraacute servir como
primer paso hacia un desarme maacutes amplio y hacia la efectiva y final abolicioacuten de las armas
nucleares Terminar los experimentos con las bombas nucleares seraacute como los primeros rayos de
sol de la esperanza en que confiacutea la sufriente humanidadrdquo
(1958) Siguen 11000 firmas de eminentes cientiacuteficos de 49 paises PAULING L (1958) The Scientitists Petition to the United Nations in No More War Londres
Gollanez
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
577
TRABAJOS PRAacuteCTICOS DE ESTRUCTURA ATOacuteMICA
ENSAYOS A LA LLAMA OBJETIVO Reconocer la presencia de un elemento por el color de la llama
MATERIAL PRODUCTOS
Hilo de nicromo
Mechero Bunsen
Espaacutetula
Caacutepsulas de porcelana
Aacutecido clorhiacutedrico concentrado Sales (por ejemplo nitratos o cloruros) de sodio potasio estroncio bario y cobre
PROCEDIMIENTO 1 Pon en una caacutepsula de porcelana de 10 a 15 mi- de aacutecido clorhiacutedrico Con una espaacutetula antildeade una pequentildea cantidad del compuesto de sodio disponible 2 Humedece el extremo de un hilo de nicromo en la disolucioacuten anterior y aceacutercalo a la llama de un mechero Bunsen Procura que dicha llama sea lo maacutes incolora posible 3 Anota el color que adquiere la llama 4 Limpia el hilo de nicromo introducieacutendolo en otra caacutepsula que contenga uacutenicamente aacutecido clorhiacutedrico concentrado Repite los tres pasos anteriores con cada uno de los otros compuestos suministrados Rellena la tabla siguiente
Compuesto Color de la llama
Compuesto de sodio
Compuesto de potasio
Compuesto de estroncio
Compuesto de bario
Compuesto de cobre
ACTIVIDADES 1 Explica por queacute los iones metaacutelicos colorean la llama 2 iquestPor queacute es importante limpiar el hilo de nicromo antes de un nuevo ensayo 3 iquestCoacutemo se podriacutea detectar la presencia de alguno de los elementos anteriores en una muestra problema
Trabajo praacutectico orientado como una pequentildea investigacioacuten
iquestCoacutemo variacutea el comportamiento quiacutemico de los aniones cloruro bromuro y yoduro y la
variacioacuten de la afinidad electroacutenica entre los elementos cloro bromo y yodo
El cloro el bromo y el yodo son sustancias que se disuelven en agua
y en tetracloruro de carbono dando disoluciones coloreadas
Vamos a estudiar el desplazamiento de de cloruros bromuros y
yoduros por los haloacutegenos obteniendo la variacioacuten de la afinidad
electroacutenica competitiva de los haloacutegenos
Disentildea una experiencia que te permita averiguar la variacioacuten
del comportamiento quiacutemico de los aniones cloruro bromuro
y yoduro y la variacioacuten de la afinidad electroacutenica entre los
elementos cloro bromo y yodordquo
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
578
Espectros atoacutemicos
Objetivo
Observar el espectro continuo producido
por la luz solar
Observar el espectro discontinuo
producido por un tubo fluorescente y por
una laacutempara de sodio
Material
Espectroscopio de bolsillo o de laboratorio
Fundamento teoacuterico
Si hacemos pasar la luz solar a traveacutes del prisma oacuteptico de un
espectroscopio observamos que se desdobla y aparece a continuacioacuten una
serie de colores diferentes que llamamos espectro (lo que
comuacutenmente se denomina arco iris) Cada color corresponde a frecuencias
determinadas Asiacute la luz solar presenta un aspecto con todos los colores
que denominamos espectro continuo pues los liacutemites de
dichos colores no son niacutetidos y forman un todo ininterrumpido
Al analizar la radiacioacuten emitida por los aacutetomos se observa que cada aacutetomo soacutelo emite o absorbe radiacioacuten
de determinadas frecuencias que en los espectros aparecen como una serie de liacuteneas cuyo valor puede ser
medido mediante una escala superpuesta en ellos a tal efecto Se trata de espectros
discontinuos Un elemento quiacutemico emite siempre las mismas rayas cuyas frecuencias son
caracteriacutesticas de cada uno y sirven para identificarlo
Procedimiento
Observa la luz que proviene de una ventana analizaacutendola con el espectroscopio de
bolsillo y apreciaraacutes niacutetidamente el espectro continuo Dibuja en su cuaderno el espectro
obtenido
Baja las persianas y enciende un tubo fluorescente Observa y dibuja el espectro
Prepara la luz de sodio o de mercurio y observa y dibuja el espectro obtenido
Analiza y responde
Describe en cada caso tus observaciones sobre
El espectro de la luz solar
El espectro de la luz emitida por un tubo fluorescente
El espectro de la luz emitida por una laacutempara de sodio
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
579
INVESTIGANDO ELEMENTOS QUIacuteMICOS
Observacioacuten y propiedades de metales y no metales Se trata de estudiar y reconocer diferentes sustancias y realizar ensayos con sus propiedades que permitan clasificarlos en metales y no metales Actividades previas
A1 Sentildeala las principales diferencias entre metales y no metales comparando sus propiedades
fiacutesicas y las quiacutemicas
A2 Busca informacioacuten y recoge en una tabla las principales propiedades de sodio magnesio
aluminio cinc azufre y yodo
Trabajo experimental
A3 Realiza las experiencias que te permitan responder las preguntas sobre las siguientes
sustancias y analiza los resultados
1 Sodio
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta
iquestTiene brillo metaacutelico
iquestEs blando iquestEs muy reactivo
Observa y describe su reaccioacuten con el agua
2 Magnesio
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta
iquestTiene brillo metaacutelico helliphellip
iquestEs blando iquestEs muy reactivo
Observa y describe su combustioacuten reaccioacuten con el oxiacutegeno
3 Aluminio
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta
iquestTiene brillo metaacutelico
iquestEs blando iquestEs muy reactivo
Reaccioacuten con los aacutecidos (HCl)
Cinc
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta
iquestTiene brillo metaacutelico
iquestEs blando
iquestEs muy reactivo
Observa y describe su reaccioacuten con el agua
Reaccioacuten con los aacutecidos (HCl)
4 Azufre
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta
iquestTiene brillo metaacutelico
iquestEs blando iquestEs muy reactivo
Observa y describe su reaccioacuten al calentarlo
7 Yodo
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta iquestTiene brillo metaacutelico helliphelliphelliphelliphellip
iquestEs blando Es muy reactivo
Observa y describe lo que ocurre al calentarlo
ACTIVIDADES POSTERIORES A LA EXPERIENCIA A4 Realiza un informe en el que recojas los objetivos del trabajo praacutectico los materiales de
laboratorio utilizados el procedimiento seguido las dificultades encontradas los datos
obtenidos y los resultados y conclusiones a las que llegues
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
580
INVESTIGANDO EL TIPO DE ENLACE DE LAS SUSTANCIAS QUIacuteMICAS
iquestQueacute tipos de enlace y que propiedades tienen las diferentes
sustancias quiacutemicas
Las propiedades que presentan las diferentes sustancia estaacuten
relacionadas con su tipo de enlace por lo que podemos usar algunas
propiedades para identificar el tipo de enlace que presentan ioacutenico
covalente o metaacutelico
1 ACTIVIDADES INICIALES (Antes de la experiencia)
11 Indica alguna forma de diferenciar las sustancias ioacutenicas
covalentes y metaacutelicas
12 Realiza una lista con las propiedades que caracterizan los diferentes tipos de enlaces y que
sirven para diferenciarlos
13 De todas las propiedades mencionadas anteriormente sentildeala iquestCuaacuteles de ellas podriacuteas
comprobar faacutecilmente en el laboratorio
2 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
Averiguar el tipo de enlace a traveacutes de las propiedades que presentan siete sustancias
desconocidas dadas (Se puede tratar de sal comuacuten azuacutecar limaduras de cobre yodo azufre
glucosa nitrato de plomo)
21 Analiza el problema y formula varios interrogantes o preguntas cuya respuesta se pueda
abordar experimentalmente y no permita determinar el tipo de enlace de cada sustancia
3 EMISIOacuteN DE HIPOacuteTESIS 31 Basaacutendote en su aspecto fiacutesico anticipa una solucioacuten a modo de hipoacutetesis y sentildeala que
sustancias seguacuten sus aspecto crees que presentaran enlace ioacutenico cuaacuteles el covalente y cuales
enlace metaacutelico
4 DISENtildeO EXPERIMENTAL
41 Explica con detalle como procederiacuteas en el laboratorio para identificar el tipo de enlace que
tienen varias sustancias desconocidas
42 Haz una lista con el material y los reactivos que necesitas para poder identificar el tipo de
enlace de las diferentes sustancias En especial indica el procedimiento para poder determinar
a) punto de fusioacuten o ebullicioacuten b) solubilidad en agua c) solubilidad en un disolvente
orgaacutenico d) conductividad eleacutectrica (soacutelido fundido en disolucioacuten)
43 Prepara una tabla que te permita recoger los resultados experimentales con las diferentes
propiedades de las siete sustancias y que nos permitan determinar el tipo de enlace Compaacuterala
con la suministrada
5 REALIZACIOacuteN EXPERIMENTAL
51 Con el visto bueno del profesor o profesora realiza la experiencia siguiendo el plan disentildeado y
anotando los resultados y las observaciones necesarias Recoge al menos los datos suministrados en la
siguiente tabla
Sustancia Aspecto
fiacutesico
Punto de
fusioacuten
Solubilidad
en agua
Solubilidad
en C Cl4
Conductividad
Fundida o en
disolucioacuten
Tipo de
enlace
A
B
C
D
E
F 6 RESULTADOS EXPERIMENTALES REALIZACIOacuteN DE UN INFORME
61 Identifica las sustancias problema de la praacutectica con la lista de sustancias que te indique el
profesor
62 La sal y el azuacutecar se disuelven de forma parecida en agua iquestPor queacute una disolucioacuten es
conductora y la otra no iquestPor queacute las sustancias ioacutenicas tienen un alto punto de fusioacuten
63 Realiza un informe completo de todo el proceso realizado desde el anaacutelisis del problema a
los resultados obtenidos y las conclusiones que obtengas
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
581
DOCUMENTO DE APOYO
Tipos de sustancias seguacuten sus enlaces
Compuestos
ioacutenicos
Compuestos
covalentes
moleculares
Compuestos
covalentes atoacutemicos Metales
Partiacuteculas en el
cristal (Especies
quiacutemicas enlazadas)
Iones Cationes y
aniones
(Cristales ioacutenicos)
Moleacuteculas
Aacutetomos
(cristales covalentes )
Cationes y
electrones
deslocalizados (cristales
metaacutelicos)
Fuerzas presentes Enlaces ioacutenicos
Enlaces covalentes
intramoleculares
Fuerzas
intermoleculares
(De Van der Waals o
de puentes de
Hidroacutegeno)
Enlaces covalentes Enlaces
metaacutelicos
Puntos de fusioacuten Altos por encima de
600 ordmC
Bajos en general de
-272 ordmC a 400 ordmC Elevados entre 1200 ordmC y
3600 ordmC Variados de -39
ordmC a 3400 ordmC
Solubilidad Solubles en agua y
otros disolventes
polares
Insolubles en agua
Las sustancias
apolares son
solubles en
disolventes apolares
(orgaacutenicos) Las
polares en
disolventes polares
(como el agua)
Insolubles
Insolubles
Solubles en otro
metal fundido
(aleaciones)
Conductividad
eleacutectrica
Conductores soacutelo en
disolucioacuten o
fundidos
(Electrolitos de 2ordm
orden)
Sustancias apolares
no conductoras
Sustancias polares
algo conductoras
No conductores Buenos
conductores en
estado soacutelido
(electrones
libres)
Otras
caracteriacutesticas
Forman redes
cristalinas de gran
estabilidad
La disolucioacuten de
los compuestos
ioacutenicos produce la
disociacioacuten ioacutenica de
eacutestos
Duros fraacutegiles y
quebradizos
En condiciones
ordinarias pueden
ser gases liacutequidos o
soacutelidos volaacutetiles
Soacutelidos muy blandos
Puntos de fusioacuten y
de ebullicioacuten bajos
porque al fundir o
hervir soacutelo se
rompen las
atracciones
intermoleculares
Los maacutes duros de todos
los soacutelidos como
consecuencia de la gran
estabilidad de sus
enlaces
No conducen la
electricidad ya que no
tienen iones y sus
electrones de valencia
claramente localizados
carecen de libertad de
desplazamiento
Los valores maacutes
altos de puntos
de fusioacuten
corresponden a
los metales de
las series de
transicioacuten
Densidades
elevadas debido
a sus estructuras
compactas
Buenas
propiedades
mecaacutenicas
tenaces duacutectiles
y maleables
Ejemplos NaCl CaBr2 KI
Ca O K2O K2SO4
H20 (s) I2 S8
C10 H8 (naftaleno)
C12H22O11 (sacarosa)
C6H1206 (glucosa)
Gases H2 O2 N2
NH3 HF
C (diamante)
Si O2 (cuarzo) SiC (carborundo)
Al Na Ca Fe
Cu Au Ag
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
582
DOCUMENTO DE APOYO
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
583
DOCUMENTO DE APOYO MAPA CONCEPTUAL
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
551
III10 Diagnosis inicial Estructura atoacutemica Antes de empezar atreacutevete y contesta
1 iquestCoacutemo se puede explicar la neutralidad eleacutectrica del aacutetomo si estaacute formado por partiacuteculas
maacutes pequentildeas las cuaacuteles poseen carga eleacutectrica
2 Indica si te parecen o no correctas las siguientes frases justificando tu respuesta
a) ldquoLos aacutetomos de oro son maacutes duros que los aacutetomos de oxiacutegenordquo
b) Cuando un soacutelido como el hierro se funde sus aacutetomos pasan de soacutelido a liacutequido
3 Explica como puede un aacutetomo neutro adquirir carga positiva Justifica la respuesta que creas
correcta
a) gana electrones
b) gana protones
c) pierde electrones
d) pierde protones
e) un aacutetomo no puede adquirir carga positiva
4 Las partiacuteculas A B C D E y F tienen los protones neutrones y electrones que se indica
Sentildeala en la casilla correspondiente mediante una ldquoxrdquo queacute partiacuteculas son a) iones positivos b)
isoacutetopos del mismo elemento quiacutemico c) iones negativos
Protones Neutrones Electrones a) Iones
positivos
b)
isoacutetopos
c) Iones
negativos
A 9 10 9
B 8 8 10
C 12 13 12
D 11 12 11
E 10 9 10
F 12 12 10
5 iquestQueacute le ocurre a un aacutetomo si se le arranca alguacuten electroacuten de su corteza
a) Se destruye el aacutetomo porque se vuelve inestable
b) El aacutetomo queda cargado positivamente
c) El aacutetomo queda cargado negativamente
d) En condiciones normales es casi imposible arrancar un electroacuten a un aacutetomo
6 Seguacuten el modelo atoacutemico de Boumlhr cuando un aacutetomo de hidroacutegeno pierde un electroacuten el ion
H+ que queda consiste en
a) Uacutenicamente el nuacutecleo del aacutetomo de hidroacutegeno
b) El nuacutecleo del aacutetomo y solo una oacuterbita vaciacutea
c) El nuacutecleo y variacuteas orbitas vaciacuteas
d) Uacutenicamente una oacuterbita vaciacutea
7 iquestCoacutemo explicar que elementos como fluacuteor y sodio cuyos aacutetomos tienen masas atoacutemicas
proacuteximas tengan propiedades muy diferentes
8 iquestA queacute es debido que elementos cuyos aacutetomos tienen masas atoacutemicas muy diferentes (coacutemo
ocurre en cada columna del sistema perioacutedico sodio y cesio por ejemplo) tengan propiedades
muy semejantes
9 Explica iquestQueacute ocurre con un aacutetomo metaacutelico cuando reacciona para formar un compuesto ioacutenico
a) Gana electrones b) Pierde electrones c) Comparte
electrones
d) Pierde protones e) Pierde neutrones
10 En un enlace covalente simple el nuacutemero de electrones que comparten los aacutetomos que forman
el enlace es
a) 0 b)1 c) 2 d) 4 e) 8
11 Justifica a) iquestQueacute tipo de enlace es el que une dos aacutetomos de fluacuteor para formar una moleacutecula de ese
compuesto (F2)
b) iquestY el que une un aacutetomo de fluacuteor con uno de magnesio (Mg) para formar fluoruro de magnesio
(MgF2)
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
552
III11 Comentarios y anaacutelisis de resultados a la Diagnosis inicial Estructura atoacutemica
1 iquestCoacutemo se puede explicar la neutralidad eleacutectrica del aacutetomo si estaacute formado por
partiacuteculas maacutes pequentildeas las cuaacuteles poseen carga eleacutectrica
Comentario Aunque es contestada correctamente por algo maacutes del 60 del alumnado tanto
de los grupos experimental como de control muchos de estos alumnos tienen dificultad para
justificar y expresar correctamente sus ideas no logran explicar que se compensan las cargas
eleacutectricas positivas y negativas al tener el aacutetomo neutro el mismo nuacutemero de protones en el
nuacutecleo que de electrones en sus oacuterbitas electroacutenicas y que tienen la misma carga eleacutectrica pero
de signo contrario
Despueacutes del proceso de ensentildeanza no suelen haber grandes dificultades en contestar
correctamente aunque se obtiene un mayor porcentaje de respuestas positivas en el grupo
experimental (92 de aciertos) que en el grupo de control (60 de aciertos)
2 Indica si te parecen o no correctas las siguientes frases justificando tu respuesta
a) ldquoLos aacutetomos de oro son maacutes duros que los aacutetomos de oxiacutegenordquo
b) ldquoCuando un soacutelido como el hierro se funde sus aacutetomos pasan de soacutelido a liacutequidordquo
Comentario Solo es contestada correctamente por alrededor del 30 del alumnado tanto de
los grupos experimental como de control Muchos alumnos y alumnas incluso en 1ordm de
bachillerato habiendo tratado el tema en 3ordm y en 4ordm de la ESO atribuyen a los aacutetomos
individuales las propiedades macroscoacutepicas de las sustancias elementales No consideran que la
dureza es una propiedad de las sustancias que no podemos aplicar a los aacutetomos que solo tiene
sentido desde un punto de vista macroscoacutepico y que con ella nos referimos a la mayor o menor
facilidad para rayar ldquoun trozo de orordquo Es una propiedad aplicable a conjuntos formados por
enormes cantidades de aacutetomos de oro pero no a pocos de ellos y mucho menos a uno De la
misma forma coherentes con esa idea alternativa de dotar de las propiedades macroscoacutepicas de
las sustancias a sus componentes microscoacutepicos piensan mayoritariamente que al cambiar de
fase la sustancia tambieacuten lo hacen los aacutetomos que la forman
Despueacutes del proceso de ensentildeanza siguen encontrando dificultades en contestar correctamente
aunque se obtiene un mayor porcentaje de respuestas positivas en el grupo experimental (65
de aciertos) que en el grupo de control (45 de aciertos)
3 Explica como puede un aacutetomo neutro adquirir carga positiva Justifica la respuesta que
creas correcta
a) gana electrones
b) gana protones
c) pierde electrones
d) pierde protones
e) un aacutetomo no puede adquirir carga positiva
Comentario La mayoriacutea del alumnado de 1ordm de bachillerato tanto de los grupos experimental
como de control contesta correctamente alrededor de un 65 antes del proceso de ensentildeanza
Cuando se les pregunta sobre la forma de adquirir un aacutetomo carga negativa mayoritariamente
sentildealan de forma correcta la ganancia de electrones pero tienen maacutes dificultad de contestar
correctamente y justificar la adquisicioacuten de carga positiva que muchos la asocian a ganar cargas
positivas (protones)
Despueacutes del proceso de ensentildeanza no suelen haber grandes dificultades en contestar
correctamente aunque se obtiene un mayor porcentaje de respuestas positivas en el grupo
experimental (92 de aciertos) que en el grupo de control (70 de aciertos)
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
553
4 Las partiacuteculas A B C D E y F tienen los protones neutrones y electrones que se indica
Sentildeala en la casilla correspondiente mediante una ldquoxrdquo queacute partiacuteculas son a) iones
positivos b) isoacutetopos del mismo elemento quiacutemico c) iones negativos
Protones Neutrones Electrones a) Iones
positivos
b)
isoacutetopos
c) Iones
negativos
A 9 10 9
B 8 8 10
C 12 13 12
D 11 12 11
E 10 9 10
F 12 12 10
Comentario Esta pregunta solo es contestada correctamente en su totalidad antes del proceso
de ensentildeanza por el 40 del alumnado tanto de los grupos experimental como de control La
mayor dificultad la encuentran en detectar los isoacutetopos del mismo elemento y los iones
positivos respectivamente y contestan de forma mayoritaria sentildealando correctamente los iones
negativos
Despueacutes del proceso de ensentildeanza evolucionan muy positivamente los conocimientos y no
suelen haber grandes dificultades en contestar correctamente aunque se obtiene un mayor
porcentaje de respuestas positivas en el grupo experimental (87 de aciertos) que en el grupo
de control (66 de aciertos)
5 iquestQueacute le ocurre a un aacutetomo si se le arranca alguacuten electroacuten de su corteza
a) Se destruye el aacutetomo porque se vuelve inestable
b) El aacutetomo queda cargado positivamente
c) El aacutetomo queda cargado negativamente
d) En condiciones normales es casi imposible arrancar un electroacuten a un aacutetomo
Comentario La mayoriacutea del alumnado de 1ordm de bachillerato tanto de los grupos experimental
como de control contesta correctamente alrededor de un 73 antes del proceso de ensentildeanza
Contestan acertadamente que el aacutetomo queda cargado positivamente Despueacutes del proceso de
ensentildeanza mejora el porcentaje de respuestas correctas obtenieacutendose un mayor porcentaje de
respuestas positivas en el grupo experimental (92 de aciertos) que en el grupo de control (75
de aciertos)
A5 (N=30) [1ordm Bachillerato]
a b c d 1 (33 ) 22 (730 ) 6 (200) 1 (33 )
6 Seguacuten el modelo atoacutemico de Boumlhr cuando un aacutetomo de hidroacutegeno pierde un electroacuten el
ion H+
que queda consiste en
a) Uacutenicamente el nuacutecleo del aacutetomo de hidroacutegeno
b) El nuacutecleo del aacutetomo y solo una oacuterbita vaciacutea
c) El nuacutecleo y variacuteas orbitas vaciacuteas
d) Uacutenicamente una oacuterbita vaciacutea
Comentario Esta pregunta solo es contestada correctamente antes del proceso de ensentildeanza
por el 43 del alumnado tanto de los grupos experimental como de control La mayoriacutea del
A3 (N=30) [1ordm Bachillerato]
a b c d e 1 (33 ) 9 (300 ) 19 (633) 1 (33 ) 0 (0)
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
554
alumnado mantienen graves errores conceptuales sobre el modelo cuaacutentico elemental del aacutetomo
considerando que los orbiacutetales son independientes de los electrones y que por tanto pueden o no
estar ocupados por eacutestos Presentan la idea de orbital estanteriacutea que pueden ser ocupados por
electrones O bien considerar que los orbiacutetales son las envolventes de las posibles trayectorias
del electroacuten en el aacutetomo Muy pocos alumnos y alumnas piensan que los orbiacutetales estaacuten
asociados a propiedades de los electrones y no tienen existencia independiente de estos La
estructura electroacutenica es explicada a veces a partir de la ordenacioacuten de orbiacutetales de menor a
mayor energiacutea que despueacutes se ocupa fruto en parte de las analogiacuteas empleadas en la ensentildeanza
Despueacutes del proceso de ensentildeanza aunque se obtienen mejores resultados siguen presentaacutendose
en gran parte del alumnado las mismas ideas alternativas aunque se obtiene un mayor
porcentaje de respuestas positivas en el grupo experimental (65 de aciertos) frente al grupo
de control (52 de aciertos)
La palabra ldquoocuparrdquo ldquollenarrdquo ldquocolocarrdquo no se deben tomar literalmente Los orbiacutetales no son
un juego de cajas colocadas riacutegidamente en una escala de energiacutea Ni tienen existencia
independiente del electroacuten Cuando decimos que el electroacuten estaacute en un orbital o estado estamos
diciendo que el electroacuten se esta comportando de una determinada forma que se encuentra en un
estado energeacutetico determinado
A6 (N=30) [1ordm Bachillerato]
a b c d 13 (433 ) 12 (400 ) 4 (133) 1 (33 )
7 iquestCoacutemo explicar que elementos como fluacuteor y sodio cuyos aacutetomos tienen masas atoacutemicas
proacuteximas tengan propiedades muy diferentes
Comentario La mayoriacutea del alumnado de 1ordm de bachillerato tanto de los grupos experimental
como de control contesta correctamente alrededor de un 69 antes del proceso de ensentildeanza
pero sin una explicacioacuten adecuada Contestan mayoritariamente que por estar en distinto grupo
del sistema perioacutedico pero no hacen mencioacuten a los electrones de valencia o a propiedades
perioacutedicas como las diferencia de electronegatividad Con el proceso de ensentildeanza mejora el
porcentaje de respuestas correctas obtenieacutendose un mayor porcentaje de respuestas maacutes
correctas en el grupo experimental (75 de aciertos) que en el grupo de control (55 de
aciertos)
8 iquestA queacute es debido que elementos cuyos aacutetomos tienen masas atoacutemicas muy diferentes
(coacutemo ocurre en cada columna del sistema perioacutedico sodio y cesio por ejemplo) tengan
propiedades muy semejantes
Comentario La mayoriacutea del alumnado de 1ordm de bachillerato tanto de los grupos experimental
como de control contesta correctamente alrededor de un 64 antes del proceso de ensentildeanza
pero sin una explicacioacuten adecuada Contestan mayoritariamente que por estar en el mismo
grupo o familia del sistema perioacutedico pero no hacen mencioacuten a los electrones de valencia o a
propiedades perioacutedicas como la similitud de los valores de la electronegatividad o el potencial
de ionizacioacuten Con el proceso de ensentildeanza mejora el porcentaje de respuestas correctas
obtenieacutendose un mayor porcentaje de respuestas positivas en el grupo experimental (80 de
aciertos) que en el grupo de control (60 de aciertos)
9 Explica iquestQueacute ocurre con un aacutetomo metaacutelico cuando reacciona para formar un compuesto ioacutenico
a) Gana electrones b) Pierde electrones c) Comparte electrones
d) Pierde protones e) Pierde neutrones
Comentario La mayoriacutea del alumnado de 1ordm de bachillerato tanto de los grupos experimental
como de control contesta correctamente alrededor de un 60 antes del proceso de ensentildeanza
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
555
pero sin una explicacioacuten adecuada La idea alternativa maacutes extendida es pensar que se
comparten electrones sin pensar que en las sustancias ioacutenicas hay una transferencia de
electrones del metal al no metal Con el proceso de ensentildeanza mejora sin mucha dificultad el
porcentaje de respuestas correctas obtenieacutendose un mayor porcentaje de respuestas positivas en
el grupo experimental (90 de aciertos) que en el grupo de control (70 de aciertos)
10 En un enlace covalente simple el nuacutemero de electrones que comparten los aacutetomos que
forman el enlace es
a) 0 b)1 c) 2 d) 4 e) 8
Comentario Esta pregunta solo es contestada correctamente antes del proceso de ensentildeanza
por el 40 del alumnado tanto de los grupos experimental como de control La mayoriacutea del
alumnado el 53 elige un electroacuten como formacioacuten del enlace en un enlace covalente simple
Despueacutes del proceso de ensentildeanza se obtienen mejores resultados siguen presentaacutendose en una
parte del alumnado los mismos errores aunque se obtiene un mayor porcentaje de respuestas
positivas en el grupo experimental (85 de aciertos) frente al grupo de control (66 de
aciertos)
11 Justifica a) iquestQueacute tipo de enlace es el que une dos aacutetomos de fluacuteor para formar una moleacutecula
de ese compuesto (F2)
b) iquestY el que une un aacutetomo de fluacuteor con uno de magnesio (Mg) para formar fluoruro de
magnesio (MgF2)
Comentario La mayoriacutea del alumnado de 1ordm de bachillerato tanto de los grupos experimental
como de control contesta correctamente alrededor de un 64 antes del proceso de ensentildeanza
pero sin una explicacioacuten adecuada Contestan mayoritariamente que presentan enlace covalente
y ioacutenico respectivamente pero sin ninguna explicacioacuten o sin una justificacioacuten adecuada No
hacen mencioacuten a los electrones compartidos o transferidos con la formacioacuten de iones debido a
las diferentas de electronegatividad de los aacutetomos Despueacutes del proceso de ensentildeanza mejora
el porcentaje de respuestas correctas obtenieacutendose un mayor porcentaje de respuestas positivas
en el grupo experimental (80 de aciertos) con respecto al grupo de control (60 de
aciertos) y mayoritariamente son justificadas con correccioacuten
A9 (N=30) [1ordm Bachillerato]
a b c d e 2 (67 ) 18 (600 ) 8 (267) 1 (33 ) 0 (0)
A10 (N=30) [1ordm Bachillerato]
a b c d e 0 (00 ) 16 (530 ) 12 (400) 1 (33 ) 1 (33 )
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
556
III12 Modelos y simulaciones con ordenador de estructura atoacutemica Se encuentran en el CD -ROM que hemos elaborado diferentes simulaciones animaciones y
aplicaciones interactivas con sus programas de actividades Se utilizan como actividades de
refuerzo o ampliacioacuten o como actividades complementarias Las simulaciones recogidas
applets animaciones en Flash o videos son los siguientes
Animaciones y simulaciones estructura atoacutemica Laboratorio virtual de fiacutesica y quiacutemica
SIMULACIONES APPLETS Estructura Atoacutemica Sistema Perioacutedico Enlace Quiacutemico
Experiencia de Rutherford 1 Propiedades perioacutedicas Enlace ioacutenico Madelung
Experiencia de Rutherford 2 Sistema perioacutedico mudo Enlace Covalente OM
Aacutetomo de Boumlhr Alotropiacuteas del carbono
Aacutetomo de Boumlhr 2 Tipos de soacutelidos
Nuacutemeros cuaacutenticos y orbitales Fuerza intermoleculares
Efecto fotoeleacutectrico
ANIMACIONES FLASH
Estructura Atoacutemica Sistema Perioacutedico Enlace Quiacutemico
Espectro absorcioacuten Sistema perioacutedico 3D Formacioacuten moleacutecula H2
absorcioacuten de luz Familias SP Disolucioacuten de NaBr en agua
emisioacuten de luz Tetris Disolucioacuten de Br2 en agua
orbita y orbital Electronegatividad Sustancias moleculares
Radio atoacutemico Na Ca S8 P4
VIacuteDEOS
Estructura Atoacutemica Sistema Perioacutedico Enlace Quiacutemico
Isoacutetopos del H Postulados de Boumlhr Estructura del Na Cl
Modelo de Boumlhr-Li Tabla perioacutedica Disolucioacuten del Na Cl
ACTIVIDADES
Estructura Atoacutemica Sistema Perioacutedico Enlace Quiacutemico
Pizarra configuracioacuten
electroacutenica Pizarra Prop Perioacutedicas Formulas y tipo de enlace
Emparejamiento cartas Lewis y polaridad
Emparejamiento elementos
MOLEacuteCULAS ACTIVAS EN 3D
Soacutelidos ioacutenicos Soacutelidos moleculares Soacutelidos covalentes Soacutelidos metaacutelicos
Na Cl CH4 Carbono (diamante) Na
CsCl Be Cl2 BF3 Grafito Au
CaF2 SO2 PCl5 Silicio Cuarzo Ca
ZnS H2O NH3 C60 Zn
S8 H2SO4 Rutilo Cd
ADN 1-
butanol Nitruro de boro Hg
Ir al Inicio Resumen
tema Unidad Mapa conceptual Presentacion Sistema P Web Quest
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
557
III13 DOCUMENTOS DE APOYO PARA LA ESTRUCTURA ATOacuteMICA
Estos documentos se utilizan como material de apoyo y complementario de la Unidad didaacutectica
Incluyen comentario de textos con sus guiacuteas de lectura y diversos documentos de apoyo de
refuerzo o ampliacioacuten Muchos de estos documentos ponen de manifiesto las relaciones entre la
ciencia la tecnologiacutea la sociedad y el ambiente
Lecciones interactivas de quiacutemica Simulaciones de estructura atoacutemica
El experimento de dispersioacuten de las partiacuteculas alfa
Correspondencia Rutherford ndash Bohr
Documento biograacutefico Evolucioacuten histoacuterica de los modelos atoacutemicos
Documento biograacutefico Sistema perioacutedico y enlace quiacutemico
Texto Mendeleiev y la clasificacioacuten de los elementos Mendeleiev y el sistema perioacutedico de los elementos
El sistema perioacutedico actual
Elementos quiacutemicos descubiertos por espantildeoles
Comentarios de textos originales de Blas Cabrera Los aacutetomos y aacutetomos y moleacuteculas
Pauling cientiacutefico y pacifista
El enlace quiacutemico
Tipos de sustancias seguacuten sus enlaces
Trabajos praacutecticos
iquestCuaacutel es la estructura de las sustancias
Mapa conceptual Estructura atoacutemica Sistema perioacutedico y enlace quiacutemico
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
558
LECCIONES INTERACTIVAS DE QUIacuteMICA SIMULACIONES DE ESTRUCTURA ATOacuteMICA EL MODELO ATOacuteMICO DE BOHR ESPECTROS DE ABSORCIOacuteN Y EMISIOacuteN
Introduccioacuten
El modelo atoacutemico de Rutherford (1911) que es correcto en cuanto a la estructura nuclear no explica
entre otras cosas la estabilidad del aacutetomo y los espectros atoacutemicos En el antildeo 1913 el fiacutesico daneacutes Niels
Bohr disciacutepulo de Rutherford propone un modelo para el aacutetomo de hidroacutegeno basado en tres postulados
que combina aspectos de la fiacutesica claacutesica y de la fiacutesica moderna (aspectos cuaacutenticos) Posteriormente
Sommerfeld indica que las orbitas del electroacuten alrededor del nuacutecleo tambieacuten podiacutean ser eliacutepticas
apareciendo el modelo conocido como de Bohr-Sommerfeld que requeriraacute posteriormente del uso de tres
nuacutemeros cuaacutenticos para definir la energiacutea del electroacuten en la oacuterbita la forma del oacuterbital y la orientacioacuten (n
l ml) A estos nuacutemeros se les conoce actualmente como nuacutemero cuaacutentico principal secundario y
magneacutetico
En el antildeo 1924 el priacutencipe y fiacutesico franceacutes De Broglie afirma el comportamiento ondulatorio del electroacuten
del aacutetomo de hidroacutegeno Schroumldinger fiacutesico austriaco en el antildeo 1926 da un tratamiento cuaacutentico al
electroacuten definiendo una funcioacuten de onda cuya solucioacuten viene dada por los tres nuacutemeros cuaacutenticos
anteriores que describen un orbital atoacutemico (nube de carga)
El cuadrado de la funcioacuten de onda de Schroumldinger 2 representa la probabilidad de encontrar al electroacuten en
una regioacuten cercana al nuacutecleo pudiendo dar de esta manera una forma a los orbitales atoacutemicos
El principio de incertidumbre de Heisenberg (1927) es una consecuencia inevitable de la mecaacutenica
cuaacutentica y contradice totalmente la idea de orbita circular definida por Bohr
Leccioacuten 1 Leccioacuten interactiva del aacutetomo de hidroacutegeno Entra en la siguiente direccioacuten
httpwwwwalter-fendtdeph11sbohrh_shtm
para ello pica en la direccioacuten o en el graacutefico adjunto pulsando la
tecla control
Despueacutes de familiarizarte con el funcionamiento del applet realiza
las siguientes actividades
ACTIVIDADES
A1 Completa la siguiente tabla con los valores del applet y contesta a las preguntas
que se te plantean
ni r E
1
2
3
4
5
6
1 Analiza los valores de los radios para las siete primeras oacuterbitas de Bohr y busca la relacioacuten que
existe entre cada una de ellas con la de la 1ordf oacuterbita de Bohr Busca en el libro de texto la ecuacioacuten
que define el radio de las oacuterbitas r en funcioacuten de n Analiza lo observado iquestsigue la proporcioacuten de
radios 4 9 16 25 36 49 con respecto al radio de la 1ordf oacuterbita iquestpor queacute
2 Analiza los valores de la energiacutea para las siete primeras oacuterbitas de Bohr y busca la relacioacuten
que existe entre cada una de ellas con la de la 1ordf oacuterbita de Bohr Fiacutejate que todas las energiacuteas de las oacuterbitas de Bohr son negativas iquestPor queacute A medida que ldquonrdquo aumenta tambieacuten lo
hace la energiacutea del electroacuten iquestPor queacute Si n tiende a infinito (electroacuten infinitamente separado del
protoacuten del nuacutecleo a que valor tiende la energiacutea (Por esto el aacutetomo es maacutes estable que sus
componentes aislados Expliacutecalo) 3 Usando el applet observa y analiza la energiacutea de la oacuterbita 1 y luego la energiacutea de la oacuterbita 3 Fiacutejate y
responde iquestcoacutemo se mueve el electroacuten iquestSe mueve con igual velocidad lineal el electroacuten en la oacuterbita 3 que
en la 1 iquestdoacutende es mayor Busca en el libro de texto la ecuacioacuten que define la velocidad del electroacuten v en
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
559
funcioacuten de n a partir del 2ordm postulado de Bohr Analiza el significado fiacutesico de la ecuacioacuten que nos da la
velocidad del electron y de queacute magnitudes depende y relacioacutenalo con lo observado en el applet
A2 Boumlhr basaacutendose en la interaccioacuten electrostaacutetica y en las leyes del movimiento de Newton demostroacute que
la energiacutea que tiene el electroacuten en el aacutetomo de hidroacutegeno viene dado por
2
1middot
nRE Hn
Donde RH la constante de Rydberg tiene un valor de RH = 218middot 10
-18 J
La variacioacuten de energiacutea de una transicioacuten vendraacute dada seguacuten la ecuacioacuten de Planck por
22
11middotmiddotmiddot
fi
Hifnn
Rc
hhEEE
donde h es la constante de Planck h=663middot10-34 Jmiddots y c es la velocidad de luz (c=3middot108 mmiddots-1) 1 Determina mediante el applet la energiacutea de la radiacioacuten emitida en el salto del electroacuten del nivel n=3 a
n=1 por una simple resta (nivel tres menos nivel uno) El resultado debe dar un valor positivo iquestQueacute
significa Haciendo uso de la ecuacioacuten de Planck E = hmiddot determina despejando la frecuencia de esa
liacutenea espectral
2 Ahora de forma analiacutetica mediante la ecuacioacuten de Rydberg 1 = RH (1ni2 ndash 1nj
2) doacutende ni=1 y nj=3
determina la longitud de onda de esa radiacioacuten y posteriormente la frecuencia ( = c) Por la ecuacioacuten de
Planck calcula la energiacutea de esa transicioacuten
3 Compara los valores iquestse obtiene la misma energiacutea por ambos caminos
4 iquestCuaacutel es la longitud de onda en nanoacutemetros de un fotoacuten emitido durante la transicioacuten desde el estado n i
igual a 5 al estado nf igual a 2 en el aacutetomo de hidroacutegeno iquestEs un proceso de absorcioacuten o de emisioacuten de
energiacutea iquestA queacute tipo de liacutenea espectral da lugar la anterior transicioacuten electroacutenica
A3 El proceso de emisioacuten de energiacutea seguacuten la teoriacutea atoacutemica de Boumlhr ocurre en un aacutetomo de
hidroacutegeno excitado donde un electroacuten que inicialmente esta en y una oacuterbita de mayor energiacutea
regresa a su orbita estacionaria de menor energiacutea y en este proceso libera un fotoacuten cuya diferencia
de energiacutea viene dada por la ecuacioacuten de Planck
1 iquestCuaacutel es la longitud de onda correspondiente en nanoacutemetros de un fotoacuten emitido durante la transicioacuten
del ni = 6 al nf = 4 en el aacutetomo de hidroacutegeno
2 iquesty si ahora salta al nivel 3
3 iquesty si por uacuteltimo salta al nivel 1 (estado fundamental) 4 Indica a queacute tipo de liacutenea espectral (regioacuten del espectro) da lugar cada una de las anteriores saltos
electroacutenicos
5 Indica consultando la tabla siguiente las regiones del espectro y las series espectrales
de emisioacuten del aacutetomo de hidroacutegeno a que corresponderiacutean las transiciones de las
actividades A2 y A3 Serie nf ni Regioacuten del espectro
Lyman 1 234 Ultravioleta
Balmer 2 345 Visible y UV
Paschen 3 456 Infrarrojo
Brackett 4 567 Infrarrojo
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
560
Leccioacuten 2 ldquoLeccioacuten interactiva espectros del aacutetomo de
hidroacutegeno Modelo de Boumlhrrdquo
Entra en la siguiente direccioacuten pulsando con control en el
graacutefico
httpwwweducarednetaprendeanavegar3premiadosganadores
d456
A continuacioacuten del menuacute que aparece a la izquierda
haz clic en Bohr
Haz clic en el menuacute superior en Fundamentos
Busca la EXPERIENCIA y pincha en ella con el ratoacuten
Ya estaacutes en disposicioacuten de empezar a trabajar de forma interactiva
1 Juega con el applet cambiando la oacuterbita actual inicial (nj) y la orbita de destino final (ni)
Fiacutejate en el espectro de emisioacuten (salto de una oacuterbita exterior a otra interior) Tambieacuten puedes
cambiar el radio de las cuatro primeras oacuterbitas Analiza lo que observas
2 Usando el applet (con los radios de oacuterbita iniciales) anota la longitud de onda de la radiacioacuten
emitida para el salto del nivel 3 al nivel 1 iquestEn queacute regioacuten del espectro electromagneacutetico se
encuentra esa radiacioacuten iquestA queacute serie del aacutetomo de hidroacutegeno pertenece dicha liacutenea espectral
3 Utilizando la ecuacioacuten de Rydberg determina la del salto anterior
Ayuda 1 = RH (1ni2 ndash 1nj
2) constante de Rydberg = 1097middot10
7 m
-1
4 Compara el valor obtenido de la longitud de onda del apartado 3 (forma analiacutetica) con el del
apartado 2 (por el applet)
Ayuda 1nm=10-9
m
5 iquestDe queacute color es la liacutenea que responde al salto del nivel n=3 al n=2 iquestPor queacute estaacute en la regioacuten
del visible iquestA queacute serie pertenece iquestCuaacutel es la energiacutea y la frecuencia de la radiacioacuten emitida
Ayuda = c E = hmiddot (Ec Planck) c=3middot108 mmiddots
-1 h=663middot10
-34 Jmiddots
6
7 6 Para el salto del nivel n=1 al n=4 (espectro de absorcioacuten) iquesten queacute zona del espectro
electromagneacutetico estaacute definida la raya oscura iquesty para la transicioacuten n=2 a n=3 iquestCuaacuteles son las
longitudes de onda de las radiaciones absorbidas
8
9
10 7 Si variamos el radio de la orbita 3 y ponemos un valor de 496 con respecto a la primera oacuterbita
determina la longitud de onda del salto del nivel n=4 a n=3 iquestEn queacute zona del espectro estariacutea esta
transicioacuten
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
561
Otras direcciones para el bloque I Estructura atoacutemica
Una direccioacuten muy interesante de estructura atoacutemica con numerosas animaciones interactivas en flash
Leccioacuten 3 ldquoLeccioacuten interactiva sobre el Sistema Perioacutedicordquo
httpeoscnicemecdesmem2002quimicaindexhtml Aquiacute puedes ver lo siguiente
Evolucioacuten histoacuterica de la tabla perioacutedica
Orbitales atoacutemicos y estructura electroacutenica
Todos los espectros atoacutemicos de los elementos quiacutemicos (hasta Z=98)
Caracteriacutesticas de los elementos quiacutemicos
Historia de la Ciencia
Tabla perioacutedica actual Caracteriacutesticas
Propiedades perioacutedicas
Juegos
Etc
No olvides trabajar en esta direccioacuten Te ayudaraacute a comprender el bloque de estructura atoacutemica de
quiacutemica Sobre todo analiza los apartados subrayados
Leccioacuten 4 ldquoLeccioacuten interactiva sobre el Sistema Perioacutedico y propiedades perioacutedicasrdquo
Teclea la direccioacuten o pulsa con control sobre el graacutefico
httpeoscnicemecdesmem2000tablapindexhtm
Aquiacute encontraraacutes
Concepto del aacutetomo a lo largo de la historia
Propiedades perioacutedicas
Tabla perioacutedica
Actividades tipo test y actividades a desarrollar Actividades
Usando el programa determinar y describir razonadamente el elemento de mayor energiacutea de ionizacioacuten
el elemento de menor energiacutea de ionizacioacuten
el elemento de mayor radio atoacutemico
el grupo al que pertenecen los elementos que presentan mayor potencial de ionizacioacuten en
cada periacuteodo
una regla general que indique la variacioacuten del radio atoacutemico dentro de un mismo grupo y
dentro de un mismo periodo
una regla general que indique la variacioacuten del potencial de ionizacioacuten en el sistema
perioacutedico
coacutemo variacutea de forma general el radio atoacutemico en los grupos
cuaacuteles son los elementos de mayor y menor valor de electronegatividad
una regla general que indique la variacioacuten de la electronegatividad en los periacuteodos del
sistema perioacutedico
una regla general que indique la variacioacuten de la electronegatividad en los diferentes grupos
del sistema perioacutedico
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
562
Otra direccioacuten maacutes
Leccioacuten 5 ldquoLeccioacuten interactiva sobre los nuacutemeros
cuaacutenticos y los orbiacutetales atoacutemicosrdquo Entra en la siguiente
direccioacuten
httpwebphysicsdavidsoneduAppletsHydrogenicdefault
html
(Haz clic sobre el grafico pulsando control)
En esta direccioacuten podraacutes dibujar todos los orbitales
atoacutemicos (s p d y f) y veraacutes como medida que ldquonrdquo
aumenta tambieacuten lo hace el orbital asiacute 1s lt 2s lt3s
2plt3plt4p etc Se puede ver a los orbitales de tres formas
distintas radial angular y mapa de densidad
electroacutenica (nube de carga)
Desde un punto de vista mecano-cuaacutentico los nuacutemeros cuaacutenticos son soluciones de la ecuacioacuten
de Schroumlndinger
nordmcuaacutentico posibles valores
n principal 123 l secundario 0(n-1)
m magneacutetico -l 0+l
Modifica los tres nuacutemeros cuaacutenticos y observa su representacioacuten
En la columna o tabla puedes modificar los valores de los nuacutemeros cuaacutenticos (nlm) del aacutetomo
de Hidroacutegeno Al hacer clic sobre Dibuja o ldquoPlotrdquo se representaraacuten Despueacutes de familiarizarte con el funcionamiento del applet realiza las siguientes actividades
ACTIVIDADES
1 Indica cuaacutentos orbitales pueden existir a) en el primer nivel de energiacutea b) en el segundo nivel
de energiacutea Escribe coacutemo se denominan dibujalos e indica los tres nuacutemeros cuaacutenticos que
caracterizan a cada uno de ellos Comprueba tus respuestas por medio del applet y realiza un
informe con los resultados obtenidos
2 Describe la forma geomeacutetrica y el nuacutemero de orbitales s p y d que hay en el tercer nivel de
energiacutea Describe los tres nuacutemeros cuaacutenticos que caracterizan a cada uno de ellos Comprueacutebalo
mediante el applet
3 Indica razonadamente si las siguientes ternas de nuacutemeros cuaacutenticos (nlm) pueden representar
a un orbital Indica en cada caso a cuaacutel y comprueacutebalo mediante el applet
a) (100) b) (000) c) (111) d) (200) e) (201) f)(210) g) (211)h) (21-1) i)
(220) j)(31-1) k) (321) l) (123) Comprueba tus respuestas mediante el applet y
justifica los resultados obtenidos
Volver a la paacutegina proncipal
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
563
EL EXPERIMENTO DE DISPERSIOacuteN DE LAS PARTIacuteCULAS ALFA
ERNEST RUTHERFORD (1871-1937)
ldquohellip Habiacutea observado la dispersioacuten de partiacuteculas y el doctor Geiger en mi laboratorio lo habiacutea
examinado con detalle Encontroacute que en laminas de metales pesados que
la dispersioacuten era normalmente pequentildea del orden de un grado Un diacutea
Geiger vino y me dijo iquestNo piensa que el joven Marsden a quien estoy
formando en meacutetodos radiactivos debe empezar una pequentildea
investigacioacuten Por entonces yo habiacutea pensado tambieacuten en eso y dije iquestPor
queacute no lo dejamos ver si una partiacutecula puede escapar formando un
aacutengulo grande Puedo decirle en confianza que no creiacute que esto tuviera
lugar pues sabiacuteamos que las partiacuteculas eran partiacuteculas muy raacutepidas con
gran masa y una gran cantidad de energiacutea cineacutetica y puede demostrarse que si la dispersioacuten se debe
al efecto de acumulacioacuten de pequentildeas dispersiones la probabilidad de dispersioacuten de una partiacutecula
hacia atraacutes era muy pequentildea
Despueacutes recuerdo que dos o tres diacuteas maacutes tarde Geiger vino hacia miacute con gran excitacioacuten
diciendo Hemos podido obtener algunas partiacuteculas yendo hacia atraacutes retrocediendo hacia
nosotros
Este era sin duda el hecho maacutes increiacuteble que habiacutea sucedido en mi vida Era casi tan
increiacuteble coacutemo si lanzases una concha de 15 pulgadas a un trozo de papel de seda y volviera hacia
ti y te golpease En consideracioacuten al hecho comprobeacute que esta dispersioacuten hacia atraacutes debe ser el
resultado de una colisioacuten simple y cuando hice los caacutelculos comprobeacute que era imposible obtener
nada de este orden de magnitud a menos que se coja un sistema en el cual la gran parte de la masa
del aacutetomo se concentreacute en un nuacutecleo diminuto Fue entonces cuando tuve la idea de un aacutetomo con
un centro de masa diminuto provisto de una cargardquo
Ernest Rutherford ( 1911)
Adaptado de DICKERSON R GRAY H y HAIGHT G (1980) Principios de Quiacutemica Reverteacute
Barcelona
ACTIVIDADES PARA COMENTAR EL TEXTO DEL EXPERIMENTO DE
RUTHERFORD
1 Lee el texto anterior iquestCuaacutel fue el origen del experimento
2 Completa la ficha de vocabulario con los teacuterminos cientiacuteficos que desconozcas
3 Haz un breve resumen utilizando tus propias palabras de las ideas maacutes importantes del texto
Pon un tiacutetulo adecuado al texto
4 A que se refiere el investigador cuando habla de los meacutetodos radiactivos Busca informacioacuten
sobre ello y descriacutebelo
5 Explica iquestqueacute son las partiacuteculas alfa iquestCoacutemo se obtienen iquestPara queacute las utilizo Rutherford
6 Sentildeala aplicaciones que conozcas de las reacciones nucleares
7 Localiza y sentildeala en el texto distintos aspectos de la metodologiacutea cientiacutefica que veas
reflejados en su lectura
8 Di el nombre y expoacuten la teoriacutea atoacutemica del cientiacutefico que en el siglo XIX pensaba que los
aacutetomos eran partiacuteculas indivisibles
9 Explica brevemente como se descubrieron las partiacuteculas fundamentales del aacutetomo
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
564
En el dibujo siguiente se muestra una representacioacuten esquemaacutetica del montaje experimental utilizado
por Rutherford para estudiar la ldquodispersioacuten de partiacuteculas
Comenta y describe la funcioacuten de cada uno de los elementos utilizados en el montaje experimental
Diferencia entre materiales y aparatos y completa un cuadro como el siguiente
ELEMENTOS DEL MONTAJE
EXPERIMENTAL
FUNCIOacuteN QUE DESEMPENtildeAN
MATERIALES
APARATOS
ACTIVIDAD Los resultados previsibles para este experimento deberaacuten ser interpretados en
funcioacuten de una teoriacutea la misma que guioacute el disentildeo experimental y las observaciones a realizar
1 ) iquestDe queacute teoriacutea se trata iquestQueacute investigador la elaboroacute Describe sus aspectos fundamentales
2) iquestQueacute modelos teoacutericos se utilizan en dicha teoriacutea para explicar los hechos observados
3) De acuerdo al montaje experimental realizado (esquematizado en el dibujo) iquestQueacute observaciones se espera
encontrar Razona sobre ello y descriacutebelas
4) Representa mediante un dibujo los resultados maacutes probables iquestRealmente se encontraron eacutestos Antildeade en
el dibujo las discrepancias encontradas
5)Analiza si existe contradiccioacuten entre los hechos experimentales y la teoriacutea desde la cual se planteoacute y guioacute el
experimento iquestEn queacute consiste esta discrepancia
6)iquestQueacute hizo Rutherford para explicar estos hechos
7) Resultoacute modificada la teoriacutea anterior iquestEn que sentido iquestSe han utilizado nuevos modelos teoacutericos
8)Explica el modelo atoacutemico de Rutherford iquestQueacute hechos consiguioacute explicar iquestCuaacuteles fueron sus
limitaciones iquestQueacute hechos no pudo explicar iquestPor queacute otro modelo atoacutemico fue sustituido
9) Sentildeala aspectos biograacuteficos de Rutherford Sentildealando cronoloacutegicamente hechos cientiacuteficos paralelamente
con los sociales resaltando las caracteriacutesticas de la sociedad de su eacutepoca y las relaciones ciencia tecnologiacutea y
Sociedad (CTS)
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
565
COMENTARIO DE TEXTO UN EXPERIMENTO HISTOacuteRICO CRUCIAL LA EXPERIENCIA DE RUTHERFORD El fiacutesico britaacutenico Ernest Rutherford y sus colaboradores Hans Geiger y Ernest Marsden en 1911 bombardearon con partiacuteculas alfa (con carga positiva) una laacutemina muy fina de oro y observaron que aunque la mayor parte de las partiacuteculas la atravesaban sin desviarse unas pocas sufriacutean una desviacioacuten bastante acusada e incluso algunas rebotaban al llegar a la laacutemina Para explicar estos resultados Rutherford propuso el modelo nuclear del aacutetomo seguacuten el cual la carga positiva de un aacutetomo y la mayoriacutea de su masa estaacuten concentradas en una pequentildea regioacuten central llamada nuacutecleo En este modelo los electrones con carga negativa giraban en oacuterbitas alrededor del nuacutecleo
Actividades
1 iquestQueacute resultados de la dispersioacuten de partiacuteculas alfa cabiacutea esperar seguacuten el modelo atoacutemico de Thomson (los aacutetomos son una esfera de masa y carga uniformes)
2 iquestQueacute resultados experimentales se obtuvieron 3 iquestCoacutemo interpreto Ruthehrford de los resultados inesperados 4 iquestQueacute conclusiones sobre la estructura del aacutetomo enuncio Rutherford 5 iquestQueacute limitaciones o fallos teniacutea el modelo de Rutherford
Las grandes desviaciones de algunas partiacuteculas alfa solo se podiacutean explicar por choque con una partiacutecula de gran masa y elevada carga positiva Eso hizo desechar a Rutherford el Modelo atoacutemico de Thomson el aacutetomo no puede ser una esfera de masa y carga uniformes (Lo que cabiacutea esperar seguacuten el modelo e Thomson que todo el haz de partiacuteculas alfa atravesase la lamina abrieacutendose algo maacutes dispersioacuten y al chocar con la pantalla se originase una mancha fluorescente en liacutenea con el haz) El mismo Rutherford describioacute su asombro ante el resultado con estas palabras ldquohellip Esto es lo maacutes increiacuteble que me ha ocurrido en mi vida Tan increiacuteble como si un proyectil de 15 pulgadas disparado contra una lamina de papel de seda saliese rebotado se volviera y lo golpease a uno helliprdquo De la interpretacioacuten del experimento crucial (1911) Rutherford concluyo que
Toda su carga positiva del aacutetomo estaba concentrada en un pequentildeo granulo central donde reside ademaacutes toda sus masa (el nuacutecleo)
Los electrones giran alrededor del nuacutecleo para no caer sobre eacutel por atraccioacuten electrostaacutetica
El aacutetomo estaba praacutecticamente hueco El anaacutelisis de los datos experimentales indicaba que el radio del nuacutecleo era maacutes de diez mil veces menor que el del aacutetomo
El nuacutemero de cargas positivas elementales en el nuacutecleo (nuacutemero de protones) coincide con el nuacutemero de orden del elemento en la tabla perioacutedica
Coacutemo la masa atoacutemica de los elementos tiene un valor mucho mayor que el calculado a base de los protones del nuacutecleo predice la existencia de otra partiacutecula nuclear sin carga que llamo neutrones (descubierto por Chadwick en 1932 al bombardear berilio con partiacuteculas alfa)
Modelo Nuclear del aacutetomo Fallos del modelo nuclear En contradiccioacuten con las leyes electromagneacuteticas claacutesicas (el electroacuten al girar emite
energiacutea radiante y acabariacutea cayendo sobre el nuacutecleo)
No explicaba los espectros de rayas discontinuos de los aacutetomos de unas frecuencias caracteriacutesticas
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
566
ACTIVIDAD Realiza un breve comentario de la siguiente carta de Niels Bohr a Rutherford
CORRESPONDENCIA RUTHERFORD - BOHR
hellip ldquoDentro le mando el primer capitulo de mi artiacuteculo sobre la constitucioacuten del aacutetomo Espero que
los proacuteximos le seguiraacuten en unos pocos diacuteas Uacuteltimamente he hecho grandes progresos en el trabajo y
espero tener eacutexito en extender las consideraciones empleadas a un nuacutemero de diferentes fenoacutemenos
tales como la emisioacuten de las liacuteneas espectrales magnetismo hellip y posiblemente una indicacioacuten de una
teoriacutea de la constitucioacuten de las estructuras cristalinas hellip Como podraacute observar el primer capiacutetulo trata
principalmente del problema de la emisioacuten de las liacuteneas del espectro considerado desde el punto de
vista esbozado en mi carta anterior Trato de demostrar que desde tal punto de vista parece posible
dar una interpretacioacuten simple a la ley del espectro de hidroacutegeno y que el caacutelculo parece estar
cuantitativamente de acuerdo con los experimentos hellip Espero se daraacute cuenta que he considerado
cuidadosamente el uso simultaacuteneo de la mecaacutenica claacutesica y de la nueva visioacuten sobre la teoriacutea de la
radiacioacuten introducida por Planck Estoy deseando saber que le parece todo estordquo
(Carta de Niels Bohr a Rutherford 6 de Marzo 1913)
Adaptado de Marco B (1992)
ACTIVIDAD Resume las ideas fundamentales que se recogen en los siguientes textos
originales de Rutherford
ldquohellipLa idea de la constitucioacuten del nuacutecleo de los aacutetomos surgioacute inicialmente del intento de contar la
dispersioacuten de partiacuteculas que formaban grandes aacutengulos en su paso a traveacutes de finas laacuteminas de
materia Cayendo en la cuenta de la gran masa y velocidad de las partiacuteculas esas desviaciones tan
grandes eran muy considerables e indicaban que un fuerte campo eleacutectrico o magneacutetico existiacutea en el
aacutetomo Teniendo en cuenta estos resultados parecioacute necesario asumir que e l aacutetomo consta de un
nuacutecleo con masa y carga de muy pequentildeas dimensiones comparado con la magnitud normalmente
aceptada del diaacutemetro del aacutetomo Este nuacutecleo cargado positivamente contiene la mayor parte de la masa
del aacutetomo y estaacute rodeado a una cierta distancia de un conjunto de electrones igual en nuacutemero a la
carga positiva del nuacutecleo En estas condiciones un intenso campo eleacutectrico existe cerca del nuacutecleo y
la gran desviacioacuten de las partiacuteculas en un choque con un aacutetomo simple tiene lugar cuando la
partiacutecula pasa cerca del nuacutecleo (Rutherford 1920)
Cuando un chorro de partiacuteculas incide sobre una laacutemina fina de oro u otro metal una
pequentildea cantidad de las partiacuteculas se dispersan hacia el punto de partida y desaparecen formando un aacutengulo de
maacutes de 9 0ordm El nuacutemero de estas partiacuteculas es enormemente grande mucho maacutes de lo esperado si el aacutengulo
pequentildeo de dispersioacuten del rayo principal se suma al efecto resultante de multitud de desviaciones pequentildeas
Parece claro que pasando a traveacutes de la materia las partiacuteculas a encontraban a veces un campo tan intenso en
el aacutetomo que rebotaban en su camino como resultado de la colisioacuten
Cuando consideramos la masa y la energiacutea de una partiacutecula la observacioacuten es maacutes
sorprendente pues indica que el aacutetomo es el lugar de campos de rebote gigantes Suponiendo que las fuerzas
que median en tales colisiones son del tipo electrostaacutetico se puede deducir que para ocasionar tales rebotes
de las partiacuteculas en un choque atoacutemico el aacutetomo debe contener un centro con masa cargada de muy
pequentildeas dimensiones De esto surgioacute la idea del ahora conocido nuacutecleo del aacutetomo en la cual se considera el
aacutetomo compuesto de un nuacutecleo cargado positivamente que contiene la mayor parte de la masa del aacutetomo
rodeado a unas distancias relativamente grandes por una distribucioacuten de electrones iguales en nuacutemero a las
unidades de carga positiva concentrada en su nuacutecleo
(Discurso de Rutherford a la Sclence Masters Association Cambriacutegde 1923 doce antildeos
despueacutes de sus observaciones)
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
567
DOCUMENTO BIOGRAacuteFICO EVOLUCIOacuteN HISTOacuteRICA DE LOS
MODELOS ATOacuteMICOS (Adaptado del almanaque del 2002 de la Sociedad Canaria de profesores de fiacutesica y quiacutemica)
En 1839 con las investigaciones de Faraday sobre el paso de la electricidad a traveacutes de las disoluciones
se pensoacute que los aacutetomos no eran indivisibles tal y como pensaba Dalton Estas investigaciones y las
realizadas en tubos de descargas de gases pusieron de manifiesto la naturaleza eleacutectrica de la materia
Thomson en 1897 mediante sus investigaciones con rayos catoacutedicos identifico el electroacuten tratando de
esbozar una imagen del aacutetomo que tenia en cuenta los nuevos datos Surgen asiacute los modelos atoacutemicos
Niels Bohr (1885-1962) fiacutesico daneacutes propuso el primer modelo precuaacutentico del aacutetomo basado
en tres postulados Recibioacute el Premio-Nobel de fiacutesica en 1922 por su investigacioacuten relativa a la
estructura de los aacutetomos y la radiacioacuten que emana de ellos Trabajoacute
como disciacutepulo de Thomson y Rutherford y cuando visitoacute Estados
Unidos en 1939 llevoacute la noticia de que Hahn Lise Meitner y
Strassman habiacutean descubierto la fisioacuten del uranio Este fue el cimiento
de la bomba atoacutemica desarrollada en Estados Unidos durante la 2ordf
Guerra Mundial
Antes de salir de Dinamarca en l943 perseguido por los nazis
disolvioacute en aacutecido las medallas de oro del Premio Nobel que le habla
dado a guardar Von Laue y Franck La botella con la solucioacuten de oro
se quedoacute en eacutel Laboratorio de Bohr durante la guerra y cuando
regresoacute a Copenhague precipitoacute el oro y mandoacute refundir las medallas
Despueacutes de la Guerra se comprometioacute en actividades humanitarias y
pacifistas asiacute obtuvo el premio Aacutetomos por la Paz en 1957
John Dalton (1766-1844) nacioacute en
Inglaterra en el seno de una familia
humilde A los 19 antildeos ya era director
de escuela y formuloacute su teoriacutea atoacutemica
en 1803 Fue el primero en publicar una
tabla de masas atoacutemicas relativas y en
dar una base cuantitativa de la teoriacutea
atoacutemica
Propuso su teoriacutea atoacutemica en 1808 asiacute
como una tabla de siacutembolos de
elementos maacutes tarde sustituida En
1826 recibioacute la medalla de oro de la
Royal Societyy de Londres y de la
Academia Francesa de Ciencias
Sir Joseph J
Thomson (1856-
1940) onsiderado
el descubridor del
electroacuten abrioacute el
campo de la fiacutesica
de las partiacuteculas
subatoacutemicas con
su trabajo sobre la
desviacioacuten de los
rayos catoacutedicos
(electrones) en un
campo eleacutectrico
Recibioacute el Premio
Nobel en 1906
Ernest Rutherford (1871-1937)
Fundamentoacute el modelo actual del
aacutetomo formado por un nuacutecleo muy
pequentildeo en el que se concentra la
mayor parte de la masa rodeado por
electrones que ocupan un volumen
mucho mayor Esto lo determinoacute en el
antildeo 1910 mediante la dispersioacuten de
partiacuteculas alfa por laacuteminas de oro con
la colaboracioacuten de Geiger y Mardsen
Al recibir el Premio Nobel de quiacutemica
en 1908 dijo y yo que me creiacutea fiacutesico
Erwin
Schroacutedinger
(1887-1961) nacioacute
en Austria y
publicoacute en 1925 su
famosa ecuacioacuten
de ondas que jugoacute
un papel crucial en
el desarrollo de la
mecaacutenica cuaacutentica
GUIacuteA DE LECTURA 1 Lee el documento biograacutefico y realiza un esquema que recoja las ideas fundamentales del mismo
2 Despueacutes de leer el documento biograacutefico elige uno de los cientiacuteficos que aparecen en el mismo y busca la
informacioacuten necesaria y completa sus aspectos biograacuteficos utilizando la ficha y los documentos de apoyo
entregados por el profesorado sentildealando sus principales aportaciones a la Ciencia y a la Sociedad
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
568
FICHA BIOGRAFIacuteAS DE CIENTIacuteFICOS
Nombre del alumnoa _____________________________ Grupo_____________________
ACTIVIDAD Despueacutes de leer la biografiacutea del cientiacutefico completa la siguiente ficha
Busca la informacioacuten necesaria y utiliza los documentos de apoyo entregados por el
profesorado
BIOGRAFIacuteA DEL CIENTIacuteFICO (___________ - __________)
1 PERFIL BIOGRAacuteFICO
(Cronologiacutea que recoja los principales aspectos de su vida y de su
obra Principales aportaciones realizadas Hechos maacutes destacados)
2 FORMACIOacuteN CIENTIacuteFICA
Principales influencias que recibioacute Ideas dominantes de la Ciencia en
la que se formo Cuaacuteles fueron sus maestros y marcos teoacutericos que
existiacutean en su eacutepoca y que influyeron en su formacioacuten Estado en que
se encontraban los problemas que maacutes tarde abordoacute
3 LA CIENCIA Y LA SOCIEDAD DE SU EacutePOCA
Contexto social y poliacutetico que se viviacutea Influencia de la sociedad de su
eacutepoca en los desarrollos cientiacuteficos Principales acontecimientos
ideas sociales y poliacuteticas de la sociedad de su eacutepoca
4 APORTACIONES A LA CIENCIA
Descubrimientos realizados y teoriacuteas elaboradas Principales obras
escritas por orden cronoloacutegico
5 RELACIONES CON SUS CONTEMPORANEOS
Otros cientiacuteficos o personas relevantes de la sociedad de su eacutepoca
6 APLICACIONES TECNOLOacuteGICAS E IMPLICACIONES SOCIALES DE
LOS DESCUBRIMIENTOS CIENTIacuteFICOS
Establecer un paralelismo cronoloacutegico que sentildeale las interrelaciones
entre la Ciencia la Tecnologiacutea y la Sociedad
7 BIBLIOGRAFIacuteA UTILIZADA
Libros o artiacuteculos de revistas utilizados materiales o documentos de
apoyo entregados por el profesorado y utilizados
Resentildear en la forma APELLIDO Nombre (antildeo) Titulo del libro o
artiacuteculo Ciudad Editorial o nombre nuacutemero y paacuteginas de la revista
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
569
DOCUMENTO BIOGRAacuteFICO SISTEMA PERIOacuteDICO Y ENLACE QUIacuteMICO (Adaptado del almanaque del 2002 de la Sociedad Canaria de profesores de fiacutesica y quiacutemica)
Dimitri Mendelegraveiev (1834-1907) nacioacute en Tobolsk (Siberia) y era el maacutes pequentildeo de trece
hermanos En 1856 terminoacute su carrera de quiacutemica y en 1867 fue
nombrado profesor de quiacutemica inorgaacutenica en la Universidad de
San Petersburgo En la formulacioacuten de su Ley Perioacutedica que
se recoge en el texto ldquoLos principios de la Quiacutemica consideroacute
que las propiedades de los aacutetomos se encontraban relacionadas
con sus masas atoacutemicas lo que constituyoacute una idea brillante por
aquella eacutepoca ya que no se conociacutea nada acerca de la estructura
atoacutemica Mendelegraveiev dejo huecos en su tabla y posteriormente
se comproboacute que tenla razoacuten con el descubrimiento de
elementos como el galio (1874) escandio (1879) y germanio
(1885) Hoy se sabe que la base fundamental de la periodicidad
es el nuacutemero atoacutemico y no la masa atoacutemica
En el antildeo 1890 renuncioacute a la Universidad por el trato opresivo
que el gobierno daba a los estudiantes algunos fueron exiliados
a Siberia por la falta de libertad acadeacutemica
Friedrich August Kekuleacute
(1829-1896) quiacutemico alemaacuten al
que se le reconoce el
establecimiento de las bases de
la moderna teoriacutea estructural de
la quiacutemica orgaacutenica En 1858
demostroacute que el carbono era
tetravalente y que sus aacutetomos
podiacutean unirse formando largas
cadenas lo que facilitoacute la
comprensioacuten de los compuestos
orgaacutenicos Descubrioacute la
estructura ciacuteclica de los
compuestos aromaacuteticos como el
benceno de gran importancia
para el desarrollo posterior de
los colorantes
Glibert Newton Lewis (1875-
1946) nacioacute en Massachusetts
En la universidad de Harvard
alcanzoacute el grado de doctor en
1899 y en 1912 fue nombrado
profesor en la Universidad de
Berkeley (California)
Contribuyoacute en diversas aacutereas de
la quiacutemica y fue el primero en
proponer que los aacutetomos
podriacutean mantenerse unidos por
medio de la comparacioacuten de
electrones De acuerdo con esta
idea introdujo el simbolismo de
las estructuras en las que los
electrones de valencia se
representan por puntos Linus Pauling nacioacute en Portland (USA)
en 1901 y se doctoroacute en quiacutemica en 1925
Ha realizado muchas contribuciones a la
comprensioacuten de la naturaleza del enlace
quiacutemico As introdujo conceptos como
electronegatividad y estructuras
resonantes En 1939 publicoacute sus ideas
sobre el enlace quiacutemico en un texto
titulado La Naturaleza del enlace
quiacutemico En 1954 recibioacute el premio
Nobel de quiacutemica por su trabajo de la
estructura molecular En 1962 recibioacute por
segunda vez el Premio Nobel ahora el de
la Paz
Wolfgang Pauil (1900-1958)
fiacutesico austriacuteaco que obtuvo el
Premio Nobel de fiacutesica en 1945
por el descubrimiento del
principio de exclusioacuten que lleva
su nombre Un artiacuteculo titulado
Los principios fundamentales de
la mecaacutenica cuaacutentica escrito en
1933 para el Handbuch der
Physik es reconocido como uno
de los mejores tratados de fiacutesica
cuaacutentica
GUIacuteA DE LECTURA 1 Lee el documento biograacutefico y realiza un esquema que recoja las ideas fundamentales del mismo
2 Despueacutes de leer el documento biograacutefico elige uno de los cientiacuteficos que aparecen en el mismo y busca la
informacioacuten necesaria y completa sus aspectos biograacuteficos utilizando la ficha y los documentos de apoyo
entregados por el profesorado sentildealando sus principales aportaciones a la Ciencia y a la Sociedad
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
570
TEXTO MENDELEIEV Y LA CLASIFICACIOacuteN DE LOS ELEMENTOS
laquoLa clasificacioacuten maacutes corriente de los elementos en metales y no metales esta basada en las
diferencias fiacutesicas entre ellos pero dicha divisioacuten no es tan niacutetida como pareciacutea Por ejemplo el
foacutesforo y otros elementos actuacutean como metales o como no metales seguacuten las ocasiones
Algunos grupos de elementos sin duda forman un todo y representan una serie natural de
manifestaciones semejantes de la materia (haloacutegenos grupo del nitroacutegeno alcalino-teacuterreos etc)
pero el descubrimiento de nuevos elementos tales como el rubidio el cesio y el talio para los
que no se habiacutea previsto sitio en las familias de elementos hasta entonces elaboradas indicaba
lo limitados que eran nuestros conocimientos Por otra parte las propiedades fiacutesicas de los
elementos tales como las oacutepticas eleacutectricas magneacuteticas etc no pueden servir como guiacutea para
una clasificacioacuten de los mismos pues aunque muchas de dichas propiedades se han determinado
con precisioacuten para algunos de ellos lo cierto a que un mismo elemento puede presentar
enormes diferencias en sus propiedades seguacuten el estado en que se encuentre Asiacute por ejemplo
podemos citar el caso del grafito y el diamante
Sin embargo a pesar de las diferencias entre las propiedades que un elemento puede presentar
seguacuten el estado en que se encuentre existe laquoalgoraquo que no cambia que nos permite afirmar que
se trata del mismo elemento En este sentido el uacutenico valor que no cambia que es el mismo
tanto en elemento libre (cualquiera que sea su estado) como cuando se ha combinado con otros
formando compuestos es la masa atoacutemica del elemento Por esta razoacuten me he ocupado de
buscar un sistema de clasificacioacuten de los elementos quiacutemicos basaacutendome en las masas
atoacutemicas El primer intento que hice en esa direccioacuten fue el siguiente Seleccioneacute los elementos
de masa atoacutemica maacutes pequentildea y los ordeneacute de manera creciente Con esto vi que apareciacutea una
periodicidad en sus propiedades raquo
Ensayos de ordenacioacuten de los elementos Dimitri Ivanovich Mendeleieff (1834 - 1907)
ACTIVIDADES
0 Analiza el texto de Mendeleiev y extrae las ideas maacutes importantes 1 iquestQueacute otros intentos conoces de clasificacioacuten de los
elementos Descriacutebelos 2 iquestEn que propiedad se basaba la clasificacioacuten perioacutedica de
los elementos de Mendeleiev 3 iquestEn la actualidad que propiedad se utiliza para la
clasificacioacuten perioacutedica de los elementos 4 Lee la siguiente biografiacutea de Mendeleiev y realiza un
resumen sentildealando los aspectos fundamentales de la misma
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
571
MENDELEacuteIEV DIMITRI IVAacuteNOVICH (1834-1907) Quiacutemico ruso conocido sobre todo por haber elaborado la tabla perioacutedica de los elementos quiacutemicos Esta
tabla expone una periodicidad (una cadencia regular) de las propiedades de los elementos cuando estaacuten
dispuestos seguacuten la masa atoacutemica
Mendeleacuteiev nacioacute en Tobolsk (Siberia) estudioacute quiacutemica en la Universidad de San Petersburgo y en 1859 fue
enviado a estudiar a la Universidad de Heidelberg Alliacute conocioacute al quiacutemico italiano Stanislao Cannizzaro
cuyos planteamientos sobre la masa atoacutemica determinaron su opinioacuten Participo con eacutel en eI I Congreso
Internacional de quiacutemica en Karlsruhe en 1860 Mendeleacuteiev regresoacute a San Petersburgo y fue profesor de
quiacutemica en el Instituto Teacutecnico en 1863 y profesor de quiacutemica general en la Universidad de San Petersburgo
en 1866 Escribioacute los dos voluacutemenes de Principios de quiacutemica (1868-1870) uno de los primeros libros de
texto sobre quiacutemica que se convirtioacute en un claacutesico traducido al ingleacutes en 1905 Durante la elaboracioacuten de este
libro Mendeleacuteiev intentoacute clasificar los elementos seguacuten sus propiedades quiacutemicas En 1869 publicoacute la
primera versioacuten de la tabla perioacutedica En 1871 publicoacute una versioacuten corregida en la que dejaba huecos
para elementos todaviacutea desconocidos Su tabla y sus teoriacuteas ganaron una mayor aceptacioacuten cuando
posteriormente se descubrieron tres de estos elementos el galio el germanio y el escandio Fue
galardonado con la medalla Davy por la Royal Society en 1882
Entre las investigaciones de Mendeleacuteiev tambieacuten hay que mencionar el estudio de la teoriacutea quiacutemica de la
disolucioacuten la expansioacuten teacutermica de los liacutequidos y la naturaleza del petroacuteleo de Bakuacute En 1887 emprendioacute un
viaje en globo en solitario para estudiar un eclipse solar
En 1890 abandonoacute la universidad como consecuencia de su postura poliacutetica partidaria de reformas sociales
En 1893 fue director del departamento de Pesas y Medidas de San Petersburgo cargo que desempentildeoacute hasta su
muerte
En su honor el elemento quiacutemico artificial de nuacutemero atoacutemico 101 obtenido en 1965 en el ciclotroacuten de
Berkeley por el equipo de Seaborg ha recibido el nombre de mendelevio
MENDELEIEV Y EL SISTEMA PERIOacuteDICO DE LOS ELEMENTOS
A mediados del siglo XIX se conociacutean ciertos elementos quiacutemicos como el hidroacutegeno el oxiacutegeno el
hierro el cloro etc hasta un nuacutemero de maacutes de cincuenta
Estos elementos diferiacutean mucho en sus propiedades y aparentemente pareciacutea existir poco o ninguacuten orden
entre ellos En estas circunstancias se celebroacute en la ciudad alemana de Karlsruhe el primer congreso
internacional de Quiacutemica era el antildeo 1860 A este congreso asistieron ciento cuarenta delegados de
todo el mundo y una de las conclusiones maacutes importantes del mismo fue la aceptacioacuten mayoritaria del
meacutetodo propuesto por Stanislao Cannizaro para la determinacioacuten de las masas de los aacutetomos de los
distintos elementos quiacutemicos (masas atoacutemicas)
Tambieacuten en dicho congreso Cannizaro defendioacute la hipoacutetesis de su maestro Avogadro (hoy ley por estar
perfectamente comprobada) mostrando pruebas experimentales que la apoyaban e hizo valer su
fecundidad 49 antildeos despueacutes de haber sido emitida y rechazada por sus contemporaacuteneos devolviendo asiacute
el meacuterito a Avogadro que habiacutea ya muerto haciacutea 4 antildeos
Entre los asistentes al congreso se encontraba el quiacutemico ruso Dimitri Mendeleiev quien impresionado
por los trabajos de Cannizaro comenzoacute a estudiar la lista de los elementos quiacutemicos conocidos
organizaacutendolos a partir de las regularidades en el comportamiento quiacutemico de los distintos elementos
obtenidos de modo experimental a lo largo de siglos Mendeleiev ordenoacute los 63 elementos conocidos
seguacuten el orden creciente de sus masas atoacutemicas Publicoacute esta ordenacioacuten en forma de tabla en 1869 a la
que llamoacute tabla perioacutedica de los elementos En su obra Principios de Quiacutemica describe su ley
Perioacutedica con las siguientes palabras
Disponiendo los elementos conforme a sus masas atoacutemicas crecientes se obtiene una repeticioacuten
perioacutedica de propiedades Esto es lo que anuncia la ley Perioacutedica las Propiedades de los cuerpos simples
y sus combinaciones son una funcioacuten perioacutedica de la masa atoacutemica del elemento
En dicha tabla Mendeleiev dejoacute algunos espacios vaciacuteos huecos que de acuerdo con el criterio seguido
(los elementos de una misma columna grupos o familias tienen las mismas propiedades) deberiacutean
corresponder a elementos que todaviacutea no se hablan descubierto y de los que eacutel predice sus propiedades
aproximadas Al verse confirmadas sus hipoacutetesis Mendeleiev es aclamado y su tabla universalmente
aceptada El Sistema Perioacutedico constituyoacute un eacutexito fundamental y espectacular de la teoriacutea atoacutemico-
molecular de la materia propuesta por Dalton Algo parecido a Mendeleiev hizo el alemaacuten Victor Meyer
por la misma eacutepoca pero menos completo
Elaboracioacuten propia
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
572
EL SISTEMA PERIOacuteDICO ACTUAL
Debido a Werner y Paneth Esta basado en la tabla perioacutedica de Mendeleiev
Ordena los 105 elementos conocidos por orden creciente de su nuacutemero atoacutemico (nordm de
protones del nuacutecleo)
Los elementos
quiacutemicos estaacuten ordena
dos en 7 filas o periodos
y 18 columnas a grupos
Los elementos que
pertenecen a un mismo
grupo o familia tienen un
comportamiento quiacutemico
muy parecido es decir
son elementos que
reaccionan frente a las
demaacutes sustancias de un
modo similar
La mayoriacutea de los grupos reciben nombres especiales Grupo IA (1) o de los metales alcalinos grupo IIA (2) o de los metales alcalino - teacuterreos grupo VII A (17) o de los haloacutegenos etc
ACTIVIDADES
1 Realiza una atenta lectura del texto y extrae las ideas maacutes importantes
que encuentres
2 iquestCuaacutentos elementos ordeno Mendeleiev en su eacutepoca iquestPor queacute dejo
algunos espacios vaciacuteos o huecos en su tabla original iquestQueacute correcciones
principales han sido realizadas en la actualidad
3 iquestCoacutemo pudo Mendeleiev descubrir un principio adecuado de
clasificacioacuten de los elementos sin saber nada dela estructura electroacutenica de
los aacutetomos
4 iquestQueacute resultados aporto el primer congreso Internacional de quiacutemica de Karlsruhe en 1860
5 Busca la informacioacuten necesaria y contesta sentildealando el antildeo de descubrimiento el
descubridor y como se descubrioacute
a) Dos elementos que fueron descubiertos por espantildeoles
b) Los elementos conocidos desde la prehistoria c) Los elementos conocidos en la edad media
d) Los elementos descubiertos antes del siglo XVIII e) Los elementos s descubiertos en el
siglo XVIII f) Los elementos descubiertos en el siglo XIX g) Los elementos descubiertos a
partir de 1950 h) Los elementos transuraacutenidos i) Los elementos transactiacutenidos
6 iquestEn queacute siglo se ha descubierto mayor nuacutemero de elementos iquestCuaacutentos iquestPor queacute
crees que se produjo dicha explosioacuten demograacutefica de elementos 7 La primera cuarta parte del siglo XIX fue dominada por el quiacutemico britaacutenico Humphry Davy
y por el quiacutemico sueco Joumlns Jacob Berzelius
a) Busca informacioacuten y sentildeala los nombres de los elementos que descubrioacute cada uno de
ellos y el antildeo que los descubrioacute
b) Sentildeala el origen del nombre de cada elemento y el procedimiento de obtencioacuten de
algunos de ellos
c) Indica algunas de las publicaciones y las implicaciones sociales de dichos
descubrimientos
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
573
ELEMENTOS QUIacuteMICOS DESCUBIERTOS POR ESPANtildeOLES
De los elementos naturales conocidos tres han sido descubiertos o identificados como tales por
espantildeoles El platino por Antonio de Ulloa en 1748 el wolframio por los hermanos Antonio y
Fausto de Elhuyar en 1783 y el vanadio por Andres Manuel del Rio en 1801 La importancia
de estos descubrimientos fue importantiacutesimo teniendo en cuenta que en
aquella eacutepoca uno de los objetivos fundamentales de la Quiacutemica que
orientaba el trabajo investigador de la mayoriacutea de los quiacutemicos era el
descubrimiento de los elementos quiacutemicos
El platino de platina plata fue descubierto por Antonio de Ulloa en
1735 en unas minas cuando iba en una expedicioacuten cientiacutefica de Colombia
a Peruacute
En el caso del wolframio tambieacuten llamado tungsteno la mayoriacutea de los
libros extranjeros atribuyen el descubrimiento a Scheele en 1781 Esto no
es cierto fueron los hermanos logrontildeeses Fausto y Juan Joseacute Elhuyar en 1783 quienes lo
aislaron por primera vez a partir de un mineral obtenido en Espantildea la Wolframita tratada con
carbono El propio Sheele reconocioacute en una carta la prioridad espantildeola del descubrimiento El
nombre proviene de woacutelfram quizaacute formado por wolf laquo loboraquo y ram laquo suciedadraquo aplicado tal
vez por los mineros despectivamente al encontrarlo en vez del estantildeo que buscaban
El tercer elemento es el vanadio del latiacuten moderno laquovanadiumraquo en memoria del sobrenombre
de Freya Vanadis nombre de una diosa del antiguo panteoacuten escandinavo El nombre de
vanadio le fue puesto en el antildeo 1830 atribuyeacutendoselo a un quiacutemico sueco pero su verdadero
descubridor fue el quiacutemico madrilentildeo Andreacutes Manuel del Riacuteo en 1801 quien lo denominoacute
eritronio pero no se le reconocioacute al creerse entonces que era cromo impuro
Portada de la memoria el
descubrimiento del
Wolframio
El nombre vulgar del
elemento wolframio en ingleacutes
y en franceacutes es ldquotungstenordquo
Sin embargo la IUPAC
recomienda que el nombre de
los compuestos sea en todos
los idiomas el derivado del
que propusieron los
descubridores del elemento
Dice el texto en ingleacutes del
acuerdo de la IUPAC
ldquowolframate and not
tungstaterdquo
Fausto de
Elhuyar
Juan Joseacute de
Elhuyar
Al final de su Memoria sobre el descubrimiento del wolframio escriben los hermanos Elhuyar
laquoDaremos a este nuevo metal el nombre de wolfram tomaacutendolo del de la materia de la que lo
hemos sacado Este nombre responde mejor que el de tungsteno por ser el wolfram un mineral
que se conociacutea mucho antes Mudamos su terminacioacuten m en n para acomodar mejor al
genio de nuestra lengua las denominaciones de las sales que se forman con esta sustancia
llamaacutendolas sales volfraacutemicasraquo Escribiacutean los nombres del mineral y del elemento obtenido de
eacutel con v porque la W (con la que se escribiacutea el mineral e lenguas) era inexistente en la lengua
espantildeola del XVIII
A1 Indica para los descubridores espantildeoles de elementos quiacutemicos Antonio de Ulloa los
hermanos Elhuyar y Andreacutes Manuel del Riacuteo que elementos descubrieron y coacutemo lo hicieron
Busca y realiza una pequentildea biografiacutea de cada uno de ellos
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
574
COMENTARIOS DE TEXTOS ORIGINALES DE BLAS CABRERA
LOS AacuteTOMOS
Por uacuteltimo conviene insistir en que el cuadro de Mendelejeff al establecer las analogiacuteas y diferencias entre los aacutetomos revela una organizacioacuten de la distribucioacuten de los electrones que ciertamente no es caprichosa Sin salirnos de las noticias que nos suministran los fenoacutemenos eleacutectricos pongamos en evidencia que la condicioacuten de iones no es la normal de los aacutetomos de la materia en general El estado normal de equilibrio es siempre el neutro La presencia de iones simples o compuestos supone fuerzas entre ellos particularmente el grupo maacutes importante de las llamadas valencias La presencia de los electrones en los aacutetomos exige por tanto para su neutralizacioacuten la existencia de cargas positivas la cual hasta ahora no la hemos sentildealado sino en el caso de los cationes atribuidos a la peacuterdida de electrones El descubrimiento efectivo de su intervencioacuten como constituyente de la materia ha sido una de las obras fundamentales realizadas por Rutherford el sucesor de JJ Thomson en el laboratorio Cavendish de Cambridge Inglaterra El meacutetodo utilizado para este fin ha sido el bombardeo de los cuerpos mediante el tipo de radiaciones llamadas α de los cuerpos radiactivos proyectiles de fantaacutestica energiacutea que lanzan principalmente algunos de los aacutetomos de gran masa descubiertos por los esposos Curie y a cuyo conocimiento contribuyeron activamente Rutherford y sus disciacutepulos Tales proyectiles estaacuten electrizados positivamente y al penetrar de modo violento en los aacutetomos descubren en las profundidades de eacutestos un nuacutecleo que les desviacutea de su trayecto rectiliacuteneo precisamente porque estos estaacuten tambieacuten electrizados de modo positivo y repelen a las partiacuteculas α Asiacute se ha encontrado el lugar donde se oculta esta carga Precisamente las propias partiacuteculas α no son otra cosa que nuacutecleos de He desprovistos de sus dos electrones que le acompantildean en el estado neutro seguacuten indica el cuadro de Mendelejeff Esto nos fuerza a pensar que al menos los aacutetomos maacutes pesados contienen en su seno dichos nuacutecleos de He ya formados y aun se ha probado que estaacuten formando parte de los propios nuacutecleos denunciando que esta nueva regioacuten de los aacutetomos posee una organizacioacuten muy compleja A su conocimiento se ha llegado por el meacutetodo del bombardeo ya indicado Las quebraduras violentas de su trayectoria son la consecuencia de que en ellos se encierra la casi totalidad de la masa de cada aacutetomo y tambieacuten denuncia que precisamente por ser una carga positiva numeacutericamente igual que la que poseen los Z electrones que hemos dicho forman parte del aacutetomo que ocupa el lugar Z en el cuadro de Mendelejeff Seguacuten eacuteste puede ya darse una primera descripcioacuten de los aacutetomos distribuyendo en ellos un nuacutecleo que contiene casi toda la masa del aacutetomo y toda su carga positiva Todo ello concentrado en un volumen muy pequentildeo que para los aacutetomos maacutes masivos apenas alcanza un diezmileacutesimo del tamantildeo total del aacutetomo En el resto de eacutel que llamaremos zona cortical soacutelo existen los Z electrones de los que ya hemos hablado donde caben holgadamente puesto que cada uno seguacuten hemos visto poco maacutes arriba tiene apenas un radio del orden de un 100 mileacutesimo del aacutetomo completo y por tanto ocupan igual que una mosca en un saloacuten de algunos centenares de metros cuacutebicos de cabida
Clave de lectura del texto Los aacutetomos de Blas Cabrera 1 Realiza un resumen del texto Sentildealando las ideas principales 2 Estudiar los teacuterminos nuevos que aparecen en eacutel Realiza la correspondiente ficha de vocabulario 3 iquestQueacute es el cuadro de Mendelejeff iquestExisten otros similares Hacer un estudio sobre ello consultando la bibliografiacutea a su alcance 4 Definir el concepto de ioacuten y poner ejemplos
5 iquestQueacute son las partiacuteculas 6 iquest Coacutemo se entendiacutea en esta eacutepoca lo que era un aacutetomo iquest Existen diferencias con las creencias actuales Expliacutequelo detalladamente 7 iquestQueacute son los modelos atoacutemicos iquestCuantos modelos atoacutemicos conoces iquestEn que consiste el modelo atoacutemico de Rutherford En que ideas se baso que hechos consiguioacute explicar cuaacuteles son sus limitaciones Por que otros modelos ha sido sustituido 8 Realiza una pequentildea biografiacutea de Blas Cabrera sentildealando sus principales aportaciones a la Ciencia las principales instituciones en las que participo y los aspectos maacutes relevantes de la sociedad de su eacutepoca 9 Describe coacutemo era la situacioacuten de la ciencia y de los cientiacuteficos en Espantildea en la primera mitad del siglo XX Sentildeala la influencia de los diferentes momentos sociales en el desarrollo de la Ciencia 10 iquestQuieacutenes eran los esposos Curie Habla de ellos iquestCuaacuteles fueron sus aportaciones cientiacuteficas iquestQueacute aplicaciones han tenido sus descubrimientos iquestQueacute influencia han tenido las mismas en la sociedad
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
575
AacuteTOMOS Y MOLEacuteCULAS1
Otra circunstancia interesante que conviene analizar cuando se estudia la nocioacuten de
materia y su evolucioacuten es la suerte que corrioacute el viejo problema del atomismo o continuidad que
dividioacute profundamente a los filoacutesofos del mundo griego Los aacutetomos de Anaxaacutegoras Demoacutecrito
y Leucipo significan la imposibilidad de la divisioacuten indefinida de la materia y en vez de ella la
seguridad de que existe un liacutemite inferior para el tamantildeo posible de las partiacuteculas separables de
un cuerpo con la condicioacuten de mostrar identidad de naturaleza con el cuerpo primitivo Cuando
la naturaleza de estas hipoteacuteticas partiacuteculas que limitan la divisioacuten es ideacutentica para todas se las
llama hoy moleacuteculas La divisioacuten de ellas es auacuten posible formando los aacutetomos y pueden ser
ideacutenticas o heterogeacuteneas En el primer supuesto el cuerpo se dice simple y en el segundo
compuesto El nuacutemero de cuerpos simples es pequentildeo no llegan a un centenar los aacutetomos que se
han podido obtener mientras que el de moleacuteculas compuestas con ellos es praacutecticamente
indefinido
Clave de lectura
Despueacutes de leer detenidamente este fragmento del mencionado artiacuteculo de Blas Cabrera intenta
contestar las siguientes cuestiones
1 Enuncia brevemente cada una de las teoriacuteas atoacutemicas que se han dado
2 iquestCoacutemo define Cabrera los cuerpos simples y los compuestos Expliacutecalo con claridad
3 Define con tus palabras aacutetomo moleacutecula elemento compuesto
4 iquestQuieacuten fue Blas Cabrera Haz una pequentildea biografiacutea del mismo iquestQueacute otros cientiacuteficos
espantildeoles o extranjeros fueron contemporaacuteneos de eacutel
1
CABRERA B (1943) Cincuenta antildeos en la concepcioacuten del concepto de materia Cuadernos Americanos2 nordm 5 74-93 Meacutexico
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
576
Breve biografiacutea de Linus Pauling ldquoQuiacutemico y pacifistardquo
Linus Pauling
(Portland Oregoacuten 1901-Big Sur California 1994) Quiacutemico estadounidense
Profesor y director del instituto tecnoloacutegico de California investigoacute la
estructura molecular y los enlaces quiacutemicos de los compuestos complejos e
introdujo la mecaacutenica cuaacutentica en el estudio de la quiacutemica Sus trabajos le
valieron el premio Nobel de quiacutemica en 1954 Infatigable activista en favor de
la paz y contrario a las armas atoacutemicas por lo que recibioacute el premio Nobel de
la paz en 1962 y el premio Lenin de la paz en 1970 Reviste especial importancia su obra ldquoThe
Nature of the Chemical Bondrdquo (ldquoLa naturaleza del enlace quiacutemicordquo) (1939)
COMENTARIO DE TEXTO No maacutes guerra
Texto1 ldquoCreo que el descubrimiento de la fisioacuten controlada de nuacutecleos atoacutemicos y la liberacioacuten
controlada de energiacutea nuclear es el mayor hallazgo realizado desde que el hombre primitivo
descubrioacute el uso controlado del fuego Un solo kilo de material fisionable como fuente de energiacutea
equivale a maacutes de dos millones de kilogramos de carboacuten Si se tienen en cuenta la abundancia de
material fisionable en la naturaleza se comprende la promesa de energiacutea nuclear que representa
para el mundo del futuro y la posibilidad de que contribuya grandemente al bienestar humano si
la civilizacioacuten no es aniquilada antes por la guerra No podemos quedar impasibles ante la
posibilidad de que estos importantes descubrimientos cientiacuteficos puedan ser utilizados para el
sufrimiento y el exterminio de la humanidad Nos debemos oponer a toda costa a la escalada de
armamentos y al uso de la energiacutea nuclear para fines beacutelicos ldquo
Linus Pauling(1950) Quiacutemica General
Uno de los hombres maacutes activos en la campantildea contra las pruebas nucleares y uno de los de
mayor eacutexito en despertar la conciencia de la comunidad cientiacutefica fue Linus Pauling laureado con
el Premio Nobel de Quiacutemica y de la Paz En enero de 1958 Pauling entregoacute a Dag Hammaumlrshjoumlld
Secretario General de Las Naciones Unidas una peticioacuten firmada por 9235 cientiacuteficos (cantidad
que luego superoacute los 11000) correspondientes a 49 paiacuteses Entre los firmantes habiacutea muchos
premiados con el Nobel La peticioacuten era la siguiente
Texto 2 ldquoNosotros los cientiacuteficos abajo firmantes solicitamos que se realice ahora un acuerdo
internacional para detener las pruebas con armas nucleares
Cada ensayo de bomba nuclear difunde una carga adicional de elementos radioactivos sobre todo
territorio del mundo Cada suma adicional de radiacioacuten origina un dantildeo a la salud de los seres
humanos en el mundo entero y un dantildeo al plasma humano que importa la reproduccioacuten lo cual
lleva al aumento en la cantidad de nintildeos defectuosos que podraacuten nacer en futuras generaciones
Mientras estas armas soacutelo se encuentren en poder de tres potencias seraacute factible un acuerdo para
llegar a su control Si las pruebas continuacutean y si la posesioacuten de estas armas se extiende a otros
gobiernos aumentaraacute considerablemente el peligro de que estalle una catastroacutefica guerra nuclear
por la accioacuten irreflexivo de alguacuten liacuteder nacional irresponsable
Un acuerdo internacional que detenga ahora las pruebas de bombas nucleares podraacute servir como
primer paso hacia un desarme maacutes amplio y hacia la efectiva y final abolicioacuten de las armas
nucleares Terminar los experimentos con las bombas nucleares seraacute como los primeros rayos de
sol de la esperanza en que confiacutea la sufriente humanidadrdquo
(1958) Siguen 11000 firmas de eminentes cientiacuteficos de 49 paises PAULING L (1958) The Scientitists Petition to the United Nations in No More War Londres
Gollanez
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
577
TRABAJOS PRAacuteCTICOS DE ESTRUCTURA ATOacuteMICA
ENSAYOS A LA LLAMA OBJETIVO Reconocer la presencia de un elemento por el color de la llama
MATERIAL PRODUCTOS
Hilo de nicromo
Mechero Bunsen
Espaacutetula
Caacutepsulas de porcelana
Aacutecido clorhiacutedrico concentrado Sales (por ejemplo nitratos o cloruros) de sodio potasio estroncio bario y cobre
PROCEDIMIENTO 1 Pon en una caacutepsula de porcelana de 10 a 15 mi- de aacutecido clorhiacutedrico Con una espaacutetula antildeade una pequentildea cantidad del compuesto de sodio disponible 2 Humedece el extremo de un hilo de nicromo en la disolucioacuten anterior y aceacutercalo a la llama de un mechero Bunsen Procura que dicha llama sea lo maacutes incolora posible 3 Anota el color que adquiere la llama 4 Limpia el hilo de nicromo introducieacutendolo en otra caacutepsula que contenga uacutenicamente aacutecido clorhiacutedrico concentrado Repite los tres pasos anteriores con cada uno de los otros compuestos suministrados Rellena la tabla siguiente
Compuesto Color de la llama
Compuesto de sodio
Compuesto de potasio
Compuesto de estroncio
Compuesto de bario
Compuesto de cobre
ACTIVIDADES 1 Explica por queacute los iones metaacutelicos colorean la llama 2 iquestPor queacute es importante limpiar el hilo de nicromo antes de un nuevo ensayo 3 iquestCoacutemo se podriacutea detectar la presencia de alguno de los elementos anteriores en una muestra problema
Trabajo praacutectico orientado como una pequentildea investigacioacuten
iquestCoacutemo variacutea el comportamiento quiacutemico de los aniones cloruro bromuro y yoduro y la
variacioacuten de la afinidad electroacutenica entre los elementos cloro bromo y yodo
El cloro el bromo y el yodo son sustancias que se disuelven en agua
y en tetracloruro de carbono dando disoluciones coloreadas
Vamos a estudiar el desplazamiento de de cloruros bromuros y
yoduros por los haloacutegenos obteniendo la variacioacuten de la afinidad
electroacutenica competitiva de los haloacutegenos
Disentildea una experiencia que te permita averiguar la variacioacuten
del comportamiento quiacutemico de los aniones cloruro bromuro
y yoduro y la variacioacuten de la afinidad electroacutenica entre los
elementos cloro bromo y yodordquo
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
578
Espectros atoacutemicos
Objetivo
Observar el espectro continuo producido
por la luz solar
Observar el espectro discontinuo
producido por un tubo fluorescente y por
una laacutempara de sodio
Material
Espectroscopio de bolsillo o de laboratorio
Fundamento teoacuterico
Si hacemos pasar la luz solar a traveacutes del prisma oacuteptico de un
espectroscopio observamos que se desdobla y aparece a continuacioacuten una
serie de colores diferentes que llamamos espectro (lo que
comuacutenmente se denomina arco iris) Cada color corresponde a frecuencias
determinadas Asiacute la luz solar presenta un aspecto con todos los colores
que denominamos espectro continuo pues los liacutemites de
dichos colores no son niacutetidos y forman un todo ininterrumpido
Al analizar la radiacioacuten emitida por los aacutetomos se observa que cada aacutetomo soacutelo emite o absorbe radiacioacuten
de determinadas frecuencias que en los espectros aparecen como una serie de liacuteneas cuyo valor puede ser
medido mediante una escala superpuesta en ellos a tal efecto Se trata de espectros
discontinuos Un elemento quiacutemico emite siempre las mismas rayas cuyas frecuencias son
caracteriacutesticas de cada uno y sirven para identificarlo
Procedimiento
Observa la luz que proviene de una ventana analizaacutendola con el espectroscopio de
bolsillo y apreciaraacutes niacutetidamente el espectro continuo Dibuja en su cuaderno el espectro
obtenido
Baja las persianas y enciende un tubo fluorescente Observa y dibuja el espectro
Prepara la luz de sodio o de mercurio y observa y dibuja el espectro obtenido
Analiza y responde
Describe en cada caso tus observaciones sobre
El espectro de la luz solar
El espectro de la luz emitida por un tubo fluorescente
El espectro de la luz emitida por una laacutempara de sodio
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
579
INVESTIGANDO ELEMENTOS QUIacuteMICOS
Observacioacuten y propiedades de metales y no metales Se trata de estudiar y reconocer diferentes sustancias y realizar ensayos con sus propiedades que permitan clasificarlos en metales y no metales Actividades previas
A1 Sentildeala las principales diferencias entre metales y no metales comparando sus propiedades
fiacutesicas y las quiacutemicas
A2 Busca informacioacuten y recoge en una tabla las principales propiedades de sodio magnesio
aluminio cinc azufre y yodo
Trabajo experimental
A3 Realiza las experiencias que te permitan responder las preguntas sobre las siguientes
sustancias y analiza los resultados
1 Sodio
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta
iquestTiene brillo metaacutelico
iquestEs blando iquestEs muy reactivo
Observa y describe su reaccioacuten con el agua
2 Magnesio
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta
iquestTiene brillo metaacutelico helliphellip
iquestEs blando iquestEs muy reactivo
Observa y describe su combustioacuten reaccioacuten con el oxiacutegeno
3 Aluminio
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta
iquestTiene brillo metaacutelico
iquestEs blando iquestEs muy reactivo
Reaccioacuten con los aacutecidos (HCl)
Cinc
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta
iquestTiene brillo metaacutelico
iquestEs blando
iquestEs muy reactivo
Observa y describe su reaccioacuten con el agua
Reaccioacuten con los aacutecidos (HCl)
4 Azufre
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta
iquestTiene brillo metaacutelico
iquestEs blando iquestEs muy reactivo
Observa y describe su reaccioacuten al calentarlo
7 Yodo
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta iquestTiene brillo metaacutelico helliphelliphelliphelliphellip
iquestEs blando Es muy reactivo
Observa y describe lo que ocurre al calentarlo
ACTIVIDADES POSTERIORES A LA EXPERIENCIA A4 Realiza un informe en el que recojas los objetivos del trabajo praacutectico los materiales de
laboratorio utilizados el procedimiento seguido las dificultades encontradas los datos
obtenidos y los resultados y conclusiones a las que llegues
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
580
INVESTIGANDO EL TIPO DE ENLACE DE LAS SUSTANCIAS QUIacuteMICAS
iquestQueacute tipos de enlace y que propiedades tienen las diferentes
sustancias quiacutemicas
Las propiedades que presentan las diferentes sustancia estaacuten
relacionadas con su tipo de enlace por lo que podemos usar algunas
propiedades para identificar el tipo de enlace que presentan ioacutenico
covalente o metaacutelico
1 ACTIVIDADES INICIALES (Antes de la experiencia)
11 Indica alguna forma de diferenciar las sustancias ioacutenicas
covalentes y metaacutelicas
12 Realiza una lista con las propiedades que caracterizan los diferentes tipos de enlaces y que
sirven para diferenciarlos
13 De todas las propiedades mencionadas anteriormente sentildeala iquestCuaacuteles de ellas podriacuteas
comprobar faacutecilmente en el laboratorio
2 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
Averiguar el tipo de enlace a traveacutes de las propiedades que presentan siete sustancias
desconocidas dadas (Se puede tratar de sal comuacuten azuacutecar limaduras de cobre yodo azufre
glucosa nitrato de plomo)
21 Analiza el problema y formula varios interrogantes o preguntas cuya respuesta se pueda
abordar experimentalmente y no permita determinar el tipo de enlace de cada sustancia
3 EMISIOacuteN DE HIPOacuteTESIS 31 Basaacutendote en su aspecto fiacutesico anticipa una solucioacuten a modo de hipoacutetesis y sentildeala que
sustancias seguacuten sus aspecto crees que presentaran enlace ioacutenico cuaacuteles el covalente y cuales
enlace metaacutelico
4 DISENtildeO EXPERIMENTAL
41 Explica con detalle como procederiacuteas en el laboratorio para identificar el tipo de enlace que
tienen varias sustancias desconocidas
42 Haz una lista con el material y los reactivos que necesitas para poder identificar el tipo de
enlace de las diferentes sustancias En especial indica el procedimiento para poder determinar
a) punto de fusioacuten o ebullicioacuten b) solubilidad en agua c) solubilidad en un disolvente
orgaacutenico d) conductividad eleacutectrica (soacutelido fundido en disolucioacuten)
43 Prepara una tabla que te permita recoger los resultados experimentales con las diferentes
propiedades de las siete sustancias y que nos permitan determinar el tipo de enlace Compaacuterala
con la suministrada
5 REALIZACIOacuteN EXPERIMENTAL
51 Con el visto bueno del profesor o profesora realiza la experiencia siguiendo el plan disentildeado y
anotando los resultados y las observaciones necesarias Recoge al menos los datos suministrados en la
siguiente tabla
Sustancia Aspecto
fiacutesico
Punto de
fusioacuten
Solubilidad
en agua
Solubilidad
en C Cl4
Conductividad
Fundida o en
disolucioacuten
Tipo de
enlace
A
B
C
D
E
F 6 RESULTADOS EXPERIMENTALES REALIZACIOacuteN DE UN INFORME
61 Identifica las sustancias problema de la praacutectica con la lista de sustancias que te indique el
profesor
62 La sal y el azuacutecar se disuelven de forma parecida en agua iquestPor queacute una disolucioacuten es
conductora y la otra no iquestPor queacute las sustancias ioacutenicas tienen un alto punto de fusioacuten
63 Realiza un informe completo de todo el proceso realizado desde el anaacutelisis del problema a
los resultados obtenidos y las conclusiones que obtengas
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
581
DOCUMENTO DE APOYO
Tipos de sustancias seguacuten sus enlaces
Compuestos
ioacutenicos
Compuestos
covalentes
moleculares
Compuestos
covalentes atoacutemicos Metales
Partiacuteculas en el
cristal (Especies
quiacutemicas enlazadas)
Iones Cationes y
aniones
(Cristales ioacutenicos)
Moleacuteculas
Aacutetomos
(cristales covalentes )
Cationes y
electrones
deslocalizados (cristales
metaacutelicos)
Fuerzas presentes Enlaces ioacutenicos
Enlaces covalentes
intramoleculares
Fuerzas
intermoleculares
(De Van der Waals o
de puentes de
Hidroacutegeno)
Enlaces covalentes Enlaces
metaacutelicos
Puntos de fusioacuten Altos por encima de
600 ordmC
Bajos en general de
-272 ordmC a 400 ordmC Elevados entre 1200 ordmC y
3600 ordmC Variados de -39
ordmC a 3400 ordmC
Solubilidad Solubles en agua y
otros disolventes
polares
Insolubles en agua
Las sustancias
apolares son
solubles en
disolventes apolares
(orgaacutenicos) Las
polares en
disolventes polares
(como el agua)
Insolubles
Insolubles
Solubles en otro
metal fundido
(aleaciones)
Conductividad
eleacutectrica
Conductores soacutelo en
disolucioacuten o
fundidos
(Electrolitos de 2ordm
orden)
Sustancias apolares
no conductoras
Sustancias polares
algo conductoras
No conductores Buenos
conductores en
estado soacutelido
(electrones
libres)
Otras
caracteriacutesticas
Forman redes
cristalinas de gran
estabilidad
La disolucioacuten de
los compuestos
ioacutenicos produce la
disociacioacuten ioacutenica de
eacutestos
Duros fraacutegiles y
quebradizos
En condiciones
ordinarias pueden
ser gases liacutequidos o
soacutelidos volaacutetiles
Soacutelidos muy blandos
Puntos de fusioacuten y
de ebullicioacuten bajos
porque al fundir o
hervir soacutelo se
rompen las
atracciones
intermoleculares
Los maacutes duros de todos
los soacutelidos como
consecuencia de la gran
estabilidad de sus
enlaces
No conducen la
electricidad ya que no
tienen iones y sus
electrones de valencia
claramente localizados
carecen de libertad de
desplazamiento
Los valores maacutes
altos de puntos
de fusioacuten
corresponden a
los metales de
las series de
transicioacuten
Densidades
elevadas debido
a sus estructuras
compactas
Buenas
propiedades
mecaacutenicas
tenaces duacutectiles
y maleables
Ejemplos NaCl CaBr2 KI
Ca O K2O K2SO4
H20 (s) I2 S8
C10 H8 (naftaleno)
C12H22O11 (sacarosa)
C6H1206 (glucosa)
Gases H2 O2 N2
NH3 HF
C (diamante)
Si O2 (cuarzo) SiC (carborundo)
Al Na Ca Fe
Cu Au Ag
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
582
DOCUMENTO DE APOYO
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
583
DOCUMENTO DE APOYO MAPA CONCEPTUAL
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
552
III11 Comentarios y anaacutelisis de resultados a la Diagnosis inicial Estructura atoacutemica
1 iquestCoacutemo se puede explicar la neutralidad eleacutectrica del aacutetomo si estaacute formado por
partiacuteculas maacutes pequentildeas las cuaacuteles poseen carga eleacutectrica
Comentario Aunque es contestada correctamente por algo maacutes del 60 del alumnado tanto
de los grupos experimental como de control muchos de estos alumnos tienen dificultad para
justificar y expresar correctamente sus ideas no logran explicar que se compensan las cargas
eleacutectricas positivas y negativas al tener el aacutetomo neutro el mismo nuacutemero de protones en el
nuacutecleo que de electrones en sus oacuterbitas electroacutenicas y que tienen la misma carga eleacutectrica pero
de signo contrario
Despueacutes del proceso de ensentildeanza no suelen haber grandes dificultades en contestar
correctamente aunque se obtiene un mayor porcentaje de respuestas positivas en el grupo
experimental (92 de aciertos) que en el grupo de control (60 de aciertos)
2 Indica si te parecen o no correctas las siguientes frases justificando tu respuesta
a) ldquoLos aacutetomos de oro son maacutes duros que los aacutetomos de oxiacutegenordquo
b) ldquoCuando un soacutelido como el hierro se funde sus aacutetomos pasan de soacutelido a liacutequidordquo
Comentario Solo es contestada correctamente por alrededor del 30 del alumnado tanto de
los grupos experimental como de control Muchos alumnos y alumnas incluso en 1ordm de
bachillerato habiendo tratado el tema en 3ordm y en 4ordm de la ESO atribuyen a los aacutetomos
individuales las propiedades macroscoacutepicas de las sustancias elementales No consideran que la
dureza es una propiedad de las sustancias que no podemos aplicar a los aacutetomos que solo tiene
sentido desde un punto de vista macroscoacutepico y que con ella nos referimos a la mayor o menor
facilidad para rayar ldquoun trozo de orordquo Es una propiedad aplicable a conjuntos formados por
enormes cantidades de aacutetomos de oro pero no a pocos de ellos y mucho menos a uno De la
misma forma coherentes con esa idea alternativa de dotar de las propiedades macroscoacutepicas de
las sustancias a sus componentes microscoacutepicos piensan mayoritariamente que al cambiar de
fase la sustancia tambieacuten lo hacen los aacutetomos que la forman
Despueacutes del proceso de ensentildeanza siguen encontrando dificultades en contestar correctamente
aunque se obtiene un mayor porcentaje de respuestas positivas en el grupo experimental (65
de aciertos) que en el grupo de control (45 de aciertos)
3 Explica como puede un aacutetomo neutro adquirir carga positiva Justifica la respuesta que
creas correcta
a) gana electrones
b) gana protones
c) pierde electrones
d) pierde protones
e) un aacutetomo no puede adquirir carga positiva
Comentario La mayoriacutea del alumnado de 1ordm de bachillerato tanto de los grupos experimental
como de control contesta correctamente alrededor de un 65 antes del proceso de ensentildeanza
Cuando se les pregunta sobre la forma de adquirir un aacutetomo carga negativa mayoritariamente
sentildealan de forma correcta la ganancia de electrones pero tienen maacutes dificultad de contestar
correctamente y justificar la adquisicioacuten de carga positiva que muchos la asocian a ganar cargas
positivas (protones)
Despueacutes del proceso de ensentildeanza no suelen haber grandes dificultades en contestar
correctamente aunque se obtiene un mayor porcentaje de respuestas positivas en el grupo
experimental (92 de aciertos) que en el grupo de control (70 de aciertos)
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
553
4 Las partiacuteculas A B C D E y F tienen los protones neutrones y electrones que se indica
Sentildeala en la casilla correspondiente mediante una ldquoxrdquo queacute partiacuteculas son a) iones
positivos b) isoacutetopos del mismo elemento quiacutemico c) iones negativos
Protones Neutrones Electrones a) Iones
positivos
b)
isoacutetopos
c) Iones
negativos
A 9 10 9
B 8 8 10
C 12 13 12
D 11 12 11
E 10 9 10
F 12 12 10
Comentario Esta pregunta solo es contestada correctamente en su totalidad antes del proceso
de ensentildeanza por el 40 del alumnado tanto de los grupos experimental como de control La
mayor dificultad la encuentran en detectar los isoacutetopos del mismo elemento y los iones
positivos respectivamente y contestan de forma mayoritaria sentildealando correctamente los iones
negativos
Despueacutes del proceso de ensentildeanza evolucionan muy positivamente los conocimientos y no
suelen haber grandes dificultades en contestar correctamente aunque se obtiene un mayor
porcentaje de respuestas positivas en el grupo experimental (87 de aciertos) que en el grupo
de control (66 de aciertos)
5 iquestQueacute le ocurre a un aacutetomo si se le arranca alguacuten electroacuten de su corteza
a) Se destruye el aacutetomo porque se vuelve inestable
b) El aacutetomo queda cargado positivamente
c) El aacutetomo queda cargado negativamente
d) En condiciones normales es casi imposible arrancar un electroacuten a un aacutetomo
Comentario La mayoriacutea del alumnado de 1ordm de bachillerato tanto de los grupos experimental
como de control contesta correctamente alrededor de un 73 antes del proceso de ensentildeanza
Contestan acertadamente que el aacutetomo queda cargado positivamente Despueacutes del proceso de
ensentildeanza mejora el porcentaje de respuestas correctas obtenieacutendose un mayor porcentaje de
respuestas positivas en el grupo experimental (92 de aciertos) que en el grupo de control (75
de aciertos)
A5 (N=30) [1ordm Bachillerato]
a b c d 1 (33 ) 22 (730 ) 6 (200) 1 (33 )
6 Seguacuten el modelo atoacutemico de Boumlhr cuando un aacutetomo de hidroacutegeno pierde un electroacuten el
ion H+
que queda consiste en
a) Uacutenicamente el nuacutecleo del aacutetomo de hidroacutegeno
b) El nuacutecleo del aacutetomo y solo una oacuterbita vaciacutea
c) El nuacutecleo y variacuteas orbitas vaciacuteas
d) Uacutenicamente una oacuterbita vaciacutea
Comentario Esta pregunta solo es contestada correctamente antes del proceso de ensentildeanza
por el 43 del alumnado tanto de los grupos experimental como de control La mayoriacutea del
A3 (N=30) [1ordm Bachillerato]
a b c d e 1 (33 ) 9 (300 ) 19 (633) 1 (33 ) 0 (0)
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
554
alumnado mantienen graves errores conceptuales sobre el modelo cuaacutentico elemental del aacutetomo
considerando que los orbiacutetales son independientes de los electrones y que por tanto pueden o no
estar ocupados por eacutestos Presentan la idea de orbital estanteriacutea que pueden ser ocupados por
electrones O bien considerar que los orbiacutetales son las envolventes de las posibles trayectorias
del electroacuten en el aacutetomo Muy pocos alumnos y alumnas piensan que los orbiacutetales estaacuten
asociados a propiedades de los electrones y no tienen existencia independiente de estos La
estructura electroacutenica es explicada a veces a partir de la ordenacioacuten de orbiacutetales de menor a
mayor energiacutea que despueacutes se ocupa fruto en parte de las analogiacuteas empleadas en la ensentildeanza
Despueacutes del proceso de ensentildeanza aunque se obtienen mejores resultados siguen presentaacutendose
en gran parte del alumnado las mismas ideas alternativas aunque se obtiene un mayor
porcentaje de respuestas positivas en el grupo experimental (65 de aciertos) frente al grupo
de control (52 de aciertos)
La palabra ldquoocuparrdquo ldquollenarrdquo ldquocolocarrdquo no se deben tomar literalmente Los orbiacutetales no son
un juego de cajas colocadas riacutegidamente en una escala de energiacutea Ni tienen existencia
independiente del electroacuten Cuando decimos que el electroacuten estaacute en un orbital o estado estamos
diciendo que el electroacuten se esta comportando de una determinada forma que se encuentra en un
estado energeacutetico determinado
A6 (N=30) [1ordm Bachillerato]
a b c d 13 (433 ) 12 (400 ) 4 (133) 1 (33 )
7 iquestCoacutemo explicar que elementos como fluacuteor y sodio cuyos aacutetomos tienen masas atoacutemicas
proacuteximas tengan propiedades muy diferentes
Comentario La mayoriacutea del alumnado de 1ordm de bachillerato tanto de los grupos experimental
como de control contesta correctamente alrededor de un 69 antes del proceso de ensentildeanza
pero sin una explicacioacuten adecuada Contestan mayoritariamente que por estar en distinto grupo
del sistema perioacutedico pero no hacen mencioacuten a los electrones de valencia o a propiedades
perioacutedicas como las diferencia de electronegatividad Con el proceso de ensentildeanza mejora el
porcentaje de respuestas correctas obtenieacutendose un mayor porcentaje de respuestas maacutes
correctas en el grupo experimental (75 de aciertos) que en el grupo de control (55 de
aciertos)
8 iquestA queacute es debido que elementos cuyos aacutetomos tienen masas atoacutemicas muy diferentes
(coacutemo ocurre en cada columna del sistema perioacutedico sodio y cesio por ejemplo) tengan
propiedades muy semejantes
Comentario La mayoriacutea del alumnado de 1ordm de bachillerato tanto de los grupos experimental
como de control contesta correctamente alrededor de un 64 antes del proceso de ensentildeanza
pero sin una explicacioacuten adecuada Contestan mayoritariamente que por estar en el mismo
grupo o familia del sistema perioacutedico pero no hacen mencioacuten a los electrones de valencia o a
propiedades perioacutedicas como la similitud de los valores de la electronegatividad o el potencial
de ionizacioacuten Con el proceso de ensentildeanza mejora el porcentaje de respuestas correctas
obtenieacutendose un mayor porcentaje de respuestas positivas en el grupo experimental (80 de
aciertos) que en el grupo de control (60 de aciertos)
9 Explica iquestQueacute ocurre con un aacutetomo metaacutelico cuando reacciona para formar un compuesto ioacutenico
a) Gana electrones b) Pierde electrones c) Comparte electrones
d) Pierde protones e) Pierde neutrones
Comentario La mayoriacutea del alumnado de 1ordm de bachillerato tanto de los grupos experimental
como de control contesta correctamente alrededor de un 60 antes del proceso de ensentildeanza
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
555
pero sin una explicacioacuten adecuada La idea alternativa maacutes extendida es pensar que se
comparten electrones sin pensar que en las sustancias ioacutenicas hay una transferencia de
electrones del metal al no metal Con el proceso de ensentildeanza mejora sin mucha dificultad el
porcentaje de respuestas correctas obtenieacutendose un mayor porcentaje de respuestas positivas en
el grupo experimental (90 de aciertos) que en el grupo de control (70 de aciertos)
10 En un enlace covalente simple el nuacutemero de electrones que comparten los aacutetomos que
forman el enlace es
a) 0 b)1 c) 2 d) 4 e) 8
Comentario Esta pregunta solo es contestada correctamente antes del proceso de ensentildeanza
por el 40 del alumnado tanto de los grupos experimental como de control La mayoriacutea del
alumnado el 53 elige un electroacuten como formacioacuten del enlace en un enlace covalente simple
Despueacutes del proceso de ensentildeanza se obtienen mejores resultados siguen presentaacutendose en una
parte del alumnado los mismos errores aunque se obtiene un mayor porcentaje de respuestas
positivas en el grupo experimental (85 de aciertos) frente al grupo de control (66 de
aciertos)
11 Justifica a) iquestQueacute tipo de enlace es el que une dos aacutetomos de fluacuteor para formar una moleacutecula
de ese compuesto (F2)
b) iquestY el que une un aacutetomo de fluacuteor con uno de magnesio (Mg) para formar fluoruro de
magnesio (MgF2)
Comentario La mayoriacutea del alumnado de 1ordm de bachillerato tanto de los grupos experimental
como de control contesta correctamente alrededor de un 64 antes del proceso de ensentildeanza
pero sin una explicacioacuten adecuada Contestan mayoritariamente que presentan enlace covalente
y ioacutenico respectivamente pero sin ninguna explicacioacuten o sin una justificacioacuten adecuada No
hacen mencioacuten a los electrones compartidos o transferidos con la formacioacuten de iones debido a
las diferentas de electronegatividad de los aacutetomos Despueacutes del proceso de ensentildeanza mejora
el porcentaje de respuestas correctas obtenieacutendose un mayor porcentaje de respuestas positivas
en el grupo experimental (80 de aciertos) con respecto al grupo de control (60 de
aciertos) y mayoritariamente son justificadas con correccioacuten
A9 (N=30) [1ordm Bachillerato]
a b c d e 2 (67 ) 18 (600 ) 8 (267) 1 (33 ) 0 (0)
A10 (N=30) [1ordm Bachillerato]
a b c d e 0 (00 ) 16 (530 ) 12 (400) 1 (33 ) 1 (33 )
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
556
III12 Modelos y simulaciones con ordenador de estructura atoacutemica Se encuentran en el CD -ROM que hemos elaborado diferentes simulaciones animaciones y
aplicaciones interactivas con sus programas de actividades Se utilizan como actividades de
refuerzo o ampliacioacuten o como actividades complementarias Las simulaciones recogidas
applets animaciones en Flash o videos son los siguientes
Animaciones y simulaciones estructura atoacutemica Laboratorio virtual de fiacutesica y quiacutemica
SIMULACIONES APPLETS Estructura Atoacutemica Sistema Perioacutedico Enlace Quiacutemico
Experiencia de Rutherford 1 Propiedades perioacutedicas Enlace ioacutenico Madelung
Experiencia de Rutherford 2 Sistema perioacutedico mudo Enlace Covalente OM
Aacutetomo de Boumlhr Alotropiacuteas del carbono
Aacutetomo de Boumlhr 2 Tipos de soacutelidos
Nuacutemeros cuaacutenticos y orbitales Fuerza intermoleculares
Efecto fotoeleacutectrico
ANIMACIONES FLASH
Estructura Atoacutemica Sistema Perioacutedico Enlace Quiacutemico
Espectro absorcioacuten Sistema perioacutedico 3D Formacioacuten moleacutecula H2
absorcioacuten de luz Familias SP Disolucioacuten de NaBr en agua
emisioacuten de luz Tetris Disolucioacuten de Br2 en agua
orbita y orbital Electronegatividad Sustancias moleculares
Radio atoacutemico Na Ca S8 P4
VIacuteDEOS
Estructura Atoacutemica Sistema Perioacutedico Enlace Quiacutemico
Isoacutetopos del H Postulados de Boumlhr Estructura del Na Cl
Modelo de Boumlhr-Li Tabla perioacutedica Disolucioacuten del Na Cl
ACTIVIDADES
Estructura Atoacutemica Sistema Perioacutedico Enlace Quiacutemico
Pizarra configuracioacuten
electroacutenica Pizarra Prop Perioacutedicas Formulas y tipo de enlace
Emparejamiento cartas Lewis y polaridad
Emparejamiento elementos
MOLEacuteCULAS ACTIVAS EN 3D
Soacutelidos ioacutenicos Soacutelidos moleculares Soacutelidos covalentes Soacutelidos metaacutelicos
Na Cl CH4 Carbono (diamante) Na
CsCl Be Cl2 BF3 Grafito Au
CaF2 SO2 PCl5 Silicio Cuarzo Ca
ZnS H2O NH3 C60 Zn
S8 H2SO4 Rutilo Cd
ADN 1-
butanol Nitruro de boro Hg
Ir al Inicio Resumen
tema Unidad Mapa conceptual Presentacion Sistema P Web Quest
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
557
III13 DOCUMENTOS DE APOYO PARA LA ESTRUCTURA ATOacuteMICA
Estos documentos se utilizan como material de apoyo y complementario de la Unidad didaacutectica
Incluyen comentario de textos con sus guiacuteas de lectura y diversos documentos de apoyo de
refuerzo o ampliacioacuten Muchos de estos documentos ponen de manifiesto las relaciones entre la
ciencia la tecnologiacutea la sociedad y el ambiente
Lecciones interactivas de quiacutemica Simulaciones de estructura atoacutemica
El experimento de dispersioacuten de las partiacuteculas alfa
Correspondencia Rutherford ndash Bohr
Documento biograacutefico Evolucioacuten histoacuterica de los modelos atoacutemicos
Documento biograacutefico Sistema perioacutedico y enlace quiacutemico
Texto Mendeleiev y la clasificacioacuten de los elementos Mendeleiev y el sistema perioacutedico de los elementos
El sistema perioacutedico actual
Elementos quiacutemicos descubiertos por espantildeoles
Comentarios de textos originales de Blas Cabrera Los aacutetomos y aacutetomos y moleacuteculas
Pauling cientiacutefico y pacifista
El enlace quiacutemico
Tipos de sustancias seguacuten sus enlaces
Trabajos praacutecticos
iquestCuaacutel es la estructura de las sustancias
Mapa conceptual Estructura atoacutemica Sistema perioacutedico y enlace quiacutemico
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
558
LECCIONES INTERACTIVAS DE QUIacuteMICA SIMULACIONES DE ESTRUCTURA ATOacuteMICA EL MODELO ATOacuteMICO DE BOHR ESPECTROS DE ABSORCIOacuteN Y EMISIOacuteN
Introduccioacuten
El modelo atoacutemico de Rutherford (1911) que es correcto en cuanto a la estructura nuclear no explica
entre otras cosas la estabilidad del aacutetomo y los espectros atoacutemicos En el antildeo 1913 el fiacutesico daneacutes Niels
Bohr disciacutepulo de Rutherford propone un modelo para el aacutetomo de hidroacutegeno basado en tres postulados
que combina aspectos de la fiacutesica claacutesica y de la fiacutesica moderna (aspectos cuaacutenticos) Posteriormente
Sommerfeld indica que las orbitas del electroacuten alrededor del nuacutecleo tambieacuten podiacutean ser eliacutepticas
apareciendo el modelo conocido como de Bohr-Sommerfeld que requeriraacute posteriormente del uso de tres
nuacutemeros cuaacutenticos para definir la energiacutea del electroacuten en la oacuterbita la forma del oacuterbital y la orientacioacuten (n
l ml) A estos nuacutemeros se les conoce actualmente como nuacutemero cuaacutentico principal secundario y
magneacutetico
En el antildeo 1924 el priacutencipe y fiacutesico franceacutes De Broglie afirma el comportamiento ondulatorio del electroacuten
del aacutetomo de hidroacutegeno Schroumldinger fiacutesico austriaco en el antildeo 1926 da un tratamiento cuaacutentico al
electroacuten definiendo una funcioacuten de onda cuya solucioacuten viene dada por los tres nuacutemeros cuaacutenticos
anteriores que describen un orbital atoacutemico (nube de carga)
El cuadrado de la funcioacuten de onda de Schroumldinger 2 representa la probabilidad de encontrar al electroacuten en
una regioacuten cercana al nuacutecleo pudiendo dar de esta manera una forma a los orbitales atoacutemicos
El principio de incertidumbre de Heisenberg (1927) es una consecuencia inevitable de la mecaacutenica
cuaacutentica y contradice totalmente la idea de orbita circular definida por Bohr
Leccioacuten 1 Leccioacuten interactiva del aacutetomo de hidroacutegeno Entra en la siguiente direccioacuten
httpwwwwalter-fendtdeph11sbohrh_shtm
para ello pica en la direccioacuten o en el graacutefico adjunto pulsando la
tecla control
Despueacutes de familiarizarte con el funcionamiento del applet realiza
las siguientes actividades
ACTIVIDADES
A1 Completa la siguiente tabla con los valores del applet y contesta a las preguntas
que se te plantean
ni r E
1
2
3
4
5
6
1 Analiza los valores de los radios para las siete primeras oacuterbitas de Bohr y busca la relacioacuten que
existe entre cada una de ellas con la de la 1ordf oacuterbita de Bohr Busca en el libro de texto la ecuacioacuten
que define el radio de las oacuterbitas r en funcioacuten de n Analiza lo observado iquestsigue la proporcioacuten de
radios 4 9 16 25 36 49 con respecto al radio de la 1ordf oacuterbita iquestpor queacute
2 Analiza los valores de la energiacutea para las siete primeras oacuterbitas de Bohr y busca la relacioacuten
que existe entre cada una de ellas con la de la 1ordf oacuterbita de Bohr Fiacutejate que todas las energiacuteas de las oacuterbitas de Bohr son negativas iquestPor queacute A medida que ldquonrdquo aumenta tambieacuten lo
hace la energiacutea del electroacuten iquestPor queacute Si n tiende a infinito (electroacuten infinitamente separado del
protoacuten del nuacutecleo a que valor tiende la energiacutea (Por esto el aacutetomo es maacutes estable que sus
componentes aislados Expliacutecalo) 3 Usando el applet observa y analiza la energiacutea de la oacuterbita 1 y luego la energiacutea de la oacuterbita 3 Fiacutejate y
responde iquestcoacutemo se mueve el electroacuten iquestSe mueve con igual velocidad lineal el electroacuten en la oacuterbita 3 que
en la 1 iquestdoacutende es mayor Busca en el libro de texto la ecuacioacuten que define la velocidad del electroacuten v en
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
559
funcioacuten de n a partir del 2ordm postulado de Bohr Analiza el significado fiacutesico de la ecuacioacuten que nos da la
velocidad del electron y de queacute magnitudes depende y relacioacutenalo con lo observado en el applet
A2 Boumlhr basaacutendose en la interaccioacuten electrostaacutetica y en las leyes del movimiento de Newton demostroacute que
la energiacutea que tiene el electroacuten en el aacutetomo de hidroacutegeno viene dado por
2
1middot
nRE Hn
Donde RH la constante de Rydberg tiene un valor de RH = 218middot 10
-18 J
La variacioacuten de energiacutea de una transicioacuten vendraacute dada seguacuten la ecuacioacuten de Planck por
22
11middotmiddotmiddot
fi
Hifnn
Rc
hhEEE
donde h es la constante de Planck h=663middot10-34 Jmiddots y c es la velocidad de luz (c=3middot108 mmiddots-1) 1 Determina mediante el applet la energiacutea de la radiacioacuten emitida en el salto del electroacuten del nivel n=3 a
n=1 por una simple resta (nivel tres menos nivel uno) El resultado debe dar un valor positivo iquestQueacute
significa Haciendo uso de la ecuacioacuten de Planck E = hmiddot determina despejando la frecuencia de esa
liacutenea espectral
2 Ahora de forma analiacutetica mediante la ecuacioacuten de Rydberg 1 = RH (1ni2 ndash 1nj
2) doacutende ni=1 y nj=3
determina la longitud de onda de esa radiacioacuten y posteriormente la frecuencia ( = c) Por la ecuacioacuten de
Planck calcula la energiacutea de esa transicioacuten
3 Compara los valores iquestse obtiene la misma energiacutea por ambos caminos
4 iquestCuaacutel es la longitud de onda en nanoacutemetros de un fotoacuten emitido durante la transicioacuten desde el estado n i
igual a 5 al estado nf igual a 2 en el aacutetomo de hidroacutegeno iquestEs un proceso de absorcioacuten o de emisioacuten de
energiacutea iquestA queacute tipo de liacutenea espectral da lugar la anterior transicioacuten electroacutenica
A3 El proceso de emisioacuten de energiacutea seguacuten la teoriacutea atoacutemica de Boumlhr ocurre en un aacutetomo de
hidroacutegeno excitado donde un electroacuten que inicialmente esta en y una oacuterbita de mayor energiacutea
regresa a su orbita estacionaria de menor energiacutea y en este proceso libera un fotoacuten cuya diferencia
de energiacutea viene dada por la ecuacioacuten de Planck
1 iquestCuaacutel es la longitud de onda correspondiente en nanoacutemetros de un fotoacuten emitido durante la transicioacuten
del ni = 6 al nf = 4 en el aacutetomo de hidroacutegeno
2 iquesty si ahora salta al nivel 3
3 iquesty si por uacuteltimo salta al nivel 1 (estado fundamental) 4 Indica a queacute tipo de liacutenea espectral (regioacuten del espectro) da lugar cada una de las anteriores saltos
electroacutenicos
5 Indica consultando la tabla siguiente las regiones del espectro y las series espectrales
de emisioacuten del aacutetomo de hidroacutegeno a que corresponderiacutean las transiciones de las
actividades A2 y A3 Serie nf ni Regioacuten del espectro
Lyman 1 234 Ultravioleta
Balmer 2 345 Visible y UV
Paschen 3 456 Infrarrojo
Brackett 4 567 Infrarrojo
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
560
Leccioacuten 2 ldquoLeccioacuten interactiva espectros del aacutetomo de
hidroacutegeno Modelo de Boumlhrrdquo
Entra en la siguiente direccioacuten pulsando con control en el
graacutefico
httpwwweducarednetaprendeanavegar3premiadosganadores
d456
A continuacioacuten del menuacute que aparece a la izquierda
haz clic en Bohr
Haz clic en el menuacute superior en Fundamentos
Busca la EXPERIENCIA y pincha en ella con el ratoacuten
Ya estaacutes en disposicioacuten de empezar a trabajar de forma interactiva
1 Juega con el applet cambiando la oacuterbita actual inicial (nj) y la orbita de destino final (ni)
Fiacutejate en el espectro de emisioacuten (salto de una oacuterbita exterior a otra interior) Tambieacuten puedes
cambiar el radio de las cuatro primeras oacuterbitas Analiza lo que observas
2 Usando el applet (con los radios de oacuterbita iniciales) anota la longitud de onda de la radiacioacuten
emitida para el salto del nivel 3 al nivel 1 iquestEn queacute regioacuten del espectro electromagneacutetico se
encuentra esa radiacioacuten iquestA queacute serie del aacutetomo de hidroacutegeno pertenece dicha liacutenea espectral
3 Utilizando la ecuacioacuten de Rydberg determina la del salto anterior
Ayuda 1 = RH (1ni2 ndash 1nj
2) constante de Rydberg = 1097middot10
7 m
-1
4 Compara el valor obtenido de la longitud de onda del apartado 3 (forma analiacutetica) con el del
apartado 2 (por el applet)
Ayuda 1nm=10-9
m
5 iquestDe queacute color es la liacutenea que responde al salto del nivel n=3 al n=2 iquestPor queacute estaacute en la regioacuten
del visible iquestA queacute serie pertenece iquestCuaacutel es la energiacutea y la frecuencia de la radiacioacuten emitida
Ayuda = c E = hmiddot (Ec Planck) c=3middot108 mmiddots
-1 h=663middot10
-34 Jmiddots
6
7 6 Para el salto del nivel n=1 al n=4 (espectro de absorcioacuten) iquesten queacute zona del espectro
electromagneacutetico estaacute definida la raya oscura iquesty para la transicioacuten n=2 a n=3 iquestCuaacuteles son las
longitudes de onda de las radiaciones absorbidas
8
9
10 7 Si variamos el radio de la orbita 3 y ponemos un valor de 496 con respecto a la primera oacuterbita
determina la longitud de onda del salto del nivel n=4 a n=3 iquestEn queacute zona del espectro estariacutea esta
transicioacuten
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
561
Otras direcciones para el bloque I Estructura atoacutemica
Una direccioacuten muy interesante de estructura atoacutemica con numerosas animaciones interactivas en flash
Leccioacuten 3 ldquoLeccioacuten interactiva sobre el Sistema Perioacutedicordquo
httpeoscnicemecdesmem2002quimicaindexhtml Aquiacute puedes ver lo siguiente
Evolucioacuten histoacuterica de la tabla perioacutedica
Orbitales atoacutemicos y estructura electroacutenica
Todos los espectros atoacutemicos de los elementos quiacutemicos (hasta Z=98)
Caracteriacutesticas de los elementos quiacutemicos
Historia de la Ciencia
Tabla perioacutedica actual Caracteriacutesticas
Propiedades perioacutedicas
Juegos
Etc
No olvides trabajar en esta direccioacuten Te ayudaraacute a comprender el bloque de estructura atoacutemica de
quiacutemica Sobre todo analiza los apartados subrayados
Leccioacuten 4 ldquoLeccioacuten interactiva sobre el Sistema Perioacutedico y propiedades perioacutedicasrdquo
Teclea la direccioacuten o pulsa con control sobre el graacutefico
httpeoscnicemecdesmem2000tablapindexhtm
Aquiacute encontraraacutes
Concepto del aacutetomo a lo largo de la historia
Propiedades perioacutedicas
Tabla perioacutedica
Actividades tipo test y actividades a desarrollar Actividades
Usando el programa determinar y describir razonadamente el elemento de mayor energiacutea de ionizacioacuten
el elemento de menor energiacutea de ionizacioacuten
el elemento de mayor radio atoacutemico
el grupo al que pertenecen los elementos que presentan mayor potencial de ionizacioacuten en
cada periacuteodo
una regla general que indique la variacioacuten del radio atoacutemico dentro de un mismo grupo y
dentro de un mismo periodo
una regla general que indique la variacioacuten del potencial de ionizacioacuten en el sistema
perioacutedico
coacutemo variacutea de forma general el radio atoacutemico en los grupos
cuaacuteles son los elementos de mayor y menor valor de electronegatividad
una regla general que indique la variacioacuten de la electronegatividad en los periacuteodos del
sistema perioacutedico
una regla general que indique la variacioacuten de la electronegatividad en los diferentes grupos
del sistema perioacutedico
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
562
Otra direccioacuten maacutes
Leccioacuten 5 ldquoLeccioacuten interactiva sobre los nuacutemeros
cuaacutenticos y los orbiacutetales atoacutemicosrdquo Entra en la siguiente
direccioacuten
httpwebphysicsdavidsoneduAppletsHydrogenicdefault
html
(Haz clic sobre el grafico pulsando control)
En esta direccioacuten podraacutes dibujar todos los orbitales
atoacutemicos (s p d y f) y veraacutes como medida que ldquonrdquo
aumenta tambieacuten lo hace el orbital asiacute 1s lt 2s lt3s
2plt3plt4p etc Se puede ver a los orbitales de tres formas
distintas radial angular y mapa de densidad
electroacutenica (nube de carga)
Desde un punto de vista mecano-cuaacutentico los nuacutemeros cuaacutenticos son soluciones de la ecuacioacuten
de Schroumlndinger
nordmcuaacutentico posibles valores
n principal 123 l secundario 0(n-1)
m magneacutetico -l 0+l
Modifica los tres nuacutemeros cuaacutenticos y observa su representacioacuten
En la columna o tabla puedes modificar los valores de los nuacutemeros cuaacutenticos (nlm) del aacutetomo
de Hidroacutegeno Al hacer clic sobre Dibuja o ldquoPlotrdquo se representaraacuten Despueacutes de familiarizarte con el funcionamiento del applet realiza las siguientes actividades
ACTIVIDADES
1 Indica cuaacutentos orbitales pueden existir a) en el primer nivel de energiacutea b) en el segundo nivel
de energiacutea Escribe coacutemo se denominan dibujalos e indica los tres nuacutemeros cuaacutenticos que
caracterizan a cada uno de ellos Comprueba tus respuestas por medio del applet y realiza un
informe con los resultados obtenidos
2 Describe la forma geomeacutetrica y el nuacutemero de orbitales s p y d que hay en el tercer nivel de
energiacutea Describe los tres nuacutemeros cuaacutenticos que caracterizan a cada uno de ellos Comprueacutebalo
mediante el applet
3 Indica razonadamente si las siguientes ternas de nuacutemeros cuaacutenticos (nlm) pueden representar
a un orbital Indica en cada caso a cuaacutel y comprueacutebalo mediante el applet
a) (100) b) (000) c) (111) d) (200) e) (201) f)(210) g) (211)h) (21-1) i)
(220) j)(31-1) k) (321) l) (123) Comprueba tus respuestas mediante el applet y
justifica los resultados obtenidos
Volver a la paacutegina proncipal
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
563
EL EXPERIMENTO DE DISPERSIOacuteN DE LAS PARTIacuteCULAS ALFA
ERNEST RUTHERFORD (1871-1937)
ldquohellip Habiacutea observado la dispersioacuten de partiacuteculas y el doctor Geiger en mi laboratorio lo habiacutea
examinado con detalle Encontroacute que en laminas de metales pesados que
la dispersioacuten era normalmente pequentildea del orden de un grado Un diacutea
Geiger vino y me dijo iquestNo piensa que el joven Marsden a quien estoy
formando en meacutetodos radiactivos debe empezar una pequentildea
investigacioacuten Por entonces yo habiacutea pensado tambieacuten en eso y dije iquestPor
queacute no lo dejamos ver si una partiacutecula puede escapar formando un
aacutengulo grande Puedo decirle en confianza que no creiacute que esto tuviera
lugar pues sabiacuteamos que las partiacuteculas eran partiacuteculas muy raacutepidas con
gran masa y una gran cantidad de energiacutea cineacutetica y puede demostrarse que si la dispersioacuten se debe
al efecto de acumulacioacuten de pequentildeas dispersiones la probabilidad de dispersioacuten de una partiacutecula
hacia atraacutes era muy pequentildea
Despueacutes recuerdo que dos o tres diacuteas maacutes tarde Geiger vino hacia miacute con gran excitacioacuten
diciendo Hemos podido obtener algunas partiacuteculas yendo hacia atraacutes retrocediendo hacia
nosotros
Este era sin duda el hecho maacutes increiacuteble que habiacutea sucedido en mi vida Era casi tan
increiacuteble coacutemo si lanzases una concha de 15 pulgadas a un trozo de papel de seda y volviera hacia
ti y te golpease En consideracioacuten al hecho comprobeacute que esta dispersioacuten hacia atraacutes debe ser el
resultado de una colisioacuten simple y cuando hice los caacutelculos comprobeacute que era imposible obtener
nada de este orden de magnitud a menos que se coja un sistema en el cual la gran parte de la masa
del aacutetomo se concentreacute en un nuacutecleo diminuto Fue entonces cuando tuve la idea de un aacutetomo con
un centro de masa diminuto provisto de una cargardquo
Ernest Rutherford ( 1911)
Adaptado de DICKERSON R GRAY H y HAIGHT G (1980) Principios de Quiacutemica Reverteacute
Barcelona
ACTIVIDADES PARA COMENTAR EL TEXTO DEL EXPERIMENTO DE
RUTHERFORD
1 Lee el texto anterior iquestCuaacutel fue el origen del experimento
2 Completa la ficha de vocabulario con los teacuterminos cientiacuteficos que desconozcas
3 Haz un breve resumen utilizando tus propias palabras de las ideas maacutes importantes del texto
Pon un tiacutetulo adecuado al texto
4 A que se refiere el investigador cuando habla de los meacutetodos radiactivos Busca informacioacuten
sobre ello y descriacutebelo
5 Explica iquestqueacute son las partiacuteculas alfa iquestCoacutemo se obtienen iquestPara queacute las utilizo Rutherford
6 Sentildeala aplicaciones que conozcas de las reacciones nucleares
7 Localiza y sentildeala en el texto distintos aspectos de la metodologiacutea cientiacutefica que veas
reflejados en su lectura
8 Di el nombre y expoacuten la teoriacutea atoacutemica del cientiacutefico que en el siglo XIX pensaba que los
aacutetomos eran partiacuteculas indivisibles
9 Explica brevemente como se descubrieron las partiacuteculas fundamentales del aacutetomo
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
564
En el dibujo siguiente se muestra una representacioacuten esquemaacutetica del montaje experimental utilizado
por Rutherford para estudiar la ldquodispersioacuten de partiacuteculas
Comenta y describe la funcioacuten de cada uno de los elementos utilizados en el montaje experimental
Diferencia entre materiales y aparatos y completa un cuadro como el siguiente
ELEMENTOS DEL MONTAJE
EXPERIMENTAL
FUNCIOacuteN QUE DESEMPENtildeAN
MATERIALES
APARATOS
ACTIVIDAD Los resultados previsibles para este experimento deberaacuten ser interpretados en
funcioacuten de una teoriacutea la misma que guioacute el disentildeo experimental y las observaciones a realizar
1 ) iquestDe queacute teoriacutea se trata iquestQueacute investigador la elaboroacute Describe sus aspectos fundamentales
2) iquestQueacute modelos teoacutericos se utilizan en dicha teoriacutea para explicar los hechos observados
3) De acuerdo al montaje experimental realizado (esquematizado en el dibujo) iquestQueacute observaciones se espera
encontrar Razona sobre ello y descriacutebelas
4) Representa mediante un dibujo los resultados maacutes probables iquestRealmente se encontraron eacutestos Antildeade en
el dibujo las discrepancias encontradas
5)Analiza si existe contradiccioacuten entre los hechos experimentales y la teoriacutea desde la cual se planteoacute y guioacute el
experimento iquestEn queacute consiste esta discrepancia
6)iquestQueacute hizo Rutherford para explicar estos hechos
7) Resultoacute modificada la teoriacutea anterior iquestEn que sentido iquestSe han utilizado nuevos modelos teoacutericos
8)Explica el modelo atoacutemico de Rutherford iquestQueacute hechos consiguioacute explicar iquestCuaacuteles fueron sus
limitaciones iquestQueacute hechos no pudo explicar iquestPor queacute otro modelo atoacutemico fue sustituido
9) Sentildeala aspectos biograacuteficos de Rutherford Sentildealando cronoloacutegicamente hechos cientiacuteficos paralelamente
con los sociales resaltando las caracteriacutesticas de la sociedad de su eacutepoca y las relaciones ciencia tecnologiacutea y
Sociedad (CTS)
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
565
COMENTARIO DE TEXTO UN EXPERIMENTO HISTOacuteRICO CRUCIAL LA EXPERIENCIA DE RUTHERFORD El fiacutesico britaacutenico Ernest Rutherford y sus colaboradores Hans Geiger y Ernest Marsden en 1911 bombardearon con partiacuteculas alfa (con carga positiva) una laacutemina muy fina de oro y observaron que aunque la mayor parte de las partiacuteculas la atravesaban sin desviarse unas pocas sufriacutean una desviacioacuten bastante acusada e incluso algunas rebotaban al llegar a la laacutemina Para explicar estos resultados Rutherford propuso el modelo nuclear del aacutetomo seguacuten el cual la carga positiva de un aacutetomo y la mayoriacutea de su masa estaacuten concentradas en una pequentildea regioacuten central llamada nuacutecleo En este modelo los electrones con carga negativa giraban en oacuterbitas alrededor del nuacutecleo
Actividades
1 iquestQueacute resultados de la dispersioacuten de partiacuteculas alfa cabiacutea esperar seguacuten el modelo atoacutemico de Thomson (los aacutetomos son una esfera de masa y carga uniformes)
2 iquestQueacute resultados experimentales se obtuvieron 3 iquestCoacutemo interpreto Ruthehrford de los resultados inesperados 4 iquestQueacute conclusiones sobre la estructura del aacutetomo enuncio Rutherford 5 iquestQueacute limitaciones o fallos teniacutea el modelo de Rutherford
Las grandes desviaciones de algunas partiacuteculas alfa solo se podiacutean explicar por choque con una partiacutecula de gran masa y elevada carga positiva Eso hizo desechar a Rutherford el Modelo atoacutemico de Thomson el aacutetomo no puede ser una esfera de masa y carga uniformes (Lo que cabiacutea esperar seguacuten el modelo e Thomson que todo el haz de partiacuteculas alfa atravesase la lamina abrieacutendose algo maacutes dispersioacuten y al chocar con la pantalla se originase una mancha fluorescente en liacutenea con el haz) El mismo Rutherford describioacute su asombro ante el resultado con estas palabras ldquohellip Esto es lo maacutes increiacuteble que me ha ocurrido en mi vida Tan increiacuteble como si un proyectil de 15 pulgadas disparado contra una lamina de papel de seda saliese rebotado se volviera y lo golpease a uno helliprdquo De la interpretacioacuten del experimento crucial (1911) Rutherford concluyo que
Toda su carga positiva del aacutetomo estaba concentrada en un pequentildeo granulo central donde reside ademaacutes toda sus masa (el nuacutecleo)
Los electrones giran alrededor del nuacutecleo para no caer sobre eacutel por atraccioacuten electrostaacutetica
El aacutetomo estaba praacutecticamente hueco El anaacutelisis de los datos experimentales indicaba que el radio del nuacutecleo era maacutes de diez mil veces menor que el del aacutetomo
El nuacutemero de cargas positivas elementales en el nuacutecleo (nuacutemero de protones) coincide con el nuacutemero de orden del elemento en la tabla perioacutedica
Coacutemo la masa atoacutemica de los elementos tiene un valor mucho mayor que el calculado a base de los protones del nuacutecleo predice la existencia de otra partiacutecula nuclear sin carga que llamo neutrones (descubierto por Chadwick en 1932 al bombardear berilio con partiacuteculas alfa)
Modelo Nuclear del aacutetomo Fallos del modelo nuclear En contradiccioacuten con las leyes electromagneacuteticas claacutesicas (el electroacuten al girar emite
energiacutea radiante y acabariacutea cayendo sobre el nuacutecleo)
No explicaba los espectros de rayas discontinuos de los aacutetomos de unas frecuencias caracteriacutesticas
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
566
ACTIVIDAD Realiza un breve comentario de la siguiente carta de Niels Bohr a Rutherford
CORRESPONDENCIA RUTHERFORD - BOHR
hellip ldquoDentro le mando el primer capitulo de mi artiacuteculo sobre la constitucioacuten del aacutetomo Espero que
los proacuteximos le seguiraacuten en unos pocos diacuteas Uacuteltimamente he hecho grandes progresos en el trabajo y
espero tener eacutexito en extender las consideraciones empleadas a un nuacutemero de diferentes fenoacutemenos
tales como la emisioacuten de las liacuteneas espectrales magnetismo hellip y posiblemente una indicacioacuten de una
teoriacutea de la constitucioacuten de las estructuras cristalinas hellip Como podraacute observar el primer capiacutetulo trata
principalmente del problema de la emisioacuten de las liacuteneas del espectro considerado desde el punto de
vista esbozado en mi carta anterior Trato de demostrar que desde tal punto de vista parece posible
dar una interpretacioacuten simple a la ley del espectro de hidroacutegeno y que el caacutelculo parece estar
cuantitativamente de acuerdo con los experimentos hellip Espero se daraacute cuenta que he considerado
cuidadosamente el uso simultaacuteneo de la mecaacutenica claacutesica y de la nueva visioacuten sobre la teoriacutea de la
radiacioacuten introducida por Planck Estoy deseando saber que le parece todo estordquo
(Carta de Niels Bohr a Rutherford 6 de Marzo 1913)
Adaptado de Marco B (1992)
ACTIVIDAD Resume las ideas fundamentales que se recogen en los siguientes textos
originales de Rutherford
ldquohellipLa idea de la constitucioacuten del nuacutecleo de los aacutetomos surgioacute inicialmente del intento de contar la
dispersioacuten de partiacuteculas que formaban grandes aacutengulos en su paso a traveacutes de finas laacuteminas de
materia Cayendo en la cuenta de la gran masa y velocidad de las partiacuteculas esas desviaciones tan
grandes eran muy considerables e indicaban que un fuerte campo eleacutectrico o magneacutetico existiacutea en el
aacutetomo Teniendo en cuenta estos resultados parecioacute necesario asumir que e l aacutetomo consta de un
nuacutecleo con masa y carga de muy pequentildeas dimensiones comparado con la magnitud normalmente
aceptada del diaacutemetro del aacutetomo Este nuacutecleo cargado positivamente contiene la mayor parte de la masa
del aacutetomo y estaacute rodeado a una cierta distancia de un conjunto de electrones igual en nuacutemero a la
carga positiva del nuacutecleo En estas condiciones un intenso campo eleacutectrico existe cerca del nuacutecleo y
la gran desviacioacuten de las partiacuteculas en un choque con un aacutetomo simple tiene lugar cuando la
partiacutecula pasa cerca del nuacutecleo (Rutherford 1920)
Cuando un chorro de partiacuteculas incide sobre una laacutemina fina de oro u otro metal una
pequentildea cantidad de las partiacuteculas se dispersan hacia el punto de partida y desaparecen formando un aacutengulo de
maacutes de 9 0ordm El nuacutemero de estas partiacuteculas es enormemente grande mucho maacutes de lo esperado si el aacutengulo
pequentildeo de dispersioacuten del rayo principal se suma al efecto resultante de multitud de desviaciones pequentildeas
Parece claro que pasando a traveacutes de la materia las partiacuteculas a encontraban a veces un campo tan intenso en
el aacutetomo que rebotaban en su camino como resultado de la colisioacuten
Cuando consideramos la masa y la energiacutea de una partiacutecula la observacioacuten es maacutes
sorprendente pues indica que el aacutetomo es el lugar de campos de rebote gigantes Suponiendo que las fuerzas
que median en tales colisiones son del tipo electrostaacutetico se puede deducir que para ocasionar tales rebotes
de las partiacuteculas en un choque atoacutemico el aacutetomo debe contener un centro con masa cargada de muy
pequentildeas dimensiones De esto surgioacute la idea del ahora conocido nuacutecleo del aacutetomo en la cual se considera el
aacutetomo compuesto de un nuacutecleo cargado positivamente que contiene la mayor parte de la masa del aacutetomo
rodeado a unas distancias relativamente grandes por una distribucioacuten de electrones iguales en nuacutemero a las
unidades de carga positiva concentrada en su nuacutecleo
(Discurso de Rutherford a la Sclence Masters Association Cambriacutegde 1923 doce antildeos
despueacutes de sus observaciones)
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
567
DOCUMENTO BIOGRAacuteFICO EVOLUCIOacuteN HISTOacuteRICA DE LOS
MODELOS ATOacuteMICOS (Adaptado del almanaque del 2002 de la Sociedad Canaria de profesores de fiacutesica y quiacutemica)
En 1839 con las investigaciones de Faraday sobre el paso de la electricidad a traveacutes de las disoluciones
se pensoacute que los aacutetomos no eran indivisibles tal y como pensaba Dalton Estas investigaciones y las
realizadas en tubos de descargas de gases pusieron de manifiesto la naturaleza eleacutectrica de la materia
Thomson en 1897 mediante sus investigaciones con rayos catoacutedicos identifico el electroacuten tratando de
esbozar una imagen del aacutetomo que tenia en cuenta los nuevos datos Surgen asiacute los modelos atoacutemicos
Niels Bohr (1885-1962) fiacutesico daneacutes propuso el primer modelo precuaacutentico del aacutetomo basado
en tres postulados Recibioacute el Premio-Nobel de fiacutesica en 1922 por su investigacioacuten relativa a la
estructura de los aacutetomos y la radiacioacuten que emana de ellos Trabajoacute
como disciacutepulo de Thomson y Rutherford y cuando visitoacute Estados
Unidos en 1939 llevoacute la noticia de que Hahn Lise Meitner y
Strassman habiacutean descubierto la fisioacuten del uranio Este fue el cimiento
de la bomba atoacutemica desarrollada en Estados Unidos durante la 2ordf
Guerra Mundial
Antes de salir de Dinamarca en l943 perseguido por los nazis
disolvioacute en aacutecido las medallas de oro del Premio Nobel que le habla
dado a guardar Von Laue y Franck La botella con la solucioacuten de oro
se quedoacute en eacutel Laboratorio de Bohr durante la guerra y cuando
regresoacute a Copenhague precipitoacute el oro y mandoacute refundir las medallas
Despueacutes de la Guerra se comprometioacute en actividades humanitarias y
pacifistas asiacute obtuvo el premio Aacutetomos por la Paz en 1957
John Dalton (1766-1844) nacioacute en
Inglaterra en el seno de una familia
humilde A los 19 antildeos ya era director
de escuela y formuloacute su teoriacutea atoacutemica
en 1803 Fue el primero en publicar una
tabla de masas atoacutemicas relativas y en
dar una base cuantitativa de la teoriacutea
atoacutemica
Propuso su teoriacutea atoacutemica en 1808 asiacute
como una tabla de siacutembolos de
elementos maacutes tarde sustituida En
1826 recibioacute la medalla de oro de la
Royal Societyy de Londres y de la
Academia Francesa de Ciencias
Sir Joseph J
Thomson (1856-
1940) onsiderado
el descubridor del
electroacuten abrioacute el
campo de la fiacutesica
de las partiacuteculas
subatoacutemicas con
su trabajo sobre la
desviacioacuten de los
rayos catoacutedicos
(electrones) en un
campo eleacutectrico
Recibioacute el Premio
Nobel en 1906
Ernest Rutherford (1871-1937)
Fundamentoacute el modelo actual del
aacutetomo formado por un nuacutecleo muy
pequentildeo en el que se concentra la
mayor parte de la masa rodeado por
electrones que ocupan un volumen
mucho mayor Esto lo determinoacute en el
antildeo 1910 mediante la dispersioacuten de
partiacuteculas alfa por laacuteminas de oro con
la colaboracioacuten de Geiger y Mardsen
Al recibir el Premio Nobel de quiacutemica
en 1908 dijo y yo que me creiacutea fiacutesico
Erwin
Schroacutedinger
(1887-1961) nacioacute
en Austria y
publicoacute en 1925 su
famosa ecuacioacuten
de ondas que jugoacute
un papel crucial en
el desarrollo de la
mecaacutenica cuaacutentica
GUIacuteA DE LECTURA 1 Lee el documento biograacutefico y realiza un esquema que recoja las ideas fundamentales del mismo
2 Despueacutes de leer el documento biograacutefico elige uno de los cientiacuteficos que aparecen en el mismo y busca la
informacioacuten necesaria y completa sus aspectos biograacuteficos utilizando la ficha y los documentos de apoyo
entregados por el profesorado sentildealando sus principales aportaciones a la Ciencia y a la Sociedad
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
568
FICHA BIOGRAFIacuteAS DE CIENTIacuteFICOS
Nombre del alumnoa _____________________________ Grupo_____________________
ACTIVIDAD Despueacutes de leer la biografiacutea del cientiacutefico completa la siguiente ficha
Busca la informacioacuten necesaria y utiliza los documentos de apoyo entregados por el
profesorado
BIOGRAFIacuteA DEL CIENTIacuteFICO (___________ - __________)
1 PERFIL BIOGRAacuteFICO
(Cronologiacutea que recoja los principales aspectos de su vida y de su
obra Principales aportaciones realizadas Hechos maacutes destacados)
2 FORMACIOacuteN CIENTIacuteFICA
Principales influencias que recibioacute Ideas dominantes de la Ciencia en
la que se formo Cuaacuteles fueron sus maestros y marcos teoacutericos que
existiacutean en su eacutepoca y que influyeron en su formacioacuten Estado en que
se encontraban los problemas que maacutes tarde abordoacute
3 LA CIENCIA Y LA SOCIEDAD DE SU EacutePOCA
Contexto social y poliacutetico que se viviacutea Influencia de la sociedad de su
eacutepoca en los desarrollos cientiacuteficos Principales acontecimientos
ideas sociales y poliacuteticas de la sociedad de su eacutepoca
4 APORTACIONES A LA CIENCIA
Descubrimientos realizados y teoriacuteas elaboradas Principales obras
escritas por orden cronoloacutegico
5 RELACIONES CON SUS CONTEMPORANEOS
Otros cientiacuteficos o personas relevantes de la sociedad de su eacutepoca
6 APLICACIONES TECNOLOacuteGICAS E IMPLICACIONES SOCIALES DE
LOS DESCUBRIMIENTOS CIENTIacuteFICOS
Establecer un paralelismo cronoloacutegico que sentildeale las interrelaciones
entre la Ciencia la Tecnologiacutea y la Sociedad
7 BIBLIOGRAFIacuteA UTILIZADA
Libros o artiacuteculos de revistas utilizados materiales o documentos de
apoyo entregados por el profesorado y utilizados
Resentildear en la forma APELLIDO Nombre (antildeo) Titulo del libro o
artiacuteculo Ciudad Editorial o nombre nuacutemero y paacuteginas de la revista
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
569
DOCUMENTO BIOGRAacuteFICO SISTEMA PERIOacuteDICO Y ENLACE QUIacuteMICO (Adaptado del almanaque del 2002 de la Sociedad Canaria de profesores de fiacutesica y quiacutemica)
Dimitri Mendelegraveiev (1834-1907) nacioacute en Tobolsk (Siberia) y era el maacutes pequentildeo de trece
hermanos En 1856 terminoacute su carrera de quiacutemica y en 1867 fue
nombrado profesor de quiacutemica inorgaacutenica en la Universidad de
San Petersburgo En la formulacioacuten de su Ley Perioacutedica que
se recoge en el texto ldquoLos principios de la Quiacutemica consideroacute
que las propiedades de los aacutetomos se encontraban relacionadas
con sus masas atoacutemicas lo que constituyoacute una idea brillante por
aquella eacutepoca ya que no se conociacutea nada acerca de la estructura
atoacutemica Mendelegraveiev dejo huecos en su tabla y posteriormente
se comproboacute que tenla razoacuten con el descubrimiento de
elementos como el galio (1874) escandio (1879) y germanio
(1885) Hoy se sabe que la base fundamental de la periodicidad
es el nuacutemero atoacutemico y no la masa atoacutemica
En el antildeo 1890 renuncioacute a la Universidad por el trato opresivo
que el gobierno daba a los estudiantes algunos fueron exiliados
a Siberia por la falta de libertad acadeacutemica
Friedrich August Kekuleacute
(1829-1896) quiacutemico alemaacuten al
que se le reconoce el
establecimiento de las bases de
la moderna teoriacutea estructural de
la quiacutemica orgaacutenica En 1858
demostroacute que el carbono era
tetravalente y que sus aacutetomos
podiacutean unirse formando largas
cadenas lo que facilitoacute la
comprensioacuten de los compuestos
orgaacutenicos Descubrioacute la
estructura ciacuteclica de los
compuestos aromaacuteticos como el
benceno de gran importancia
para el desarrollo posterior de
los colorantes
Glibert Newton Lewis (1875-
1946) nacioacute en Massachusetts
En la universidad de Harvard
alcanzoacute el grado de doctor en
1899 y en 1912 fue nombrado
profesor en la Universidad de
Berkeley (California)
Contribuyoacute en diversas aacutereas de
la quiacutemica y fue el primero en
proponer que los aacutetomos
podriacutean mantenerse unidos por
medio de la comparacioacuten de
electrones De acuerdo con esta
idea introdujo el simbolismo de
las estructuras en las que los
electrones de valencia se
representan por puntos Linus Pauling nacioacute en Portland (USA)
en 1901 y se doctoroacute en quiacutemica en 1925
Ha realizado muchas contribuciones a la
comprensioacuten de la naturaleza del enlace
quiacutemico As introdujo conceptos como
electronegatividad y estructuras
resonantes En 1939 publicoacute sus ideas
sobre el enlace quiacutemico en un texto
titulado La Naturaleza del enlace
quiacutemico En 1954 recibioacute el premio
Nobel de quiacutemica por su trabajo de la
estructura molecular En 1962 recibioacute por
segunda vez el Premio Nobel ahora el de
la Paz
Wolfgang Pauil (1900-1958)
fiacutesico austriacuteaco que obtuvo el
Premio Nobel de fiacutesica en 1945
por el descubrimiento del
principio de exclusioacuten que lleva
su nombre Un artiacuteculo titulado
Los principios fundamentales de
la mecaacutenica cuaacutentica escrito en
1933 para el Handbuch der
Physik es reconocido como uno
de los mejores tratados de fiacutesica
cuaacutentica
GUIacuteA DE LECTURA 1 Lee el documento biograacutefico y realiza un esquema que recoja las ideas fundamentales del mismo
2 Despueacutes de leer el documento biograacutefico elige uno de los cientiacuteficos que aparecen en el mismo y busca la
informacioacuten necesaria y completa sus aspectos biograacuteficos utilizando la ficha y los documentos de apoyo
entregados por el profesorado sentildealando sus principales aportaciones a la Ciencia y a la Sociedad
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
570
TEXTO MENDELEIEV Y LA CLASIFICACIOacuteN DE LOS ELEMENTOS
laquoLa clasificacioacuten maacutes corriente de los elementos en metales y no metales esta basada en las
diferencias fiacutesicas entre ellos pero dicha divisioacuten no es tan niacutetida como pareciacutea Por ejemplo el
foacutesforo y otros elementos actuacutean como metales o como no metales seguacuten las ocasiones
Algunos grupos de elementos sin duda forman un todo y representan una serie natural de
manifestaciones semejantes de la materia (haloacutegenos grupo del nitroacutegeno alcalino-teacuterreos etc)
pero el descubrimiento de nuevos elementos tales como el rubidio el cesio y el talio para los
que no se habiacutea previsto sitio en las familias de elementos hasta entonces elaboradas indicaba
lo limitados que eran nuestros conocimientos Por otra parte las propiedades fiacutesicas de los
elementos tales como las oacutepticas eleacutectricas magneacuteticas etc no pueden servir como guiacutea para
una clasificacioacuten de los mismos pues aunque muchas de dichas propiedades se han determinado
con precisioacuten para algunos de ellos lo cierto a que un mismo elemento puede presentar
enormes diferencias en sus propiedades seguacuten el estado en que se encuentre Asiacute por ejemplo
podemos citar el caso del grafito y el diamante
Sin embargo a pesar de las diferencias entre las propiedades que un elemento puede presentar
seguacuten el estado en que se encuentre existe laquoalgoraquo que no cambia que nos permite afirmar que
se trata del mismo elemento En este sentido el uacutenico valor que no cambia que es el mismo
tanto en elemento libre (cualquiera que sea su estado) como cuando se ha combinado con otros
formando compuestos es la masa atoacutemica del elemento Por esta razoacuten me he ocupado de
buscar un sistema de clasificacioacuten de los elementos quiacutemicos basaacutendome en las masas
atoacutemicas El primer intento que hice en esa direccioacuten fue el siguiente Seleccioneacute los elementos
de masa atoacutemica maacutes pequentildea y los ordeneacute de manera creciente Con esto vi que apareciacutea una
periodicidad en sus propiedades raquo
Ensayos de ordenacioacuten de los elementos Dimitri Ivanovich Mendeleieff (1834 - 1907)
ACTIVIDADES
0 Analiza el texto de Mendeleiev y extrae las ideas maacutes importantes 1 iquestQueacute otros intentos conoces de clasificacioacuten de los
elementos Descriacutebelos 2 iquestEn que propiedad se basaba la clasificacioacuten perioacutedica de
los elementos de Mendeleiev 3 iquestEn la actualidad que propiedad se utiliza para la
clasificacioacuten perioacutedica de los elementos 4 Lee la siguiente biografiacutea de Mendeleiev y realiza un
resumen sentildealando los aspectos fundamentales de la misma
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
571
MENDELEacuteIEV DIMITRI IVAacuteNOVICH (1834-1907) Quiacutemico ruso conocido sobre todo por haber elaborado la tabla perioacutedica de los elementos quiacutemicos Esta
tabla expone una periodicidad (una cadencia regular) de las propiedades de los elementos cuando estaacuten
dispuestos seguacuten la masa atoacutemica
Mendeleacuteiev nacioacute en Tobolsk (Siberia) estudioacute quiacutemica en la Universidad de San Petersburgo y en 1859 fue
enviado a estudiar a la Universidad de Heidelberg Alliacute conocioacute al quiacutemico italiano Stanislao Cannizzaro
cuyos planteamientos sobre la masa atoacutemica determinaron su opinioacuten Participo con eacutel en eI I Congreso
Internacional de quiacutemica en Karlsruhe en 1860 Mendeleacuteiev regresoacute a San Petersburgo y fue profesor de
quiacutemica en el Instituto Teacutecnico en 1863 y profesor de quiacutemica general en la Universidad de San Petersburgo
en 1866 Escribioacute los dos voluacutemenes de Principios de quiacutemica (1868-1870) uno de los primeros libros de
texto sobre quiacutemica que se convirtioacute en un claacutesico traducido al ingleacutes en 1905 Durante la elaboracioacuten de este
libro Mendeleacuteiev intentoacute clasificar los elementos seguacuten sus propiedades quiacutemicas En 1869 publicoacute la
primera versioacuten de la tabla perioacutedica En 1871 publicoacute una versioacuten corregida en la que dejaba huecos
para elementos todaviacutea desconocidos Su tabla y sus teoriacuteas ganaron una mayor aceptacioacuten cuando
posteriormente se descubrieron tres de estos elementos el galio el germanio y el escandio Fue
galardonado con la medalla Davy por la Royal Society en 1882
Entre las investigaciones de Mendeleacuteiev tambieacuten hay que mencionar el estudio de la teoriacutea quiacutemica de la
disolucioacuten la expansioacuten teacutermica de los liacutequidos y la naturaleza del petroacuteleo de Bakuacute En 1887 emprendioacute un
viaje en globo en solitario para estudiar un eclipse solar
En 1890 abandonoacute la universidad como consecuencia de su postura poliacutetica partidaria de reformas sociales
En 1893 fue director del departamento de Pesas y Medidas de San Petersburgo cargo que desempentildeoacute hasta su
muerte
En su honor el elemento quiacutemico artificial de nuacutemero atoacutemico 101 obtenido en 1965 en el ciclotroacuten de
Berkeley por el equipo de Seaborg ha recibido el nombre de mendelevio
MENDELEIEV Y EL SISTEMA PERIOacuteDICO DE LOS ELEMENTOS
A mediados del siglo XIX se conociacutean ciertos elementos quiacutemicos como el hidroacutegeno el oxiacutegeno el
hierro el cloro etc hasta un nuacutemero de maacutes de cincuenta
Estos elementos diferiacutean mucho en sus propiedades y aparentemente pareciacutea existir poco o ninguacuten orden
entre ellos En estas circunstancias se celebroacute en la ciudad alemana de Karlsruhe el primer congreso
internacional de Quiacutemica era el antildeo 1860 A este congreso asistieron ciento cuarenta delegados de
todo el mundo y una de las conclusiones maacutes importantes del mismo fue la aceptacioacuten mayoritaria del
meacutetodo propuesto por Stanislao Cannizaro para la determinacioacuten de las masas de los aacutetomos de los
distintos elementos quiacutemicos (masas atoacutemicas)
Tambieacuten en dicho congreso Cannizaro defendioacute la hipoacutetesis de su maestro Avogadro (hoy ley por estar
perfectamente comprobada) mostrando pruebas experimentales que la apoyaban e hizo valer su
fecundidad 49 antildeos despueacutes de haber sido emitida y rechazada por sus contemporaacuteneos devolviendo asiacute
el meacuterito a Avogadro que habiacutea ya muerto haciacutea 4 antildeos
Entre los asistentes al congreso se encontraba el quiacutemico ruso Dimitri Mendeleiev quien impresionado
por los trabajos de Cannizaro comenzoacute a estudiar la lista de los elementos quiacutemicos conocidos
organizaacutendolos a partir de las regularidades en el comportamiento quiacutemico de los distintos elementos
obtenidos de modo experimental a lo largo de siglos Mendeleiev ordenoacute los 63 elementos conocidos
seguacuten el orden creciente de sus masas atoacutemicas Publicoacute esta ordenacioacuten en forma de tabla en 1869 a la
que llamoacute tabla perioacutedica de los elementos En su obra Principios de Quiacutemica describe su ley
Perioacutedica con las siguientes palabras
Disponiendo los elementos conforme a sus masas atoacutemicas crecientes se obtiene una repeticioacuten
perioacutedica de propiedades Esto es lo que anuncia la ley Perioacutedica las Propiedades de los cuerpos simples
y sus combinaciones son una funcioacuten perioacutedica de la masa atoacutemica del elemento
En dicha tabla Mendeleiev dejoacute algunos espacios vaciacuteos huecos que de acuerdo con el criterio seguido
(los elementos de una misma columna grupos o familias tienen las mismas propiedades) deberiacutean
corresponder a elementos que todaviacutea no se hablan descubierto y de los que eacutel predice sus propiedades
aproximadas Al verse confirmadas sus hipoacutetesis Mendeleiev es aclamado y su tabla universalmente
aceptada El Sistema Perioacutedico constituyoacute un eacutexito fundamental y espectacular de la teoriacutea atoacutemico-
molecular de la materia propuesta por Dalton Algo parecido a Mendeleiev hizo el alemaacuten Victor Meyer
por la misma eacutepoca pero menos completo
Elaboracioacuten propia
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
572
EL SISTEMA PERIOacuteDICO ACTUAL
Debido a Werner y Paneth Esta basado en la tabla perioacutedica de Mendeleiev
Ordena los 105 elementos conocidos por orden creciente de su nuacutemero atoacutemico (nordm de
protones del nuacutecleo)
Los elementos
quiacutemicos estaacuten ordena
dos en 7 filas o periodos
y 18 columnas a grupos
Los elementos que
pertenecen a un mismo
grupo o familia tienen un
comportamiento quiacutemico
muy parecido es decir
son elementos que
reaccionan frente a las
demaacutes sustancias de un
modo similar
La mayoriacutea de los grupos reciben nombres especiales Grupo IA (1) o de los metales alcalinos grupo IIA (2) o de los metales alcalino - teacuterreos grupo VII A (17) o de los haloacutegenos etc
ACTIVIDADES
1 Realiza una atenta lectura del texto y extrae las ideas maacutes importantes
que encuentres
2 iquestCuaacutentos elementos ordeno Mendeleiev en su eacutepoca iquestPor queacute dejo
algunos espacios vaciacuteos o huecos en su tabla original iquestQueacute correcciones
principales han sido realizadas en la actualidad
3 iquestCoacutemo pudo Mendeleiev descubrir un principio adecuado de
clasificacioacuten de los elementos sin saber nada dela estructura electroacutenica de
los aacutetomos
4 iquestQueacute resultados aporto el primer congreso Internacional de quiacutemica de Karlsruhe en 1860
5 Busca la informacioacuten necesaria y contesta sentildealando el antildeo de descubrimiento el
descubridor y como se descubrioacute
a) Dos elementos que fueron descubiertos por espantildeoles
b) Los elementos conocidos desde la prehistoria c) Los elementos conocidos en la edad media
d) Los elementos descubiertos antes del siglo XVIII e) Los elementos s descubiertos en el
siglo XVIII f) Los elementos descubiertos en el siglo XIX g) Los elementos descubiertos a
partir de 1950 h) Los elementos transuraacutenidos i) Los elementos transactiacutenidos
6 iquestEn queacute siglo se ha descubierto mayor nuacutemero de elementos iquestCuaacutentos iquestPor queacute
crees que se produjo dicha explosioacuten demograacutefica de elementos 7 La primera cuarta parte del siglo XIX fue dominada por el quiacutemico britaacutenico Humphry Davy
y por el quiacutemico sueco Joumlns Jacob Berzelius
a) Busca informacioacuten y sentildeala los nombres de los elementos que descubrioacute cada uno de
ellos y el antildeo que los descubrioacute
b) Sentildeala el origen del nombre de cada elemento y el procedimiento de obtencioacuten de
algunos de ellos
c) Indica algunas de las publicaciones y las implicaciones sociales de dichos
descubrimientos
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
573
ELEMENTOS QUIacuteMICOS DESCUBIERTOS POR ESPANtildeOLES
De los elementos naturales conocidos tres han sido descubiertos o identificados como tales por
espantildeoles El platino por Antonio de Ulloa en 1748 el wolframio por los hermanos Antonio y
Fausto de Elhuyar en 1783 y el vanadio por Andres Manuel del Rio en 1801 La importancia
de estos descubrimientos fue importantiacutesimo teniendo en cuenta que en
aquella eacutepoca uno de los objetivos fundamentales de la Quiacutemica que
orientaba el trabajo investigador de la mayoriacutea de los quiacutemicos era el
descubrimiento de los elementos quiacutemicos
El platino de platina plata fue descubierto por Antonio de Ulloa en
1735 en unas minas cuando iba en una expedicioacuten cientiacutefica de Colombia
a Peruacute
En el caso del wolframio tambieacuten llamado tungsteno la mayoriacutea de los
libros extranjeros atribuyen el descubrimiento a Scheele en 1781 Esto no
es cierto fueron los hermanos logrontildeeses Fausto y Juan Joseacute Elhuyar en 1783 quienes lo
aislaron por primera vez a partir de un mineral obtenido en Espantildea la Wolframita tratada con
carbono El propio Sheele reconocioacute en una carta la prioridad espantildeola del descubrimiento El
nombre proviene de woacutelfram quizaacute formado por wolf laquo loboraquo y ram laquo suciedadraquo aplicado tal
vez por los mineros despectivamente al encontrarlo en vez del estantildeo que buscaban
El tercer elemento es el vanadio del latiacuten moderno laquovanadiumraquo en memoria del sobrenombre
de Freya Vanadis nombre de una diosa del antiguo panteoacuten escandinavo El nombre de
vanadio le fue puesto en el antildeo 1830 atribuyeacutendoselo a un quiacutemico sueco pero su verdadero
descubridor fue el quiacutemico madrilentildeo Andreacutes Manuel del Riacuteo en 1801 quien lo denominoacute
eritronio pero no se le reconocioacute al creerse entonces que era cromo impuro
Portada de la memoria el
descubrimiento del
Wolframio
El nombre vulgar del
elemento wolframio en ingleacutes
y en franceacutes es ldquotungstenordquo
Sin embargo la IUPAC
recomienda que el nombre de
los compuestos sea en todos
los idiomas el derivado del
que propusieron los
descubridores del elemento
Dice el texto en ingleacutes del
acuerdo de la IUPAC
ldquowolframate and not
tungstaterdquo
Fausto de
Elhuyar
Juan Joseacute de
Elhuyar
Al final de su Memoria sobre el descubrimiento del wolframio escriben los hermanos Elhuyar
laquoDaremos a este nuevo metal el nombre de wolfram tomaacutendolo del de la materia de la que lo
hemos sacado Este nombre responde mejor que el de tungsteno por ser el wolfram un mineral
que se conociacutea mucho antes Mudamos su terminacioacuten m en n para acomodar mejor al
genio de nuestra lengua las denominaciones de las sales que se forman con esta sustancia
llamaacutendolas sales volfraacutemicasraquo Escribiacutean los nombres del mineral y del elemento obtenido de
eacutel con v porque la W (con la que se escribiacutea el mineral e lenguas) era inexistente en la lengua
espantildeola del XVIII
A1 Indica para los descubridores espantildeoles de elementos quiacutemicos Antonio de Ulloa los
hermanos Elhuyar y Andreacutes Manuel del Riacuteo que elementos descubrieron y coacutemo lo hicieron
Busca y realiza una pequentildea biografiacutea de cada uno de ellos
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
574
COMENTARIOS DE TEXTOS ORIGINALES DE BLAS CABRERA
LOS AacuteTOMOS
Por uacuteltimo conviene insistir en que el cuadro de Mendelejeff al establecer las analogiacuteas y diferencias entre los aacutetomos revela una organizacioacuten de la distribucioacuten de los electrones que ciertamente no es caprichosa Sin salirnos de las noticias que nos suministran los fenoacutemenos eleacutectricos pongamos en evidencia que la condicioacuten de iones no es la normal de los aacutetomos de la materia en general El estado normal de equilibrio es siempre el neutro La presencia de iones simples o compuestos supone fuerzas entre ellos particularmente el grupo maacutes importante de las llamadas valencias La presencia de los electrones en los aacutetomos exige por tanto para su neutralizacioacuten la existencia de cargas positivas la cual hasta ahora no la hemos sentildealado sino en el caso de los cationes atribuidos a la peacuterdida de electrones El descubrimiento efectivo de su intervencioacuten como constituyente de la materia ha sido una de las obras fundamentales realizadas por Rutherford el sucesor de JJ Thomson en el laboratorio Cavendish de Cambridge Inglaterra El meacutetodo utilizado para este fin ha sido el bombardeo de los cuerpos mediante el tipo de radiaciones llamadas α de los cuerpos radiactivos proyectiles de fantaacutestica energiacutea que lanzan principalmente algunos de los aacutetomos de gran masa descubiertos por los esposos Curie y a cuyo conocimiento contribuyeron activamente Rutherford y sus disciacutepulos Tales proyectiles estaacuten electrizados positivamente y al penetrar de modo violento en los aacutetomos descubren en las profundidades de eacutestos un nuacutecleo que les desviacutea de su trayecto rectiliacuteneo precisamente porque estos estaacuten tambieacuten electrizados de modo positivo y repelen a las partiacuteculas α Asiacute se ha encontrado el lugar donde se oculta esta carga Precisamente las propias partiacuteculas α no son otra cosa que nuacutecleos de He desprovistos de sus dos electrones que le acompantildean en el estado neutro seguacuten indica el cuadro de Mendelejeff Esto nos fuerza a pensar que al menos los aacutetomos maacutes pesados contienen en su seno dichos nuacutecleos de He ya formados y aun se ha probado que estaacuten formando parte de los propios nuacutecleos denunciando que esta nueva regioacuten de los aacutetomos posee una organizacioacuten muy compleja A su conocimiento se ha llegado por el meacutetodo del bombardeo ya indicado Las quebraduras violentas de su trayectoria son la consecuencia de que en ellos se encierra la casi totalidad de la masa de cada aacutetomo y tambieacuten denuncia que precisamente por ser una carga positiva numeacutericamente igual que la que poseen los Z electrones que hemos dicho forman parte del aacutetomo que ocupa el lugar Z en el cuadro de Mendelejeff Seguacuten eacuteste puede ya darse una primera descripcioacuten de los aacutetomos distribuyendo en ellos un nuacutecleo que contiene casi toda la masa del aacutetomo y toda su carga positiva Todo ello concentrado en un volumen muy pequentildeo que para los aacutetomos maacutes masivos apenas alcanza un diezmileacutesimo del tamantildeo total del aacutetomo En el resto de eacutel que llamaremos zona cortical soacutelo existen los Z electrones de los que ya hemos hablado donde caben holgadamente puesto que cada uno seguacuten hemos visto poco maacutes arriba tiene apenas un radio del orden de un 100 mileacutesimo del aacutetomo completo y por tanto ocupan igual que una mosca en un saloacuten de algunos centenares de metros cuacutebicos de cabida
Clave de lectura del texto Los aacutetomos de Blas Cabrera 1 Realiza un resumen del texto Sentildealando las ideas principales 2 Estudiar los teacuterminos nuevos que aparecen en eacutel Realiza la correspondiente ficha de vocabulario 3 iquestQueacute es el cuadro de Mendelejeff iquestExisten otros similares Hacer un estudio sobre ello consultando la bibliografiacutea a su alcance 4 Definir el concepto de ioacuten y poner ejemplos
5 iquestQueacute son las partiacuteculas 6 iquest Coacutemo se entendiacutea en esta eacutepoca lo que era un aacutetomo iquest Existen diferencias con las creencias actuales Expliacutequelo detalladamente 7 iquestQueacute son los modelos atoacutemicos iquestCuantos modelos atoacutemicos conoces iquestEn que consiste el modelo atoacutemico de Rutherford En que ideas se baso que hechos consiguioacute explicar cuaacuteles son sus limitaciones Por que otros modelos ha sido sustituido 8 Realiza una pequentildea biografiacutea de Blas Cabrera sentildealando sus principales aportaciones a la Ciencia las principales instituciones en las que participo y los aspectos maacutes relevantes de la sociedad de su eacutepoca 9 Describe coacutemo era la situacioacuten de la ciencia y de los cientiacuteficos en Espantildea en la primera mitad del siglo XX Sentildeala la influencia de los diferentes momentos sociales en el desarrollo de la Ciencia 10 iquestQuieacutenes eran los esposos Curie Habla de ellos iquestCuaacuteles fueron sus aportaciones cientiacuteficas iquestQueacute aplicaciones han tenido sus descubrimientos iquestQueacute influencia han tenido las mismas en la sociedad
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
575
AacuteTOMOS Y MOLEacuteCULAS1
Otra circunstancia interesante que conviene analizar cuando se estudia la nocioacuten de
materia y su evolucioacuten es la suerte que corrioacute el viejo problema del atomismo o continuidad que
dividioacute profundamente a los filoacutesofos del mundo griego Los aacutetomos de Anaxaacutegoras Demoacutecrito
y Leucipo significan la imposibilidad de la divisioacuten indefinida de la materia y en vez de ella la
seguridad de que existe un liacutemite inferior para el tamantildeo posible de las partiacuteculas separables de
un cuerpo con la condicioacuten de mostrar identidad de naturaleza con el cuerpo primitivo Cuando
la naturaleza de estas hipoteacuteticas partiacuteculas que limitan la divisioacuten es ideacutentica para todas se las
llama hoy moleacuteculas La divisioacuten de ellas es auacuten posible formando los aacutetomos y pueden ser
ideacutenticas o heterogeacuteneas En el primer supuesto el cuerpo se dice simple y en el segundo
compuesto El nuacutemero de cuerpos simples es pequentildeo no llegan a un centenar los aacutetomos que se
han podido obtener mientras que el de moleacuteculas compuestas con ellos es praacutecticamente
indefinido
Clave de lectura
Despueacutes de leer detenidamente este fragmento del mencionado artiacuteculo de Blas Cabrera intenta
contestar las siguientes cuestiones
1 Enuncia brevemente cada una de las teoriacuteas atoacutemicas que se han dado
2 iquestCoacutemo define Cabrera los cuerpos simples y los compuestos Expliacutecalo con claridad
3 Define con tus palabras aacutetomo moleacutecula elemento compuesto
4 iquestQuieacuten fue Blas Cabrera Haz una pequentildea biografiacutea del mismo iquestQueacute otros cientiacuteficos
espantildeoles o extranjeros fueron contemporaacuteneos de eacutel
1
CABRERA B (1943) Cincuenta antildeos en la concepcioacuten del concepto de materia Cuadernos Americanos2 nordm 5 74-93 Meacutexico
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
576
Breve biografiacutea de Linus Pauling ldquoQuiacutemico y pacifistardquo
Linus Pauling
(Portland Oregoacuten 1901-Big Sur California 1994) Quiacutemico estadounidense
Profesor y director del instituto tecnoloacutegico de California investigoacute la
estructura molecular y los enlaces quiacutemicos de los compuestos complejos e
introdujo la mecaacutenica cuaacutentica en el estudio de la quiacutemica Sus trabajos le
valieron el premio Nobel de quiacutemica en 1954 Infatigable activista en favor de
la paz y contrario a las armas atoacutemicas por lo que recibioacute el premio Nobel de
la paz en 1962 y el premio Lenin de la paz en 1970 Reviste especial importancia su obra ldquoThe
Nature of the Chemical Bondrdquo (ldquoLa naturaleza del enlace quiacutemicordquo) (1939)
COMENTARIO DE TEXTO No maacutes guerra
Texto1 ldquoCreo que el descubrimiento de la fisioacuten controlada de nuacutecleos atoacutemicos y la liberacioacuten
controlada de energiacutea nuclear es el mayor hallazgo realizado desde que el hombre primitivo
descubrioacute el uso controlado del fuego Un solo kilo de material fisionable como fuente de energiacutea
equivale a maacutes de dos millones de kilogramos de carboacuten Si se tienen en cuenta la abundancia de
material fisionable en la naturaleza se comprende la promesa de energiacutea nuclear que representa
para el mundo del futuro y la posibilidad de que contribuya grandemente al bienestar humano si
la civilizacioacuten no es aniquilada antes por la guerra No podemos quedar impasibles ante la
posibilidad de que estos importantes descubrimientos cientiacuteficos puedan ser utilizados para el
sufrimiento y el exterminio de la humanidad Nos debemos oponer a toda costa a la escalada de
armamentos y al uso de la energiacutea nuclear para fines beacutelicos ldquo
Linus Pauling(1950) Quiacutemica General
Uno de los hombres maacutes activos en la campantildea contra las pruebas nucleares y uno de los de
mayor eacutexito en despertar la conciencia de la comunidad cientiacutefica fue Linus Pauling laureado con
el Premio Nobel de Quiacutemica y de la Paz En enero de 1958 Pauling entregoacute a Dag Hammaumlrshjoumlld
Secretario General de Las Naciones Unidas una peticioacuten firmada por 9235 cientiacuteficos (cantidad
que luego superoacute los 11000) correspondientes a 49 paiacuteses Entre los firmantes habiacutea muchos
premiados con el Nobel La peticioacuten era la siguiente
Texto 2 ldquoNosotros los cientiacuteficos abajo firmantes solicitamos que se realice ahora un acuerdo
internacional para detener las pruebas con armas nucleares
Cada ensayo de bomba nuclear difunde una carga adicional de elementos radioactivos sobre todo
territorio del mundo Cada suma adicional de radiacioacuten origina un dantildeo a la salud de los seres
humanos en el mundo entero y un dantildeo al plasma humano que importa la reproduccioacuten lo cual
lleva al aumento en la cantidad de nintildeos defectuosos que podraacuten nacer en futuras generaciones
Mientras estas armas soacutelo se encuentren en poder de tres potencias seraacute factible un acuerdo para
llegar a su control Si las pruebas continuacutean y si la posesioacuten de estas armas se extiende a otros
gobiernos aumentaraacute considerablemente el peligro de que estalle una catastroacutefica guerra nuclear
por la accioacuten irreflexivo de alguacuten liacuteder nacional irresponsable
Un acuerdo internacional que detenga ahora las pruebas de bombas nucleares podraacute servir como
primer paso hacia un desarme maacutes amplio y hacia la efectiva y final abolicioacuten de las armas
nucleares Terminar los experimentos con las bombas nucleares seraacute como los primeros rayos de
sol de la esperanza en que confiacutea la sufriente humanidadrdquo
(1958) Siguen 11000 firmas de eminentes cientiacuteficos de 49 paises PAULING L (1958) The Scientitists Petition to the United Nations in No More War Londres
Gollanez
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
577
TRABAJOS PRAacuteCTICOS DE ESTRUCTURA ATOacuteMICA
ENSAYOS A LA LLAMA OBJETIVO Reconocer la presencia de un elemento por el color de la llama
MATERIAL PRODUCTOS
Hilo de nicromo
Mechero Bunsen
Espaacutetula
Caacutepsulas de porcelana
Aacutecido clorhiacutedrico concentrado Sales (por ejemplo nitratos o cloruros) de sodio potasio estroncio bario y cobre
PROCEDIMIENTO 1 Pon en una caacutepsula de porcelana de 10 a 15 mi- de aacutecido clorhiacutedrico Con una espaacutetula antildeade una pequentildea cantidad del compuesto de sodio disponible 2 Humedece el extremo de un hilo de nicromo en la disolucioacuten anterior y aceacutercalo a la llama de un mechero Bunsen Procura que dicha llama sea lo maacutes incolora posible 3 Anota el color que adquiere la llama 4 Limpia el hilo de nicromo introducieacutendolo en otra caacutepsula que contenga uacutenicamente aacutecido clorhiacutedrico concentrado Repite los tres pasos anteriores con cada uno de los otros compuestos suministrados Rellena la tabla siguiente
Compuesto Color de la llama
Compuesto de sodio
Compuesto de potasio
Compuesto de estroncio
Compuesto de bario
Compuesto de cobre
ACTIVIDADES 1 Explica por queacute los iones metaacutelicos colorean la llama 2 iquestPor queacute es importante limpiar el hilo de nicromo antes de un nuevo ensayo 3 iquestCoacutemo se podriacutea detectar la presencia de alguno de los elementos anteriores en una muestra problema
Trabajo praacutectico orientado como una pequentildea investigacioacuten
iquestCoacutemo variacutea el comportamiento quiacutemico de los aniones cloruro bromuro y yoduro y la
variacioacuten de la afinidad electroacutenica entre los elementos cloro bromo y yodo
El cloro el bromo y el yodo son sustancias que se disuelven en agua
y en tetracloruro de carbono dando disoluciones coloreadas
Vamos a estudiar el desplazamiento de de cloruros bromuros y
yoduros por los haloacutegenos obteniendo la variacioacuten de la afinidad
electroacutenica competitiva de los haloacutegenos
Disentildea una experiencia que te permita averiguar la variacioacuten
del comportamiento quiacutemico de los aniones cloruro bromuro
y yoduro y la variacioacuten de la afinidad electroacutenica entre los
elementos cloro bromo y yodordquo
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
578
Espectros atoacutemicos
Objetivo
Observar el espectro continuo producido
por la luz solar
Observar el espectro discontinuo
producido por un tubo fluorescente y por
una laacutempara de sodio
Material
Espectroscopio de bolsillo o de laboratorio
Fundamento teoacuterico
Si hacemos pasar la luz solar a traveacutes del prisma oacuteptico de un
espectroscopio observamos que se desdobla y aparece a continuacioacuten una
serie de colores diferentes que llamamos espectro (lo que
comuacutenmente se denomina arco iris) Cada color corresponde a frecuencias
determinadas Asiacute la luz solar presenta un aspecto con todos los colores
que denominamos espectro continuo pues los liacutemites de
dichos colores no son niacutetidos y forman un todo ininterrumpido
Al analizar la radiacioacuten emitida por los aacutetomos se observa que cada aacutetomo soacutelo emite o absorbe radiacioacuten
de determinadas frecuencias que en los espectros aparecen como una serie de liacuteneas cuyo valor puede ser
medido mediante una escala superpuesta en ellos a tal efecto Se trata de espectros
discontinuos Un elemento quiacutemico emite siempre las mismas rayas cuyas frecuencias son
caracteriacutesticas de cada uno y sirven para identificarlo
Procedimiento
Observa la luz que proviene de una ventana analizaacutendola con el espectroscopio de
bolsillo y apreciaraacutes niacutetidamente el espectro continuo Dibuja en su cuaderno el espectro
obtenido
Baja las persianas y enciende un tubo fluorescente Observa y dibuja el espectro
Prepara la luz de sodio o de mercurio y observa y dibuja el espectro obtenido
Analiza y responde
Describe en cada caso tus observaciones sobre
El espectro de la luz solar
El espectro de la luz emitida por un tubo fluorescente
El espectro de la luz emitida por una laacutempara de sodio
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
579
INVESTIGANDO ELEMENTOS QUIacuteMICOS
Observacioacuten y propiedades de metales y no metales Se trata de estudiar y reconocer diferentes sustancias y realizar ensayos con sus propiedades que permitan clasificarlos en metales y no metales Actividades previas
A1 Sentildeala las principales diferencias entre metales y no metales comparando sus propiedades
fiacutesicas y las quiacutemicas
A2 Busca informacioacuten y recoge en una tabla las principales propiedades de sodio magnesio
aluminio cinc azufre y yodo
Trabajo experimental
A3 Realiza las experiencias que te permitan responder las preguntas sobre las siguientes
sustancias y analiza los resultados
1 Sodio
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta
iquestTiene brillo metaacutelico
iquestEs blando iquestEs muy reactivo
Observa y describe su reaccioacuten con el agua
2 Magnesio
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta
iquestTiene brillo metaacutelico helliphellip
iquestEs blando iquestEs muy reactivo
Observa y describe su combustioacuten reaccioacuten con el oxiacutegeno
3 Aluminio
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta
iquestTiene brillo metaacutelico
iquestEs blando iquestEs muy reactivo
Reaccioacuten con los aacutecidos (HCl)
Cinc
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta
iquestTiene brillo metaacutelico
iquestEs blando
iquestEs muy reactivo
Observa y describe su reaccioacuten con el agua
Reaccioacuten con los aacutecidos (HCl)
4 Azufre
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta
iquestTiene brillo metaacutelico
iquestEs blando iquestEs muy reactivo
Observa y describe su reaccioacuten al calentarlo
7 Yodo
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta iquestTiene brillo metaacutelico helliphelliphelliphelliphellip
iquestEs blando Es muy reactivo
Observa y describe lo que ocurre al calentarlo
ACTIVIDADES POSTERIORES A LA EXPERIENCIA A4 Realiza un informe en el que recojas los objetivos del trabajo praacutectico los materiales de
laboratorio utilizados el procedimiento seguido las dificultades encontradas los datos
obtenidos y los resultados y conclusiones a las que llegues
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
580
INVESTIGANDO EL TIPO DE ENLACE DE LAS SUSTANCIAS QUIacuteMICAS
iquestQueacute tipos de enlace y que propiedades tienen las diferentes
sustancias quiacutemicas
Las propiedades que presentan las diferentes sustancia estaacuten
relacionadas con su tipo de enlace por lo que podemos usar algunas
propiedades para identificar el tipo de enlace que presentan ioacutenico
covalente o metaacutelico
1 ACTIVIDADES INICIALES (Antes de la experiencia)
11 Indica alguna forma de diferenciar las sustancias ioacutenicas
covalentes y metaacutelicas
12 Realiza una lista con las propiedades que caracterizan los diferentes tipos de enlaces y que
sirven para diferenciarlos
13 De todas las propiedades mencionadas anteriormente sentildeala iquestCuaacuteles de ellas podriacuteas
comprobar faacutecilmente en el laboratorio
2 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
Averiguar el tipo de enlace a traveacutes de las propiedades que presentan siete sustancias
desconocidas dadas (Se puede tratar de sal comuacuten azuacutecar limaduras de cobre yodo azufre
glucosa nitrato de plomo)
21 Analiza el problema y formula varios interrogantes o preguntas cuya respuesta se pueda
abordar experimentalmente y no permita determinar el tipo de enlace de cada sustancia
3 EMISIOacuteN DE HIPOacuteTESIS 31 Basaacutendote en su aspecto fiacutesico anticipa una solucioacuten a modo de hipoacutetesis y sentildeala que
sustancias seguacuten sus aspecto crees que presentaran enlace ioacutenico cuaacuteles el covalente y cuales
enlace metaacutelico
4 DISENtildeO EXPERIMENTAL
41 Explica con detalle como procederiacuteas en el laboratorio para identificar el tipo de enlace que
tienen varias sustancias desconocidas
42 Haz una lista con el material y los reactivos que necesitas para poder identificar el tipo de
enlace de las diferentes sustancias En especial indica el procedimiento para poder determinar
a) punto de fusioacuten o ebullicioacuten b) solubilidad en agua c) solubilidad en un disolvente
orgaacutenico d) conductividad eleacutectrica (soacutelido fundido en disolucioacuten)
43 Prepara una tabla que te permita recoger los resultados experimentales con las diferentes
propiedades de las siete sustancias y que nos permitan determinar el tipo de enlace Compaacuterala
con la suministrada
5 REALIZACIOacuteN EXPERIMENTAL
51 Con el visto bueno del profesor o profesora realiza la experiencia siguiendo el plan disentildeado y
anotando los resultados y las observaciones necesarias Recoge al menos los datos suministrados en la
siguiente tabla
Sustancia Aspecto
fiacutesico
Punto de
fusioacuten
Solubilidad
en agua
Solubilidad
en C Cl4
Conductividad
Fundida o en
disolucioacuten
Tipo de
enlace
A
B
C
D
E
F 6 RESULTADOS EXPERIMENTALES REALIZACIOacuteN DE UN INFORME
61 Identifica las sustancias problema de la praacutectica con la lista de sustancias que te indique el
profesor
62 La sal y el azuacutecar se disuelven de forma parecida en agua iquestPor queacute una disolucioacuten es
conductora y la otra no iquestPor queacute las sustancias ioacutenicas tienen un alto punto de fusioacuten
63 Realiza un informe completo de todo el proceso realizado desde el anaacutelisis del problema a
los resultados obtenidos y las conclusiones que obtengas
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
581
DOCUMENTO DE APOYO
Tipos de sustancias seguacuten sus enlaces
Compuestos
ioacutenicos
Compuestos
covalentes
moleculares
Compuestos
covalentes atoacutemicos Metales
Partiacuteculas en el
cristal (Especies
quiacutemicas enlazadas)
Iones Cationes y
aniones
(Cristales ioacutenicos)
Moleacuteculas
Aacutetomos
(cristales covalentes )
Cationes y
electrones
deslocalizados (cristales
metaacutelicos)
Fuerzas presentes Enlaces ioacutenicos
Enlaces covalentes
intramoleculares
Fuerzas
intermoleculares
(De Van der Waals o
de puentes de
Hidroacutegeno)
Enlaces covalentes Enlaces
metaacutelicos
Puntos de fusioacuten Altos por encima de
600 ordmC
Bajos en general de
-272 ordmC a 400 ordmC Elevados entre 1200 ordmC y
3600 ordmC Variados de -39
ordmC a 3400 ordmC
Solubilidad Solubles en agua y
otros disolventes
polares
Insolubles en agua
Las sustancias
apolares son
solubles en
disolventes apolares
(orgaacutenicos) Las
polares en
disolventes polares
(como el agua)
Insolubles
Insolubles
Solubles en otro
metal fundido
(aleaciones)
Conductividad
eleacutectrica
Conductores soacutelo en
disolucioacuten o
fundidos
(Electrolitos de 2ordm
orden)
Sustancias apolares
no conductoras
Sustancias polares
algo conductoras
No conductores Buenos
conductores en
estado soacutelido
(electrones
libres)
Otras
caracteriacutesticas
Forman redes
cristalinas de gran
estabilidad
La disolucioacuten de
los compuestos
ioacutenicos produce la
disociacioacuten ioacutenica de
eacutestos
Duros fraacutegiles y
quebradizos
En condiciones
ordinarias pueden
ser gases liacutequidos o
soacutelidos volaacutetiles
Soacutelidos muy blandos
Puntos de fusioacuten y
de ebullicioacuten bajos
porque al fundir o
hervir soacutelo se
rompen las
atracciones
intermoleculares
Los maacutes duros de todos
los soacutelidos como
consecuencia de la gran
estabilidad de sus
enlaces
No conducen la
electricidad ya que no
tienen iones y sus
electrones de valencia
claramente localizados
carecen de libertad de
desplazamiento
Los valores maacutes
altos de puntos
de fusioacuten
corresponden a
los metales de
las series de
transicioacuten
Densidades
elevadas debido
a sus estructuras
compactas
Buenas
propiedades
mecaacutenicas
tenaces duacutectiles
y maleables
Ejemplos NaCl CaBr2 KI
Ca O K2O K2SO4
H20 (s) I2 S8
C10 H8 (naftaleno)
C12H22O11 (sacarosa)
C6H1206 (glucosa)
Gases H2 O2 N2
NH3 HF
C (diamante)
Si O2 (cuarzo) SiC (carborundo)
Al Na Ca Fe
Cu Au Ag
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
582
DOCUMENTO DE APOYO
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
583
DOCUMENTO DE APOYO MAPA CONCEPTUAL
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
553
4 Las partiacuteculas A B C D E y F tienen los protones neutrones y electrones que se indica
Sentildeala en la casilla correspondiente mediante una ldquoxrdquo queacute partiacuteculas son a) iones
positivos b) isoacutetopos del mismo elemento quiacutemico c) iones negativos
Protones Neutrones Electrones a) Iones
positivos
b)
isoacutetopos
c) Iones
negativos
A 9 10 9
B 8 8 10
C 12 13 12
D 11 12 11
E 10 9 10
F 12 12 10
Comentario Esta pregunta solo es contestada correctamente en su totalidad antes del proceso
de ensentildeanza por el 40 del alumnado tanto de los grupos experimental como de control La
mayor dificultad la encuentran en detectar los isoacutetopos del mismo elemento y los iones
positivos respectivamente y contestan de forma mayoritaria sentildealando correctamente los iones
negativos
Despueacutes del proceso de ensentildeanza evolucionan muy positivamente los conocimientos y no
suelen haber grandes dificultades en contestar correctamente aunque se obtiene un mayor
porcentaje de respuestas positivas en el grupo experimental (87 de aciertos) que en el grupo
de control (66 de aciertos)
5 iquestQueacute le ocurre a un aacutetomo si se le arranca alguacuten electroacuten de su corteza
a) Se destruye el aacutetomo porque se vuelve inestable
b) El aacutetomo queda cargado positivamente
c) El aacutetomo queda cargado negativamente
d) En condiciones normales es casi imposible arrancar un electroacuten a un aacutetomo
Comentario La mayoriacutea del alumnado de 1ordm de bachillerato tanto de los grupos experimental
como de control contesta correctamente alrededor de un 73 antes del proceso de ensentildeanza
Contestan acertadamente que el aacutetomo queda cargado positivamente Despueacutes del proceso de
ensentildeanza mejora el porcentaje de respuestas correctas obtenieacutendose un mayor porcentaje de
respuestas positivas en el grupo experimental (92 de aciertos) que en el grupo de control (75
de aciertos)
A5 (N=30) [1ordm Bachillerato]
a b c d 1 (33 ) 22 (730 ) 6 (200) 1 (33 )
6 Seguacuten el modelo atoacutemico de Boumlhr cuando un aacutetomo de hidroacutegeno pierde un electroacuten el
ion H+
que queda consiste en
a) Uacutenicamente el nuacutecleo del aacutetomo de hidroacutegeno
b) El nuacutecleo del aacutetomo y solo una oacuterbita vaciacutea
c) El nuacutecleo y variacuteas orbitas vaciacuteas
d) Uacutenicamente una oacuterbita vaciacutea
Comentario Esta pregunta solo es contestada correctamente antes del proceso de ensentildeanza
por el 43 del alumnado tanto de los grupos experimental como de control La mayoriacutea del
A3 (N=30) [1ordm Bachillerato]
a b c d e 1 (33 ) 9 (300 ) 19 (633) 1 (33 ) 0 (0)
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
554
alumnado mantienen graves errores conceptuales sobre el modelo cuaacutentico elemental del aacutetomo
considerando que los orbiacutetales son independientes de los electrones y que por tanto pueden o no
estar ocupados por eacutestos Presentan la idea de orbital estanteriacutea que pueden ser ocupados por
electrones O bien considerar que los orbiacutetales son las envolventes de las posibles trayectorias
del electroacuten en el aacutetomo Muy pocos alumnos y alumnas piensan que los orbiacutetales estaacuten
asociados a propiedades de los electrones y no tienen existencia independiente de estos La
estructura electroacutenica es explicada a veces a partir de la ordenacioacuten de orbiacutetales de menor a
mayor energiacutea que despueacutes se ocupa fruto en parte de las analogiacuteas empleadas en la ensentildeanza
Despueacutes del proceso de ensentildeanza aunque se obtienen mejores resultados siguen presentaacutendose
en gran parte del alumnado las mismas ideas alternativas aunque se obtiene un mayor
porcentaje de respuestas positivas en el grupo experimental (65 de aciertos) frente al grupo
de control (52 de aciertos)
La palabra ldquoocuparrdquo ldquollenarrdquo ldquocolocarrdquo no se deben tomar literalmente Los orbiacutetales no son
un juego de cajas colocadas riacutegidamente en una escala de energiacutea Ni tienen existencia
independiente del electroacuten Cuando decimos que el electroacuten estaacute en un orbital o estado estamos
diciendo que el electroacuten se esta comportando de una determinada forma que se encuentra en un
estado energeacutetico determinado
A6 (N=30) [1ordm Bachillerato]
a b c d 13 (433 ) 12 (400 ) 4 (133) 1 (33 )
7 iquestCoacutemo explicar que elementos como fluacuteor y sodio cuyos aacutetomos tienen masas atoacutemicas
proacuteximas tengan propiedades muy diferentes
Comentario La mayoriacutea del alumnado de 1ordm de bachillerato tanto de los grupos experimental
como de control contesta correctamente alrededor de un 69 antes del proceso de ensentildeanza
pero sin una explicacioacuten adecuada Contestan mayoritariamente que por estar en distinto grupo
del sistema perioacutedico pero no hacen mencioacuten a los electrones de valencia o a propiedades
perioacutedicas como las diferencia de electronegatividad Con el proceso de ensentildeanza mejora el
porcentaje de respuestas correctas obtenieacutendose un mayor porcentaje de respuestas maacutes
correctas en el grupo experimental (75 de aciertos) que en el grupo de control (55 de
aciertos)
8 iquestA queacute es debido que elementos cuyos aacutetomos tienen masas atoacutemicas muy diferentes
(coacutemo ocurre en cada columna del sistema perioacutedico sodio y cesio por ejemplo) tengan
propiedades muy semejantes
Comentario La mayoriacutea del alumnado de 1ordm de bachillerato tanto de los grupos experimental
como de control contesta correctamente alrededor de un 64 antes del proceso de ensentildeanza
pero sin una explicacioacuten adecuada Contestan mayoritariamente que por estar en el mismo
grupo o familia del sistema perioacutedico pero no hacen mencioacuten a los electrones de valencia o a
propiedades perioacutedicas como la similitud de los valores de la electronegatividad o el potencial
de ionizacioacuten Con el proceso de ensentildeanza mejora el porcentaje de respuestas correctas
obtenieacutendose un mayor porcentaje de respuestas positivas en el grupo experimental (80 de
aciertos) que en el grupo de control (60 de aciertos)
9 Explica iquestQueacute ocurre con un aacutetomo metaacutelico cuando reacciona para formar un compuesto ioacutenico
a) Gana electrones b) Pierde electrones c) Comparte electrones
d) Pierde protones e) Pierde neutrones
Comentario La mayoriacutea del alumnado de 1ordm de bachillerato tanto de los grupos experimental
como de control contesta correctamente alrededor de un 60 antes del proceso de ensentildeanza
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
555
pero sin una explicacioacuten adecuada La idea alternativa maacutes extendida es pensar que se
comparten electrones sin pensar que en las sustancias ioacutenicas hay una transferencia de
electrones del metal al no metal Con el proceso de ensentildeanza mejora sin mucha dificultad el
porcentaje de respuestas correctas obtenieacutendose un mayor porcentaje de respuestas positivas en
el grupo experimental (90 de aciertos) que en el grupo de control (70 de aciertos)
10 En un enlace covalente simple el nuacutemero de electrones que comparten los aacutetomos que
forman el enlace es
a) 0 b)1 c) 2 d) 4 e) 8
Comentario Esta pregunta solo es contestada correctamente antes del proceso de ensentildeanza
por el 40 del alumnado tanto de los grupos experimental como de control La mayoriacutea del
alumnado el 53 elige un electroacuten como formacioacuten del enlace en un enlace covalente simple
Despueacutes del proceso de ensentildeanza se obtienen mejores resultados siguen presentaacutendose en una
parte del alumnado los mismos errores aunque se obtiene un mayor porcentaje de respuestas
positivas en el grupo experimental (85 de aciertos) frente al grupo de control (66 de
aciertos)
11 Justifica a) iquestQueacute tipo de enlace es el que une dos aacutetomos de fluacuteor para formar una moleacutecula
de ese compuesto (F2)
b) iquestY el que une un aacutetomo de fluacuteor con uno de magnesio (Mg) para formar fluoruro de
magnesio (MgF2)
Comentario La mayoriacutea del alumnado de 1ordm de bachillerato tanto de los grupos experimental
como de control contesta correctamente alrededor de un 64 antes del proceso de ensentildeanza
pero sin una explicacioacuten adecuada Contestan mayoritariamente que presentan enlace covalente
y ioacutenico respectivamente pero sin ninguna explicacioacuten o sin una justificacioacuten adecuada No
hacen mencioacuten a los electrones compartidos o transferidos con la formacioacuten de iones debido a
las diferentas de electronegatividad de los aacutetomos Despueacutes del proceso de ensentildeanza mejora
el porcentaje de respuestas correctas obtenieacutendose un mayor porcentaje de respuestas positivas
en el grupo experimental (80 de aciertos) con respecto al grupo de control (60 de
aciertos) y mayoritariamente son justificadas con correccioacuten
A9 (N=30) [1ordm Bachillerato]
a b c d e 2 (67 ) 18 (600 ) 8 (267) 1 (33 ) 0 (0)
A10 (N=30) [1ordm Bachillerato]
a b c d e 0 (00 ) 16 (530 ) 12 (400) 1 (33 ) 1 (33 )
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
556
III12 Modelos y simulaciones con ordenador de estructura atoacutemica Se encuentran en el CD -ROM que hemos elaborado diferentes simulaciones animaciones y
aplicaciones interactivas con sus programas de actividades Se utilizan como actividades de
refuerzo o ampliacioacuten o como actividades complementarias Las simulaciones recogidas
applets animaciones en Flash o videos son los siguientes
Animaciones y simulaciones estructura atoacutemica Laboratorio virtual de fiacutesica y quiacutemica
SIMULACIONES APPLETS Estructura Atoacutemica Sistema Perioacutedico Enlace Quiacutemico
Experiencia de Rutherford 1 Propiedades perioacutedicas Enlace ioacutenico Madelung
Experiencia de Rutherford 2 Sistema perioacutedico mudo Enlace Covalente OM
Aacutetomo de Boumlhr Alotropiacuteas del carbono
Aacutetomo de Boumlhr 2 Tipos de soacutelidos
Nuacutemeros cuaacutenticos y orbitales Fuerza intermoleculares
Efecto fotoeleacutectrico
ANIMACIONES FLASH
Estructura Atoacutemica Sistema Perioacutedico Enlace Quiacutemico
Espectro absorcioacuten Sistema perioacutedico 3D Formacioacuten moleacutecula H2
absorcioacuten de luz Familias SP Disolucioacuten de NaBr en agua
emisioacuten de luz Tetris Disolucioacuten de Br2 en agua
orbita y orbital Electronegatividad Sustancias moleculares
Radio atoacutemico Na Ca S8 P4
VIacuteDEOS
Estructura Atoacutemica Sistema Perioacutedico Enlace Quiacutemico
Isoacutetopos del H Postulados de Boumlhr Estructura del Na Cl
Modelo de Boumlhr-Li Tabla perioacutedica Disolucioacuten del Na Cl
ACTIVIDADES
Estructura Atoacutemica Sistema Perioacutedico Enlace Quiacutemico
Pizarra configuracioacuten
electroacutenica Pizarra Prop Perioacutedicas Formulas y tipo de enlace
Emparejamiento cartas Lewis y polaridad
Emparejamiento elementos
MOLEacuteCULAS ACTIVAS EN 3D
Soacutelidos ioacutenicos Soacutelidos moleculares Soacutelidos covalentes Soacutelidos metaacutelicos
Na Cl CH4 Carbono (diamante) Na
CsCl Be Cl2 BF3 Grafito Au
CaF2 SO2 PCl5 Silicio Cuarzo Ca
ZnS H2O NH3 C60 Zn
S8 H2SO4 Rutilo Cd
ADN 1-
butanol Nitruro de boro Hg
Ir al Inicio Resumen
tema Unidad Mapa conceptual Presentacion Sistema P Web Quest
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
557
III13 DOCUMENTOS DE APOYO PARA LA ESTRUCTURA ATOacuteMICA
Estos documentos se utilizan como material de apoyo y complementario de la Unidad didaacutectica
Incluyen comentario de textos con sus guiacuteas de lectura y diversos documentos de apoyo de
refuerzo o ampliacioacuten Muchos de estos documentos ponen de manifiesto las relaciones entre la
ciencia la tecnologiacutea la sociedad y el ambiente
Lecciones interactivas de quiacutemica Simulaciones de estructura atoacutemica
El experimento de dispersioacuten de las partiacuteculas alfa
Correspondencia Rutherford ndash Bohr
Documento biograacutefico Evolucioacuten histoacuterica de los modelos atoacutemicos
Documento biograacutefico Sistema perioacutedico y enlace quiacutemico
Texto Mendeleiev y la clasificacioacuten de los elementos Mendeleiev y el sistema perioacutedico de los elementos
El sistema perioacutedico actual
Elementos quiacutemicos descubiertos por espantildeoles
Comentarios de textos originales de Blas Cabrera Los aacutetomos y aacutetomos y moleacuteculas
Pauling cientiacutefico y pacifista
El enlace quiacutemico
Tipos de sustancias seguacuten sus enlaces
Trabajos praacutecticos
iquestCuaacutel es la estructura de las sustancias
Mapa conceptual Estructura atoacutemica Sistema perioacutedico y enlace quiacutemico
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
558
LECCIONES INTERACTIVAS DE QUIacuteMICA SIMULACIONES DE ESTRUCTURA ATOacuteMICA EL MODELO ATOacuteMICO DE BOHR ESPECTROS DE ABSORCIOacuteN Y EMISIOacuteN
Introduccioacuten
El modelo atoacutemico de Rutherford (1911) que es correcto en cuanto a la estructura nuclear no explica
entre otras cosas la estabilidad del aacutetomo y los espectros atoacutemicos En el antildeo 1913 el fiacutesico daneacutes Niels
Bohr disciacutepulo de Rutherford propone un modelo para el aacutetomo de hidroacutegeno basado en tres postulados
que combina aspectos de la fiacutesica claacutesica y de la fiacutesica moderna (aspectos cuaacutenticos) Posteriormente
Sommerfeld indica que las orbitas del electroacuten alrededor del nuacutecleo tambieacuten podiacutean ser eliacutepticas
apareciendo el modelo conocido como de Bohr-Sommerfeld que requeriraacute posteriormente del uso de tres
nuacutemeros cuaacutenticos para definir la energiacutea del electroacuten en la oacuterbita la forma del oacuterbital y la orientacioacuten (n
l ml) A estos nuacutemeros se les conoce actualmente como nuacutemero cuaacutentico principal secundario y
magneacutetico
En el antildeo 1924 el priacutencipe y fiacutesico franceacutes De Broglie afirma el comportamiento ondulatorio del electroacuten
del aacutetomo de hidroacutegeno Schroumldinger fiacutesico austriaco en el antildeo 1926 da un tratamiento cuaacutentico al
electroacuten definiendo una funcioacuten de onda cuya solucioacuten viene dada por los tres nuacutemeros cuaacutenticos
anteriores que describen un orbital atoacutemico (nube de carga)
El cuadrado de la funcioacuten de onda de Schroumldinger 2 representa la probabilidad de encontrar al electroacuten en
una regioacuten cercana al nuacutecleo pudiendo dar de esta manera una forma a los orbitales atoacutemicos
El principio de incertidumbre de Heisenberg (1927) es una consecuencia inevitable de la mecaacutenica
cuaacutentica y contradice totalmente la idea de orbita circular definida por Bohr
Leccioacuten 1 Leccioacuten interactiva del aacutetomo de hidroacutegeno Entra en la siguiente direccioacuten
httpwwwwalter-fendtdeph11sbohrh_shtm
para ello pica en la direccioacuten o en el graacutefico adjunto pulsando la
tecla control
Despueacutes de familiarizarte con el funcionamiento del applet realiza
las siguientes actividades
ACTIVIDADES
A1 Completa la siguiente tabla con los valores del applet y contesta a las preguntas
que se te plantean
ni r E
1
2
3
4
5
6
1 Analiza los valores de los radios para las siete primeras oacuterbitas de Bohr y busca la relacioacuten que
existe entre cada una de ellas con la de la 1ordf oacuterbita de Bohr Busca en el libro de texto la ecuacioacuten
que define el radio de las oacuterbitas r en funcioacuten de n Analiza lo observado iquestsigue la proporcioacuten de
radios 4 9 16 25 36 49 con respecto al radio de la 1ordf oacuterbita iquestpor queacute
2 Analiza los valores de la energiacutea para las siete primeras oacuterbitas de Bohr y busca la relacioacuten
que existe entre cada una de ellas con la de la 1ordf oacuterbita de Bohr Fiacutejate que todas las energiacuteas de las oacuterbitas de Bohr son negativas iquestPor queacute A medida que ldquonrdquo aumenta tambieacuten lo
hace la energiacutea del electroacuten iquestPor queacute Si n tiende a infinito (electroacuten infinitamente separado del
protoacuten del nuacutecleo a que valor tiende la energiacutea (Por esto el aacutetomo es maacutes estable que sus
componentes aislados Expliacutecalo) 3 Usando el applet observa y analiza la energiacutea de la oacuterbita 1 y luego la energiacutea de la oacuterbita 3 Fiacutejate y
responde iquestcoacutemo se mueve el electroacuten iquestSe mueve con igual velocidad lineal el electroacuten en la oacuterbita 3 que
en la 1 iquestdoacutende es mayor Busca en el libro de texto la ecuacioacuten que define la velocidad del electroacuten v en
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
559
funcioacuten de n a partir del 2ordm postulado de Bohr Analiza el significado fiacutesico de la ecuacioacuten que nos da la
velocidad del electron y de queacute magnitudes depende y relacioacutenalo con lo observado en el applet
A2 Boumlhr basaacutendose en la interaccioacuten electrostaacutetica y en las leyes del movimiento de Newton demostroacute que
la energiacutea que tiene el electroacuten en el aacutetomo de hidroacutegeno viene dado por
2
1middot
nRE Hn
Donde RH la constante de Rydberg tiene un valor de RH = 218middot 10
-18 J
La variacioacuten de energiacutea de una transicioacuten vendraacute dada seguacuten la ecuacioacuten de Planck por
22
11middotmiddotmiddot
fi
Hifnn
Rc
hhEEE
donde h es la constante de Planck h=663middot10-34 Jmiddots y c es la velocidad de luz (c=3middot108 mmiddots-1) 1 Determina mediante el applet la energiacutea de la radiacioacuten emitida en el salto del electroacuten del nivel n=3 a
n=1 por una simple resta (nivel tres menos nivel uno) El resultado debe dar un valor positivo iquestQueacute
significa Haciendo uso de la ecuacioacuten de Planck E = hmiddot determina despejando la frecuencia de esa
liacutenea espectral
2 Ahora de forma analiacutetica mediante la ecuacioacuten de Rydberg 1 = RH (1ni2 ndash 1nj
2) doacutende ni=1 y nj=3
determina la longitud de onda de esa radiacioacuten y posteriormente la frecuencia ( = c) Por la ecuacioacuten de
Planck calcula la energiacutea de esa transicioacuten
3 Compara los valores iquestse obtiene la misma energiacutea por ambos caminos
4 iquestCuaacutel es la longitud de onda en nanoacutemetros de un fotoacuten emitido durante la transicioacuten desde el estado n i
igual a 5 al estado nf igual a 2 en el aacutetomo de hidroacutegeno iquestEs un proceso de absorcioacuten o de emisioacuten de
energiacutea iquestA queacute tipo de liacutenea espectral da lugar la anterior transicioacuten electroacutenica
A3 El proceso de emisioacuten de energiacutea seguacuten la teoriacutea atoacutemica de Boumlhr ocurre en un aacutetomo de
hidroacutegeno excitado donde un electroacuten que inicialmente esta en y una oacuterbita de mayor energiacutea
regresa a su orbita estacionaria de menor energiacutea y en este proceso libera un fotoacuten cuya diferencia
de energiacutea viene dada por la ecuacioacuten de Planck
1 iquestCuaacutel es la longitud de onda correspondiente en nanoacutemetros de un fotoacuten emitido durante la transicioacuten
del ni = 6 al nf = 4 en el aacutetomo de hidroacutegeno
2 iquesty si ahora salta al nivel 3
3 iquesty si por uacuteltimo salta al nivel 1 (estado fundamental) 4 Indica a queacute tipo de liacutenea espectral (regioacuten del espectro) da lugar cada una de las anteriores saltos
electroacutenicos
5 Indica consultando la tabla siguiente las regiones del espectro y las series espectrales
de emisioacuten del aacutetomo de hidroacutegeno a que corresponderiacutean las transiciones de las
actividades A2 y A3 Serie nf ni Regioacuten del espectro
Lyman 1 234 Ultravioleta
Balmer 2 345 Visible y UV
Paschen 3 456 Infrarrojo
Brackett 4 567 Infrarrojo
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
560
Leccioacuten 2 ldquoLeccioacuten interactiva espectros del aacutetomo de
hidroacutegeno Modelo de Boumlhrrdquo
Entra en la siguiente direccioacuten pulsando con control en el
graacutefico
httpwwweducarednetaprendeanavegar3premiadosganadores
d456
A continuacioacuten del menuacute que aparece a la izquierda
haz clic en Bohr
Haz clic en el menuacute superior en Fundamentos
Busca la EXPERIENCIA y pincha en ella con el ratoacuten
Ya estaacutes en disposicioacuten de empezar a trabajar de forma interactiva
1 Juega con el applet cambiando la oacuterbita actual inicial (nj) y la orbita de destino final (ni)
Fiacutejate en el espectro de emisioacuten (salto de una oacuterbita exterior a otra interior) Tambieacuten puedes
cambiar el radio de las cuatro primeras oacuterbitas Analiza lo que observas
2 Usando el applet (con los radios de oacuterbita iniciales) anota la longitud de onda de la radiacioacuten
emitida para el salto del nivel 3 al nivel 1 iquestEn queacute regioacuten del espectro electromagneacutetico se
encuentra esa radiacioacuten iquestA queacute serie del aacutetomo de hidroacutegeno pertenece dicha liacutenea espectral
3 Utilizando la ecuacioacuten de Rydberg determina la del salto anterior
Ayuda 1 = RH (1ni2 ndash 1nj
2) constante de Rydberg = 1097middot10
7 m
-1
4 Compara el valor obtenido de la longitud de onda del apartado 3 (forma analiacutetica) con el del
apartado 2 (por el applet)
Ayuda 1nm=10-9
m
5 iquestDe queacute color es la liacutenea que responde al salto del nivel n=3 al n=2 iquestPor queacute estaacute en la regioacuten
del visible iquestA queacute serie pertenece iquestCuaacutel es la energiacutea y la frecuencia de la radiacioacuten emitida
Ayuda = c E = hmiddot (Ec Planck) c=3middot108 mmiddots
-1 h=663middot10
-34 Jmiddots
6
7 6 Para el salto del nivel n=1 al n=4 (espectro de absorcioacuten) iquesten queacute zona del espectro
electromagneacutetico estaacute definida la raya oscura iquesty para la transicioacuten n=2 a n=3 iquestCuaacuteles son las
longitudes de onda de las radiaciones absorbidas
8
9
10 7 Si variamos el radio de la orbita 3 y ponemos un valor de 496 con respecto a la primera oacuterbita
determina la longitud de onda del salto del nivel n=4 a n=3 iquestEn queacute zona del espectro estariacutea esta
transicioacuten
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
561
Otras direcciones para el bloque I Estructura atoacutemica
Una direccioacuten muy interesante de estructura atoacutemica con numerosas animaciones interactivas en flash
Leccioacuten 3 ldquoLeccioacuten interactiva sobre el Sistema Perioacutedicordquo
httpeoscnicemecdesmem2002quimicaindexhtml Aquiacute puedes ver lo siguiente
Evolucioacuten histoacuterica de la tabla perioacutedica
Orbitales atoacutemicos y estructura electroacutenica
Todos los espectros atoacutemicos de los elementos quiacutemicos (hasta Z=98)
Caracteriacutesticas de los elementos quiacutemicos
Historia de la Ciencia
Tabla perioacutedica actual Caracteriacutesticas
Propiedades perioacutedicas
Juegos
Etc
No olvides trabajar en esta direccioacuten Te ayudaraacute a comprender el bloque de estructura atoacutemica de
quiacutemica Sobre todo analiza los apartados subrayados
Leccioacuten 4 ldquoLeccioacuten interactiva sobre el Sistema Perioacutedico y propiedades perioacutedicasrdquo
Teclea la direccioacuten o pulsa con control sobre el graacutefico
httpeoscnicemecdesmem2000tablapindexhtm
Aquiacute encontraraacutes
Concepto del aacutetomo a lo largo de la historia
Propiedades perioacutedicas
Tabla perioacutedica
Actividades tipo test y actividades a desarrollar Actividades
Usando el programa determinar y describir razonadamente el elemento de mayor energiacutea de ionizacioacuten
el elemento de menor energiacutea de ionizacioacuten
el elemento de mayor radio atoacutemico
el grupo al que pertenecen los elementos que presentan mayor potencial de ionizacioacuten en
cada periacuteodo
una regla general que indique la variacioacuten del radio atoacutemico dentro de un mismo grupo y
dentro de un mismo periodo
una regla general que indique la variacioacuten del potencial de ionizacioacuten en el sistema
perioacutedico
coacutemo variacutea de forma general el radio atoacutemico en los grupos
cuaacuteles son los elementos de mayor y menor valor de electronegatividad
una regla general que indique la variacioacuten de la electronegatividad en los periacuteodos del
sistema perioacutedico
una regla general que indique la variacioacuten de la electronegatividad en los diferentes grupos
del sistema perioacutedico
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
562
Otra direccioacuten maacutes
Leccioacuten 5 ldquoLeccioacuten interactiva sobre los nuacutemeros
cuaacutenticos y los orbiacutetales atoacutemicosrdquo Entra en la siguiente
direccioacuten
httpwebphysicsdavidsoneduAppletsHydrogenicdefault
html
(Haz clic sobre el grafico pulsando control)
En esta direccioacuten podraacutes dibujar todos los orbitales
atoacutemicos (s p d y f) y veraacutes como medida que ldquonrdquo
aumenta tambieacuten lo hace el orbital asiacute 1s lt 2s lt3s
2plt3plt4p etc Se puede ver a los orbitales de tres formas
distintas radial angular y mapa de densidad
electroacutenica (nube de carga)
Desde un punto de vista mecano-cuaacutentico los nuacutemeros cuaacutenticos son soluciones de la ecuacioacuten
de Schroumlndinger
nordmcuaacutentico posibles valores
n principal 123 l secundario 0(n-1)
m magneacutetico -l 0+l
Modifica los tres nuacutemeros cuaacutenticos y observa su representacioacuten
En la columna o tabla puedes modificar los valores de los nuacutemeros cuaacutenticos (nlm) del aacutetomo
de Hidroacutegeno Al hacer clic sobre Dibuja o ldquoPlotrdquo se representaraacuten Despueacutes de familiarizarte con el funcionamiento del applet realiza las siguientes actividades
ACTIVIDADES
1 Indica cuaacutentos orbitales pueden existir a) en el primer nivel de energiacutea b) en el segundo nivel
de energiacutea Escribe coacutemo se denominan dibujalos e indica los tres nuacutemeros cuaacutenticos que
caracterizan a cada uno de ellos Comprueba tus respuestas por medio del applet y realiza un
informe con los resultados obtenidos
2 Describe la forma geomeacutetrica y el nuacutemero de orbitales s p y d que hay en el tercer nivel de
energiacutea Describe los tres nuacutemeros cuaacutenticos que caracterizan a cada uno de ellos Comprueacutebalo
mediante el applet
3 Indica razonadamente si las siguientes ternas de nuacutemeros cuaacutenticos (nlm) pueden representar
a un orbital Indica en cada caso a cuaacutel y comprueacutebalo mediante el applet
a) (100) b) (000) c) (111) d) (200) e) (201) f)(210) g) (211)h) (21-1) i)
(220) j)(31-1) k) (321) l) (123) Comprueba tus respuestas mediante el applet y
justifica los resultados obtenidos
Volver a la paacutegina proncipal
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
563
EL EXPERIMENTO DE DISPERSIOacuteN DE LAS PARTIacuteCULAS ALFA
ERNEST RUTHERFORD (1871-1937)
ldquohellip Habiacutea observado la dispersioacuten de partiacuteculas y el doctor Geiger en mi laboratorio lo habiacutea
examinado con detalle Encontroacute que en laminas de metales pesados que
la dispersioacuten era normalmente pequentildea del orden de un grado Un diacutea
Geiger vino y me dijo iquestNo piensa que el joven Marsden a quien estoy
formando en meacutetodos radiactivos debe empezar una pequentildea
investigacioacuten Por entonces yo habiacutea pensado tambieacuten en eso y dije iquestPor
queacute no lo dejamos ver si una partiacutecula puede escapar formando un
aacutengulo grande Puedo decirle en confianza que no creiacute que esto tuviera
lugar pues sabiacuteamos que las partiacuteculas eran partiacuteculas muy raacutepidas con
gran masa y una gran cantidad de energiacutea cineacutetica y puede demostrarse que si la dispersioacuten se debe
al efecto de acumulacioacuten de pequentildeas dispersiones la probabilidad de dispersioacuten de una partiacutecula
hacia atraacutes era muy pequentildea
Despueacutes recuerdo que dos o tres diacuteas maacutes tarde Geiger vino hacia miacute con gran excitacioacuten
diciendo Hemos podido obtener algunas partiacuteculas yendo hacia atraacutes retrocediendo hacia
nosotros
Este era sin duda el hecho maacutes increiacuteble que habiacutea sucedido en mi vida Era casi tan
increiacuteble coacutemo si lanzases una concha de 15 pulgadas a un trozo de papel de seda y volviera hacia
ti y te golpease En consideracioacuten al hecho comprobeacute que esta dispersioacuten hacia atraacutes debe ser el
resultado de una colisioacuten simple y cuando hice los caacutelculos comprobeacute que era imposible obtener
nada de este orden de magnitud a menos que se coja un sistema en el cual la gran parte de la masa
del aacutetomo se concentreacute en un nuacutecleo diminuto Fue entonces cuando tuve la idea de un aacutetomo con
un centro de masa diminuto provisto de una cargardquo
Ernest Rutherford ( 1911)
Adaptado de DICKERSON R GRAY H y HAIGHT G (1980) Principios de Quiacutemica Reverteacute
Barcelona
ACTIVIDADES PARA COMENTAR EL TEXTO DEL EXPERIMENTO DE
RUTHERFORD
1 Lee el texto anterior iquestCuaacutel fue el origen del experimento
2 Completa la ficha de vocabulario con los teacuterminos cientiacuteficos que desconozcas
3 Haz un breve resumen utilizando tus propias palabras de las ideas maacutes importantes del texto
Pon un tiacutetulo adecuado al texto
4 A que se refiere el investigador cuando habla de los meacutetodos radiactivos Busca informacioacuten
sobre ello y descriacutebelo
5 Explica iquestqueacute son las partiacuteculas alfa iquestCoacutemo se obtienen iquestPara queacute las utilizo Rutherford
6 Sentildeala aplicaciones que conozcas de las reacciones nucleares
7 Localiza y sentildeala en el texto distintos aspectos de la metodologiacutea cientiacutefica que veas
reflejados en su lectura
8 Di el nombre y expoacuten la teoriacutea atoacutemica del cientiacutefico que en el siglo XIX pensaba que los
aacutetomos eran partiacuteculas indivisibles
9 Explica brevemente como se descubrieron las partiacuteculas fundamentales del aacutetomo
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
564
En el dibujo siguiente se muestra una representacioacuten esquemaacutetica del montaje experimental utilizado
por Rutherford para estudiar la ldquodispersioacuten de partiacuteculas
Comenta y describe la funcioacuten de cada uno de los elementos utilizados en el montaje experimental
Diferencia entre materiales y aparatos y completa un cuadro como el siguiente
ELEMENTOS DEL MONTAJE
EXPERIMENTAL
FUNCIOacuteN QUE DESEMPENtildeAN
MATERIALES
APARATOS
ACTIVIDAD Los resultados previsibles para este experimento deberaacuten ser interpretados en
funcioacuten de una teoriacutea la misma que guioacute el disentildeo experimental y las observaciones a realizar
1 ) iquestDe queacute teoriacutea se trata iquestQueacute investigador la elaboroacute Describe sus aspectos fundamentales
2) iquestQueacute modelos teoacutericos se utilizan en dicha teoriacutea para explicar los hechos observados
3) De acuerdo al montaje experimental realizado (esquematizado en el dibujo) iquestQueacute observaciones se espera
encontrar Razona sobre ello y descriacutebelas
4) Representa mediante un dibujo los resultados maacutes probables iquestRealmente se encontraron eacutestos Antildeade en
el dibujo las discrepancias encontradas
5)Analiza si existe contradiccioacuten entre los hechos experimentales y la teoriacutea desde la cual se planteoacute y guioacute el
experimento iquestEn queacute consiste esta discrepancia
6)iquestQueacute hizo Rutherford para explicar estos hechos
7) Resultoacute modificada la teoriacutea anterior iquestEn que sentido iquestSe han utilizado nuevos modelos teoacutericos
8)Explica el modelo atoacutemico de Rutherford iquestQueacute hechos consiguioacute explicar iquestCuaacuteles fueron sus
limitaciones iquestQueacute hechos no pudo explicar iquestPor queacute otro modelo atoacutemico fue sustituido
9) Sentildeala aspectos biograacuteficos de Rutherford Sentildealando cronoloacutegicamente hechos cientiacuteficos paralelamente
con los sociales resaltando las caracteriacutesticas de la sociedad de su eacutepoca y las relaciones ciencia tecnologiacutea y
Sociedad (CTS)
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
565
COMENTARIO DE TEXTO UN EXPERIMENTO HISTOacuteRICO CRUCIAL LA EXPERIENCIA DE RUTHERFORD El fiacutesico britaacutenico Ernest Rutherford y sus colaboradores Hans Geiger y Ernest Marsden en 1911 bombardearon con partiacuteculas alfa (con carga positiva) una laacutemina muy fina de oro y observaron que aunque la mayor parte de las partiacuteculas la atravesaban sin desviarse unas pocas sufriacutean una desviacioacuten bastante acusada e incluso algunas rebotaban al llegar a la laacutemina Para explicar estos resultados Rutherford propuso el modelo nuclear del aacutetomo seguacuten el cual la carga positiva de un aacutetomo y la mayoriacutea de su masa estaacuten concentradas en una pequentildea regioacuten central llamada nuacutecleo En este modelo los electrones con carga negativa giraban en oacuterbitas alrededor del nuacutecleo
Actividades
1 iquestQueacute resultados de la dispersioacuten de partiacuteculas alfa cabiacutea esperar seguacuten el modelo atoacutemico de Thomson (los aacutetomos son una esfera de masa y carga uniformes)
2 iquestQueacute resultados experimentales se obtuvieron 3 iquestCoacutemo interpreto Ruthehrford de los resultados inesperados 4 iquestQueacute conclusiones sobre la estructura del aacutetomo enuncio Rutherford 5 iquestQueacute limitaciones o fallos teniacutea el modelo de Rutherford
Las grandes desviaciones de algunas partiacuteculas alfa solo se podiacutean explicar por choque con una partiacutecula de gran masa y elevada carga positiva Eso hizo desechar a Rutherford el Modelo atoacutemico de Thomson el aacutetomo no puede ser una esfera de masa y carga uniformes (Lo que cabiacutea esperar seguacuten el modelo e Thomson que todo el haz de partiacuteculas alfa atravesase la lamina abrieacutendose algo maacutes dispersioacuten y al chocar con la pantalla se originase una mancha fluorescente en liacutenea con el haz) El mismo Rutherford describioacute su asombro ante el resultado con estas palabras ldquohellip Esto es lo maacutes increiacuteble que me ha ocurrido en mi vida Tan increiacuteble como si un proyectil de 15 pulgadas disparado contra una lamina de papel de seda saliese rebotado se volviera y lo golpease a uno helliprdquo De la interpretacioacuten del experimento crucial (1911) Rutherford concluyo que
Toda su carga positiva del aacutetomo estaba concentrada en un pequentildeo granulo central donde reside ademaacutes toda sus masa (el nuacutecleo)
Los electrones giran alrededor del nuacutecleo para no caer sobre eacutel por atraccioacuten electrostaacutetica
El aacutetomo estaba praacutecticamente hueco El anaacutelisis de los datos experimentales indicaba que el radio del nuacutecleo era maacutes de diez mil veces menor que el del aacutetomo
El nuacutemero de cargas positivas elementales en el nuacutecleo (nuacutemero de protones) coincide con el nuacutemero de orden del elemento en la tabla perioacutedica
Coacutemo la masa atoacutemica de los elementos tiene un valor mucho mayor que el calculado a base de los protones del nuacutecleo predice la existencia de otra partiacutecula nuclear sin carga que llamo neutrones (descubierto por Chadwick en 1932 al bombardear berilio con partiacuteculas alfa)
Modelo Nuclear del aacutetomo Fallos del modelo nuclear En contradiccioacuten con las leyes electromagneacuteticas claacutesicas (el electroacuten al girar emite
energiacutea radiante y acabariacutea cayendo sobre el nuacutecleo)
No explicaba los espectros de rayas discontinuos de los aacutetomos de unas frecuencias caracteriacutesticas
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
566
ACTIVIDAD Realiza un breve comentario de la siguiente carta de Niels Bohr a Rutherford
CORRESPONDENCIA RUTHERFORD - BOHR
hellip ldquoDentro le mando el primer capitulo de mi artiacuteculo sobre la constitucioacuten del aacutetomo Espero que
los proacuteximos le seguiraacuten en unos pocos diacuteas Uacuteltimamente he hecho grandes progresos en el trabajo y
espero tener eacutexito en extender las consideraciones empleadas a un nuacutemero de diferentes fenoacutemenos
tales como la emisioacuten de las liacuteneas espectrales magnetismo hellip y posiblemente una indicacioacuten de una
teoriacutea de la constitucioacuten de las estructuras cristalinas hellip Como podraacute observar el primer capiacutetulo trata
principalmente del problema de la emisioacuten de las liacuteneas del espectro considerado desde el punto de
vista esbozado en mi carta anterior Trato de demostrar que desde tal punto de vista parece posible
dar una interpretacioacuten simple a la ley del espectro de hidroacutegeno y que el caacutelculo parece estar
cuantitativamente de acuerdo con los experimentos hellip Espero se daraacute cuenta que he considerado
cuidadosamente el uso simultaacuteneo de la mecaacutenica claacutesica y de la nueva visioacuten sobre la teoriacutea de la
radiacioacuten introducida por Planck Estoy deseando saber que le parece todo estordquo
(Carta de Niels Bohr a Rutherford 6 de Marzo 1913)
Adaptado de Marco B (1992)
ACTIVIDAD Resume las ideas fundamentales que se recogen en los siguientes textos
originales de Rutherford
ldquohellipLa idea de la constitucioacuten del nuacutecleo de los aacutetomos surgioacute inicialmente del intento de contar la
dispersioacuten de partiacuteculas que formaban grandes aacutengulos en su paso a traveacutes de finas laacuteminas de
materia Cayendo en la cuenta de la gran masa y velocidad de las partiacuteculas esas desviaciones tan
grandes eran muy considerables e indicaban que un fuerte campo eleacutectrico o magneacutetico existiacutea en el
aacutetomo Teniendo en cuenta estos resultados parecioacute necesario asumir que e l aacutetomo consta de un
nuacutecleo con masa y carga de muy pequentildeas dimensiones comparado con la magnitud normalmente
aceptada del diaacutemetro del aacutetomo Este nuacutecleo cargado positivamente contiene la mayor parte de la masa
del aacutetomo y estaacute rodeado a una cierta distancia de un conjunto de electrones igual en nuacutemero a la
carga positiva del nuacutecleo En estas condiciones un intenso campo eleacutectrico existe cerca del nuacutecleo y
la gran desviacioacuten de las partiacuteculas en un choque con un aacutetomo simple tiene lugar cuando la
partiacutecula pasa cerca del nuacutecleo (Rutherford 1920)
Cuando un chorro de partiacuteculas incide sobre una laacutemina fina de oro u otro metal una
pequentildea cantidad de las partiacuteculas se dispersan hacia el punto de partida y desaparecen formando un aacutengulo de
maacutes de 9 0ordm El nuacutemero de estas partiacuteculas es enormemente grande mucho maacutes de lo esperado si el aacutengulo
pequentildeo de dispersioacuten del rayo principal se suma al efecto resultante de multitud de desviaciones pequentildeas
Parece claro que pasando a traveacutes de la materia las partiacuteculas a encontraban a veces un campo tan intenso en
el aacutetomo que rebotaban en su camino como resultado de la colisioacuten
Cuando consideramos la masa y la energiacutea de una partiacutecula la observacioacuten es maacutes
sorprendente pues indica que el aacutetomo es el lugar de campos de rebote gigantes Suponiendo que las fuerzas
que median en tales colisiones son del tipo electrostaacutetico se puede deducir que para ocasionar tales rebotes
de las partiacuteculas en un choque atoacutemico el aacutetomo debe contener un centro con masa cargada de muy
pequentildeas dimensiones De esto surgioacute la idea del ahora conocido nuacutecleo del aacutetomo en la cual se considera el
aacutetomo compuesto de un nuacutecleo cargado positivamente que contiene la mayor parte de la masa del aacutetomo
rodeado a unas distancias relativamente grandes por una distribucioacuten de electrones iguales en nuacutemero a las
unidades de carga positiva concentrada en su nuacutecleo
(Discurso de Rutherford a la Sclence Masters Association Cambriacutegde 1923 doce antildeos
despueacutes de sus observaciones)
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
567
DOCUMENTO BIOGRAacuteFICO EVOLUCIOacuteN HISTOacuteRICA DE LOS
MODELOS ATOacuteMICOS (Adaptado del almanaque del 2002 de la Sociedad Canaria de profesores de fiacutesica y quiacutemica)
En 1839 con las investigaciones de Faraday sobre el paso de la electricidad a traveacutes de las disoluciones
se pensoacute que los aacutetomos no eran indivisibles tal y como pensaba Dalton Estas investigaciones y las
realizadas en tubos de descargas de gases pusieron de manifiesto la naturaleza eleacutectrica de la materia
Thomson en 1897 mediante sus investigaciones con rayos catoacutedicos identifico el electroacuten tratando de
esbozar una imagen del aacutetomo que tenia en cuenta los nuevos datos Surgen asiacute los modelos atoacutemicos
Niels Bohr (1885-1962) fiacutesico daneacutes propuso el primer modelo precuaacutentico del aacutetomo basado
en tres postulados Recibioacute el Premio-Nobel de fiacutesica en 1922 por su investigacioacuten relativa a la
estructura de los aacutetomos y la radiacioacuten que emana de ellos Trabajoacute
como disciacutepulo de Thomson y Rutherford y cuando visitoacute Estados
Unidos en 1939 llevoacute la noticia de que Hahn Lise Meitner y
Strassman habiacutean descubierto la fisioacuten del uranio Este fue el cimiento
de la bomba atoacutemica desarrollada en Estados Unidos durante la 2ordf
Guerra Mundial
Antes de salir de Dinamarca en l943 perseguido por los nazis
disolvioacute en aacutecido las medallas de oro del Premio Nobel que le habla
dado a guardar Von Laue y Franck La botella con la solucioacuten de oro
se quedoacute en eacutel Laboratorio de Bohr durante la guerra y cuando
regresoacute a Copenhague precipitoacute el oro y mandoacute refundir las medallas
Despueacutes de la Guerra se comprometioacute en actividades humanitarias y
pacifistas asiacute obtuvo el premio Aacutetomos por la Paz en 1957
John Dalton (1766-1844) nacioacute en
Inglaterra en el seno de una familia
humilde A los 19 antildeos ya era director
de escuela y formuloacute su teoriacutea atoacutemica
en 1803 Fue el primero en publicar una
tabla de masas atoacutemicas relativas y en
dar una base cuantitativa de la teoriacutea
atoacutemica
Propuso su teoriacutea atoacutemica en 1808 asiacute
como una tabla de siacutembolos de
elementos maacutes tarde sustituida En
1826 recibioacute la medalla de oro de la
Royal Societyy de Londres y de la
Academia Francesa de Ciencias
Sir Joseph J
Thomson (1856-
1940) onsiderado
el descubridor del
electroacuten abrioacute el
campo de la fiacutesica
de las partiacuteculas
subatoacutemicas con
su trabajo sobre la
desviacioacuten de los
rayos catoacutedicos
(electrones) en un
campo eleacutectrico
Recibioacute el Premio
Nobel en 1906
Ernest Rutherford (1871-1937)
Fundamentoacute el modelo actual del
aacutetomo formado por un nuacutecleo muy
pequentildeo en el que se concentra la
mayor parte de la masa rodeado por
electrones que ocupan un volumen
mucho mayor Esto lo determinoacute en el
antildeo 1910 mediante la dispersioacuten de
partiacuteculas alfa por laacuteminas de oro con
la colaboracioacuten de Geiger y Mardsen
Al recibir el Premio Nobel de quiacutemica
en 1908 dijo y yo que me creiacutea fiacutesico
Erwin
Schroacutedinger
(1887-1961) nacioacute
en Austria y
publicoacute en 1925 su
famosa ecuacioacuten
de ondas que jugoacute
un papel crucial en
el desarrollo de la
mecaacutenica cuaacutentica
GUIacuteA DE LECTURA 1 Lee el documento biograacutefico y realiza un esquema que recoja las ideas fundamentales del mismo
2 Despueacutes de leer el documento biograacutefico elige uno de los cientiacuteficos que aparecen en el mismo y busca la
informacioacuten necesaria y completa sus aspectos biograacuteficos utilizando la ficha y los documentos de apoyo
entregados por el profesorado sentildealando sus principales aportaciones a la Ciencia y a la Sociedad
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
568
FICHA BIOGRAFIacuteAS DE CIENTIacuteFICOS
Nombre del alumnoa _____________________________ Grupo_____________________
ACTIVIDAD Despueacutes de leer la biografiacutea del cientiacutefico completa la siguiente ficha
Busca la informacioacuten necesaria y utiliza los documentos de apoyo entregados por el
profesorado
BIOGRAFIacuteA DEL CIENTIacuteFICO (___________ - __________)
1 PERFIL BIOGRAacuteFICO
(Cronologiacutea que recoja los principales aspectos de su vida y de su
obra Principales aportaciones realizadas Hechos maacutes destacados)
2 FORMACIOacuteN CIENTIacuteFICA
Principales influencias que recibioacute Ideas dominantes de la Ciencia en
la que se formo Cuaacuteles fueron sus maestros y marcos teoacutericos que
existiacutean en su eacutepoca y que influyeron en su formacioacuten Estado en que
se encontraban los problemas que maacutes tarde abordoacute
3 LA CIENCIA Y LA SOCIEDAD DE SU EacutePOCA
Contexto social y poliacutetico que se viviacutea Influencia de la sociedad de su
eacutepoca en los desarrollos cientiacuteficos Principales acontecimientos
ideas sociales y poliacuteticas de la sociedad de su eacutepoca
4 APORTACIONES A LA CIENCIA
Descubrimientos realizados y teoriacuteas elaboradas Principales obras
escritas por orden cronoloacutegico
5 RELACIONES CON SUS CONTEMPORANEOS
Otros cientiacuteficos o personas relevantes de la sociedad de su eacutepoca
6 APLICACIONES TECNOLOacuteGICAS E IMPLICACIONES SOCIALES DE
LOS DESCUBRIMIENTOS CIENTIacuteFICOS
Establecer un paralelismo cronoloacutegico que sentildeale las interrelaciones
entre la Ciencia la Tecnologiacutea y la Sociedad
7 BIBLIOGRAFIacuteA UTILIZADA
Libros o artiacuteculos de revistas utilizados materiales o documentos de
apoyo entregados por el profesorado y utilizados
Resentildear en la forma APELLIDO Nombre (antildeo) Titulo del libro o
artiacuteculo Ciudad Editorial o nombre nuacutemero y paacuteginas de la revista
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
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DOCUMENTO BIOGRAacuteFICO SISTEMA PERIOacuteDICO Y ENLACE QUIacuteMICO (Adaptado del almanaque del 2002 de la Sociedad Canaria de profesores de fiacutesica y quiacutemica)
Dimitri Mendelegraveiev (1834-1907) nacioacute en Tobolsk (Siberia) y era el maacutes pequentildeo de trece
hermanos En 1856 terminoacute su carrera de quiacutemica y en 1867 fue
nombrado profesor de quiacutemica inorgaacutenica en la Universidad de
San Petersburgo En la formulacioacuten de su Ley Perioacutedica que
se recoge en el texto ldquoLos principios de la Quiacutemica consideroacute
que las propiedades de los aacutetomos se encontraban relacionadas
con sus masas atoacutemicas lo que constituyoacute una idea brillante por
aquella eacutepoca ya que no se conociacutea nada acerca de la estructura
atoacutemica Mendelegraveiev dejo huecos en su tabla y posteriormente
se comproboacute que tenla razoacuten con el descubrimiento de
elementos como el galio (1874) escandio (1879) y germanio
(1885) Hoy se sabe que la base fundamental de la periodicidad
es el nuacutemero atoacutemico y no la masa atoacutemica
En el antildeo 1890 renuncioacute a la Universidad por el trato opresivo
que el gobierno daba a los estudiantes algunos fueron exiliados
a Siberia por la falta de libertad acadeacutemica
Friedrich August Kekuleacute
(1829-1896) quiacutemico alemaacuten al
que se le reconoce el
establecimiento de las bases de
la moderna teoriacutea estructural de
la quiacutemica orgaacutenica En 1858
demostroacute que el carbono era
tetravalente y que sus aacutetomos
podiacutean unirse formando largas
cadenas lo que facilitoacute la
comprensioacuten de los compuestos
orgaacutenicos Descubrioacute la
estructura ciacuteclica de los
compuestos aromaacuteticos como el
benceno de gran importancia
para el desarrollo posterior de
los colorantes
Glibert Newton Lewis (1875-
1946) nacioacute en Massachusetts
En la universidad de Harvard
alcanzoacute el grado de doctor en
1899 y en 1912 fue nombrado
profesor en la Universidad de
Berkeley (California)
Contribuyoacute en diversas aacutereas de
la quiacutemica y fue el primero en
proponer que los aacutetomos
podriacutean mantenerse unidos por
medio de la comparacioacuten de
electrones De acuerdo con esta
idea introdujo el simbolismo de
las estructuras en las que los
electrones de valencia se
representan por puntos Linus Pauling nacioacute en Portland (USA)
en 1901 y se doctoroacute en quiacutemica en 1925
Ha realizado muchas contribuciones a la
comprensioacuten de la naturaleza del enlace
quiacutemico As introdujo conceptos como
electronegatividad y estructuras
resonantes En 1939 publicoacute sus ideas
sobre el enlace quiacutemico en un texto
titulado La Naturaleza del enlace
quiacutemico En 1954 recibioacute el premio
Nobel de quiacutemica por su trabajo de la
estructura molecular En 1962 recibioacute por
segunda vez el Premio Nobel ahora el de
la Paz
Wolfgang Pauil (1900-1958)
fiacutesico austriacuteaco que obtuvo el
Premio Nobel de fiacutesica en 1945
por el descubrimiento del
principio de exclusioacuten que lleva
su nombre Un artiacuteculo titulado
Los principios fundamentales de
la mecaacutenica cuaacutentica escrito en
1933 para el Handbuch der
Physik es reconocido como uno
de los mejores tratados de fiacutesica
cuaacutentica
GUIacuteA DE LECTURA 1 Lee el documento biograacutefico y realiza un esquema que recoja las ideas fundamentales del mismo
2 Despueacutes de leer el documento biograacutefico elige uno de los cientiacuteficos que aparecen en el mismo y busca la
informacioacuten necesaria y completa sus aspectos biograacuteficos utilizando la ficha y los documentos de apoyo
entregados por el profesorado sentildealando sus principales aportaciones a la Ciencia y a la Sociedad
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
570
TEXTO MENDELEIEV Y LA CLASIFICACIOacuteN DE LOS ELEMENTOS
laquoLa clasificacioacuten maacutes corriente de los elementos en metales y no metales esta basada en las
diferencias fiacutesicas entre ellos pero dicha divisioacuten no es tan niacutetida como pareciacutea Por ejemplo el
foacutesforo y otros elementos actuacutean como metales o como no metales seguacuten las ocasiones
Algunos grupos de elementos sin duda forman un todo y representan una serie natural de
manifestaciones semejantes de la materia (haloacutegenos grupo del nitroacutegeno alcalino-teacuterreos etc)
pero el descubrimiento de nuevos elementos tales como el rubidio el cesio y el talio para los
que no se habiacutea previsto sitio en las familias de elementos hasta entonces elaboradas indicaba
lo limitados que eran nuestros conocimientos Por otra parte las propiedades fiacutesicas de los
elementos tales como las oacutepticas eleacutectricas magneacuteticas etc no pueden servir como guiacutea para
una clasificacioacuten de los mismos pues aunque muchas de dichas propiedades se han determinado
con precisioacuten para algunos de ellos lo cierto a que un mismo elemento puede presentar
enormes diferencias en sus propiedades seguacuten el estado en que se encuentre Asiacute por ejemplo
podemos citar el caso del grafito y el diamante
Sin embargo a pesar de las diferencias entre las propiedades que un elemento puede presentar
seguacuten el estado en que se encuentre existe laquoalgoraquo que no cambia que nos permite afirmar que
se trata del mismo elemento En este sentido el uacutenico valor que no cambia que es el mismo
tanto en elemento libre (cualquiera que sea su estado) como cuando se ha combinado con otros
formando compuestos es la masa atoacutemica del elemento Por esta razoacuten me he ocupado de
buscar un sistema de clasificacioacuten de los elementos quiacutemicos basaacutendome en las masas
atoacutemicas El primer intento que hice en esa direccioacuten fue el siguiente Seleccioneacute los elementos
de masa atoacutemica maacutes pequentildea y los ordeneacute de manera creciente Con esto vi que apareciacutea una
periodicidad en sus propiedades raquo
Ensayos de ordenacioacuten de los elementos Dimitri Ivanovich Mendeleieff (1834 - 1907)
ACTIVIDADES
0 Analiza el texto de Mendeleiev y extrae las ideas maacutes importantes 1 iquestQueacute otros intentos conoces de clasificacioacuten de los
elementos Descriacutebelos 2 iquestEn que propiedad se basaba la clasificacioacuten perioacutedica de
los elementos de Mendeleiev 3 iquestEn la actualidad que propiedad se utiliza para la
clasificacioacuten perioacutedica de los elementos 4 Lee la siguiente biografiacutea de Mendeleiev y realiza un
resumen sentildealando los aspectos fundamentales de la misma
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
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MENDELEacuteIEV DIMITRI IVAacuteNOVICH (1834-1907) Quiacutemico ruso conocido sobre todo por haber elaborado la tabla perioacutedica de los elementos quiacutemicos Esta
tabla expone una periodicidad (una cadencia regular) de las propiedades de los elementos cuando estaacuten
dispuestos seguacuten la masa atoacutemica
Mendeleacuteiev nacioacute en Tobolsk (Siberia) estudioacute quiacutemica en la Universidad de San Petersburgo y en 1859 fue
enviado a estudiar a la Universidad de Heidelberg Alliacute conocioacute al quiacutemico italiano Stanislao Cannizzaro
cuyos planteamientos sobre la masa atoacutemica determinaron su opinioacuten Participo con eacutel en eI I Congreso
Internacional de quiacutemica en Karlsruhe en 1860 Mendeleacuteiev regresoacute a San Petersburgo y fue profesor de
quiacutemica en el Instituto Teacutecnico en 1863 y profesor de quiacutemica general en la Universidad de San Petersburgo
en 1866 Escribioacute los dos voluacutemenes de Principios de quiacutemica (1868-1870) uno de los primeros libros de
texto sobre quiacutemica que se convirtioacute en un claacutesico traducido al ingleacutes en 1905 Durante la elaboracioacuten de este
libro Mendeleacuteiev intentoacute clasificar los elementos seguacuten sus propiedades quiacutemicas En 1869 publicoacute la
primera versioacuten de la tabla perioacutedica En 1871 publicoacute una versioacuten corregida en la que dejaba huecos
para elementos todaviacutea desconocidos Su tabla y sus teoriacuteas ganaron una mayor aceptacioacuten cuando
posteriormente se descubrieron tres de estos elementos el galio el germanio y el escandio Fue
galardonado con la medalla Davy por la Royal Society en 1882
Entre las investigaciones de Mendeleacuteiev tambieacuten hay que mencionar el estudio de la teoriacutea quiacutemica de la
disolucioacuten la expansioacuten teacutermica de los liacutequidos y la naturaleza del petroacuteleo de Bakuacute En 1887 emprendioacute un
viaje en globo en solitario para estudiar un eclipse solar
En 1890 abandonoacute la universidad como consecuencia de su postura poliacutetica partidaria de reformas sociales
En 1893 fue director del departamento de Pesas y Medidas de San Petersburgo cargo que desempentildeoacute hasta su
muerte
En su honor el elemento quiacutemico artificial de nuacutemero atoacutemico 101 obtenido en 1965 en el ciclotroacuten de
Berkeley por el equipo de Seaborg ha recibido el nombre de mendelevio
MENDELEIEV Y EL SISTEMA PERIOacuteDICO DE LOS ELEMENTOS
A mediados del siglo XIX se conociacutean ciertos elementos quiacutemicos como el hidroacutegeno el oxiacutegeno el
hierro el cloro etc hasta un nuacutemero de maacutes de cincuenta
Estos elementos diferiacutean mucho en sus propiedades y aparentemente pareciacutea existir poco o ninguacuten orden
entre ellos En estas circunstancias se celebroacute en la ciudad alemana de Karlsruhe el primer congreso
internacional de Quiacutemica era el antildeo 1860 A este congreso asistieron ciento cuarenta delegados de
todo el mundo y una de las conclusiones maacutes importantes del mismo fue la aceptacioacuten mayoritaria del
meacutetodo propuesto por Stanislao Cannizaro para la determinacioacuten de las masas de los aacutetomos de los
distintos elementos quiacutemicos (masas atoacutemicas)
Tambieacuten en dicho congreso Cannizaro defendioacute la hipoacutetesis de su maestro Avogadro (hoy ley por estar
perfectamente comprobada) mostrando pruebas experimentales que la apoyaban e hizo valer su
fecundidad 49 antildeos despueacutes de haber sido emitida y rechazada por sus contemporaacuteneos devolviendo asiacute
el meacuterito a Avogadro que habiacutea ya muerto haciacutea 4 antildeos
Entre los asistentes al congreso se encontraba el quiacutemico ruso Dimitri Mendeleiev quien impresionado
por los trabajos de Cannizaro comenzoacute a estudiar la lista de los elementos quiacutemicos conocidos
organizaacutendolos a partir de las regularidades en el comportamiento quiacutemico de los distintos elementos
obtenidos de modo experimental a lo largo de siglos Mendeleiev ordenoacute los 63 elementos conocidos
seguacuten el orden creciente de sus masas atoacutemicas Publicoacute esta ordenacioacuten en forma de tabla en 1869 a la
que llamoacute tabla perioacutedica de los elementos En su obra Principios de Quiacutemica describe su ley
Perioacutedica con las siguientes palabras
Disponiendo los elementos conforme a sus masas atoacutemicas crecientes se obtiene una repeticioacuten
perioacutedica de propiedades Esto es lo que anuncia la ley Perioacutedica las Propiedades de los cuerpos simples
y sus combinaciones son una funcioacuten perioacutedica de la masa atoacutemica del elemento
En dicha tabla Mendeleiev dejoacute algunos espacios vaciacuteos huecos que de acuerdo con el criterio seguido
(los elementos de una misma columna grupos o familias tienen las mismas propiedades) deberiacutean
corresponder a elementos que todaviacutea no se hablan descubierto y de los que eacutel predice sus propiedades
aproximadas Al verse confirmadas sus hipoacutetesis Mendeleiev es aclamado y su tabla universalmente
aceptada El Sistema Perioacutedico constituyoacute un eacutexito fundamental y espectacular de la teoriacutea atoacutemico-
molecular de la materia propuesta por Dalton Algo parecido a Mendeleiev hizo el alemaacuten Victor Meyer
por la misma eacutepoca pero menos completo
Elaboracioacuten propia
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
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EL SISTEMA PERIOacuteDICO ACTUAL
Debido a Werner y Paneth Esta basado en la tabla perioacutedica de Mendeleiev
Ordena los 105 elementos conocidos por orden creciente de su nuacutemero atoacutemico (nordm de
protones del nuacutecleo)
Los elementos
quiacutemicos estaacuten ordena
dos en 7 filas o periodos
y 18 columnas a grupos
Los elementos que
pertenecen a un mismo
grupo o familia tienen un
comportamiento quiacutemico
muy parecido es decir
son elementos que
reaccionan frente a las
demaacutes sustancias de un
modo similar
La mayoriacutea de los grupos reciben nombres especiales Grupo IA (1) o de los metales alcalinos grupo IIA (2) o de los metales alcalino - teacuterreos grupo VII A (17) o de los haloacutegenos etc
ACTIVIDADES
1 Realiza una atenta lectura del texto y extrae las ideas maacutes importantes
que encuentres
2 iquestCuaacutentos elementos ordeno Mendeleiev en su eacutepoca iquestPor queacute dejo
algunos espacios vaciacuteos o huecos en su tabla original iquestQueacute correcciones
principales han sido realizadas en la actualidad
3 iquestCoacutemo pudo Mendeleiev descubrir un principio adecuado de
clasificacioacuten de los elementos sin saber nada dela estructura electroacutenica de
los aacutetomos
4 iquestQueacute resultados aporto el primer congreso Internacional de quiacutemica de Karlsruhe en 1860
5 Busca la informacioacuten necesaria y contesta sentildealando el antildeo de descubrimiento el
descubridor y como se descubrioacute
a) Dos elementos que fueron descubiertos por espantildeoles
b) Los elementos conocidos desde la prehistoria c) Los elementos conocidos en la edad media
d) Los elementos descubiertos antes del siglo XVIII e) Los elementos s descubiertos en el
siglo XVIII f) Los elementos descubiertos en el siglo XIX g) Los elementos descubiertos a
partir de 1950 h) Los elementos transuraacutenidos i) Los elementos transactiacutenidos
6 iquestEn queacute siglo se ha descubierto mayor nuacutemero de elementos iquestCuaacutentos iquestPor queacute
crees que se produjo dicha explosioacuten demograacutefica de elementos 7 La primera cuarta parte del siglo XIX fue dominada por el quiacutemico britaacutenico Humphry Davy
y por el quiacutemico sueco Joumlns Jacob Berzelius
a) Busca informacioacuten y sentildeala los nombres de los elementos que descubrioacute cada uno de
ellos y el antildeo que los descubrioacute
b) Sentildeala el origen del nombre de cada elemento y el procedimiento de obtencioacuten de
algunos de ellos
c) Indica algunas de las publicaciones y las implicaciones sociales de dichos
descubrimientos
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
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ELEMENTOS QUIacuteMICOS DESCUBIERTOS POR ESPANtildeOLES
De los elementos naturales conocidos tres han sido descubiertos o identificados como tales por
espantildeoles El platino por Antonio de Ulloa en 1748 el wolframio por los hermanos Antonio y
Fausto de Elhuyar en 1783 y el vanadio por Andres Manuel del Rio en 1801 La importancia
de estos descubrimientos fue importantiacutesimo teniendo en cuenta que en
aquella eacutepoca uno de los objetivos fundamentales de la Quiacutemica que
orientaba el trabajo investigador de la mayoriacutea de los quiacutemicos era el
descubrimiento de los elementos quiacutemicos
El platino de platina plata fue descubierto por Antonio de Ulloa en
1735 en unas minas cuando iba en una expedicioacuten cientiacutefica de Colombia
a Peruacute
En el caso del wolframio tambieacuten llamado tungsteno la mayoriacutea de los
libros extranjeros atribuyen el descubrimiento a Scheele en 1781 Esto no
es cierto fueron los hermanos logrontildeeses Fausto y Juan Joseacute Elhuyar en 1783 quienes lo
aislaron por primera vez a partir de un mineral obtenido en Espantildea la Wolframita tratada con
carbono El propio Sheele reconocioacute en una carta la prioridad espantildeola del descubrimiento El
nombre proviene de woacutelfram quizaacute formado por wolf laquo loboraquo y ram laquo suciedadraquo aplicado tal
vez por los mineros despectivamente al encontrarlo en vez del estantildeo que buscaban
El tercer elemento es el vanadio del latiacuten moderno laquovanadiumraquo en memoria del sobrenombre
de Freya Vanadis nombre de una diosa del antiguo panteoacuten escandinavo El nombre de
vanadio le fue puesto en el antildeo 1830 atribuyeacutendoselo a un quiacutemico sueco pero su verdadero
descubridor fue el quiacutemico madrilentildeo Andreacutes Manuel del Riacuteo en 1801 quien lo denominoacute
eritronio pero no se le reconocioacute al creerse entonces que era cromo impuro
Portada de la memoria el
descubrimiento del
Wolframio
El nombre vulgar del
elemento wolframio en ingleacutes
y en franceacutes es ldquotungstenordquo
Sin embargo la IUPAC
recomienda que el nombre de
los compuestos sea en todos
los idiomas el derivado del
que propusieron los
descubridores del elemento
Dice el texto en ingleacutes del
acuerdo de la IUPAC
ldquowolframate and not
tungstaterdquo
Fausto de
Elhuyar
Juan Joseacute de
Elhuyar
Al final de su Memoria sobre el descubrimiento del wolframio escriben los hermanos Elhuyar
laquoDaremos a este nuevo metal el nombre de wolfram tomaacutendolo del de la materia de la que lo
hemos sacado Este nombre responde mejor que el de tungsteno por ser el wolfram un mineral
que se conociacutea mucho antes Mudamos su terminacioacuten m en n para acomodar mejor al
genio de nuestra lengua las denominaciones de las sales que se forman con esta sustancia
llamaacutendolas sales volfraacutemicasraquo Escribiacutean los nombres del mineral y del elemento obtenido de
eacutel con v porque la W (con la que se escribiacutea el mineral e lenguas) era inexistente en la lengua
espantildeola del XVIII
A1 Indica para los descubridores espantildeoles de elementos quiacutemicos Antonio de Ulloa los
hermanos Elhuyar y Andreacutes Manuel del Riacuteo que elementos descubrieron y coacutemo lo hicieron
Busca y realiza una pequentildea biografiacutea de cada uno de ellos
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
574
COMENTARIOS DE TEXTOS ORIGINALES DE BLAS CABRERA
LOS AacuteTOMOS
Por uacuteltimo conviene insistir en que el cuadro de Mendelejeff al establecer las analogiacuteas y diferencias entre los aacutetomos revela una organizacioacuten de la distribucioacuten de los electrones que ciertamente no es caprichosa Sin salirnos de las noticias que nos suministran los fenoacutemenos eleacutectricos pongamos en evidencia que la condicioacuten de iones no es la normal de los aacutetomos de la materia en general El estado normal de equilibrio es siempre el neutro La presencia de iones simples o compuestos supone fuerzas entre ellos particularmente el grupo maacutes importante de las llamadas valencias La presencia de los electrones en los aacutetomos exige por tanto para su neutralizacioacuten la existencia de cargas positivas la cual hasta ahora no la hemos sentildealado sino en el caso de los cationes atribuidos a la peacuterdida de electrones El descubrimiento efectivo de su intervencioacuten como constituyente de la materia ha sido una de las obras fundamentales realizadas por Rutherford el sucesor de JJ Thomson en el laboratorio Cavendish de Cambridge Inglaterra El meacutetodo utilizado para este fin ha sido el bombardeo de los cuerpos mediante el tipo de radiaciones llamadas α de los cuerpos radiactivos proyectiles de fantaacutestica energiacutea que lanzan principalmente algunos de los aacutetomos de gran masa descubiertos por los esposos Curie y a cuyo conocimiento contribuyeron activamente Rutherford y sus disciacutepulos Tales proyectiles estaacuten electrizados positivamente y al penetrar de modo violento en los aacutetomos descubren en las profundidades de eacutestos un nuacutecleo que les desviacutea de su trayecto rectiliacuteneo precisamente porque estos estaacuten tambieacuten electrizados de modo positivo y repelen a las partiacuteculas α Asiacute se ha encontrado el lugar donde se oculta esta carga Precisamente las propias partiacuteculas α no son otra cosa que nuacutecleos de He desprovistos de sus dos electrones que le acompantildean en el estado neutro seguacuten indica el cuadro de Mendelejeff Esto nos fuerza a pensar que al menos los aacutetomos maacutes pesados contienen en su seno dichos nuacutecleos de He ya formados y aun se ha probado que estaacuten formando parte de los propios nuacutecleos denunciando que esta nueva regioacuten de los aacutetomos posee una organizacioacuten muy compleja A su conocimiento se ha llegado por el meacutetodo del bombardeo ya indicado Las quebraduras violentas de su trayectoria son la consecuencia de que en ellos se encierra la casi totalidad de la masa de cada aacutetomo y tambieacuten denuncia que precisamente por ser una carga positiva numeacutericamente igual que la que poseen los Z electrones que hemos dicho forman parte del aacutetomo que ocupa el lugar Z en el cuadro de Mendelejeff Seguacuten eacuteste puede ya darse una primera descripcioacuten de los aacutetomos distribuyendo en ellos un nuacutecleo que contiene casi toda la masa del aacutetomo y toda su carga positiva Todo ello concentrado en un volumen muy pequentildeo que para los aacutetomos maacutes masivos apenas alcanza un diezmileacutesimo del tamantildeo total del aacutetomo En el resto de eacutel que llamaremos zona cortical soacutelo existen los Z electrones de los que ya hemos hablado donde caben holgadamente puesto que cada uno seguacuten hemos visto poco maacutes arriba tiene apenas un radio del orden de un 100 mileacutesimo del aacutetomo completo y por tanto ocupan igual que una mosca en un saloacuten de algunos centenares de metros cuacutebicos de cabida
Clave de lectura del texto Los aacutetomos de Blas Cabrera 1 Realiza un resumen del texto Sentildealando las ideas principales 2 Estudiar los teacuterminos nuevos que aparecen en eacutel Realiza la correspondiente ficha de vocabulario 3 iquestQueacute es el cuadro de Mendelejeff iquestExisten otros similares Hacer un estudio sobre ello consultando la bibliografiacutea a su alcance 4 Definir el concepto de ioacuten y poner ejemplos
5 iquestQueacute son las partiacuteculas 6 iquest Coacutemo se entendiacutea en esta eacutepoca lo que era un aacutetomo iquest Existen diferencias con las creencias actuales Expliacutequelo detalladamente 7 iquestQueacute son los modelos atoacutemicos iquestCuantos modelos atoacutemicos conoces iquestEn que consiste el modelo atoacutemico de Rutherford En que ideas se baso que hechos consiguioacute explicar cuaacuteles son sus limitaciones Por que otros modelos ha sido sustituido 8 Realiza una pequentildea biografiacutea de Blas Cabrera sentildealando sus principales aportaciones a la Ciencia las principales instituciones en las que participo y los aspectos maacutes relevantes de la sociedad de su eacutepoca 9 Describe coacutemo era la situacioacuten de la ciencia y de los cientiacuteficos en Espantildea en la primera mitad del siglo XX Sentildeala la influencia de los diferentes momentos sociales en el desarrollo de la Ciencia 10 iquestQuieacutenes eran los esposos Curie Habla de ellos iquestCuaacuteles fueron sus aportaciones cientiacuteficas iquestQueacute aplicaciones han tenido sus descubrimientos iquestQueacute influencia han tenido las mismas en la sociedad
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
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AacuteTOMOS Y MOLEacuteCULAS1
Otra circunstancia interesante que conviene analizar cuando se estudia la nocioacuten de
materia y su evolucioacuten es la suerte que corrioacute el viejo problema del atomismo o continuidad que
dividioacute profundamente a los filoacutesofos del mundo griego Los aacutetomos de Anaxaacutegoras Demoacutecrito
y Leucipo significan la imposibilidad de la divisioacuten indefinida de la materia y en vez de ella la
seguridad de que existe un liacutemite inferior para el tamantildeo posible de las partiacuteculas separables de
un cuerpo con la condicioacuten de mostrar identidad de naturaleza con el cuerpo primitivo Cuando
la naturaleza de estas hipoteacuteticas partiacuteculas que limitan la divisioacuten es ideacutentica para todas se las
llama hoy moleacuteculas La divisioacuten de ellas es auacuten posible formando los aacutetomos y pueden ser
ideacutenticas o heterogeacuteneas En el primer supuesto el cuerpo se dice simple y en el segundo
compuesto El nuacutemero de cuerpos simples es pequentildeo no llegan a un centenar los aacutetomos que se
han podido obtener mientras que el de moleacuteculas compuestas con ellos es praacutecticamente
indefinido
Clave de lectura
Despueacutes de leer detenidamente este fragmento del mencionado artiacuteculo de Blas Cabrera intenta
contestar las siguientes cuestiones
1 Enuncia brevemente cada una de las teoriacuteas atoacutemicas que se han dado
2 iquestCoacutemo define Cabrera los cuerpos simples y los compuestos Expliacutecalo con claridad
3 Define con tus palabras aacutetomo moleacutecula elemento compuesto
4 iquestQuieacuten fue Blas Cabrera Haz una pequentildea biografiacutea del mismo iquestQueacute otros cientiacuteficos
espantildeoles o extranjeros fueron contemporaacuteneos de eacutel
1
CABRERA B (1943) Cincuenta antildeos en la concepcioacuten del concepto de materia Cuadernos Americanos2 nordm 5 74-93 Meacutexico
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
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Breve biografiacutea de Linus Pauling ldquoQuiacutemico y pacifistardquo
Linus Pauling
(Portland Oregoacuten 1901-Big Sur California 1994) Quiacutemico estadounidense
Profesor y director del instituto tecnoloacutegico de California investigoacute la
estructura molecular y los enlaces quiacutemicos de los compuestos complejos e
introdujo la mecaacutenica cuaacutentica en el estudio de la quiacutemica Sus trabajos le
valieron el premio Nobel de quiacutemica en 1954 Infatigable activista en favor de
la paz y contrario a las armas atoacutemicas por lo que recibioacute el premio Nobel de
la paz en 1962 y el premio Lenin de la paz en 1970 Reviste especial importancia su obra ldquoThe
Nature of the Chemical Bondrdquo (ldquoLa naturaleza del enlace quiacutemicordquo) (1939)
COMENTARIO DE TEXTO No maacutes guerra
Texto1 ldquoCreo que el descubrimiento de la fisioacuten controlada de nuacutecleos atoacutemicos y la liberacioacuten
controlada de energiacutea nuclear es el mayor hallazgo realizado desde que el hombre primitivo
descubrioacute el uso controlado del fuego Un solo kilo de material fisionable como fuente de energiacutea
equivale a maacutes de dos millones de kilogramos de carboacuten Si se tienen en cuenta la abundancia de
material fisionable en la naturaleza se comprende la promesa de energiacutea nuclear que representa
para el mundo del futuro y la posibilidad de que contribuya grandemente al bienestar humano si
la civilizacioacuten no es aniquilada antes por la guerra No podemos quedar impasibles ante la
posibilidad de que estos importantes descubrimientos cientiacuteficos puedan ser utilizados para el
sufrimiento y el exterminio de la humanidad Nos debemos oponer a toda costa a la escalada de
armamentos y al uso de la energiacutea nuclear para fines beacutelicos ldquo
Linus Pauling(1950) Quiacutemica General
Uno de los hombres maacutes activos en la campantildea contra las pruebas nucleares y uno de los de
mayor eacutexito en despertar la conciencia de la comunidad cientiacutefica fue Linus Pauling laureado con
el Premio Nobel de Quiacutemica y de la Paz En enero de 1958 Pauling entregoacute a Dag Hammaumlrshjoumlld
Secretario General de Las Naciones Unidas una peticioacuten firmada por 9235 cientiacuteficos (cantidad
que luego superoacute los 11000) correspondientes a 49 paiacuteses Entre los firmantes habiacutea muchos
premiados con el Nobel La peticioacuten era la siguiente
Texto 2 ldquoNosotros los cientiacuteficos abajo firmantes solicitamos que se realice ahora un acuerdo
internacional para detener las pruebas con armas nucleares
Cada ensayo de bomba nuclear difunde una carga adicional de elementos radioactivos sobre todo
territorio del mundo Cada suma adicional de radiacioacuten origina un dantildeo a la salud de los seres
humanos en el mundo entero y un dantildeo al plasma humano que importa la reproduccioacuten lo cual
lleva al aumento en la cantidad de nintildeos defectuosos que podraacuten nacer en futuras generaciones
Mientras estas armas soacutelo se encuentren en poder de tres potencias seraacute factible un acuerdo para
llegar a su control Si las pruebas continuacutean y si la posesioacuten de estas armas se extiende a otros
gobiernos aumentaraacute considerablemente el peligro de que estalle una catastroacutefica guerra nuclear
por la accioacuten irreflexivo de alguacuten liacuteder nacional irresponsable
Un acuerdo internacional que detenga ahora las pruebas de bombas nucleares podraacute servir como
primer paso hacia un desarme maacutes amplio y hacia la efectiva y final abolicioacuten de las armas
nucleares Terminar los experimentos con las bombas nucleares seraacute como los primeros rayos de
sol de la esperanza en que confiacutea la sufriente humanidadrdquo
(1958) Siguen 11000 firmas de eminentes cientiacuteficos de 49 paises PAULING L (1958) The Scientitists Petition to the United Nations in No More War Londres
Gollanez
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
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TRABAJOS PRAacuteCTICOS DE ESTRUCTURA ATOacuteMICA
ENSAYOS A LA LLAMA OBJETIVO Reconocer la presencia de un elemento por el color de la llama
MATERIAL PRODUCTOS
Hilo de nicromo
Mechero Bunsen
Espaacutetula
Caacutepsulas de porcelana
Aacutecido clorhiacutedrico concentrado Sales (por ejemplo nitratos o cloruros) de sodio potasio estroncio bario y cobre
PROCEDIMIENTO 1 Pon en una caacutepsula de porcelana de 10 a 15 mi- de aacutecido clorhiacutedrico Con una espaacutetula antildeade una pequentildea cantidad del compuesto de sodio disponible 2 Humedece el extremo de un hilo de nicromo en la disolucioacuten anterior y aceacutercalo a la llama de un mechero Bunsen Procura que dicha llama sea lo maacutes incolora posible 3 Anota el color que adquiere la llama 4 Limpia el hilo de nicromo introducieacutendolo en otra caacutepsula que contenga uacutenicamente aacutecido clorhiacutedrico concentrado Repite los tres pasos anteriores con cada uno de los otros compuestos suministrados Rellena la tabla siguiente
Compuesto Color de la llama
Compuesto de sodio
Compuesto de potasio
Compuesto de estroncio
Compuesto de bario
Compuesto de cobre
ACTIVIDADES 1 Explica por queacute los iones metaacutelicos colorean la llama 2 iquestPor queacute es importante limpiar el hilo de nicromo antes de un nuevo ensayo 3 iquestCoacutemo se podriacutea detectar la presencia de alguno de los elementos anteriores en una muestra problema
Trabajo praacutectico orientado como una pequentildea investigacioacuten
iquestCoacutemo variacutea el comportamiento quiacutemico de los aniones cloruro bromuro y yoduro y la
variacioacuten de la afinidad electroacutenica entre los elementos cloro bromo y yodo
El cloro el bromo y el yodo son sustancias que se disuelven en agua
y en tetracloruro de carbono dando disoluciones coloreadas
Vamos a estudiar el desplazamiento de de cloruros bromuros y
yoduros por los haloacutegenos obteniendo la variacioacuten de la afinidad
electroacutenica competitiva de los haloacutegenos
Disentildea una experiencia que te permita averiguar la variacioacuten
del comportamiento quiacutemico de los aniones cloruro bromuro
y yoduro y la variacioacuten de la afinidad electroacutenica entre los
elementos cloro bromo y yodordquo
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
578
Espectros atoacutemicos
Objetivo
Observar el espectro continuo producido
por la luz solar
Observar el espectro discontinuo
producido por un tubo fluorescente y por
una laacutempara de sodio
Material
Espectroscopio de bolsillo o de laboratorio
Fundamento teoacuterico
Si hacemos pasar la luz solar a traveacutes del prisma oacuteptico de un
espectroscopio observamos que se desdobla y aparece a continuacioacuten una
serie de colores diferentes que llamamos espectro (lo que
comuacutenmente se denomina arco iris) Cada color corresponde a frecuencias
determinadas Asiacute la luz solar presenta un aspecto con todos los colores
que denominamos espectro continuo pues los liacutemites de
dichos colores no son niacutetidos y forman un todo ininterrumpido
Al analizar la radiacioacuten emitida por los aacutetomos se observa que cada aacutetomo soacutelo emite o absorbe radiacioacuten
de determinadas frecuencias que en los espectros aparecen como una serie de liacuteneas cuyo valor puede ser
medido mediante una escala superpuesta en ellos a tal efecto Se trata de espectros
discontinuos Un elemento quiacutemico emite siempre las mismas rayas cuyas frecuencias son
caracteriacutesticas de cada uno y sirven para identificarlo
Procedimiento
Observa la luz que proviene de una ventana analizaacutendola con el espectroscopio de
bolsillo y apreciaraacutes niacutetidamente el espectro continuo Dibuja en su cuaderno el espectro
obtenido
Baja las persianas y enciende un tubo fluorescente Observa y dibuja el espectro
Prepara la luz de sodio o de mercurio y observa y dibuja el espectro obtenido
Analiza y responde
Describe en cada caso tus observaciones sobre
El espectro de la luz solar
El espectro de la luz emitida por un tubo fluorescente
El espectro de la luz emitida por una laacutempara de sodio
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
579
INVESTIGANDO ELEMENTOS QUIacuteMICOS
Observacioacuten y propiedades de metales y no metales Se trata de estudiar y reconocer diferentes sustancias y realizar ensayos con sus propiedades que permitan clasificarlos en metales y no metales Actividades previas
A1 Sentildeala las principales diferencias entre metales y no metales comparando sus propiedades
fiacutesicas y las quiacutemicas
A2 Busca informacioacuten y recoge en una tabla las principales propiedades de sodio magnesio
aluminio cinc azufre y yodo
Trabajo experimental
A3 Realiza las experiencias que te permitan responder las preguntas sobre las siguientes
sustancias y analiza los resultados
1 Sodio
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta
iquestTiene brillo metaacutelico
iquestEs blando iquestEs muy reactivo
Observa y describe su reaccioacuten con el agua
2 Magnesio
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta
iquestTiene brillo metaacutelico helliphellip
iquestEs blando iquestEs muy reactivo
Observa y describe su combustioacuten reaccioacuten con el oxiacutegeno
3 Aluminio
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta
iquestTiene brillo metaacutelico
iquestEs blando iquestEs muy reactivo
Reaccioacuten con los aacutecidos (HCl)
Cinc
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta
iquestTiene brillo metaacutelico
iquestEs blando
iquestEs muy reactivo
Observa y describe su reaccioacuten con el agua
Reaccioacuten con los aacutecidos (HCl)
4 Azufre
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta
iquestTiene brillo metaacutelico
iquestEs blando iquestEs muy reactivo
Observa y describe su reaccioacuten al calentarlo
7 Yodo
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta iquestTiene brillo metaacutelico helliphelliphelliphelliphellip
iquestEs blando Es muy reactivo
Observa y describe lo que ocurre al calentarlo
ACTIVIDADES POSTERIORES A LA EXPERIENCIA A4 Realiza un informe en el que recojas los objetivos del trabajo praacutectico los materiales de
laboratorio utilizados el procedimiento seguido las dificultades encontradas los datos
obtenidos y los resultados y conclusiones a las que llegues
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
580
INVESTIGANDO EL TIPO DE ENLACE DE LAS SUSTANCIAS QUIacuteMICAS
iquestQueacute tipos de enlace y que propiedades tienen las diferentes
sustancias quiacutemicas
Las propiedades que presentan las diferentes sustancia estaacuten
relacionadas con su tipo de enlace por lo que podemos usar algunas
propiedades para identificar el tipo de enlace que presentan ioacutenico
covalente o metaacutelico
1 ACTIVIDADES INICIALES (Antes de la experiencia)
11 Indica alguna forma de diferenciar las sustancias ioacutenicas
covalentes y metaacutelicas
12 Realiza una lista con las propiedades que caracterizan los diferentes tipos de enlaces y que
sirven para diferenciarlos
13 De todas las propiedades mencionadas anteriormente sentildeala iquestCuaacuteles de ellas podriacuteas
comprobar faacutecilmente en el laboratorio
2 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
Averiguar el tipo de enlace a traveacutes de las propiedades que presentan siete sustancias
desconocidas dadas (Se puede tratar de sal comuacuten azuacutecar limaduras de cobre yodo azufre
glucosa nitrato de plomo)
21 Analiza el problema y formula varios interrogantes o preguntas cuya respuesta se pueda
abordar experimentalmente y no permita determinar el tipo de enlace de cada sustancia
3 EMISIOacuteN DE HIPOacuteTESIS 31 Basaacutendote en su aspecto fiacutesico anticipa una solucioacuten a modo de hipoacutetesis y sentildeala que
sustancias seguacuten sus aspecto crees que presentaran enlace ioacutenico cuaacuteles el covalente y cuales
enlace metaacutelico
4 DISENtildeO EXPERIMENTAL
41 Explica con detalle como procederiacuteas en el laboratorio para identificar el tipo de enlace que
tienen varias sustancias desconocidas
42 Haz una lista con el material y los reactivos que necesitas para poder identificar el tipo de
enlace de las diferentes sustancias En especial indica el procedimiento para poder determinar
a) punto de fusioacuten o ebullicioacuten b) solubilidad en agua c) solubilidad en un disolvente
orgaacutenico d) conductividad eleacutectrica (soacutelido fundido en disolucioacuten)
43 Prepara una tabla que te permita recoger los resultados experimentales con las diferentes
propiedades de las siete sustancias y que nos permitan determinar el tipo de enlace Compaacuterala
con la suministrada
5 REALIZACIOacuteN EXPERIMENTAL
51 Con el visto bueno del profesor o profesora realiza la experiencia siguiendo el plan disentildeado y
anotando los resultados y las observaciones necesarias Recoge al menos los datos suministrados en la
siguiente tabla
Sustancia Aspecto
fiacutesico
Punto de
fusioacuten
Solubilidad
en agua
Solubilidad
en C Cl4
Conductividad
Fundida o en
disolucioacuten
Tipo de
enlace
A
B
C
D
E
F 6 RESULTADOS EXPERIMENTALES REALIZACIOacuteN DE UN INFORME
61 Identifica las sustancias problema de la praacutectica con la lista de sustancias que te indique el
profesor
62 La sal y el azuacutecar se disuelven de forma parecida en agua iquestPor queacute una disolucioacuten es
conductora y la otra no iquestPor queacute las sustancias ioacutenicas tienen un alto punto de fusioacuten
63 Realiza un informe completo de todo el proceso realizado desde el anaacutelisis del problema a
los resultados obtenidos y las conclusiones que obtengas
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
581
DOCUMENTO DE APOYO
Tipos de sustancias seguacuten sus enlaces
Compuestos
ioacutenicos
Compuestos
covalentes
moleculares
Compuestos
covalentes atoacutemicos Metales
Partiacuteculas en el
cristal (Especies
quiacutemicas enlazadas)
Iones Cationes y
aniones
(Cristales ioacutenicos)
Moleacuteculas
Aacutetomos
(cristales covalentes )
Cationes y
electrones
deslocalizados (cristales
metaacutelicos)
Fuerzas presentes Enlaces ioacutenicos
Enlaces covalentes
intramoleculares
Fuerzas
intermoleculares
(De Van der Waals o
de puentes de
Hidroacutegeno)
Enlaces covalentes Enlaces
metaacutelicos
Puntos de fusioacuten Altos por encima de
600 ordmC
Bajos en general de
-272 ordmC a 400 ordmC Elevados entre 1200 ordmC y
3600 ordmC Variados de -39
ordmC a 3400 ordmC
Solubilidad Solubles en agua y
otros disolventes
polares
Insolubles en agua
Las sustancias
apolares son
solubles en
disolventes apolares
(orgaacutenicos) Las
polares en
disolventes polares
(como el agua)
Insolubles
Insolubles
Solubles en otro
metal fundido
(aleaciones)
Conductividad
eleacutectrica
Conductores soacutelo en
disolucioacuten o
fundidos
(Electrolitos de 2ordm
orden)
Sustancias apolares
no conductoras
Sustancias polares
algo conductoras
No conductores Buenos
conductores en
estado soacutelido
(electrones
libres)
Otras
caracteriacutesticas
Forman redes
cristalinas de gran
estabilidad
La disolucioacuten de
los compuestos
ioacutenicos produce la
disociacioacuten ioacutenica de
eacutestos
Duros fraacutegiles y
quebradizos
En condiciones
ordinarias pueden
ser gases liacutequidos o
soacutelidos volaacutetiles
Soacutelidos muy blandos
Puntos de fusioacuten y
de ebullicioacuten bajos
porque al fundir o
hervir soacutelo se
rompen las
atracciones
intermoleculares
Los maacutes duros de todos
los soacutelidos como
consecuencia de la gran
estabilidad de sus
enlaces
No conducen la
electricidad ya que no
tienen iones y sus
electrones de valencia
claramente localizados
carecen de libertad de
desplazamiento
Los valores maacutes
altos de puntos
de fusioacuten
corresponden a
los metales de
las series de
transicioacuten
Densidades
elevadas debido
a sus estructuras
compactas
Buenas
propiedades
mecaacutenicas
tenaces duacutectiles
y maleables
Ejemplos NaCl CaBr2 KI
Ca O K2O K2SO4
H20 (s) I2 S8
C10 H8 (naftaleno)
C12H22O11 (sacarosa)
C6H1206 (glucosa)
Gases H2 O2 N2
NH3 HF
C (diamante)
Si O2 (cuarzo) SiC (carborundo)
Al Na Ca Fe
Cu Au Ag
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
582
DOCUMENTO DE APOYO
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
583
DOCUMENTO DE APOYO MAPA CONCEPTUAL
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
554
alumnado mantienen graves errores conceptuales sobre el modelo cuaacutentico elemental del aacutetomo
considerando que los orbiacutetales son independientes de los electrones y que por tanto pueden o no
estar ocupados por eacutestos Presentan la idea de orbital estanteriacutea que pueden ser ocupados por
electrones O bien considerar que los orbiacutetales son las envolventes de las posibles trayectorias
del electroacuten en el aacutetomo Muy pocos alumnos y alumnas piensan que los orbiacutetales estaacuten
asociados a propiedades de los electrones y no tienen existencia independiente de estos La
estructura electroacutenica es explicada a veces a partir de la ordenacioacuten de orbiacutetales de menor a
mayor energiacutea que despueacutes se ocupa fruto en parte de las analogiacuteas empleadas en la ensentildeanza
Despueacutes del proceso de ensentildeanza aunque se obtienen mejores resultados siguen presentaacutendose
en gran parte del alumnado las mismas ideas alternativas aunque se obtiene un mayor
porcentaje de respuestas positivas en el grupo experimental (65 de aciertos) frente al grupo
de control (52 de aciertos)
La palabra ldquoocuparrdquo ldquollenarrdquo ldquocolocarrdquo no se deben tomar literalmente Los orbiacutetales no son
un juego de cajas colocadas riacutegidamente en una escala de energiacutea Ni tienen existencia
independiente del electroacuten Cuando decimos que el electroacuten estaacute en un orbital o estado estamos
diciendo que el electroacuten se esta comportando de una determinada forma que se encuentra en un
estado energeacutetico determinado
A6 (N=30) [1ordm Bachillerato]
a b c d 13 (433 ) 12 (400 ) 4 (133) 1 (33 )
7 iquestCoacutemo explicar que elementos como fluacuteor y sodio cuyos aacutetomos tienen masas atoacutemicas
proacuteximas tengan propiedades muy diferentes
Comentario La mayoriacutea del alumnado de 1ordm de bachillerato tanto de los grupos experimental
como de control contesta correctamente alrededor de un 69 antes del proceso de ensentildeanza
pero sin una explicacioacuten adecuada Contestan mayoritariamente que por estar en distinto grupo
del sistema perioacutedico pero no hacen mencioacuten a los electrones de valencia o a propiedades
perioacutedicas como las diferencia de electronegatividad Con el proceso de ensentildeanza mejora el
porcentaje de respuestas correctas obtenieacutendose un mayor porcentaje de respuestas maacutes
correctas en el grupo experimental (75 de aciertos) que en el grupo de control (55 de
aciertos)
8 iquestA queacute es debido que elementos cuyos aacutetomos tienen masas atoacutemicas muy diferentes
(coacutemo ocurre en cada columna del sistema perioacutedico sodio y cesio por ejemplo) tengan
propiedades muy semejantes
Comentario La mayoriacutea del alumnado de 1ordm de bachillerato tanto de los grupos experimental
como de control contesta correctamente alrededor de un 64 antes del proceso de ensentildeanza
pero sin una explicacioacuten adecuada Contestan mayoritariamente que por estar en el mismo
grupo o familia del sistema perioacutedico pero no hacen mencioacuten a los electrones de valencia o a
propiedades perioacutedicas como la similitud de los valores de la electronegatividad o el potencial
de ionizacioacuten Con el proceso de ensentildeanza mejora el porcentaje de respuestas correctas
obtenieacutendose un mayor porcentaje de respuestas positivas en el grupo experimental (80 de
aciertos) que en el grupo de control (60 de aciertos)
9 Explica iquestQueacute ocurre con un aacutetomo metaacutelico cuando reacciona para formar un compuesto ioacutenico
a) Gana electrones b) Pierde electrones c) Comparte electrones
d) Pierde protones e) Pierde neutrones
Comentario La mayoriacutea del alumnado de 1ordm de bachillerato tanto de los grupos experimental
como de control contesta correctamente alrededor de un 60 antes del proceso de ensentildeanza
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
555
pero sin una explicacioacuten adecuada La idea alternativa maacutes extendida es pensar que se
comparten electrones sin pensar que en las sustancias ioacutenicas hay una transferencia de
electrones del metal al no metal Con el proceso de ensentildeanza mejora sin mucha dificultad el
porcentaje de respuestas correctas obtenieacutendose un mayor porcentaje de respuestas positivas en
el grupo experimental (90 de aciertos) que en el grupo de control (70 de aciertos)
10 En un enlace covalente simple el nuacutemero de electrones que comparten los aacutetomos que
forman el enlace es
a) 0 b)1 c) 2 d) 4 e) 8
Comentario Esta pregunta solo es contestada correctamente antes del proceso de ensentildeanza
por el 40 del alumnado tanto de los grupos experimental como de control La mayoriacutea del
alumnado el 53 elige un electroacuten como formacioacuten del enlace en un enlace covalente simple
Despueacutes del proceso de ensentildeanza se obtienen mejores resultados siguen presentaacutendose en una
parte del alumnado los mismos errores aunque se obtiene un mayor porcentaje de respuestas
positivas en el grupo experimental (85 de aciertos) frente al grupo de control (66 de
aciertos)
11 Justifica a) iquestQueacute tipo de enlace es el que une dos aacutetomos de fluacuteor para formar una moleacutecula
de ese compuesto (F2)
b) iquestY el que une un aacutetomo de fluacuteor con uno de magnesio (Mg) para formar fluoruro de
magnesio (MgF2)
Comentario La mayoriacutea del alumnado de 1ordm de bachillerato tanto de los grupos experimental
como de control contesta correctamente alrededor de un 64 antes del proceso de ensentildeanza
pero sin una explicacioacuten adecuada Contestan mayoritariamente que presentan enlace covalente
y ioacutenico respectivamente pero sin ninguna explicacioacuten o sin una justificacioacuten adecuada No
hacen mencioacuten a los electrones compartidos o transferidos con la formacioacuten de iones debido a
las diferentas de electronegatividad de los aacutetomos Despueacutes del proceso de ensentildeanza mejora
el porcentaje de respuestas correctas obtenieacutendose un mayor porcentaje de respuestas positivas
en el grupo experimental (80 de aciertos) con respecto al grupo de control (60 de
aciertos) y mayoritariamente son justificadas con correccioacuten
A9 (N=30) [1ordm Bachillerato]
a b c d e 2 (67 ) 18 (600 ) 8 (267) 1 (33 ) 0 (0)
A10 (N=30) [1ordm Bachillerato]
a b c d e 0 (00 ) 16 (530 ) 12 (400) 1 (33 ) 1 (33 )
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
556
III12 Modelos y simulaciones con ordenador de estructura atoacutemica Se encuentran en el CD -ROM que hemos elaborado diferentes simulaciones animaciones y
aplicaciones interactivas con sus programas de actividades Se utilizan como actividades de
refuerzo o ampliacioacuten o como actividades complementarias Las simulaciones recogidas
applets animaciones en Flash o videos son los siguientes
Animaciones y simulaciones estructura atoacutemica Laboratorio virtual de fiacutesica y quiacutemica
SIMULACIONES APPLETS Estructura Atoacutemica Sistema Perioacutedico Enlace Quiacutemico
Experiencia de Rutherford 1 Propiedades perioacutedicas Enlace ioacutenico Madelung
Experiencia de Rutherford 2 Sistema perioacutedico mudo Enlace Covalente OM
Aacutetomo de Boumlhr Alotropiacuteas del carbono
Aacutetomo de Boumlhr 2 Tipos de soacutelidos
Nuacutemeros cuaacutenticos y orbitales Fuerza intermoleculares
Efecto fotoeleacutectrico
ANIMACIONES FLASH
Estructura Atoacutemica Sistema Perioacutedico Enlace Quiacutemico
Espectro absorcioacuten Sistema perioacutedico 3D Formacioacuten moleacutecula H2
absorcioacuten de luz Familias SP Disolucioacuten de NaBr en agua
emisioacuten de luz Tetris Disolucioacuten de Br2 en agua
orbita y orbital Electronegatividad Sustancias moleculares
Radio atoacutemico Na Ca S8 P4
VIacuteDEOS
Estructura Atoacutemica Sistema Perioacutedico Enlace Quiacutemico
Isoacutetopos del H Postulados de Boumlhr Estructura del Na Cl
Modelo de Boumlhr-Li Tabla perioacutedica Disolucioacuten del Na Cl
ACTIVIDADES
Estructura Atoacutemica Sistema Perioacutedico Enlace Quiacutemico
Pizarra configuracioacuten
electroacutenica Pizarra Prop Perioacutedicas Formulas y tipo de enlace
Emparejamiento cartas Lewis y polaridad
Emparejamiento elementos
MOLEacuteCULAS ACTIVAS EN 3D
Soacutelidos ioacutenicos Soacutelidos moleculares Soacutelidos covalentes Soacutelidos metaacutelicos
Na Cl CH4 Carbono (diamante) Na
CsCl Be Cl2 BF3 Grafito Au
CaF2 SO2 PCl5 Silicio Cuarzo Ca
ZnS H2O NH3 C60 Zn
S8 H2SO4 Rutilo Cd
ADN 1-
butanol Nitruro de boro Hg
Ir al Inicio Resumen
tema Unidad Mapa conceptual Presentacion Sistema P Web Quest
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
557
III13 DOCUMENTOS DE APOYO PARA LA ESTRUCTURA ATOacuteMICA
Estos documentos se utilizan como material de apoyo y complementario de la Unidad didaacutectica
Incluyen comentario de textos con sus guiacuteas de lectura y diversos documentos de apoyo de
refuerzo o ampliacioacuten Muchos de estos documentos ponen de manifiesto las relaciones entre la
ciencia la tecnologiacutea la sociedad y el ambiente
Lecciones interactivas de quiacutemica Simulaciones de estructura atoacutemica
El experimento de dispersioacuten de las partiacuteculas alfa
Correspondencia Rutherford ndash Bohr
Documento biograacutefico Evolucioacuten histoacuterica de los modelos atoacutemicos
Documento biograacutefico Sistema perioacutedico y enlace quiacutemico
Texto Mendeleiev y la clasificacioacuten de los elementos Mendeleiev y el sistema perioacutedico de los elementos
El sistema perioacutedico actual
Elementos quiacutemicos descubiertos por espantildeoles
Comentarios de textos originales de Blas Cabrera Los aacutetomos y aacutetomos y moleacuteculas
Pauling cientiacutefico y pacifista
El enlace quiacutemico
Tipos de sustancias seguacuten sus enlaces
Trabajos praacutecticos
iquestCuaacutel es la estructura de las sustancias
Mapa conceptual Estructura atoacutemica Sistema perioacutedico y enlace quiacutemico
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
558
LECCIONES INTERACTIVAS DE QUIacuteMICA SIMULACIONES DE ESTRUCTURA ATOacuteMICA EL MODELO ATOacuteMICO DE BOHR ESPECTROS DE ABSORCIOacuteN Y EMISIOacuteN
Introduccioacuten
El modelo atoacutemico de Rutherford (1911) que es correcto en cuanto a la estructura nuclear no explica
entre otras cosas la estabilidad del aacutetomo y los espectros atoacutemicos En el antildeo 1913 el fiacutesico daneacutes Niels
Bohr disciacutepulo de Rutherford propone un modelo para el aacutetomo de hidroacutegeno basado en tres postulados
que combina aspectos de la fiacutesica claacutesica y de la fiacutesica moderna (aspectos cuaacutenticos) Posteriormente
Sommerfeld indica que las orbitas del electroacuten alrededor del nuacutecleo tambieacuten podiacutean ser eliacutepticas
apareciendo el modelo conocido como de Bohr-Sommerfeld que requeriraacute posteriormente del uso de tres
nuacutemeros cuaacutenticos para definir la energiacutea del electroacuten en la oacuterbita la forma del oacuterbital y la orientacioacuten (n
l ml) A estos nuacutemeros se les conoce actualmente como nuacutemero cuaacutentico principal secundario y
magneacutetico
En el antildeo 1924 el priacutencipe y fiacutesico franceacutes De Broglie afirma el comportamiento ondulatorio del electroacuten
del aacutetomo de hidroacutegeno Schroumldinger fiacutesico austriaco en el antildeo 1926 da un tratamiento cuaacutentico al
electroacuten definiendo una funcioacuten de onda cuya solucioacuten viene dada por los tres nuacutemeros cuaacutenticos
anteriores que describen un orbital atoacutemico (nube de carga)
El cuadrado de la funcioacuten de onda de Schroumldinger 2 representa la probabilidad de encontrar al electroacuten en
una regioacuten cercana al nuacutecleo pudiendo dar de esta manera una forma a los orbitales atoacutemicos
El principio de incertidumbre de Heisenberg (1927) es una consecuencia inevitable de la mecaacutenica
cuaacutentica y contradice totalmente la idea de orbita circular definida por Bohr
Leccioacuten 1 Leccioacuten interactiva del aacutetomo de hidroacutegeno Entra en la siguiente direccioacuten
httpwwwwalter-fendtdeph11sbohrh_shtm
para ello pica en la direccioacuten o en el graacutefico adjunto pulsando la
tecla control
Despueacutes de familiarizarte con el funcionamiento del applet realiza
las siguientes actividades
ACTIVIDADES
A1 Completa la siguiente tabla con los valores del applet y contesta a las preguntas
que se te plantean
ni r E
1
2
3
4
5
6
1 Analiza los valores de los radios para las siete primeras oacuterbitas de Bohr y busca la relacioacuten que
existe entre cada una de ellas con la de la 1ordf oacuterbita de Bohr Busca en el libro de texto la ecuacioacuten
que define el radio de las oacuterbitas r en funcioacuten de n Analiza lo observado iquestsigue la proporcioacuten de
radios 4 9 16 25 36 49 con respecto al radio de la 1ordf oacuterbita iquestpor queacute
2 Analiza los valores de la energiacutea para las siete primeras oacuterbitas de Bohr y busca la relacioacuten
que existe entre cada una de ellas con la de la 1ordf oacuterbita de Bohr Fiacutejate que todas las energiacuteas de las oacuterbitas de Bohr son negativas iquestPor queacute A medida que ldquonrdquo aumenta tambieacuten lo
hace la energiacutea del electroacuten iquestPor queacute Si n tiende a infinito (electroacuten infinitamente separado del
protoacuten del nuacutecleo a que valor tiende la energiacutea (Por esto el aacutetomo es maacutes estable que sus
componentes aislados Expliacutecalo) 3 Usando el applet observa y analiza la energiacutea de la oacuterbita 1 y luego la energiacutea de la oacuterbita 3 Fiacutejate y
responde iquestcoacutemo se mueve el electroacuten iquestSe mueve con igual velocidad lineal el electroacuten en la oacuterbita 3 que
en la 1 iquestdoacutende es mayor Busca en el libro de texto la ecuacioacuten que define la velocidad del electroacuten v en
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
559
funcioacuten de n a partir del 2ordm postulado de Bohr Analiza el significado fiacutesico de la ecuacioacuten que nos da la
velocidad del electron y de queacute magnitudes depende y relacioacutenalo con lo observado en el applet
A2 Boumlhr basaacutendose en la interaccioacuten electrostaacutetica y en las leyes del movimiento de Newton demostroacute que
la energiacutea que tiene el electroacuten en el aacutetomo de hidroacutegeno viene dado por
2
1middot
nRE Hn
Donde RH la constante de Rydberg tiene un valor de RH = 218middot 10
-18 J
La variacioacuten de energiacutea de una transicioacuten vendraacute dada seguacuten la ecuacioacuten de Planck por
22
11middotmiddotmiddot
fi
Hifnn
Rc
hhEEE
donde h es la constante de Planck h=663middot10-34 Jmiddots y c es la velocidad de luz (c=3middot108 mmiddots-1) 1 Determina mediante el applet la energiacutea de la radiacioacuten emitida en el salto del electroacuten del nivel n=3 a
n=1 por una simple resta (nivel tres menos nivel uno) El resultado debe dar un valor positivo iquestQueacute
significa Haciendo uso de la ecuacioacuten de Planck E = hmiddot determina despejando la frecuencia de esa
liacutenea espectral
2 Ahora de forma analiacutetica mediante la ecuacioacuten de Rydberg 1 = RH (1ni2 ndash 1nj
2) doacutende ni=1 y nj=3
determina la longitud de onda de esa radiacioacuten y posteriormente la frecuencia ( = c) Por la ecuacioacuten de
Planck calcula la energiacutea de esa transicioacuten
3 Compara los valores iquestse obtiene la misma energiacutea por ambos caminos
4 iquestCuaacutel es la longitud de onda en nanoacutemetros de un fotoacuten emitido durante la transicioacuten desde el estado n i
igual a 5 al estado nf igual a 2 en el aacutetomo de hidroacutegeno iquestEs un proceso de absorcioacuten o de emisioacuten de
energiacutea iquestA queacute tipo de liacutenea espectral da lugar la anterior transicioacuten electroacutenica
A3 El proceso de emisioacuten de energiacutea seguacuten la teoriacutea atoacutemica de Boumlhr ocurre en un aacutetomo de
hidroacutegeno excitado donde un electroacuten que inicialmente esta en y una oacuterbita de mayor energiacutea
regresa a su orbita estacionaria de menor energiacutea y en este proceso libera un fotoacuten cuya diferencia
de energiacutea viene dada por la ecuacioacuten de Planck
1 iquestCuaacutel es la longitud de onda correspondiente en nanoacutemetros de un fotoacuten emitido durante la transicioacuten
del ni = 6 al nf = 4 en el aacutetomo de hidroacutegeno
2 iquesty si ahora salta al nivel 3
3 iquesty si por uacuteltimo salta al nivel 1 (estado fundamental) 4 Indica a queacute tipo de liacutenea espectral (regioacuten del espectro) da lugar cada una de las anteriores saltos
electroacutenicos
5 Indica consultando la tabla siguiente las regiones del espectro y las series espectrales
de emisioacuten del aacutetomo de hidroacutegeno a que corresponderiacutean las transiciones de las
actividades A2 y A3 Serie nf ni Regioacuten del espectro
Lyman 1 234 Ultravioleta
Balmer 2 345 Visible y UV
Paschen 3 456 Infrarrojo
Brackett 4 567 Infrarrojo
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
560
Leccioacuten 2 ldquoLeccioacuten interactiva espectros del aacutetomo de
hidroacutegeno Modelo de Boumlhrrdquo
Entra en la siguiente direccioacuten pulsando con control en el
graacutefico
httpwwweducarednetaprendeanavegar3premiadosganadores
d456
A continuacioacuten del menuacute que aparece a la izquierda
haz clic en Bohr
Haz clic en el menuacute superior en Fundamentos
Busca la EXPERIENCIA y pincha en ella con el ratoacuten
Ya estaacutes en disposicioacuten de empezar a trabajar de forma interactiva
1 Juega con el applet cambiando la oacuterbita actual inicial (nj) y la orbita de destino final (ni)
Fiacutejate en el espectro de emisioacuten (salto de una oacuterbita exterior a otra interior) Tambieacuten puedes
cambiar el radio de las cuatro primeras oacuterbitas Analiza lo que observas
2 Usando el applet (con los radios de oacuterbita iniciales) anota la longitud de onda de la radiacioacuten
emitida para el salto del nivel 3 al nivel 1 iquestEn queacute regioacuten del espectro electromagneacutetico se
encuentra esa radiacioacuten iquestA queacute serie del aacutetomo de hidroacutegeno pertenece dicha liacutenea espectral
3 Utilizando la ecuacioacuten de Rydberg determina la del salto anterior
Ayuda 1 = RH (1ni2 ndash 1nj
2) constante de Rydberg = 1097middot10
7 m
-1
4 Compara el valor obtenido de la longitud de onda del apartado 3 (forma analiacutetica) con el del
apartado 2 (por el applet)
Ayuda 1nm=10-9
m
5 iquestDe queacute color es la liacutenea que responde al salto del nivel n=3 al n=2 iquestPor queacute estaacute en la regioacuten
del visible iquestA queacute serie pertenece iquestCuaacutel es la energiacutea y la frecuencia de la radiacioacuten emitida
Ayuda = c E = hmiddot (Ec Planck) c=3middot108 mmiddots
-1 h=663middot10
-34 Jmiddots
6
7 6 Para el salto del nivel n=1 al n=4 (espectro de absorcioacuten) iquesten queacute zona del espectro
electromagneacutetico estaacute definida la raya oscura iquesty para la transicioacuten n=2 a n=3 iquestCuaacuteles son las
longitudes de onda de las radiaciones absorbidas
8
9
10 7 Si variamos el radio de la orbita 3 y ponemos un valor de 496 con respecto a la primera oacuterbita
determina la longitud de onda del salto del nivel n=4 a n=3 iquestEn queacute zona del espectro estariacutea esta
transicioacuten
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
561
Otras direcciones para el bloque I Estructura atoacutemica
Una direccioacuten muy interesante de estructura atoacutemica con numerosas animaciones interactivas en flash
Leccioacuten 3 ldquoLeccioacuten interactiva sobre el Sistema Perioacutedicordquo
httpeoscnicemecdesmem2002quimicaindexhtml Aquiacute puedes ver lo siguiente
Evolucioacuten histoacuterica de la tabla perioacutedica
Orbitales atoacutemicos y estructura electroacutenica
Todos los espectros atoacutemicos de los elementos quiacutemicos (hasta Z=98)
Caracteriacutesticas de los elementos quiacutemicos
Historia de la Ciencia
Tabla perioacutedica actual Caracteriacutesticas
Propiedades perioacutedicas
Juegos
Etc
No olvides trabajar en esta direccioacuten Te ayudaraacute a comprender el bloque de estructura atoacutemica de
quiacutemica Sobre todo analiza los apartados subrayados
Leccioacuten 4 ldquoLeccioacuten interactiva sobre el Sistema Perioacutedico y propiedades perioacutedicasrdquo
Teclea la direccioacuten o pulsa con control sobre el graacutefico
httpeoscnicemecdesmem2000tablapindexhtm
Aquiacute encontraraacutes
Concepto del aacutetomo a lo largo de la historia
Propiedades perioacutedicas
Tabla perioacutedica
Actividades tipo test y actividades a desarrollar Actividades
Usando el programa determinar y describir razonadamente el elemento de mayor energiacutea de ionizacioacuten
el elemento de menor energiacutea de ionizacioacuten
el elemento de mayor radio atoacutemico
el grupo al que pertenecen los elementos que presentan mayor potencial de ionizacioacuten en
cada periacuteodo
una regla general que indique la variacioacuten del radio atoacutemico dentro de un mismo grupo y
dentro de un mismo periodo
una regla general que indique la variacioacuten del potencial de ionizacioacuten en el sistema
perioacutedico
coacutemo variacutea de forma general el radio atoacutemico en los grupos
cuaacuteles son los elementos de mayor y menor valor de electronegatividad
una regla general que indique la variacioacuten de la electronegatividad en los periacuteodos del
sistema perioacutedico
una regla general que indique la variacioacuten de la electronegatividad en los diferentes grupos
del sistema perioacutedico
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
562
Otra direccioacuten maacutes
Leccioacuten 5 ldquoLeccioacuten interactiva sobre los nuacutemeros
cuaacutenticos y los orbiacutetales atoacutemicosrdquo Entra en la siguiente
direccioacuten
httpwebphysicsdavidsoneduAppletsHydrogenicdefault
html
(Haz clic sobre el grafico pulsando control)
En esta direccioacuten podraacutes dibujar todos los orbitales
atoacutemicos (s p d y f) y veraacutes como medida que ldquonrdquo
aumenta tambieacuten lo hace el orbital asiacute 1s lt 2s lt3s
2plt3plt4p etc Se puede ver a los orbitales de tres formas
distintas radial angular y mapa de densidad
electroacutenica (nube de carga)
Desde un punto de vista mecano-cuaacutentico los nuacutemeros cuaacutenticos son soluciones de la ecuacioacuten
de Schroumlndinger
nordmcuaacutentico posibles valores
n principal 123 l secundario 0(n-1)
m magneacutetico -l 0+l
Modifica los tres nuacutemeros cuaacutenticos y observa su representacioacuten
En la columna o tabla puedes modificar los valores de los nuacutemeros cuaacutenticos (nlm) del aacutetomo
de Hidroacutegeno Al hacer clic sobre Dibuja o ldquoPlotrdquo se representaraacuten Despueacutes de familiarizarte con el funcionamiento del applet realiza las siguientes actividades
ACTIVIDADES
1 Indica cuaacutentos orbitales pueden existir a) en el primer nivel de energiacutea b) en el segundo nivel
de energiacutea Escribe coacutemo se denominan dibujalos e indica los tres nuacutemeros cuaacutenticos que
caracterizan a cada uno de ellos Comprueba tus respuestas por medio del applet y realiza un
informe con los resultados obtenidos
2 Describe la forma geomeacutetrica y el nuacutemero de orbitales s p y d que hay en el tercer nivel de
energiacutea Describe los tres nuacutemeros cuaacutenticos que caracterizan a cada uno de ellos Comprueacutebalo
mediante el applet
3 Indica razonadamente si las siguientes ternas de nuacutemeros cuaacutenticos (nlm) pueden representar
a un orbital Indica en cada caso a cuaacutel y comprueacutebalo mediante el applet
a) (100) b) (000) c) (111) d) (200) e) (201) f)(210) g) (211)h) (21-1) i)
(220) j)(31-1) k) (321) l) (123) Comprueba tus respuestas mediante el applet y
justifica los resultados obtenidos
Volver a la paacutegina proncipal
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
563
EL EXPERIMENTO DE DISPERSIOacuteN DE LAS PARTIacuteCULAS ALFA
ERNEST RUTHERFORD (1871-1937)
ldquohellip Habiacutea observado la dispersioacuten de partiacuteculas y el doctor Geiger en mi laboratorio lo habiacutea
examinado con detalle Encontroacute que en laminas de metales pesados que
la dispersioacuten era normalmente pequentildea del orden de un grado Un diacutea
Geiger vino y me dijo iquestNo piensa que el joven Marsden a quien estoy
formando en meacutetodos radiactivos debe empezar una pequentildea
investigacioacuten Por entonces yo habiacutea pensado tambieacuten en eso y dije iquestPor
queacute no lo dejamos ver si una partiacutecula puede escapar formando un
aacutengulo grande Puedo decirle en confianza que no creiacute que esto tuviera
lugar pues sabiacuteamos que las partiacuteculas eran partiacuteculas muy raacutepidas con
gran masa y una gran cantidad de energiacutea cineacutetica y puede demostrarse que si la dispersioacuten se debe
al efecto de acumulacioacuten de pequentildeas dispersiones la probabilidad de dispersioacuten de una partiacutecula
hacia atraacutes era muy pequentildea
Despueacutes recuerdo que dos o tres diacuteas maacutes tarde Geiger vino hacia miacute con gran excitacioacuten
diciendo Hemos podido obtener algunas partiacuteculas yendo hacia atraacutes retrocediendo hacia
nosotros
Este era sin duda el hecho maacutes increiacuteble que habiacutea sucedido en mi vida Era casi tan
increiacuteble coacutemo si lanzases una concha de 15 pulgadas a un trozo de papel de seda y volviera hacia
ti y te golpease En consideracioacuten al hecho comprobeacute que esta dispersioacuten hacia atraacutes debe ser el
resultado de una colisioacuten simple y cuando hice los caacutelculos comprobeacute que era imposible obtener
nada de este orden de magnitud a menos que se coja un sistema en el cual la gran parte de la masa
del aacutetomo se concentreacute en un nuacutecleo diminuto Fue entonces cuando tuve la idea de un aacutetomo con
un centro de masa diminuto provisto de una cargardquo
Ernest Rutherford ( 1911)
Adaptado de DICKERSON R GRAY H y HAIGHT G (1980) Principios de Quiacutemica Reverteacute
Barcelona
ACTIVIDADES PARA COMENTAR EL TEXTO DEL EXPERIMENTO DE
RUTHERFORD
1 Lee el texto anterior iquestCuaacutel fue el origen del experimento
2 Completa la ficha de vocabulario con los teacuterminos cientiacuteficos que desconozcas
3 Haz un breve resumen utilizando tus propias palabras de las ideas maacutes importantes del texto
Pon un tiacutetulo adecuado al texto
4 A que se refiere el investigador cuando habla de los meacutetodos radiactivos Busca informacioacuten
sobre ello y descriacutebelo
5 Explica iquestqueacute son las partiacuteculas alfa iquestCoacutemo se obtienen iquestPara queacute las utilizo Rutherford
6 Sentildeala aplicaciones que conozcas de las reacciones nucleares
7 Localiza y sentildeala en el texto distintos aspectos de la metodologiacutea cientiacutefica que veas
reflejados en su lectura
8 Di el nombre y expoacuten la teoriacutea atoacutemica del cientiacutefico que en el siglo XIX pensaba que los
aacutetomos eran partiacuteculas indivisibles
9 Explica brevemente como se descubrieron las partiacuteculas fundamentales del aacutetomo
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
564
En el dibujo siguiente se muestra una representacioacuten esquemaacutetica del montaje experimental utilizado
por Rutherford para estudiar la ldquodispersioacuten de partiacuteculas
Comenta y describe la funcioacuten de cada uno de los elementos utilizados en el montaje experimental
Diferencia entre materiales y aparatos y completa un cuadro como el siguiente
ELEMENTOS DEL MONTAJE
EXPERIMENTAL
FUNCIOacuteN QUE DESEMPENtildeAN
MATERIALES
APARATOS
ACTIVIDAD Los resultados previsibles para este experimento deberaacuten ser interpretados en
funcioacuten de una teoriacutea la misma que guioacute el disentildeo experimental y las observaciones a realizar
1 ) iquestDe queacute teoriacutea se trata iquestQueacute investigador la elaboroacute Describe sus aspectos fundamentales
2) iquestQueacute modelos teoacutericos se utilizan en dicha teoriacutea para explicar los hechos observados
3) De acuerdo al montaje experimental realizado (esquematizado en el dibujo) iquestQueacute observaciones se espera
encontrar Razona sobre ello y descriacutebelas
4) Representa mediante un dibujo los resultados maacutes probables iquestRealmente se encontraron eacutestos Antildeade en
el dibujo las discrepancias encontradas
5)Analiza si existe contradiccioacuten entre los hechos experimentales y la teoriacutea desde la cual se planteoacute y guioacute el
experimento iquestEn queacute consiste esta discrepancia
6)iquestQueacute hizo Rutherford para explicar estos hechos
7) Resultoacute modificada la teoriacutea anterior iquestEn que sentido iquestSe han utilizado nuevos modelos teoacutericos
8)Explica el modelo atoacutemico de Rutherford iquestQueacute hechos consiguioacute explicar iquestCuaacuteles fueron sus
limitaciones iquestQueacute hechos no pudo explicar iquestPor queacute otro modelo atoacutemico fue sustituido
9) Sentildeala aspectos biograacuteficos de Rutherford Sentildealando cronoloacutegicamente hechos cientiacuteficos paralelamente
con los sociales resaltando las caracteriacutesticas de la sociedad de su eacutepoca y las relaciones ciencia tecnologiacutea y
Sociedad (CTS)
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
565
COMENTARIO DE TEXTO UN EXPERIMENTO HISTOacuteRICO CRUCIAL LA EXPERIENCIA DE RUTHERFORD El fiacutesico britaacutenico Ernest Rutherford y sus colaboradores Hans Geiger y Ernest Marsden en 1911 bombardearon con partiacuteculas alfa (con carga positiva) una laacutemina muy fina de oro y observaron que aunque la mayor parte de las partiacuteculas la atravesaban sin desviarse unas pocas sufriacutean una desviacioacuten bastante acusada e incluso algunas rebotaban al llegar a la laacutemina Para explicar estos resultados Rutherford propuso el modelo nuclear del aacutetomo seguacuten el cual la carga positiva de un aacutetomo y la mayoriacutea de su masa estaacuten concentradas en una pequentildea regioacuten central llamada nuacutecleo En este modelo los electrones con carga negativa giraban en oacuterbitas alrededor del nuacutecleo
Actividades
1 iquestQueacute resultados de la dispersioacuten de partiacuteculas alfa cabiacutea esperar seguacuten el modelo atoacutemico de Thomson (los aacutetomos son una esfera de masa y carga uniformes)
2 iquestQueacute resultados experimentales se obtuvieron 3 iquestCoacutemo interpreto Ruthehrford de los resultados inesperados 4 iquestQueacute conclusiones sobre la estructura del aacutetomo enuncio Rutherford 5 iquestQueacute limitaciones o fallos teniacutea el modelo de Rutherford
Las grandes desviaciones de algunas partiacuteculas alfa solo se podiacutean explicar por choque con una partiacutecula de gran masa y elevada carga positiva Eso hizo desechar a Rutherford el Modelo atoacutemico de Thomson el aacutetomo no puede ser una esfera de masa y carga uniformes (Lo que cabiacutea esperar seguacuten el modelo e Thomson que todo el haz de partiacuteculas alfa atravesase la lamina abrieacutendose algo maacutes dispersioacuten y al chocar con la pantalla se originase una mancha fluorescente en liacutenea con el haz) El mismo Rutherford describioacute su asombro ante el resultado con estas palabras ldquohellip Esto es lo maacutes increiacuteble que me ha ocurrido en mi vida Tan increiacuteble como si un proyectil de 15 pulgadas disparado contra una lamina de papel de seda saliese rebotado se volviera y lo golpease a uno helliprdquo De la interpretacioacuten del experimento crucial (1911) Rutherford concluyo que
Toda su carga positiva del aacutetomo estaba concentrada en un pequentildeo granulo central donde reside ademaacutes toda sus masa (el nuacutecleo)
Los electrones giran alrededor del nuacutecleo para no caer sobre eacutel por atraccioacuten electrostaacutetica
El aacutetomo estaba praacutecticamente hueco El anaacutelisis de los datos experimentales indicaba que el radio del nuacutecleo era maacutes de diez mil veces menor que el del aacutetomo
El nuacutemero de cargas positivas elementales en el nuacutecleo (nuacutemero de protones) coincide con el nuacutemero de orden del elemento en la tabla perioacutedica
Coacutemo la masa atoacutemica de los elementos tiene un valor mucho mayor que el calculado a base de los protones del nuacutecleo predice la existencia de otra partiacutecula nuclear sin carga que llamo neutrones (descubierto por Chadwick en 1932 al bombardear berilio con partiacuteculas alfa)
Modelo Nuclear del aacutetomo Fallos del modelo nuclear En contradiccioacuten con las leyes electromagneacuteticas claacutesicas (el electroacuten al girar emite
energiacutea radiante y acabariacutea cayendo sobre el nuacutecleo)
No explicaba los espectros de rayas discontinuos de los aacutetomos de unas frecuencias caracteriacutesticas
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
566
ACTIVIDAD Realiza un breve comentario de la siguiente carta de Niels Bohr a Rutherford
CORRESPONDENCIA RUTHERFORD - BOHR
hellip ldquoDentro le mando el primer capitulo de mi artiacuteculo sobre la constitucioacuten del aacutetomo Espero que
los proacuteximos le seguiraacuten en unos pocos diacuteas Uacuteltimamente he hecho grandes progresos en el trabajo y
espero tener eacutexito en extender las consideraciones empleadas a un nuacutemero de diferentes fenoacutemenos
tales como la emisioacuten de las liacuteneas espectrales magnetismo hellip y posiblemente una indicacioacuten de una
teoriacutea de la constitucioacuten de las estructuras cristalinas hellip Como podraacute observar el primer capiacutetulo trata
principalmente del problema de la emisioacuten de las liacuteneas del espectro considerado desde el punto de
vista esbozado en mi carta anterior Trato de demostrar que desde tal punto de vista parece posible
dar una interpretacioacuten simple a la ley del espectro de hidroacutegeno y que el caacutelculo parece estar
cuantitativamente de acuerdo con los experimentos hellip Espero se daraacute cuenta que he considerado
cuidadosamente el uso simultaacuteneo de la mecaacutenica claacutesica y de la nueva visioacuten sobre la teoriacutea de la
radiacioacuten introducida por Planck Estoy deseando saber que le parece todo estordquo
(Carta de Niels Bohr a Rutherford 6 de Marzo 1913)
Adaptado de Marco B (1992)
ACTIVIDAD Resume las ideas fundamentales que se recogen en los siguientes textos
originales de Rutherford
ldquohellipLa idea de la constitucioacuten del nuacutecleo de los aacutetomos surgioacute inicialmente del intento de contar la
dispersioacuten de partiacuteculas que formaban grandes aacutengulos en su paso a traveacutes de finas laacuteminas de
materia Cayendo en la cuenta de la gran masa y velocidad de las partiacuteculas esas desviaciones tan
grandes eran muy considerables e indicaban que un fuerte campo eleacutectrico o magneacutetico existiacutea en el
aacutetomo Teniendo en cuenta estos resultados parecioacute necesario asumir que e l aacutetomo consta de un
nuacutecleo con masa y carga de muy pequentildeas dimensiones comparado con la magnitud normalmente
aceptada del diaacutemetro del aacutetomo Este nuacutecleo cargado positivamente contiene la mayor parte de la masa
del aacutetomo y estaacute rodeado a una cierta distancia de un conjunto de electrones igual en nuacutemero a la
carga positiva del nuacutecleo En estas condiciones un intenso campo eleacutectrico existe cerca del nuacutecleo y
la gran desviacioacuten de las partiacuteculas en un choque con un aacutetomo simple tiene lugar cuando la
partiacutecula pasa cerca del nuacutecleo (Rutherford 1920)
Cuando un chorro de partiacuteculas incide sobre una laacutemina fina de oro u otro metal una
pequentildea cantidad de las partiacuteculas se dispersan hacia el punto de partida y desaparecen formando un aacutengulo de
maacutes de 9 0ordm El nuacutemero de estas partiacuteculas es enormemente grande mucho maacutes de lo esperado si el aacutengulo
pequentildeo de dispersioacuten del rayo principal se suma al efecto resultante de multitud de desviaciones pequentildeas
Parece claro que pasando a traveacutes de la materia las partiacuteculas a encontraban a veces un campo tan intenso en
el aacutetomo que rebotaban en su camino como resultado de la colisioacuten
Cuando consideramos la masa y la energiacutea de una partiacutecula la observacioacuten es maacutes
sorprendente pues indica que el aacutetomo es el lugar de campos de rebote gigantes Suponiendo que las fuerzas
que median en tales colisiones son del tipo electrostaacutetico se puede deducir que para ocasionar tales rebotes
de las partiacuteculas en un choque atoacutemico el aacutetomo debe contener un centro con masa cargada de muy
pequentildeas dimensiones De esto surgioacute la idea del ahora conocido nuacutecleo del aacutetomo en la cual se considera el
aacutetomo compuesto de un nuacutecleo cargado positivamente que contiene la mayor parte de la masa del aacutetomo
rodeado a unas distancias relativamente grandes por una distribucioacuten de electrones iguales en nuacutemero a las
unidades de carga positiva concentrada en su nuacutecleo
(Discurso de Rutherford a la Sclence Masters Association Cambriacutegde 1923 doce antildeos
despueacutes de sus observaciones)
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
567
DOCUMENTO BIOGRAacuteFICO EVOLUCIOacuteN HISTOacuteRICA DE LOS
MODELOS ATOacuteMICOS (Adaptado del almanaque del 2002 de la Sociedad Canaria de profesores de fiacutesica y quiacutemica)
En 1839 con las investigaciones de Faraday sobre el paso de la electricidad a traveacutes de las disoluciones
se pensoacute que los aacutetomos no eran indivisibles tal y como pensaba Dalton Estas investigaciones y las
realizadas en tubos de descargas de gases pusieron de manifiesto la naturaleza eleacutectrica de la materia
Thomson en 1897 mediante sus investigaciones con rayos catoacutedicos identifico el electroacuten tratando de
esbozar una imagen del aacutetomo que tenia en cuenta los nuevos datos Surgen asiacute los modelos atoacutemicos
Niels Bohr (1885-1962) fiacutesico daneacutes propuso el primer modelo precuaacutentico del aacutetomo basado
en tres postulados Recibioacute el Premio-Nobel de fiacutesica en 1922 por su investigacioacuten relativa a la
estructura de los aacutetomos y la radiacioacuten que emana de ellos Trabajoacute
como disciacutepulo de Thomson y Rutherford y cuando visitoacute Estados
Unidos en 1939 llevoacute la noticia de que Hahn Lise Meitner y
Strassman habiacutean descubierto la fisioacuten del uranio Este fue el cimiento
de la bomba atoacutemica desarrollada en Estados Unidos durante la 2ordf
Guerra Mundial
Antes de salir de Dinamarca en l943 perseguido por los nazis
disolvioacute en aacutecido las medallas de oro del Premio Nobel que le habla
dado a guardar Von Laue y Franck La botella con la solucioacuten de oro
se quedoacute en eacutel Laboratorio de Bohr durante la guerra y cuando
regresoacute a Copenhague precipitoacute el oro y mandoacute refundir las medallas
Despueacutes de la Guerra se comprometioacute en actividades humanitarias y
pacifistas asiacute obtuvo el premio Aacutetomos por la Paz en 1957
John Dalton (1766-1844) nacioacute en
Inglaterra en el seno de una familia
humilde A los 19 antildeos ya era director
de escuela y formuloacute su teoriacutea atoacutemica
en 1803 Fue el primero en publicar una
tabla de masas atoacutemicas relativas y en
dar una base cuantitativa de la teoriacutea
atoacutemica
Propuso su teoriacutea atoacutemica en 1808 asiacute
como una tabla de siacutembolos de
elementos maacutes tarde sustituida En
1826 recibioacute la medalla de oro de la
Royal Societyy de Londres y de la
Academia Francesa de Ciencias
Sir Joseph J
Thomson (1856-
1940) onsiderado
el descubridor del
electroacuten abrioacute el
campo de la fiacutesica
de las partiacuteculas
subatoacutemicas con
su trabajo sobre la
desviacioacuten de los
rayos catoacutedicos
(electrones) en un
campo eleacutectrico
Recibioacute el Premio
Nobel en 1906
Ernest Rutherford (1871-1937)
Fundamentoacute el modelo actual del
aacutetomo formado por un nuacutecleo muy
pequentildeo en el que se concentra la
mayor parte de la masa rodeado por
electrones que ocupan un volumen
mucho mayor Esto lo determinoacute en el
antildeo 1910 mediante la dispersioacuten de
partiacuteculas alfa por laacuteminas de oro con
la colaboracioacuten de Geiger y Mardsen
Al recibir el Premio Nobel de quiacutemica
en 1908 dijo y yo que me creiacutea fiacutesico
Erwin
Schroacutedinger
(1887-1961) nacioacute
en Austria y
publicoacute en 1925 su
famosa ecuacioacuten
de ondas que jugoacute
un papel crucial en
el desarrollo de la
mecaacutenica cuaacutentica
GUIacuteA DE LECTURA 1 Lee el documento biograacutefico y realiza un esquema que recoja las ideas fundamentales del mismo
2 Despueacutes de leer el documento biograacutefico elige uno de los cientiacuteficos que aparecen en el mismo y busca la
informacioacuten necesaria y completa sus aspectos biograacuteficos utilizando la ficha y los documentos de apoyo
entregados por el profesorado sentildealando sus principales aportaciones a la Ciencia y a la Sociedad
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
568
FICHA BIOGRAFIacuteAS DE CIENTIacuteFICOS
Nombre del alumnoa _____________________________ Grupo_____________________
ACTIVIDAD Despueacutes de leer la biografiacutea del cientiacutefico completa la siguiente ficha
Busca la informacioacuten necesaria y utiliza los documentos de apoyo entregados por el
profesorado
BIOGRAFIacuteA DEL CIENTIacuteFICO (___________ - __________)
1 PERFIL BIOGRAacuteFICO
(Cronologiacutea que recoja los principales aspectos de su vida y de su
obra Principales aportaciones realizadas Hechos maacutes destacados)
2 FORMACIOacuteN CIENTIacuteFICA
Principales influencias que recibioacute Ideas dominantes de la Ciencia en
la que se formo Cuaacuteles fueron sus maestros y marcos teoacutericos que
existiacutean en su eacutepoca y que influyeron en su formacioacuten Estado en que
se encontraban los problemas que maacutes tarde abordoacute
3 LA CIENCIA Y LA SOCIEDAD DE SU EacutePOCA
Contexto social y poliacutetico que se viviacutea Influencia de la sociedad de su
eacutepoca en los desarrollos cientiacuteficos Principales acontecimientos
ideas sociales y poliacuteticas de la sociedad de su eacutepoca
4 APORTACIONES A LA CIENCIA
Descubrimientos realizados y teoriacuteas elaboradas Principales obras
escritas por orden cronoloacutegico
5 RELACIONES CON SUS CONTEMPORANEOS
Otros cientiacuteficos o personas relevantes de la sociedad de su eacutepoca
6 APLICACIONES TECNOLOacuteGICAS E IMPLICACIONES SOCIALES DE
LOS DESCUBRIMIENTOS CIENTIacuteFICOS
Establecer un paralelismo cronoloacutegico que sentildeale las interrelaciones
entre la Ciencia la Tecnologiacutea y la Sociedad
7 BIBLIOGRAFIacuteA UTILIZADA
Libros o artiacuteculos de revistas utilizados materiales o documentos de
apoyo entregados por el profesorado y utilizados
Resentildear en la forma APELLIDO Nombre (antildeo) Titulo del libro o
artiacuteculo Ciudad Editorial o nombre nuacutemero y paacuteginas de la revista
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
569
DOCUMENTO BIOGRAacuteFICO SISTEMA PERIOacuteDICO Y ENLACE QUIacuteMICO (Adaptado del almanaque del 2002 de la Sociedad Canaria de profesores de fiacutesica y quiacutemica)
Dimitri Mendelegraveiev (1834-1907) nacioacute en Tobolsk (Siberia) y era el maacutes pequentildeo de trece
hermanos En 1856 terminoacute su carrera de quiacutemica y en 1867 fue
nombrado profesor de quiacutemica inorgaacutenica en la Universidad de
San Petersburgo En la formulacioacuten de su Ley Perioacutedica que
se recoge en el texto ldquoLos principios de la Quiacutemica consideroacute
que las propiedades de los aacutetomos se encontraban relacionadas
con sus masas atoacutemicas lo que constituyoacute una idea brillante por
aquella eacutepoca ya que no se conociacutea nada acerca de la estructura
atoacutemica Mendelegraveiev dejo huecos en su tabla y posteriormente
se comproboacute que tenla razoacuten con el descubrimiento de
elementos como el galio (1874) escandio (1879) y germanio
(1885) Hoy se sabe que la base fundamental de la periodicidad
es el nuacutemero atoacutemico y no la masa atoacutemica
En el antildeo 1890 renuncioacute a la Universidad por el trato opresivo
que el gobierno daba a los estudiantes algunos fueron exiliados
a Siberia por la falta de libertad acadeacutemica
Friedrich August Kekuleacute
(1829-1896) quiacutemico alemaacuten al
que se le reconoce el
establecimiento de las bases de
la moderna teoriacutea estructural de
la quiacutemica orgaacutenica En 1858
demostroacute que el carbono era
tetravalente y que sus aacutetomos
podiacutean unirse formando largas
cadenas lo que facilitoacute la
comprensioacuten de los compuestos
orgaacutenicos Descubrioacute la
estructura ciacuteclica de los
compuestos aromaacuteticos como el
benceno de gran importancia
para el desarrollo posterior de
los colorantes
Glibert Newton Lewis (1875-
1946) nacioacute en Massachusetts
En la universidad de Harvard
alcanzoacute el grado de doctor en
1899 y en 1912 fue nombrado
profesor en la Universidad de
Berkeley (California)
Contribuyoacute en diversas aacutereas de
la quiacutemica y fue el primero en
proponer que los aacutetomos
podriacutean mantenerse unidos por
medio de la comparacioacuten de
electrones De acuerdo con esta
idea introdujo el simbolismo de
las estructuras en las que los
electrones de valencia se
representan por puntos Linus Pauling nacioacute en Portland (USA)
en 1901 y se doctoroacute en quiacutemica en 1925
Ha realizado muchas contribuciones a la
comprensioacuten de la naturaleza del enlace
quiacutemico As introdujo conceptos como
electronegatividad y estructuras
resonantes En 1939 publicoacute sus ideas
sobre el enlace quiacutemico en un texto
titulado La Naturaleza del enlace
quiacutemico En 1954 recibioacute el premio
Nobel de quiacutemica por su trabajo de la
estructura molecular En 1962 recibioacute por
segunda vez el Premio Nobel ahora el de
la Paz
Wolfgang Pauil (1900-1958)
fiacutesico austriacuteaco que obtuvo el
Premio Nobel de fiacutesica en 1945
por el descubrimiento del
principio de exclusioacuten que lleva
su nombre Un artiacuteculo titulado
Los principios fundamentales de
la mecaacutenica cuaacutentica escrito en
1933 para el Handbuch der
Physik es reconocido como uno
de los mejores tratados de fiacutesica
cuaacutentica
GUIacuteA DE LECTURA 1 Lee el documento biograacutefico y realiza un esquema que recoja las ideas fundamentales del mismo
2 Despueacutes de leer el documento biograacutefico elige uno de los cientiacuteficos que aparecen en el mismo y busca la
informacioacuten necesaria y completa sus aspectos biograacuteficos utilizando la ficha y los documentos de apoyo
entregados por el profesorado sentildealando sus principales aportaciones a la Ciencia y a la Sociedad
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
570
TEXTO MENDELEIEV Y LA CLASIFICACIOacuteN DE LOS ELEMENTOS
laquoLa clasificacioacuten maacutes corriente de los elementos en metales y no metales esta basada en las
diferencias fiacutesicas entre ellos pero dicha divisioacuten no es tan niacutetida como pareciacutea Por ejemplo el
foacutesforo y otros elementos actuacutean como metales o como no metales seguacuten las ocasiones
Algunos grupos de elementos sin duda forman un todo y representan una serie natural de
manifestaciones semejantes de la materia (haloacutegenos grupo del nitroacutegeno alcalino-teacuterreos etc)
pero el descubrimiento de nuevos elementos tales como el rubidio el cesio y el talio para los
que no se habiacutea previsto sitio en las familias de elementos hasta entonces elaboradas indicaba
lo limitados que eran nuestros conocimientos Por otra parte las propiedades fiacutesicas de los
elementos tales como las oacutepticas eleacutectricas magneacuteticas etc no pueden servir como guiacutea para
una clasificacioacuten de los mismos pues aunque muchas de dichas propiedades se han determinado
con precisioacuten para algunos de ellos lo cierto a que un mismo elemento puede presentar
enormes diferencias en sus propiedades seguacuten el estado en que se encuentre Asiacute por ejemplo
podemos citar el caso del grafito y el diamante
Sin embargo a pesar de las diferencias entre las propiedades que un elemento puede presentar
seguacuten el estado en que se encuentre existe laquoalgoraquo que no cambia que nos permite afirmar que
se trata del mismo elemento En este sentido el uacutenico valor que no cambia que es el mismo
tanto en elemento libre (cualquiera que sea su estado) como cuando se ha combinado con otros
formando compuestos es la masa atoacutemica del elemento Por esta razoacuten me he ocupado de
buscar un sistema de clasificacioacuten de los elementos quiacutemicos basaacutendome en las masas
atoacutemicas El primer intento que hice en esa direccioacuten fue el siguiente Seleccioneacute los elementos
de masa atoacutemica maacutes pequentildea y los ordeneacute de manera creciente Con esto vi que apareciacutea una
periodicidad en sus propiedades raquo
Ensayos de ordenacioacuten de los elementos Dimitri Ivanovich Mendeleieff (1834 - 1907)
ACTIVIDADES
0 Analiza el texto de Mendeleiev y extrae las ideas maacutes importantes 1 iquestQueacute otros intentos conoces de clasificacioacuten de los
elementos Descriacutebelos 2 iquestEn que propiedad se basaba la clasificacioacuten perioacutedica de
los elementos de Mendeleiev 3 iquestEn la actualidad que propiedad se utiliza para la
clasificacioacuten perioacutedica de los elementos 4 Lee la siguiente biografiacutea de Mendeleiev y realiza un
resumen sentildealando los aspectos fundamentales de la misma
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
571
MENDELEacuteIEV DIMITRI IVAacuteNOVICH (1834-1907) Quiacutemico ruso conocido sobre todo por haber elaborado la tabla perioacutedica de los elementos quiacutemicos Esta
tabla expone una periodicidad (una cadencia regular) de las propiedades de los elementos cuando estaacuten
dispuestos seguacuten la masa atoacutemica
Mendeleacuteiev nacioacute en Tobolsk (Siberia) estudioacute quiacutemica en la Universidad de San Petersburgo y en 1859 fue
enviado a estudiar a la Universidad de Heidelberg Alliacute conocioacute al quiacutemico italiano Stanislao Cannizzaro
cuyos planteamientos sobre la masa atoacutemica determinaron su opinioacuten Participo con eacutel en eI I Congreso
Internacional de quiacutemica en Karlsruhe en 1860 Mendeleacuteiev regresoacute a San Petersburgo y fue profesor de
quiacutemica en el Instituto Teacutecnico en 1863 y profesor de quiacutemica general en la Universidad de San Petersburgo
en 1866 Escribioacute los dos voluacutemenes de Principios de quiacutemica (1868-1870) uno de los primeros libros de
texto sobre quiacutemica que se convirtioacute en un claacutesico traducido al ingleacutes en 1905 Durante la elaboracioacuten de este
libro Mendeleacuteiev intentoacute clasificar los elementos seguacuten sus propiedades quiacutemicas En 1869 publicoacute la
primera versioacuten de la tabla perioacutedica En 1871 publicoacute una versioacuten corregida en la que dejaba huecos
para elementos todaviacutea desconocidos Su tabla y sus teoriacuteas ganaron una mayor aceptacioacuten cuando
posteriormente se descubrieron tres de estos elementos el galio el germanio y el escandio Fue
galardonado con la medalla Davy por la Royal Society en 1882
Entre las investigaciones de Mendeleacuteiev tambieacuten hay que mencionar el estudio de la teoriacutea quiacutemica de la
disolucioacuten la expansioacuten teacutermica de los liacutequidos y la naturaleza del petroacuteleo de Bakuacute En 1887 emprendioacute un
viaje en globo en solitario para estudiar un eclipse solar
En 1890 abandonoacute la universidad como consecuencia de su postura poliacutetica partidaria de reformas sociales
En 1893 fue director del departamento de Pesas y Medidas de San Petersburgo cargo que desempentildeoacute hasta su
muerte
En su honor el elemento quiacutemico artificial de nuacutemero atoacutemico 101 obtenido en 1965 en el ciclotroacuten de
Berkeley por el equipo de Seaborg ha recibido el nombre de mendelevio
MENDELEIEV Y EL SISTEMA PERIOacuteDICO DE LOS ELEMENTOS
A mediados del siglo XIX se conociacutean ciertos elementos quiacutemicos como el hidroacutegeno el oxiacutegeno el
hierro el cloro etc hasta un nuacutemero de maacutes de cincuenta
Estos elementos diferiacutean mucho en sus propiedades y aparentemente pareciacutea existir poco o ninguacuten orden
entre ellos En estas circunstancias se celebroacute en la ciudad alemana de Karlsruhe el primer congreso
internacional de Quiacutemica era el antildeo 1860 A este congreso asistieron ciento cuarenta delegados de
todo el mundo y una de las conclusiones maacutes importantes del mismo fue la aceptacioacuten mayoritaria del
meacutetodo propuesto por Stanislao Cannizaro para la determinacioacuten de las masas de los aacutetomos de los
distintos elementos quiacutemicos (masas atoacutemicas)
Tambieacuten en dicho congreso Cannizaro defendioacute la hipoacutetesis de su maestro Avogadro (hoy ley por estar
perfectamente comprobada) mostrando pruebas experimentales que la apoyaban e hizo valer su
fecundidad 49 antildeos despueacutes de haber sido emitida y rechazada por sus contemporaacuteneos devolviendo asiacute
el meacuterito a Avogadro que habiacutea ya muerto haciacutea 4 antildeos
Entre los asistentes al congreso se encontraba el quiacutemico ruso Dimitri Mendeleiev quien impresionado
por los trabajos de Cannizaro comenzoacute a estudiar la lista de los elementos quiacutemicos conocidos
organizaacutendolos a partir de las regularidades en el comportamiento quiacutemico de los distintos elementos
obtenidos de modo experimental a lo largo de siglos Mendeleiev ordenoacute los 63 elementos conocidos
seguacuten el orden creciente de sus masas atoacutemicas Publicoacute esta ordenacioacuten en forma de tabla en 1869 a la
que llamoacute tabla perioacutedica de los elementos En su obra Principios de Quiacutemica describe su ley
Perioacutedica con las siguientes palabras
Disponiendo los elementos conforme a sus masas atoacutemicas crecientes se obtiene una repeticioacuten
perioacutedica de propiedades Esto es lo que anuncia la ley Perioacutedica las Propiedades de los cuerpos simples
y sus combinaciones son una funcioacuten perioacutedica de la masa atoacutemica del elemento
En dicha tabla Mendeleiev dejoacute algunos espacios vaciacuteos huecos que de acuerdo con el criterio seguido
(los elementos de una misma columna grupos o familias tienen las mismas propiedades) deberiacutean
corresponder a elementos que todaviacutea no se hablan descubierto y de los que eacutel predice sus propiedades
aproximadas Al verse confirmadas sus hipoacutetesis Mendeleiev es aclamado y su tabla universalmente
aceptada El Sistema Perioacutedico constituyoacute un eacutexito fundamental y espectacular de la teoriacutea atoacutemico-
molecular de la materia propuesta por Dalton Algo parecido a Mendeleiev hizo el alemaacuten Victor Meyer
por la misma eacutepoca pero menos completo
Elaboracioacuten propia
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
572
EL SISTEMA PERIOacuteDICO ACTUAL
Debido a Werner y Paneth Esta basado en la tabla perioacutedica de Mendeleiev
Ordena los 105 elementos conocidos por orden creciente de su nuacutemero atoacutemico (nordm de
protones del nuacutecleo)
Los elementos
quiacutemicos estaacuten ordena
dos en 7 filas o periodos
y 18 columnas a grupos
Los elementos que
pertenecen a un mismo
grupo o familia tienen un
comportamiento quiacutemico
muy parecido es decir
son elementos que
reaccionan frente a las
demaacutes sustancias de un
modo similar
La mayoriacutea de los grupos reciben nombres especiales Grupo IA (1) o de los metales alcalinos grupo IIA (2) o de los metales alcalino - teacuterreos grupo VII A (17) o de los haloacutegenos etc
ACTIVIDADES
1 Realiza una atenta lectura del texto y extrae las ideas maacutes importantes
que encuentres
2 iquestCuaacutentos elementos ordeno Mendeleiev en su eacutepoca iquestPor queacute dejo
algunos espacios vaciacuteos o huecos en su tabla original iquestQueacute correcciones
principales han sido realizadas en la actualidad
3 iquestCoacutemo pudo Mendeleiev descubrir un principio adecuado de
clasificacioacuten de los elementos sin saber nada dela estructura electroacutenica de
los aacutetomos
4 iquestQueacute resultados aporto el primer congreso Internacional de quiacutemica de Karlsruhe en 1860
5 Busca la informacioacuten necesaria y contesta sentildealando el antildeo de descubrimiento el
descubridor y como se descubrioacute
a) Dos elementos que fueron descubiertos por espantildeoles
b) Los elementos conocidos desde la prehistoria c) Los elementos conocidos en la edad media
d) Los elementos descubiertos antes del siglo XVIII e) Los elementos s descubiertos en el
siglo XVIII f) Los elementos descubiertos en el siglo XIX g) Los elementos descubiertos a
partir de 1950 h) Los elementos transuraacutenidos i) Los elementos transactiacutenidos
6 iquestEn queacute siglo se ha descubierto mayor nuacutemero de elementos iquestCuaacutentos iquestPor queacute
crees que se produjo dicha explosioacuten demograacutefica de elementos 7 La primera cuarta parte del siglo XIX fue dominada por el quiacutemico britaacutenico Humphry Davy
y por el quiacutemico sueco Joumlns Jacob Berzelius
a) Busca informacioacuten y sentildeala los nombres de los elementos que descubrioacute cada uno de
ellos y el antildeo que los descubrioacute
b) Sentildeala el origen del nombre de cada elemento y el procedimiento de obtencioacuten de
algunos de ellos
c) Indica algunas de las publicaciones y las implicaciones sociales de dichos
descubrimientos
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
573
ELEMENTOS QUIacuteMICOS DESCUBIERTOS POR ESPANtildeOLES
De los elementos naturales conocidos tres han sido descubiertos o identificados como tales por
espantildeoles El platino por Antonio de Ulloa en 1748 el wolframio por los hermanos Antonio y
Fausto de Elhuyar en 1783 y el vanadio por Andres Manuel del Rio en 1801 La importancia
de estos descubrimientos fue importantiacutesimo teniendo en cuenta que en
aquella eacutepoca uno de los objetivos fundamentales de la Quiacutemica que
orientaba el trabajo investigador de la mayoriacutea de los quiacutemicos era el
descubrimiento de los elementos quiacutemicos
El platino de platina plata fue descubierto por Antonio de Ulloa en
1735 en unas minas cuando iba en una expedicioacuten cientiacutefica de Colombia
a Peruacute
En el caso del wolframio tambieacuten llamado tungsteno la mayoriacutea de los
libros extranjeros atribuyen el descubrimiento a Scheele en 1781 Esto no
es cierto fueron los hermanos logrontildeeses Fausto y Juan Joseacute Elhuyar en 1783 quienes lo
aislaron por primera vez a partir de un mineral obtenido en Espantildea la Wolframita tratada con
carbono El propio Sheele reconocioacute en una carta la prioridad espantildeola del descubrimiento El
nombre proviene de woacutelfram quizaacute formado por wolf laquo loboraquo y ram laquo suciedadraquo aplicado tal
vez por los mineros despectivamente al encontrarlo en vez del estantildeo que buscaban
El tercer elemento es el vanadio del latiacuten moderno laquovanadiumraquo en memoria del sobrenombre
de Freya Vanadis nombre de una diosa del antiguo panteoacuten escandinavo El nombre de
vanadio le fue puesto en el antildeo 1830 atribuyeacutendoselo a un quiacutemico sueco pero su verdadero
descubridor fue el quiacutemico madrilentildeo Andreacutes Manuel del Riacuteo en 1801 quien lo denominoacute
eritronio pero no se le reconocioacute al creerse entonces que era cromo impuro
Portada de la memoria el
descubrimiento del
Wolframio
El nombre vulgar del
elemento wolframio en ingleacutes
y en franceacutes es ldquotungstenordquo
Sin embargo la IUPAC
recomienda que el nombre de
los compuestos sea en todos
los idiomas el derivado del
que propusieron los
descubridores del elemento
Dice el texto en ingleacutes del
acuerdo de la IUPAC
ldquowolframate and not
tungstaterdquo
Fausto de
Elhuyar
Juan Joseacute de
Elhuyar
Al final de su Memoria sobre el descubrimiento del wolframio escriben los hermanos Elhuyar
laquoDaremos a este nuevo metal el nombre de wolfram tomaacutendolo del de la materia de la que lo
hemos sacado Este nombre responde mejor que el de tungsteno por ser el wolfram un mineral
que se conociacutea mucho antes Mudamos su terminacioacuten m en n para acomodar mejor al
genio de nuestra lengua las denominaciones de las sales que se forman con esta sustancia
llamaacutendolas sales volfraacutemicasraquo Escribiacutean los nombres del mineral y del elemento obtenido de
eacutel con v porque la W (con la que se escribiacutea el mineral e lenguas) era inexistente en la lengua
espantildeola del XVIII
A1 Indica para los descubridores espantildeoles de elementos quiacutemicos Antonio de Ulloa los
hermanos Elhuyar y Andreacutes Manuel del Riacuteo que elementos descubrieron y coacutemo lo hicieron
Busca y realiza una pequentildea biografiacutea de cada uno de ellos
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
574
COMENTARIOS DE TEXTOS ORIGINALES DE BLAS CABRERA
LOS AacuteTOMOS
Por uacuteltimo conviene insistir en que el cuadro de Mendelejeff al establecer las analogiacuteas y diferencias entre los aacutetomos revela una organizacioacuten de la distribucioacuten de los electrones que ciertamente no es caprichosa Sin salirnos de las noticias que nos suministran los fenoacutemenos eleacutectricos pongamos en evidencia que la condicioacuten de iones no es la normal de los aacutetomos de la materia en general El estado normal de equilibrio es siempre el neutro La presencia de iones simples o compuestos supone fuerzas entre ellos particularmente el grupo maacutes importante de las llamadas valencias La presencia de los electrones en los aacutetomos exige por tanto para su neutralizacioacuten la existencia de cargas positivas la cual hasta ahora no la hemos sentildealado sino en el caso de los cationes atribuidos a la peacuterdida de electrones El descubrimiento efectivo de su intervencioacuten como constituyente de la materia ha sido una de las obras fundamentales realizadas por Rutherford el sucesor de JJ Thomson en el laboratorio Cavendish de Cambridge Inglaterra El meacutetodo utilizado para este fin ha sido el bombardeo de los cuerpos mediante el tipo de radiaciones llamadas α de los cuerpos radiactivos proyectiles de fantaacutestica energiacutea que lanzan principalmente algunos de los aacutetomos de gran masa descubiertos por los esposos Curie y a cuyo conocimiento contribuyeron activamente Rutherford y sus disciacutepulos Tales proyectiles estaacuten electrizados positivamente y al penetrar de modo violento en los aacutetomos descubren en las profundidades de eacutestos un nuacutecleo que les desviacutea de su trayecto rectiliacuteneo precisamente porque estos estaacuten tambieacuten electrizados de modo positivo y repelen a las partiacuteculas α Asiacute se ha encontrado el lugar donde se oculta esta carga Precisamente las propias partiacuteculas α no son otra cosa que nuacutecleos de He desprovistos de sus dos electrones que le acompantildean en el estado neutro seguacuten indica el cuadro de Mendelejeff Esto nos fuerza a pensar que al menos los aacutetomos maacutes pesados contienen en su seno dichos nuacutecleos de He ya formados y aun se ha probado que estaacuten formando parte de los propios nuacutecleos denunciando que esta nueva regioacuten de los aacutetomos posee una organizacioacuten muy compleja A su conocimiento se ha llegado por el meacutetodo del bombardeo ya indicado Las quebraduras violentas de su trayectoria son la consecuencia de que en ellos se encierra la casi totalidad de la masa de cada aacutetomo y tambieacuten denuncia que precisamente por ser una carga positiva numeacutericamente igual que la que poseen los Z electrones que hemos dicho forman parte del aacutetomo que ocupa el lugar Z en el cuadro de Mendelejeff Seguacuten eacuteste puede ya darse una primera descripcioacuten de los aacutetomos distribuyendo en ellos un nuacutecleo que contiene casi toda la masa del aacutetomo y toda su carga positiva Todo ello concentrado en un volumen muy pequentildeo que para los aacutetomos maacutes masivos apenas alcanza un diezmileacutesimo del tamantildeo total del aacutetomo En el resto de eacutel que llamaremos zona cortical soacutelo existen los Z electrones de los que ya hemos hablado donde caben holgadamente puesto que cada uno seguacuten hemos visto poco maacutes arriba tiene apenas un radio del orden de un 100 mileacutesimo del aacutetomo completo y por tanto ocupan igual que una mosca en un saloacuten de algunos centenares de metros cuacutebicos de cabida
Clave de lectura del texto Los aacutetomos de Blas Cabrera 1 Realiza un resumen del texto Sentildealando las ideas principales 2 Estudiar los teacuterminos nuevos que aparecen en eacutel Realiza la correspondiente ficha de vocabulario 3 iquestQueacute es el cuadro de Mendelejeff iquestExisten otros similares Hacer un estudio sobre ello consultando la bibliografiacutea a su alcance 4 Definir el concepto de ioacuten y poner ejemplos
5 iquestQueacute son las partiacuteculas 6 iquest Coacutemo se entendiacutea en esta eacutepoca lo que era un aacutetomo iquest Existen diferencias con las creencias actuales Expliacutequelo detalladamente 7 iquestQueacute son los modelos atoacutemicos iquestCuantos modelos atoacutemicos conoces iquestEn que consiste el modelo atoacutemico de Rutherford En que ideas se baso que hechos consiguioacute explicar cuaacuteles son sus limitaciones Por que otros modelos ha sido sustituido 8 Realiza una pequentildea biografiacutea de Blas Cabrera sentildealando sus principales aportaciones a la Ciencia las principales instituciones en las que participo y los aspectos maacutes relevantes de la sociedad de su eacutepoca 9 Describe coacutemo era la situacioacuten de la ciencia y de los cientiacuteficos en Espantildea en la primera mitad del siglo XX Sentildeala la influencia de los diferentes momentos sociales en el desarrollo de la Ciencia 10 iquestQuieacutenes eran los esposos Curie Habla de ellos iquestCuaacuteles fueron sus aportaciones cientiacuteficas iquestQueacute aplicaciones han tenido sus descubrimientos iquestQueacute influencia han tenido las mismas en la sociedad
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
575
AacuteTOMOS Y MOLEacuteCULAS1
Otra circunstancia interesante que conviene analizar cuando se estudia la nocioacuten de
materia y su evolucioacuten es la suerte que corrioacute el viejo problema del atomismo o continuidad que
dividioacute profundamente a los filoacutesofos del mundo griego Los aacutetomos de Anaxaacutegoras Demoacutecrito
y Leucipo significan la imposibilidad de la divisioacuten indefinida de la materia y en vez de ella la
seguridad de que existe un liacutemite inferior para el tamantildeo posible de las partiacuteculas separables de
un cuerpo con la condicioacuten de mostrar identidad de naturaleza con el cuerpo primitivo Cuando
la naturaleza de estas hipoteacuteticas partiacuteculas que limitan la divisioacuten es ideacutentica para todas se las
llama hoy moleacuteculas La divisioacuten de ellas es auacuten posible formando los aacutetomos y pueden ser
ideacutenticas o heterogeacuteneas En el primer supuesto el cuerpo se dice simple y en el segundo
compuesto El nuacutemero de cuerpos simples es pequentildeo no llegan a un centenar los aacutetomos que se
han podido obtener mientras que el de moleacuteculas compuestas con ellos es praacutecticamente
indefinido
Clave de lectura
Despueacutes de leer detenidamente este fragmento del mencionado artiacuteculo de Blas Cabrera intenta
contestar las siguientes cuestiones
1 Enuncia brevemente cada una de las teoriacuteas atoacutemicas que se han dado
2 iquestCoacutemo define Cabrera los cuerpos simples y los compuestos Expliacutecalo con claridad
3 Define con tus palabras aacutetomo moleacutecula elemento compuesto
4 iquestQuieacuten fue Blas Cabrera Haz una pequentildea biografiacutea del mismo iquestQueacute otros cientiacuteficos
espantildeoles o extranjeros fueron contemporaacuteneos de eacutel
1
CABRERA B (1943) Cincuenta antildeos en la concepcioacuten del concepto de materia Cuadernos Americanos2 nordm 5 74-93 Meacutexico
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
576
Breve biografiacutea de Linus Pauling ldquoQuiacutemico y pacifistardquo
Linus Pauling
(Portland Oregoacuten 1901-Big Sur California 1994) Quiacutemico estadounidense
Profesor y director del instituto tecnoloacutegico de California investigoacute la
estructura molecular y los enlaces quiacutemicos de los compuestos complejos e
introdujo la mecaacutenica cuaacutentica en el estudio de la quiacutemica Sus trabajos le
valieron el premio Nobel de quiacutemica en 1954 Infatigable activista en favor de
la paz y contrario a las armas atoacutemicas por lo que recibioacute el premio Nobel de
la paz en 1962 y el premio Lenin de la paz en 1970 Reviste especial importancia su obra ldquoThe
Nature of the Chemical Bondrdquo (ldquoLa naturaleza del enlace quiacutemicordquo) (1939)
COMENTARIO DE TEXTO No maacutes guerra
Texto1 ldquoCreo que el descubrimiento de la fisioacuten controlada de nuacutecleos atoacutemicos y la liberacioacuten
controlada de energiacutea nuclear es el mayor hallazgo realizado desde que el hombre primitivo
descubrioacute el uso controlado del fuego Un solo kilo de material fisionable como fuente de energiacutea
equivale a maacutes de dos millones de kilogramos de carboacuten Si se tienen en cuenta la abundancia de
material fisionable en la naturaleza se comprende la promesa de energiacutea nuclear que representa
para el mundo del futuro y la posibilidad de que contribuya grandemente al bienestar humano si
la civilizacioacuten no es aniquilada antes por la guerra No podemos quedar impasibles ante la
posibilidad de que estos importantes descubrimientos cientiacuteficos puedan ser utilizados para el
sufrimiento y el exterminio de la humanidad Nos debemos oponer a toda costa a la escalada de
armamentos y al uso de la energiacutea nuclear para fines beacutelicos ldquo
Linus Pauling(1950) Quiacutemica General
Uno de los hombres maacutes activos en la campantildea contra las pruebas nucleares y uno de los de
mayor eacutexito en despertar la conciencia de la comunidad cientiacutefica fue Linus Pauling laureado con
el Premio Nobel de Quiacutemica y de la Paz En enero de 1958 Pauling entregoacute a Dag Hammaumlrshjoumlld
Secretario General de Las Naciones Unidas una peticioacuten firmada por 9235 cientiacuteficos (cantidad
que luego superoacute los 11000) correspondientes a 49 paiacuteses Entre los firmantes habiacutea muchos
premiados con el Nobel La peticioacuten era la siguiente
Texto 2 ldquoNosotros los cientiacuteficos abajo firmantes solicitamos que se realice ahora un acuerdo
internacional para detener las pruebas con armas nucleares
Cada ensayo de bomba nuclear difunde una carga adicional de elementos radioactivos sobre todo
territorio del mundo Cada suma adicional de radiacioacuten origina un dantildeo a la salud de los seres
humanos en el mundo entero y un dantildeo al plasma humano que importa la reproduccioacuten lo cual
lleva al aumento en la cantidad de nintildeos defectuosos que podraacuten nacer en futuras generaciones
Mientras estas armas soacutelo se encuentren en poder de tres potencias seraacute factible un acuerdo para
llegar a su control Si las pruebas continuacutean y si la posesioacuten de estas armas se extiende a otros
gobiernos aumentaraacute considerablemente el peligro de que estalle una catastroacutefica guerra nuclear
por la accioacuten irreflexivo de alguacuten liacuteder nacional irresponsable
Un acuerdo internacional que detenga ahora las pruebas de bombas nucleares podraacute servir como
primer paso hacia un desarme maacutes amplio y hacia la efectiva y final abolicioacuten de las armas
nucleares Terminar los experimentos con las bombas nucleares seraacute como los primeros rayos de
sol de la esperanza en que confiacutea la sufriente humanidadrdquo
(1958) Siguen 11000 firmas de eminentes cientiacuteficos de 49 paises PAULING L (1958) The Scientitists Petition to the United Nations in No More War Londres
Gollanez
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
577
TRABAJOS PRAacuteCTICOS DE ESTRUCTURA ATOacuteMICA
ENSAYOS A LA LLAMA OBJETIVO Reconocer la presencia de un elemento por el color de la llama
MATERIAL PRODUCTOS
Hilo de nicromo
Mechero Bunsen
Espaacutetula
Caacutepsulas de porcelana
Aacutecido clorhiacutedrico concentrado Sales (por ejemplo nitratos o cloruros) de sodio potasio estroncio bario y cobre
PROCEDIMIENTO 1 Pon en una caacutepsula de porcelana de 10 a 15 mi- de aacutecido clorhiacutedrico Con una espaacutetula antildeade una pequentildea cantidad del compuesto de sodio disponible 2 Humedece el extremo de un hilo de nicromo en la disolucioacuten anterior y aceacutercalo a la llama de un mechero Bunsen Procura que dicha llama sea lo maacutes incolora posible 3 Anota el color que adquiere la llama 4 Limpia el hilo de nicromo introducieacutendolo en otra caacutepsula que contenga uacutenicamente aacutecido clorhiacutedrico concentrado Repite los tres pasos anteriores con cada uno de los otros compuestos suministrados Rellena la tabla siguiente
Compuesto Color de la llama
Compuesto de sodio
Compuesto de potasio
Compuesto de estroncio
Compuesto de bario
Compuesto de cobre
ACTIVIDADES 1 Explica por queacute los iones metaacutelicos colorean la llama 2 iquestPor queacute es importante limpiar el hilo de nicromo antes de un nuevo ensayo 3 iquestCoacutemo se podriacutea detectar la presencia de alguno de los elementos anteriores en una muestra problema
Trabajo praacutectico orientado como una pequentildea investigacioacuten
iquestCoacutemo variacutea el comportamiento quiacutemico de los aniones cloruro bromuro y yoduro y la
variacioacuten de la afinidad electroacutenica entre los elementos cloro bromo y yodo
El cloro el bromo y el yodo son sustancias que se disuelven en agua
y en tetracloruro de carbono dando disoluciones coloreadas
Vamos a estudiar el desplazamiento de de cloruros bromuros y
yoduros por los haloacutegenos obteniendo la variacioacuten de la afinidad
electroacutenica competitiva de los haloacutegenos
Disentildea una experiencia que te permita averiguar la variacioacuten
del comportamiento quiacutemico de los aniones cloruro bromuro
y yoduro y la variacioacuten de la afinidad electroacutenica entre los
elementos cloro bromo y yodordquo
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
578
Espectros atoacutemicos
Objetivo
Observar el espectro continuo producido
por la luz solar
Observar el espectro discontinuo
producido por un tubo fluorescente y por
una laacutempara de sodio
Material
Espectroscopio de bolsillo o de laboratorio
Fundamento teoacuterico
Si hacemos pasar la luz solar a traveacutes del prisma oacuteptico de un
espectroscopio observamos que se desdobla y aparece a continuacioacuten una
serie de colores diferentes que llamamos espectro (lo que
comuacutenmente se denomina arco iris) Cada color corresponde a frecuencias
determinadas Asiacute la luz solar presenta un aspecto con todos los colores
que denominamos espectro continuo pues los liacutemites de
dichos colores no son niacutetidos y forman un todo ininterrumpido
Al analizar la radiacioacuten emitida por los aacutetomos se observa que cada aacutetomo soacutelo emite o absorbe radiacioacuten
de determinadas frecuencias que en los espectros aparecen como una serie de liacuteneas cuyo valor puede ser
medido mediante una escala superpuesta en ellos a tal efecto Se trata de espectros
discontinuos Un elemento quiacutemico emite siempre las mismas rayas cuyas frecuencias son
caracteriacutesticas de cada uno y sirven para identificarlo
Procedimiento
Observa la luz que proviene de una ventana analizaacutendola con el espectroscopio de
bolsillo y apreciaraacutes niacutetidamente el espectro continuo Dibuja en su cuaderno el espectro
obtenido
Baja las persianas y enciende un tubo fluorescente Observa y dibuja el espectro
Prepara la luz de sodio o de mercurio y observa y dibuja el espectro obtenido
Analiza y responde
Describe en cada caso tus observaciones sobre
El espectro de la luz solar
El espectro de la luz emitida por un tubo fluorescente
El espectro de la luz emitida por una laacutempara de sodio
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
579
INVESTIGANDO ELEMENTOS QUIacuteMICOS
Observacioacuten y propiedades de metales y no metales Se trata de estudiar y reconocer diferentes sustancias y realizar ensayos con sus propiedades que permitan clasificarlos en metales y no metales Actividades previas
A1 Sentildeala las principales diferencias entre metales y no metales comparando sus propiedades
fiacutesicas y las quiacutemicas
A2 Busca informacioacuten y recoge en una tabla las principales propiedades de sodio magnesio
aluminio cinc azufre y yodo
Trabajo experimental
A3 Realiza las experiencias que te permitan responder las preguntas sobre las siguientes
sustancias y analiza los resultados
1 Sodio
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta
iquestTiene brillo metaacutelico
iquestEs blando iquestEs muy reactivo
Observa y describe su reaccioacuten con el agua
2 Magnesio
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta
iquestTiene brillo metaacutelico helliphellip
iquestEs blando iquestEs muy reactivo
Observa y describe su combustioacuten reaccioacuten con el oxiacutegeno
3 Aluminio
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta
iquestTiene brillo metaacutelico
iquestEs blando iquestEs muy reactivo
Reaccioacuten con los aacutecidos (HCl)
Cinc
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta
iquestTiene brillo metaacutelico
iquestEs blando
iquestEs muy reactivo
Observa y describe su reaccioacuten con el agua
Reaccioacuten con los aacutecidos (HCl)
4 Azufre
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta
iquestTiene brillo metaacutelico
iquestEs blando iquestEs muy reactivo
Observa y describe su reaccioacuten al calentarlo
7 Yodo
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta iquestTiene brillo metaacutelico helliphelliphelliphelliphellip
iquestEs blando Es muy reactivo
Observa y describe lo que ocurre al calentarlo
ACTIVIDADES POSTERIORES A LA EXPERIENCIA A4 Realiza un informe en el que recojas los objetivos del trabajo praacutectico los materiales de
laboratorio utilizados el procedimiento seguido las dificultades encontradas los datos
obtenidos y los resultados y conclusiones a las que llegues
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
580
INVESTIGANDO EL TIPO DE ENLACE DE LAS SUSTANCIAS QUIacuteMICAS
iquestQueacute tipos de enlace y que propiedades tienen las diferentes
sustancias quiacutemicas
Las propiedades que presentan las diferentes sustancia estaacuten
relacionadas con su tipo de enlace por lo que podemos usar algunas
propiedades para identificar el tipo de enlace que presentan ioacutenico
covalente o metaacutelico
1 ACTIVIDADES INICIALES (Antes de la experiencia)
11 Indica alguna forma de diferenciar las sustancias ioacutenicas
covalentes y metaacutelicas
12 Realiza una lista con las propiedades que caracterizan los diferentes tipos de enlaces y que
sirven para diferenciarlos
13 De todas las propiedades mencionadas anteriormente sentildeala iquestCuaacuteles de ellas podriacuteas
comprobar faacutecilmente en el laboratorio
2 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
Averiguar el tipo de enlace a traveacutes de las propiedades que presentan siete sustancias
desconocidas dadas (Se puede tratar de sal comuacuten azuacutecar limaduras de cobre yodo azufre
glucosa nitrato de plomo)
21 Analiza el problema y formula varios interrogantes o preguntas cuya respuesta se pueda
abordar experimentalmente y no permita determinar el tipo de enlace de cada sustancia
3 EMISIOacuteN DE HIPOacuteTESIS 31 Basaacutendote en su aspecto fiacutesico anticipa una solucioacuten a modo de hipoacutetesis y sentildeala que
sustancias seguacuten sus aspecto crees que presentaran enlace ioacutenico cuaacuteles el covalente y cuales
enlace metaacutelico
4 DISENtildeO EXPERIMENTAL
41 Explica con detalle como procederiacuteas en el laboratorio para identificar el tipo de enlace que
tienen varias sustancias desconocidas
42 Haz una lista con el material y los reactivos que necesitas para poder identificar el tipo de
enlace de las diferentes sustancias En especial indica el procedimiento para poder determinar
a) punto de fusioacuten o ebullicioacuten b) solubilidad en agua c) solubilidad en un disolvente
orgaacutenico d) conductividad eleacutectrica (soacutelido fundido en disolucioacuten)
43 Prepara una tabla que te permita recoger los resultados experimentales con las diferentes
propiedades de las siete sustancias y que nos permitan determinar el tipo de enlace Compaacuterala
con la suministrada
5 REALIZACIOacuteN EXPERIMENTAL
51 Con el visto bueno del profesor o profesora realiza la experiencia siguiendo el plan disentildeado y
anotando los resultados y las observaciones necesarias Recoge al menos los datos suministrados en la
siguiente tabla
Sustancia Aspecto
fiacutesico
Punto de
fusioacuten
Solubilidad
en agua
Solubilidad
en C Cl4
Conductividad
Fundida o en
disolucioacuten
Tipo de
enlace
A
B
C
D
E
F 6 RESULTADOS EXPERIMENTALES REALIZACIOacuteN DE UN INFORME
61 Identifica las sustancias problema de la praacutectica con la lista de sustancias que te indique el
profesor
62 La sal y el azuacutecar se disuelven de forma parecida en agua iquestPor queacute una disolucioacuten es
conductora y la otra no iquestPor queacute las sustancias ioacutenicas tienen un alto punto de fusioacuten
63 Realiza un informe completo de todo el proceso realizado desde el anaacutelisis del problema a
los resultados obtenidos y las conclusiones que obtengas
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
581
DOCUMENTO DE APOYO
Tipos de sustancias seguacuten sus enlaces
Compuestos
ioacutenicos
Compuestos
covalentes
moleculares
Compuestos
covalentes atoacutemicos Metales
Partiacuteculas en el
cristal (Especies
quiacutemicas enlazadas)
Iones Cationes y
aniones
(Cristales ioacutenicos)
Moleacuteculas
Aacutetomos
(cristales covalentes )
Cationes y
electrones
deslocalizados (cristales
metaacutelicos)
Fuerzas presentes Enlaces ioacutenicos
Enlaces covalentes
intramoleculares
Fuerzas
intermoleculares
(De Van der Waals o
de puentes de
Hidroacutegeno)
Enlaces covalentes Enlaces
metaacutelicos
Puntos de fusioacuten Altos por encima de
600 ordmC
Bajos en general de
-272 ordmC a 400 ordmC Elevados entre 1200 ordmC y
3600 ordmC Variados de -39
ordmC a 3400 ordmC
Solubilidad Solubles en agua y
otros disolventes
polares
Insolubles en agua
Las sustancias
apolares son
solubles en
disolventes apolares
(orgaacutenicos) Las
polares en
disolventes polares
(como el agua)
Insolubles
Insolubles
Solubles en otro
metal fundido
(aleaciones)
Conductividad
eleacutectrica
Conductores soacutelo en
disolucioacuten o
fundidos
(Electrolitos de 2ordm
orden)
Sustancias apolares
no conductoras
Sustancias polares
algo conductoras
No conductores Buenos
conductores en
estado soacutelido
(electrones
libres)
Otras
caracteriacutesticas
Forman redes
cristalinas de gran
estabilidad
La disolucioacuten de
los compuestos
ioacutenicos produce la
disociacioacuten ioacutenica de
eacutestos
Duros fraacutegiles y
quebradizos
En condiciones
ordinarias pueden
ser gases liacutequidos o
soacutelidos volaacutetiles
Soacutelidos muy blandos
Puntos de fusioacuten y
de ebullicioacuten bajos
porque al fundir o
hervir soacutelo se
rompen las
atracciones
intermoleculares
Los maacutes duros de todos
los soacutelidos como
consecuencia de la gran
estabilidad de sus
enlaces
No conducen la
electricidad ya que no
tienen iones y sus
electrones de valencia
claramente localizados
carecen de libertad de
desplazamiento
Los valores maacutes
altos de puntos
de fusioacuten
corresponden a
los metales de
las series de
transicioacuten
Densidades
elevadas debido
a sus estructuras
compactas
Buenas
propiedades
mecaacutenicas
tenaces duacutectiles
y maleables
Ejemplos NaCl CaBr2 KI
Ca O K2O K2SO4
H20 (s) I2 S8
C10 H8 (naftaleno)
C12H22O11 (sacarosa)
C6H1206 (glucosa)
Gases H2 O2 N2
NH3 HF
C (diamante)
Si O2 (cuarzo) SiC (carborundo)
Al Na Ca Fe
Cu Au Ag
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
582
DOCUMENTO DE APOYO
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
583
DOCUMENTO DE APOYO MAPA CONCEPTUAL
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
555
pero sin una explicacioacuten adecuada La idea alternativa maacutes extendida es pensar que se
comparten electrones sin pensar que en las sustancias ioacutenicas hay una transferencia de
electrones del metal al no metal Con el proceso de ensentildeanza mejora sin mucha dificultad el
porcentaje de respuestas correctas obtenieacutendose un mayor porcentaje de respuestas positivas en
el grupo experimental (90 de aciertos) que en el grupo de control (70 de aciertos)
10 En un enlace covalente simple el nuacutemero de electrones que comparten los aacutetomos que
forman el enlace es
a) 0 b)1 c) 2 d) 4 e) 8
Comentario Esta pregunta solo es contestada correctamente antes del proceso de ensentildeanza
por el 40 del alumnado tanto de los grupos experimental como de control La mayoriacutea del
alumnado el 53 elige un electroacuten como formacioacuten del enlace en un enlace covalente simple
Despueacutes del proceso de ensentildeanza se obtienen mejores resultados siguen presentaacutendose en una
parte del alumnado los mismos errores aunque se obtiene un mayor porcentaje de respuestas
positivas en el grupo experimental (85 de aciertos) frente al grupo de control (66 de
aciertos)
11 Justifica a) iquestQueacute tipo de enlace es el que une dos aacutetomos de fluacuteor para formar una moleacutecula
de ese compuesto (F2)
b) iquestY el que une un aacutetomo de fluacuteor con uno de magnesio (Mg) para formar fluoruro de
magnesio (MgF2)
Comentario La mayoriacutea del alumnado de 1ordm de bachillerato tanto de los grupos experimental
como de control contesta correctamente alrededor de un 64 antes del proceso de ensentildeanza
pero sin una explicacioacuten adecuada Contestan mayoritariamente que presentan enlace covalente
y ioacutenico respectivamente pero sin ninguna explicacioacuten o sin una justificacioacuten adecuada No
hacen mencioacuten a los electrones compartidos o transferidos con la formacioacuten de iones debido a
las diferentas de electronegatividad de los aacutetomos Despueacutes del proceso de ensentildeanza mejora
el porcentaje de respuestas correctas obtenieacutendose un mayor porcentaje de respuestas positivas
en el grupo experimental (80 de aciertos) con respecto al grupo de control (60 de
aciertos) y mayoritariamente son justificadas con correccioacuten
A9 (N=30) [1ordm Bachillerato]
a b c d e 2 (67 ) 18 (600 ) 8 (267) 1 (33 ) 0 (0)
A10 (N=30) [1ordm Bachillerato]
a b c d e 0 (00 ) 16 (530 ) 12 (400) 1 (33 ) 1 (33 )
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
556
III12 Modelos y simulaciones con ordenador de estructura atoacutemica Se encuentran en el CD -ROM que hemos elaborado diferentes simulaciones animaciones y
aplicaciones interactivas con sus programas de actividades Se utilizan como actividades de
refuerzo o ampliacioacuten o como actividades complementarias Las simulaciones recogidas
applets animaciones en Flash o videos son los siguientes
Animaciones y simulaciones estructura atoacutemica Laboratorio virtual de fiacutesica y quiacutemica
SIMULACIONES APPLETS Estructura Atoacutemica Sistema Perioacutedico Enlace Quiacutemico
Experiencia de Rutherford 1 Propiedades perioacutedicas Enlace ioacutenico Madelung
Experiencia de Rutherford 2 Sistema perioacutedico mudo Enlace Covalente OM
Aacutetomo de Boumlhr Alotropiacuteas del carbono
Aacutetomo de Boumlhr 2 Tipos de soacutelidos
Nuacutemeros cuaacutenticos y orbitales Fuerza intermoleculares
Efecto fotoeleacutectrico
ANIMACIONES FLASH
Estructura Atoacutemica Sistema Perioacutedico Enlace Quiacutemico
Espectro absorcioacuten Sistema perioacutedico 3D Formacioacuten moleacutecula H2
absorcioacuten de luz Familias SP Disolucioacuten de NaBr en agua
emisioacuten de luz Tetris Disolucioacuten de Br2 en agua
orbita y orbital Electronegatividad Sustancias moleculares
Radio atoacutemico Na Ca S8 P4
VIacuteDEOS
Estructura Atoacutemica Sistema Perioacutedico Enlace Quiacutemico
Isoacutetopos del H Postulados de Boumlhr Estructura del Na Cl
Modelo de Boumlhr-Li Tabla perioacutedica Disolucioacuten del Na Cl
ACTIVIDADES
Estructura Atoacutemica Sistema Perioacutedico Enlace Quiacutemico
Pizarra configuracioacuten
electroacutenica Pizarra Prop Perioacutedicas Formulas y tipo de enlace
Emparejamiento cartas Lewis y polaridad
Emparejamiento elementos
MOLEacuteCULAS ACTIVAS EN 3D
Soacutelidos ioacutenicos Soacutelidos moleculares Soacutelidos covalentes Soacutelidos metaacutelicos
Na Cl CH4 Carbono (diamante) Na
CsCl Be Cl2 BF3 Grafito Au
CaF2 SO2 PCl5 Silicio Cuarzo Ca
ZnS H2O NH3 C60 Zn
S8 H2SO4 Rutilo Cd
ADN 1-
butanol Nitruro de boro Hg
Ir al Inicio Resumen
tema Unidad Mapa conceptual Presentacion Sistema P Web Quest
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
557
III13 DOCUMENTOS DE APOYO PARA LA ESTRUCTURA ATOacuteMICA
Estos documentos se utilizan como material de apoyo y complementario de la Unidad didaacutectica
Incluyen comentario de textos con sus guiacuteas de lectura y diversos documentos de apoyo de
refuerzo o ampliacioacuten Muchos de estos documentos ponen de manifiesto las relaciones entre la
ciencia la tecnologiacutea la sociedad y el ambiente
Lecciones interactivas de quiacutemica Simulaciones de estructura atoacutemica
El experimento de dispersioacuten de las partiacuteculas alfa
Correspondencia Rutherford ndash Bohr
Documento biograacutefico Evolucioacuten histoacuterica de los modelos atoacutemicos
Documento biograacutefico Sistema perioacutedico y enlace quiacutemico
Texto Mendeleiev y la clasificacioacuten de los elementos Mendeleiev y el sistema perioacutedico de los elementos
El sistema perioacutedico actual
Elementos quiacutemicos descubiertos por espantildeoles
Comentarios de textos originales de Blas Cabrera Los aacutetomos y aacutetomos y moleacuteculas
Pauling cientiacutefico y pacifista
El enlace quiacutemico
Tipos de sustancias seguacuten sus enlaces
Trabajos praacutecticos
iquestCuaacutel es la estructura de las sustancias
Mapa conceptual Estructura atoacutemica Sistema perioacutedico y enlace quiacutemico
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
558
LECCIONES INTERACTIVAS DE QUIacuteMICA SIMULACIONES DE ESTRUCTURA ATOacuteMICA EL MODELO ATOacuteMICO DE BOHR ESPECTROS DE ABSORCIOacuteN Y EMISIOacuteN
Introduccioacuten
El modelo atoacutemico de Rutherford (1911) que es correcto en cuanto a la estructura nuclear no explica
entre otras cosas la estabilidad del aacutetomo y los espectros atoacutemicos En el antildeo 1913 el fiacutesico daneacutes Niels
Bohr disciacutepulo de Rutherford propone un modelo para el aacutetomo de hidroacutegeno basado en tres postulados
que combina aspectos de la fiacutesica claacutesica y de la fiacutesica moderna (aspectos cuaacutenticos) Posteriormente
Sommerfeld indica que las orbitas del electroacuten alrededor del nuacutecleo tambieacuten podiacutean ser eliacutepticas
apareciendo el modelo conocido como de Bohr-Sommerfeld que requeriraacute posteriormente del uso de tres
nuacutemeros cuaacutenticos para definir la energiacutea del electroacuten en la oacuterbita la forma del oacuterbital y la orientacioacuten (n
l ml) A estos nuacutemeros se les conoce actualmente como nuacutemero cuaacutentico principal secundario y
magneacutetico
En el antildeo 1924 el priacutencipe y fiacutesico franceacutes De Broglie afirma el comportamiento ondulatorio del electroacuten
del aacutetomo de hidroacutegeno Schroumldinger fiacutesico austriaco en el antildeo 1926 da un tratamiento cuaacutentico al
electroacuten definiendo una funcioacuten de onda cuya solucioacuten viene dada por los tres nuacutemeros cuaacutenticos
anteriores que describen un orbital atoacutemico (nube de carga)
El cuadrado de la funcioacuten de onda de Schroumldinger 2 representa la probabilidad de encontrar al electroacuten en
una regioacuten cercana al nuacutecleo pudiendo dar de esta manera una forma a los orbitales atoacutemicos
El principio de incertidumbre de Heisenberg (1927) es una consecuencia inevitable de la mecaacutenica
cuaacutentica y contradice totalmente la idea de orbita circular definida por Bohr
Leccioacuten 1 Leccioacuten interactiva del aacutetomo de hidroacutegeno Entra en la siguiente direccioacuten
httpwwwwalter-fendtdeph11sbohrh_shtm
para ello pica en la direccioacuten o en el graacutefico adjunto pulsando la
tecla control
Despueacutes de familiarizarte con el funcionamiento del applet realiza
las siguientes actividades
ACTIVIDADES
A1 Completa la siguiente tabla con los valores del applet y contesta a las preguntas
que se te plantean
ni r E
1
2
3
4
5
6
1 Analiza los valores de los radios para las siete primeras oacuterbitas de Bohr y busca la relacioacuten que
existe entre cada una de ellas con la de la 1ordf oacuterbita de Bohr Busca en el libro de texto la ecuacioacuten
que define el radio de las oacuterbitas r en funcioacuten de n Analiza lo observado iquestsigue la proporcioacuten de
radios 4 9 16 25 36 49 con respecto al radio de la 1ordf oacuterbita iquestpor queacute
2 Analiza los valores de la energiacutea para las siete primeras oacuterbitas de Bohr y busca la relacioacuten
que existe entre cada una de ellas con la de la 1ordf oacuterbita de Bohr Fiacutejate que todas las energiacuteas de las oacuterbitas de Bohr son negativas iquestPor queacute A medida que ldquonrdquo aumenta tambieacuten lo
hace la energiacutea del electroacuten iquestPor queacute Si n tiende a infinito (electroacuten infinitamente separado del
protoacuten del nuacutecleo a que valor tiende la energiacutea (Por esto el aacutetomo es maacutes estable que sus
componentes aislados Expliacutecalo) 3 Usando el applet observa y analiza la energiacutea de la oacuterbita 1 y luego la energiacutea de la oacuterbita 3 Fiacutejate y
responde iquestcoacutemo se mueve el electroacuten iquestSe mueve con igual velocidad lineal el electroacuten en la oacuterbita 3 que
en la 1 iquestdoacutende es mayor Busca en el libro de texto la ecuacioacuten que define la velocidad del electroacuten v en
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
559
funcioacuten de n a partir del 2ordm postulado de Bohr Analiza el significado fiacutesico de la ecuacioacuten que nos da la
velocidad del electron y de queacute magnitudes depende y relacioacutenalo con lo observado en el applet
A2 Boumlhr basaacutendose en la interaccioacuten electrostaacutetica y en las leyes del movimiento de Newton demostroacute que
la energiacutea que tiene el electroacuten en el aacutetomo de hidroacutegeno viene dado por
2
1middot
nRE Hn
Donde RH la constante de Rydberg tiene un valor de RH = 218middot 10
-18 J
La variacioacuten de energiacutea de una transicioacuten vendraacute dada seguacuten la ecuacioacuten de Planck por
22
11middotmiddotmiddot
fi
Hifnn
Rc
hhEEE
donde h es la constante de Planck h=663middot10-34 Jmiddots y c es la velocidad de luz (c=3middot108 mmiddots-1) 1 Determina mediante el applet la energiacutea de la radiacioacuten emitida en el salto del electroacuten del nivel n=3 a
n=1 por una simple resta (nivel tres menos nivel uno) El resultado debe dar un valor positivo iquestQueacute
significa Haciendo uso de la ecuacioacuten de Planck E = hmiddot determina despejando la frecuencia de esa
liacutenea espectral
2 Ahora de forma analiacutetica mediante la ecuacioacuten de Rydberg 1 = RH (1ni2 ndash 1nj
2) doacutende ni=1 y nj=3
determina la longitud de onda de esa radiacioacuten y posteriormente la frecuencia ( = c) Por la ecuacioacuten de
Planck calcula la energiacutea de esa transicioacuten
3 Compara los valores iquestse obtiene la misma energiacutea por ambos caminos
4 iquestCuaacutel es la longitud de onda en nanoacutemetros de un fotoacuten emitido durante la transicioacuten desde el estado n i
igual a 5 al estado nf igual a 2 en el aacutetomo de hidroacutegeno iquestEs un proceso de absorcioacuten o de emisioacuten de
energiacutea iquestA queacute tipo de liacutenea espectral da lugar la anterior transicioacuten electroacutenica
A3 El proceso de emisioacuten de energiacutea seguacuten la teoriacutea atoacutemica de Boumlhr ocurre en un aacutetomo de
hidroacutegeno excitado donde un electroacuten que inicialmente esta en y una oacuterbita de mayor energiacutea
regresa a su orbita estacionaria de menor energiacutea y en este proceso libera un fotoacuten cuya diferencia
de energiacutea viene dada por la ecuacioacuten de Planck
1 iquestCuaacutel es la longitud de onda correspondiente en nanoacutemetros de un fotoacuten emitido durante la transicioacuten
del ni = 6 al nf = 4 en el aacutetomo de hidroacutegeno
2 iquesty si ahora salta al nivel 3
3 iquesty si por uacuteltimo salta al nivel 1 (estado fundamental) 4 Indica a queacute tipo de liacutenea espectral (regioacuten del espectro) da lugar cada una de las anteriores saltos
electroacutenicos
5 Indica consultando la tabla siguiente las regiones del espectro y las series espectrales
de emisioacuten del aacutetomo de hidroacutegeno a que corresponderiacutean las transiciones de las
actividades A2 y A3 Serie nf ni Regioacuten del espectro
Lyman 1 234 Ultravioleta
Balmer 2 345 Visible y UV
Paschen 3 456 Infrarrojo
Brackett 4 567 Infrarrojo
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
560
Leccioacuten 2 ldquoLeccioacuten interactiva espectros del aacutetomo de
hidroacutegeno Modelo de Boumlhrrdquo
Entra en la siguiente direccioacuten pulsando con control en el
graacutefico
httpwwweducarednetaprendeanavegar3premiadosganadores
d456
A continuacioacuten del menuacute que aparece a la izquierda
haz clic en Bohr
Haz clic en el menuacute superior en Fundamentos
Busca la EXPERIENCIA y pincha en ella con el ratoacuten
Ya estaacutes en disposicioacuten de empezar a trabajar de forma interactiva
1 Juega con el applet cambiando la oacuterbita actual inicial (nj) y la orbita de destino final (ni)
Fiacutejate en el espectro de emisioacuten (salto de una oacuterbita exterior a otra interior) Tambieacuten puedes
cambiar el radio de las cuatro primeras oacuterbitas Analiza lo que observas
2 Usando el applet (con los radios de oacuterbita iniciales) anota la longitud de onda de la radiacioacuten
emitida para el salto del nivel 3 al nivel 1 iquestEn queacute regioacuten del espectro electromagneacutetico se
encuentra esa radiacioacuten iquestA queacute serie del aacutetomo de hidroacutegeno pertenece dicha liacutenea espectral
3 Utilizando la ecuacioacuten de Rydberg determina la del salto anterior
Ayuda 1 = RH (1ni2 ndash 1nj
2) constante de Rydberg = 1097middot10
7 m
-1
4 Compara el valor obtenido de la longitud de onda del apartado 3 (forma analiacutetica) con el del
apartado 2 (por el applet)
Ayuda 1nm=10-9
m
5 iquestDe queacute color es la liacutenea que responde al salto del nivel n=3 al n=2 iquestPor queacute estaacute en la regioacuten
del visible iquestA queacute serie pertenece iquestCuaacutel es la energiacutea y la frecuencia de la radiacioacuten emitida
Ayuda = c E = hmiddot (Ec Planck) c=3middot108 mmiddots
-1 h=663middot10
-34 Jmiddots
6
7 6 Para el salto del nivel n=1 al n=4 (espectro de absorcioacuten) iquesten queacute zona del espectro
electromagneacutetico estaacute definida la raya oscura iquesty para la transicioacuten n=2 a n=3 iquestCuaacuteles son las
longitudes de onda de las radiaciones absorbidas
8
9
10 7 Si variamos el radio de la orbita 3 y ponemos un valor de 496 con respecto a la primera oacuterbita
determina la longitud de onda del salto del nivel n=4 a n=3 iquestEn queacute zona del espectro estariacutea esta
transicioacuten
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
561
Otras direcciones para el bloque I Estructura atoacutemica
Una direccioacuten muy interesante de estructura atoacutemica con numerosas animaciones interactivas en flash
Leccioacuten 3 ldquoLeccioacuten interactiva sobre el Sistema Perioacutedicordquo
httpeoscnicemecdesmem2002quimicaindexhtml Aquiacute puedes ver lo siguiente
Evolucioacuten histoacuterica de la tabla perioacutedica
Orbitales atoacutemicos y estructura electroacutenica
Todos los espectros atoacutemicos de los elementos quiacutemicos (hasta Z=98)
Caracteriacutesticas de los elementos quiacutemicos
Historia de la Ciencia
Tabla perioacutedica actual Caracteriacutesticas
Propiedades perioacutedicas
Juegos
Etc
No olvides trabajar en esta direccioacuten Te ayudaraacute a comprender el bloque de estructura atoacutemica de
quiacutemica Sobre todo analiza los apartados subrayados
Leccioacuten 4 ldquoLeccioacuten interactiva sobre el Sistema Perioacutedico y propiedades perioacutedicasrdquo
Teclea la direccioacuten o pulsa con control sobre el graacutefico
httpeoscnicemecdesmem2000tablapindexhtm
Aquiacute encontraraacutes
Concepto del aacutetomo a lo largo de la historia
Propiedades perioacutedicas
Tabla perioacutedica
Actividades tipo test y actividades a desarrollar Actividades
Usando el programa determinar y describir razonadamente el elemento de mayor energiacutea de ionizacioacuten
el elemento de menor energiacutea de ionizacioacuten
el elemento de mayor radio atoacutemico
el grupo al que pertenecen los elementos que presentan mayor potencial de ionizacioacuten en
cada periacuteodo
una regla general que indique la variacioacuten del radio atoacutemico dentro de un mismo grupo y
dentro de un mismo periodo
una regla general que indique la variacioacuten del potencial de ionizacioacuten en el sistema
perioacutedico
coacutemo variacutea de forma general el radio atoacutemico en los grupos
cuaacuteles son los elementos de mayor y menor valor de electronegatividad
una regla general que indique la variacioacuten de la electronegatividad en los periacuteodos del
sistema perioacutedico
una regla general que indique la variacioacuten de la electronegatividad en los diferentes grupos
del sistema perioacutedico
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
562
Otra direccioacuten maacutes
Leccioacuten 5 ldquoLeccioacuten interactiva sobre los nuacutemeros
cuaacutenticos y los orbiacutetales atoacutemicosrdquo Entra en la siguiente
direccioacuten
httpwebphysicsdavidsoneduAppletsHydrogenicdefault
html
(Haz clic sobre el grafico pulsando control)
En esta direccioacuten podraacutes dibujar todos los orbitales
atoacutemicos (s p d y f) y veraacutes como medida que ldquonrdquo
aumenta tambieacuten lo hace el orbital asiacute 1s lt 2s lt3s
2plt3plt4p etc Se puede ver a los orbitales de tres formas
distintas radial angular y mapa de densidad
electroacutenica (nube de carga)
Desde un punto de vista mecano-cuaacutentico los nuacutemeros cuaacutenticos son soluciones de la ecuacioacuten
de Schroumlndinger
nordmcuaacutentico posibles valores
n principal 123 l secundario 0(n-1)
m magneacutetico -l 0+l
Modifica los tres nuacutemeros cuaacutenticos y observa su representacioacuten
En la columna o tabla puedes modificar los valores de los nuacutemeros cuaacutenticos (nlm) del aacutetomo
de Hidroacutegeno Al hacer clic sobre Dibuja o ldquoPlotrdquo se representaraacuten Despueacutes de familiarizarte con el funcionamiento del applet realiza las siguientes actividades
ACTIVIDADES
1 Indica cuaacutentos orbitales pueden existir a) en el primer nivel de energiacutea b) en el segundo nivel
de energiacutea Escribe coacutemo se denominan dibujalos e indica los tres nuacutemeros cuaacutenticos que
caracterizan a cada uno de ellos Comprueba tus respuestas por medio del applet y realiza un
informe con los resultados obtenidos
2 Describe la forma geomeacutetrica y el nuacutemero de orbitales s p y d que hay en el tercer nivel de
energiacutea Describe los tres nuacutemeros cuaacutenticos que caracterizan a cada uno de ellos Comprueacutebalo
mediante el applet
3 Indica razonadamente si las siguientes ternas de nuacutemeros cuaacutenticos (nlm) pueden representar
a un orbital Indica en cada caso a cuaacutel y comprueacutebalo mediante el applet
a) (100) b) (000) c) (111) d) (200) e) (201) f)(210) g) (211)h) (21-1) i)
(220) j)(31-1) k) (321) l) (123) Comprueba tus respuestas mediante el applet y
justifica los resultados obtenidos
Volver a la paacutegina proncipal
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
563
EL EXPERIMENTO DE DISPERSIOacuteN DE LAS PARTIacuteCULAS ALFA
ERNEST RUTHERFORD (1871-1937)
ldquohellip Habiacutea observado la dispersioacuten de partiacuteculas y el doctor Geiger en mi laboratorio lo habiacutea
examinado con detalle Encontroacute que en laminas de metales pesados que
la dispersioacuten era normalmente pequentildea del orden de un grado Un diacutea
Geiger vino y me dijo iquestNo piensa que el joven Marsden a quien estoy
formando en meacutetodos radiactivos debe empezar una pequentildea
investigacioacuten Por entonces yo habiacutea pensado tambieacuten en eso y dije iquestPor
queacute no lo dejamos ver si una partiacutecula puede escapar formando un
aacutengulo grande Puedo decirle en confianza que no creiacute que esto tuviera
lugar pues sabiacuteamos que las partiacuteculas eran partiacuteculas muy raacutepidas con
gran masa y una gran cantidad de energiacutea cineacutetica y puede demostrarse que si la dispersioacuten se debe
al efecto de acumulacioacuten de pequentildeas dispersiones la probabilidad de dispersioacuten de una partiacutecula
hacia atraacutes era muy pequentildea
Despueacutes recuerdo que dos o tres diacuteas maacutes tarde Geiger vino hacia miacute con gran excitacioacuten
diciendo Hemos podido obtener algunas partiacuteculas yendo hacia atraacutes retrocediendo hacia
nosotros
Este era sin duda el hecho maacutes increiacuteble que habiacutea sucedido en mi vida Era casi tan
increiacuteble coacutemo si lanzases una concha de 15 pulgadas a un trozo de papel de seda y volviera hacia
ti y te golpease En consideracioacuten al hecho comprobeacute que esta dispersioacuten hacia atraacutes debe ser el
resultado de una colisioacuten simple y cuando hice los caacutelculos comprobeacute que era imposible obtener
nada de este orden de magnitud a menos que se coja un sistema en el cual la gran parte de la masa
del aacutetomo se concentreacute en un nuacutecleo diminuto Fue entonces cuando tuve la idea de un aacutetomo con
un centro de masa diminuto provisto de una cargardquo
Ernest Rutherford ( 1911)
Adaptado de DICKERSON R GRAY H y HAIGHT G (1980) Principios de Quiacutemica Reverteacute
Barcelona
ACTIVIDADES PARA COMENTAR EL TEXTO DEL EXPERIMENTO DE
RUTHERFORD
1 Lee el texto anterior iquestCuaacutel fue el origen del experimento
2 Completa la ficha de vocabulario con los teacuterminos cientiacuteficos que desconozcas
3 Haz un breve resumen utilizando tus propias palabras de las ideas maacutes importantes del texto
Pon un tiacutetulo adecuado al texto
4 A que se refiere el investigador cuando habla de los meacutetodos radiactivos Busca informacioacuten
sobre ello y descriacutebelo
5 Explica iquestqueacute son las partiacuteculas alfa iquestCoacutemo se obtienen iquestPara queacute las utilizo Rutherford
6 Sentildeala aplicaciones que conozcas de las reacciones nucleares
7 Localiza y sentildeala en el texto distintos aspectos de la metodologiacutea cientiacutefica que veas
reflejados en su lectura
8 Di el nombre y expoacuten la teoriacutea atoacutemica del cientiacutefico que en el siglo XIX pensaba que los
aacutetomos eran partiacuteculas indivisibles
9 Explica brevemente como se descubrieron las partiacuteculas fundamentales del aacutetomo
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
564
En el dibujo siguiente se muestra una representacioacuten esquemaacutetica del montaje experimental utilizado
por Rutherford para estudiar la ldquodispersioacuten de partiacuteculas
Comenta y describe la funcioacuten de cada uno de los elementos utilizados en el montaje experimental
Diferencia entre materiales y aparatos y completa un cuadro como el siguiente
ELEMENTOS DEL MONTAJE
EXPERIMENTAL
FUNCIOacuteN QUE DESEMPENtildeAN
MATERIALES
APARATOS
ACTIVIDAD Los resultados previsibles para este experimento deberaacuten ser interpretados en
funcioacuten de una teoriacutea la misma que guioacute el disentildeo experimental y las observaciones a realizar
1 ) iquestDe queacute teoriacutea se trata iquestQueacute investigador la elaboroacute Describe sus aspectos fundamentales
2) iquestQueacute modelos teoacutericos se utilizan en dicha teoriacutea para explicar los hechos observados
3) De acuerdo al montaje experimental realizado (esquematizado en el dibujo) iquestQueacute observaciones se espera
encontrar Razona sobre ello y descriacutebelas
4) Representa mediante un dibujo los resultados maacutes probables iquestRealmente se encontraron eacutestos Antildeade en
el dibujo las discrepancias encontradas
5)Analiza si existe contradiccioacuten entre los hechos experimentales y la teoriacutea desde la cual se planteoacute y guioacute el
experimento iquestEn queacute consiste esta discrepancia
6)iquestQueacute hizo Rutherford para explicar estos hechos
7) Resultoacute modificada la teoriacutea anterior iquestEn que sentido iquestSe han utilizado nuevos modelos teoacutericos
8)Explica el modelo atoacutemico de Rutherford iquestQueacute hechos consiguioacute explicar iquestCuaacuteles fueron sus
limitaciones iquestQueacute hechos no pudo explicar iquestPor queacute otro modelo atoacutemico fue sustituido
9) Sentildeala aspectos biograacuteficos de Rutherford Sentildealando cronoloacutegicamente hechos cientiacuteficos paralelamente
con los sociales resaltando las caracteriacutesticas de la sociedad de su eacutepoca y las relaciones ciencia tecnologiacutea y
Sociedad (CTS)
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
565
COMENTARIO DE TEXTO UN EXPERIMENTO HISTOacuteRICO CRUCIAL LA EXPERIENCIA DE RUTHERFORD El fiacutesico britaacutenico Ernest Rutherford y sus colaboradores Hans Geiger y Ernest Marsden en 1911 bombardearon con partiacuteculas alfa (con carga positiva) una laacutemina muy fina de oro y observaron que aunque la mayor parte de las partiacuteculas la atravesaban sin desviarse unas pocas sufriacutean una desviacioacuten bastante acusada e incluso algunas rebotaban al llegar a la laacutemina Para explicar estos resultados Rutherford propuso el modelo nuclear del aacutetomo seguacuten el cual la carga positiva de un aacutetomo y la mayoriacutea de su masa estaacuten concentradas en una pequentildea regioacuten central llamada nuacutecleo En este modelo los electrones con carga negativa giraban en oacuterbitas alrededor del nuacutecleo
Actividades
1 iquestQueacute resultados de la dispersioacuten de partiacuteculas alfa cabiacutea esperar seguacuten el modelo atoacutemico de Thomson (los aacutetomos son una esfera de masa y carga uniformes)
2 iquestQueacute resultados experimentales se obtuvieron 3 iquestCoacutemo interpreto Ruthehrford de los resultados inesperados 4 iquestQueacute conclusiones sobre la estructura del aacutetomo enuncio Rutherford 5 iquestQueacute limitaciones o fallos teniacutea el modelo de Rutherford
Las grandes desviaciones de algunas partiacuteculas alfa solo se podiacutean explicar por choque con una partiacutecula de gran masa y elevada carga positiva Eso hizo desechar a Rutherford el Modelo atoacutemico de Thomson el aacutetomo no puede ser una esfera de masa y carga uniformes (Lo que cabiacutea esperar seguacuten el modelo e Thomson que todo el haz de partiacuteculas alfa atravesase la lamina abrieacutendose algo maacutes dispersioacuten y al chocar con la pantalla se originase una mancha fluorescente en liacutenea con el haz) El mismo Rutherford describioacute su asombro ante el resultado con estas palabras ldquohellip Esto es lo maacutes increiacuteble que me ha ocurrido en mi vida Tan increiacuteble como si un proyectil de 15 pulgadas disparado contra una lamina de papel de seda saliese rebotado se volviera y lo golpease a uno helliprdquo De la interpretacioacuten del experimento crucial (1911) Rutherford concluyo que
Toda su carga positiva del aacutetomo estaba concentrada en un pequentildeo granulo central donde reside ademaacutes toda sus masa (el nuacutecleo)
Los electrones giran alrededor del nuacutecleo para no caer sobre eacutel por atraccioacuten electrostaacutetica
El aacutetomo estaba praacutecticamente hueco El anaacutelisis de los datos experimentales indicaba que el radio del nuacutecleo era maacutes de diez mil veces menor que el del aacutetomo
El nuacutemero de cargas positivas elementales en el nuacutecleo (nuacutemero de protones) coincide con el nuacutemero de orden del elemento en la tabla perioacutedica
Coacutemo la masa atoacutemica de los elementos tiene un valor mucho mayor que el calculado a base de los protones del nuacutecleo predice la existencia de otra partiacutecula nuclear sin carga que llamo neutrones (descubierto por Chadwick en 1932 al bombardear berilio con partiacuteculas alfa)
Modelo Nuclear del aacutetomo Fallos del modelo nuclear En contradiccioacuten con las leyes electromagneacuteticas claacutesicas (el electroacuten al girar emite
energiacutea radiante y acabariacutea cayendo sobre el nuacutecleo)
No explicaba los espectros de rayas discontinuos de los aacutetomos de unas frecuencias caracteriacutesticas
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
566
ACTIVIDAD Realiza un breve comentario de la siguiente carta de Niels Bohr a Rutherford
CORRESPONDENCIA RUTHERFORD - BOHR
hellip ldquoDentro le mando el primer capitulo de mi artiacuteculo sobre la constitucioacuten del aacutetomo Espero que
los proacuteximos le seguiraacuten en unos pocos diacuteas Uacuteltimamente he hecho grandes progresos en el trabajo y
espero tener eacutexito en extender las consideraciones empleadas a un nuacutemero de diferentes fenoacutemenos
tales como la emisioacuten de las liacuteneas espectrales magnetismo hellip y posiblemente una indicacioacuten de una
teoriacutea de la constitucioacuten de las estructuras cristalinas hellip Como podraacute observar el primer capiacutetulo trata
principalmente del problema de la emisioacuten de las liacuteneas del espectro considerado desde el punto de
vista esbozado en mi carta anterior Trato de demostrar que desde tal punto de vista parece posible
dar una interpretacioacuten simple a la ley del espectro de hidroacutegeno y que el caacutelculo parece estar
cuantitativamente de acuerdo con los experimentos hellip Espero se daraacute cuenta que he considerado
cuidadosamente el uso simultaacuteneo de la mecaacutenica claacutesica y de la nueva visioacuten sobre la teoriacutea de la
radiacioacuten introducida por Planck Estoy deseando saber que le parece todo estordquo
(Carta de Niels Bohr a Rutherford 6 de Marzo 1913)
Adaptado de Marco B (1992)
ACTIVIDAD Resume las ideas fundamentales que se recogen en los siguientes textos
originales de Rutherford
ldquohellipLa idea de la constitucioacuten del nuacutecleo de los aacutetomos surgioacute inicialmente del intento de contar la
dispersioacuten de partiacuteculas que formaban grandes aacutengulos en su paso a traveacutes de finas laacuteminas de
materia Cayendo en la cuenta de la gran masa y velocidad de las partiacuteculas esas desviaciones tan
grandes eran muy considerables e indicaban que un fuerte campo eleacutectrico o magneacutetico existiacutea en el
aacutetomo Teniendo en cuenta estos resultados parecioacute necesario asumir que e l aacutetomo consta de un
nuacutecleo con masa y carga de muy pequentildeas dimensiones comparado con la magnitud normalmente
aceptada del diaacutemetro del aacutetomo Este nuacutecleo cargado positivamente contiene la mayor parte de la masa
del aacutetomo y estaacute rodeado a una cierta distancia de un conjunto de electrones igual en nuacutemero a la
carga positiva del nuacutecleo En estas condiciones un intenso campo eleacutectrico existe cerca del nuacutecleo y
la gran desviacioacuten de las partiacuteculas en un choque con un aacutetomo simple tiene lugar cuando la
partiacutecula pasa cerca del nuacutecleo (Rutherford 1920)
Cuando un chorro de partiacuteculas incide sobre una laacutemina fina de oro u otro metal una
pequentildea cantidad de las partiacuteculas se dispersan hacia el punto de partida y desaparecen formando un aacutengulo de
maacutes de 9 0ordm El nuacutemero de estas partiacuteculas es enormemente grande mucho maacutes de lo esperado si el aacutengulo
pequentildeo de dispersioacuten del rayo principal se suma al efecto resultante de multitud de desviaciones pequentildeas
Parece claro que pasando a traveacutes de la materia las partiacuteculas a encontraban a veces un campo tan intenso en
el aacutetomo que rebotaban en su camino como resultado de la colisioacuten
Cuando consideramos la masa y la energiacutea de una partiacutecula la observacioacuten es maacutes
sorprendente pues indica que el aacutetomo es el lugar de campos de rebote gigantes Suponiendo que las fuerzas
que median en tales colisiones son del tipo electrostaacutetico se puede deducir que para ocasionar tales rebotes
de las partiacuteculas en un choque atoacutemico el aacutetomo debe contener un centro con masa cargada de muy
pequentildeas dimensiones De esto surgioacute la idea del ahora conocido nuacutecleo del aacutetomo en la cual se considera el
aacutetomo compuesto de un nuacutecleo cargado positivamente que contiene la mayor parte de la masa del aacutetomo
rodeado a unas distancias relativamente grandes por una distribucioacuten de electrones iguales en nuacutemero a las
unidades de carga positiva concentrada en su nuacutecleo
(Discurso de Rutherford a la Sclence Masters Association Cambriacutegde 1923 doce antildeos
despueacutes de sus observaciones)
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
567
DOCUMENTO BIOGRAacuteFICO EVOLUCIOacuteN HISTOacuteRICA DE LOS
MODELOS ATOacuteMICOS (Adaptado del almanaque del 2002 de la Sociedad Canaria de profesores de fiacutesica y quiacutemica)
En 1839 con las investigaciones de Faraday sobre el paso de la electricidad a traveacutes de las disoluciones
se pensoacute que los aacutetomos no eran indivisibles tal y como pensaba Dalton Estas investigaciones y las
realizadas en tubos de descargas de gases pusieron de manifiesto la naturaleza eleacutectrica de la materia
Thomson en 1897 mediante sus investigaciones con rayos catoacutedicos identifico el electroacuten tratando de
esbozar una imagen del aacutetomo que tenia en cuenta los nuevos datos Surgen asiacute los modelos atoacutemicos
Niels Bohr (1885-1962) fiacutesico daneacutes propuso el primer modelo precuaacutentico del aacutetomo basado
en tres postulados Recibioacute el Premio-Nobel de fiacutesica en 1922 por su investigacioacuten relativa a la
estructura de los aacutetomos y la radiacioacuten que emana de ellos Trabajoacute
como disciacutepulo de Thomson y Rutherford y cuando visitoacute Estados
Unidos en 1939 llevoacute la noticia de que Hahn Lise Meitner y
Strassman habiacutean descubierto la fisioacuten del uranio Este fue el cimiento
de la bomba atoacutemica desarrollada en Estados Unidos durante la 2ordf
Guerra Mundial
Antes de salir de Dinamarca en l943 perseguido por los nazis
disolvioacute en aacutecido las medallas de oro del Premio Nobel que le habla
dado a guardar Von Laue y Franck La botella con la solucioacuten de oro
se quedoacute en eacutel Laboratorio de Bohr durante la guerra y cuando
regresoacute a Copenhague precipitoacute el oro y mandoacute refundir las medallas
Despueacutes de la Guerra se comprometioacute en actividades humanitarias y
pacifistas asiacute obtuvo el premio Aacutetomos por la Paz en 1957
John Dalton (1766-1844) nacioacute en
Inglaterra en el seno de una familia
humilde A los 19 antildeos ya era director
de escuela y formuloacute su teoriacutea atoacutemica
en 1803 Fue el primero en publicar una
tabla de masas atoacutemicas relativas y en
dar una base cuantitativa de la teoriacutea
atoacutemica
Propuso su teoriacutea atoacutemica en 1808 asiacute
como una tabla de siacutembolos de
elementos maacutes tarde sustituida En
1826 recibioacute la medalla de oro de la
Royal Societyy de Londres y de la
Academia Francesa de Ciencias
Sir Joseph J
Thomson (1856-
1940) onsiderado
el descubridor del
electroacuten abrioacute el
campo de la fiacutesica
de las partiacuteculas
subatoacutemicas con
su trabajo sobre la
desviacioacuten de los
rayos catoacutedicos
(electrones) en un
campo eleacutectrico
Recibioacute el Premio
Nobel en 1906
Ernest Rutherford (1871-1937)
Fundamentoacute el modelo actual del
aacutetomo formado por un nuacutecleo muy
pequentildeo en el que se concentra la
mayor parte de la masa rodeado por
electrones que ocupan un volumen
mucho mayor Esto lo determinoacute en el
antildeo 1910 mediante la dispersioacuten de
partiacuteculas alfa por laacuteminas de oro con
la colaboracioacuten de Geiger y Mardsen
Al recibir el Premio Nobel de quiacutemica
en 1908 dijo y yo que me creiacutea fiacutesico
Erwin
Schroacutedinger
(1887-1961) nacioacute
en Austria y
publicoacute en 1925 su
famosa ecuacioacuten
de ondas que jugoacute
un papel crucial en
el desarrollo de la
mecaacutenica cuaacutentica
GUIacuteA DE LECTURA 1 Lee el documento biograacutefico y realiza un esquema que recoja las ideas fundamentales del mismo
2 Despueacutes de leer el documento biograacutefico elige uno de los cientiacuteficos que aparecen en el mismo y busca la
informacioacuten necesaria y completa sus aspectos biograacuteficos utilizando la ficha y los documentos de apoyo
entregados por el profesorado sentildealando sus principales aportaciones a la Ciencia y a la Sociedad
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
568
FICHA BIOGRAFIacuteAS DE CIENTIacuteFICOS
Nombre del alumnoa _____________________________ Grupo_____________________
ACTIVIDAD Despueacutes de leer la biografiacutea del cientiacutefico completa la siguiente ficha
Busca la informacioacuten necesaria y utiliza los documentos de apoyo entregados por el
profesorado
BIOGRAFIacuteA DEL CIENTIacuteFICO (___________ - __________)
1 PERFIL BIOGRAacuteFICO
(Cronologiacutea que recoja los principales aspectos de su vida y de su
obra Principales aportaciones realizadas Hechos maacutes destacados)
2 FORMACIOacuteN CIENTIacuteFICA
Principales influencias que recibioacute Ideas dominantes de la Ciencia en
la que se formo Cuaacuteles fueron sus maestros y marcos teoacutericos que
existiacutean en su eacutepoca y que influyeron en su formacioacuten Estado en que
se encontraban los problemas que maacutes tarde abordoacute
3 LA CIENCIA Y LA SOCIEDAD DE SU EacutePOCA
Contexto social y poliacutetico que se viviacutea Influencia de la sociedad de su
eacutepoca en los desarrollos cientiacuteficos Principales acontecimientos
ideas sociales y poliacuteticas de la sociedad de su eacutepoca
4 APORTACIONES A LA CIENCIA
Descubrimientos realizados y teoriacuteas elaboradas Principales obras
escritas por orden cronoloacutegico
5 RELACIONES CON SUS CONTEMPORANEOS
Otros cientiacuteficos o personas relevantes de la sociedad de su eacutepoca
6 APLICACIONES TECNOLOacuteGICAS E IMPLICACIONES SOCIALES DE
LOS DESCUBRIMIENTOS CIENTIacuteFICOS
Establecer un paralelismo cronoloacutegico que sentildeale las interrelaciones
entre la Ciencia la Tecnologiacutea y la Sociedad
7 BIBLIOGRAFIacuteA UTILIZADA
Libros o artiacuteculos de revistas utilizados materiales o documentos de
apoyo entregados por el profesorado y utilizados
Resentildear en la forma APELLIDO Nombre (antildeo) Titulo del libro o
artiacuteculo Ciudad Editorial o nombre nuacutemero y paacuteginas de la revista
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
569
DOCUMENTO BIOGRAacuteFICO SISTEMA PERIOacuteDICO Y ENLACE QUIacuteMICO (Adaptado del almanaque del 2002 de la Sociedad Canaria de profesores de fiacutesica y quiacutemica)
Dimitri Mendelegraveiev (1834-1907) nacioacute en Tobolsk (Siberia) y era el maacutes pequentildeo de trece
hermanos En 1856 terminoacute su carrera de quiacutemica y en 1867 fue
nombrado profesor de quiacutemica inorgaacutenica en la Universidad de
San Petersburgo En la formulacioacuten de su Ley Perioacutedica que
se recoge en el texto ldquoLos principios de la Quiacutemica consideroacute
que las propiedades de los aacutetomos se encontraban relacionadas
con sus masas atoacutemicas lo que constituyoacute una idea brillante por
aquella eacutepoca ya que no se conociacutea nada acerca de la estructura
atoacutemica Mendelegraveiev dejo huecos en su tabla y posteriormente
se comproboacute que tenla razoacuten con el descubrimiento de
elementos como el galio (1874) escandio (1879) y germanio
(1885) Hoy se sabe que la base fundamental de la periodicidad
es el nuacutemero atoacutemico y no la masa atoacutemica
En el antildeo 1890 renuncioacute a la Universidad por el trato opresivo
que el gobierno daba a los estudiantes algunos fueron exiliados
a Siberia por la falta de libertad acadeacutemica
Friedrich August Kekuleacute
(1829-1896) quiacutemico alemaacuten al
que se le reconoce el
establecimiento de las bases de
la moderna teoriacutea estructural de
la quiacutemica orgaacutenica En 1858
demostroacute que el carbono era
tetravalente y que sus aacutetomos
podiacutean unirse formando largas
cadenas lo que facilitoacute la
comprensioacuten de los compuestos
orgaacutenicos Descubrioacute la
estructura ciacuteclica de los
compuestos aromaacuteticos como el
benceno de gran importancia
para el desarrollo posterior de
los colorantes
Glibert Newton Lewis (1875-
1946) nacioacute en Massachusetts
En la universidad de Harvard
alcanzoacute el grado de doctor en
1899 y en 1912 fue nombrado
profesor en la Universidad de
Berkeley (California)
Contribuyoacute en diversas aacutereas de
la quiacutemica y fue el primero en
proponer que los aacutetomos
podriacutean mantenerse unidos por
medio de la comparacioacuten de
electrones De acuerdo con esta
idea introdujo el simbolismo de
las estructuras en las que los
electrones de valencia se
representan por puntos Linus Pauling nacioacute en Portland (USA)
en 1901 y se doctoroacute en quiacutemica en 1925
Ha realizado muchas contribuciones a la
comprensioacuten de la naturaleza del enlace
quiacutemico As introdujo conceptos como
electronegatividad y estructuras
resonantes En 1939 publicoacute sus ideas
sobre el enlace quiacutemico en un texto
titulado La Naturaleza del enlace
quiacutemico En 1954 recibioacute el premio
Nobel de quiacutemica por su trabajo de la
estructura molecular En 1962 recibioacute por
segunda vez el Premio Nobel ahora el de
la Paz
Wolfgang Pauil (1900-1958)
fiacutesico austriacuteaco que obtuvo el
Premio Nobel de fiacutesica en 1945
por el descubrimiento del
principio de exclusioacuten que lleva
su nombre Un artiacuteculo titulado
Los principios fundamentales de
la mecaacutenica cuaacutentica escrito en
1933 para el Handbuch der
Physik es reconocido como uno
de los mejores tratados de fiacutesica
cuaacutentica
GUIacuteA DE LECTURA 1 Lee el documento biograacutefico y realiza un esquema que recoja las ideas fundamentales del mismo
2 Despueacutes de leer el documento biograacutefico elige uno de los cientiacuteficos que aparecen en el mismo y busca la
informacioacuten necesaria y completa sus aspectos biograacuteficos utilizando la ficha y los documentos de apoyo
entregados por el profesorado sentildealando sus principales aportaciones a la Ciencia y a la Sociedad
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
570
TEXTO MENDELEIEV Y LA CLASIFICACIOacuteN DE LOS ELEMENTOS
laquoLa clasificacioacuten maacutes corriente de los elementos en metales y no metales esta basada en las
diferencias fiacutesicas entre ellos pero dicha divisioacuten no es tan niacutetida como pareciacutea Por ejemplo el
foacutesforo y otros elementos actuacutean como metales o como no metales seguacuten las ocasiones
Algunos grupos de elementos sin duda forman un todo y representan una serie natural de
manifestaciones semejantes de la materia (haloacutegenos grupo del nitroacutegeno alcalino-teacuterreos etc)
pero el descubrimiento de nuevos elementos tales como el rubidio el cesio y el talio para los
que no se habiacutea previsto sitio en las familias de elementos hasta entonces elaboradas indicaba
lo limitados que eran nuestros conocimientos Por otra parte las propiedades fiacutesicas de los
elementos tales como las oacutepticas eleacutectricas magneacuteticas etc no pueden servir como guiacutea para
una clasificacioacuten de los mismos pues aunque muchas de dichas propiedades se han determinado
con precisioacuten para algunos de ellos lo cierto a que un mismo elemento puede presentar
enormes diferencias en sus propiedades seguacuten el estado en que se encuentre Asiacute por ejemplo
podemos citar el caso del grafito y el diamante
Sin embargo a pesar de las diferencias entre las propiedades que un elemento puede presentar
seguacuten el estado en que se encuentre existe laquoalgoraquo que no cambia que nos permite afirmar que
se trata del mismo elemento En este sentido el uacutenico valor que no cambia que es el mismo
tanto en elemento libre (cualquiera que sea su estado) como cuando se ha combinado con otros
formando compuestos es la masa atoacutemica del elemento Por esta razoacuten me he ocupado de
buscar un sistema de clasificacioacuten de los elementos quiacutemicos basaacutendome en las masas
atoacutemicas El primer intento que hice en esa direccioacuten fue el siguiente Seleccioneacute los elementos
de masa atoacutemica maacutes pequentildea y los ordeneacute de manera creciente Con esto vi que apareciacutea una
periodicidad en sus propiedades raquo
Ensayos de ordenacioacuten de los elementos Dimitri Ivanovich Mendeleieff (1834 - 1907)
ACTIVIDADES
0 Analiza el texto de Mendeleiev y extrae las ideas maacutes importantes 1 iquestQueacute otros intentos conoces de clasificacioacuten de los
elementos Descriacutebelos 2 iquestEn que propiedad se basaba la clasificacioacuten perioacutedica de
los elementos de Mendeleiev 3 iquestEn la actualidad que propiedad se utiliza para la
clasificacioacuten perioacutedica de los elementos 4 Lee la siguiente biografiacutea de Mendeleiev y realiza un
resumen sentildealando los aspectos fundamentales de la misma
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
571
MENDELEacuteIEV DIMITRI IVAacuteNOVICH (1834-1907) Quiacutemico ruso conocido sobre todo por haber elaborado la tabla perioacutedica de los elementos quiacutemicos Esta
tabla expone una periodicidad (una cadencia regular) de las propiedades de los elementos cuando estaacuten
dispuestos seguacuten la masa atoacutemica
Mendeleacuteiev nacioacute en Tobolsk (Siberia) estudioacute quiacutemica en la Universidad de San Petersburgo y en 1859 fue
enviado a estudiar a la Universidad de Heidelberg Alliacute conocioacute al quiacutemico italiano Stanislao Cannizzaro
cuyos planteamientos sobre la masa atoacutemica determinaron su opinioacuten Participo con eacutel en eI I Congreso
Internacional de quiacutemica en Karlsruhe en 1860 Mendeleacuteiev regresoacute a San Petersburgo y fue profesor de
quiacutemica en el Instituto Teacutecnico en 1863 y profesor de quiacutemica general en la Universidad de San Petersburgo
en 1866 Escribioacute los dos voluacutemenes de Principios de quiacutemica (1868-1870) uno de los primeros libros de
texto sobre quiacutemica que se convirtioacute en un claacutesico traducido al ingleacutes en 1905 Durante la elaboracioacuten de este
libro Mendeleacuteiev intentoacute clasificar los elementos seguacuten sus propiedades quiacutemicas En 1869 publicoacute la
primera versioacuten de la tabla perioacutedica En 1871 publicoacute una versioacuten corregida en la que dejaba huecos
para elementos todaviacutea desconocidos Su tabla y sus teoriacuteas ganaron una mayor aceptacioacuten cuando
posteriormente se descubrieron tres de estos elementos el galio el germanio y el escandio Fue
galardonado con la medalla Davy por la Royal Society en 1882
Entre las investigaciones de Mendeleacuteiev tambieacuten hay que mencionar el estudio de la teoriacutea quiacutemica de la
disolucioacuten la expansioacuten teacutermica de los liacutequidos y la naturaleza del petroacuteleo de Bakuacute En 1887 emprendioacute un
viaje en globo en solitario para estudiar un eclipse solar
En 1890 abandonoacute la universidad como consecuencia de su postura poliacutetica partidaria de reformas sociales
En 1893 fue director del departamento de Pesas y Medidas de San Petersburgo cargo que desempentildeoacute hasta su
muerte
En su honor el elemento quiacutemico artificial de nuacutemero atoacutemico 101 obtenido en 1965 en el ciclotroacuten de
Berkeley por el equipo de Seaborg ha recibido el nombre de mendelevio
MENDELEIEV Y EL SISTEMA PERIOacuteDICO DE LOS ELEMENTOS
A mediados del siglo XIX se conociacutean ciertos elementos quiacutemicos como el hidroacutegeno el oxiacutegeno el
hierro el cloro etc hasta un nuacutemero de maacutes de cincuenta
Estos elementos diferiacutean mucho en sus propiedades y aparentemente pareciacutea existir poco o ninguacuten orden
entre ellos En estas circunstancias se celebroacute en la ciudad alemana de Karlsruhe el primer congreso
internacional de Quiacutemica era el antildeo 1860 A este congreso asistieron ciento cuarenta delegados de
todo el mundo y una de las conclusiones maacutes importantes del mismo fue la aceptacioacuten mayoritaria del
meacutetodo propuesto por Stanislao Cannizaro para la determinacioacuten de las masas de los aacutetomos de los
distintos elementos quiacutemicos (masas atoacutemicas)
Tambieacuten en dicho congreso Cannizaro defendioacute la hipoacutetesis de su maestro Avogadro (hoy ley por estar
perfectamente comprobada) mostrando pruebas experimentales que la apoyaban e hizo valer su
fecundidad 49 antildeos despueacutes de haber sido emitida y rechazada por sus contemporaacuteneos devolviendo asiacute
el meacuterito a Avogadro que habiacutea ya muerto haciacutea 4 antildeos
Entre los asistentes al congreso se encontraba el quiacutemico ruso Dimitri Mendeleiev quien impresionado
por los trabajos de Cannizaro comenzoacute a estudiar la lista de los elementos quiacutemicos conocidos
organizaacutendolos a partir de las regularidades en el comportamiento quiacutemico de los distintos elementos
obtenidos de modo experimental a lo largo de siglos Mendeleiev ordenoacute los 63 elementos conocidos
seguacuten el orden creciente de sus masas atoacutemicas Publicoacute esta ordenacioacuten en forma de tabla en 1869 a la
que llamoacute tabla perioacutedica de los elementos En su obra Principios de Quiacutemica describe su ley
Perioacutedica con las siguientes palabras
Disponiendo los elementos conforme a sus masas atoacutemicas crecientes se obtiene una repeticioacuten
perioacutedica de propiedades Esto es lo que anuncia la ley Perioacutedica las Propiedades de los cuerpos simples
y sus combinaciones son una funcioacuten perioacutedica de la masa atoacutemica del elemento
En dicha tabla Mendeleiev dejoacute algunos espacios vaciacuteos huecos que de acuerdo con el criterio seguido
(los elementos de una misma columna grupos o familias tienen las mismas propiedades) deberiacutean
corresponder a elementos que todaviacutea no se hablan descubierto y de los que eacutel predice sus propiedades
aproximadas Al verse confirmadas sus hipoacutetesis Mendeleiev es aclamado y su tabla universalmente
aceptada El Sistema Perioacutedico constituyoacute un eacutexito fundamental y espectacular de la teoriacutea atoacutemico-
molecular de la materia propuesta por Dalton Algo parecido a Mendeleiev hizo el alemaacuten Victor Meyer
por la misma eacutepoca pero menos completo
Elaboracioacuten propia
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
572
EL SISTEMA PERIOacuteDICO ACTUAL
Debido a Werner y Paneth Esta basado en la tabla perioacutedica de Mendeleiev
Ordena los 105 elementos conocidos por orden creciente de su nuacutemero atoacutemico (nordm de
protones del nuacutecleo)
Los elementos
quiacutemicos estaacuten ordena
dos en 7 filas o periodos
y 18 columnas a grupos
Los elementos que
pertenecen a un mismo
grupo o familia tienen un
comportamiento quiacutemico
muy parecido es decir
son elementos que
reaccionan frente a las
demaacutes sustancias de un
modo similar
La mayoriacutea de los grupos reciben nombres especiales Grupo IA (1) o de los metales alcalinos grupo IIA (2) o de los metales alcalino - teacuterreos grupo VII A (17) o de los haloacutegenos etc
ACTIVIDADES
1 Realiza una atenta lectura del texto y extrae las ideas maacutes importantes
que encuentres
2 iquestCuaacutentos elementos ordeno Mendeleiev en su eacutepoca iquestPor queacute dejo
algunos espacios vaciacuteos o huecos en su tabla original iquestQueacute correcciones
principales han sido realizadas en la actualidad
3 iquestCoacutemo pudo Mendeleiev descubrir un principio adecuado de
clasificacioacuten de los elementos sin saber nada dela estructura electroacutenica de
los aacutetomos
4 iquestQueacute resultados aporto el primer congreso Internacional de quiacutemica de Karlsruhe en 1860
5 Busca la informacioacuten necesaria y contesta sentildealando el antildeo de descubrimiento el
descubridor y como se descubrioacute
a) Dos elementos que fueron descubiertos por espantildeoles
b) Los elementos conocidos desde la prehistoria c) Los elementos conocidos en la edad media
d) Los elementos descubiertos antes del siglo XVIII e) Los elementos s descubiertos en el
siglo XVIII f) Los elementos descubiertos en el siglo XIX g) Los elementos descubiertos a
partir de 1950 h) Los elementos transuraacutenidos i) Los elementos transactiacutenidos
6 iquestEn queacute siglo se ha descubierto mayor nuacutemero de elementos iquestCuaacutentos iquestPor queacute
crees que se produjo dicha explosioacuten demograacutefica de elementos 7 La primera cuarta parte del siglo XIX fue dominada por el quiacutemico britaacutenico Humphry Davy
y por el quiacutemico sueco Joumlns Jacob Berzelius
a) Busca informacioacuten y sentildeala los nombres de los elementos que descubrioacute cada uno de
ellos y el antildeo que los descubrioacute
b) Sentildeala el origen del nombre de cada elemento y el procedimiento de obtencioacuten de
algunos de ellos
c) Indica algunas de las publicaciones y las implicaciones sociales de dichos
descubrimientos
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
573
ELEMENTOS QUIacuteMICOS DESCUBIERTOS POR ESPANtildeOLES
De los elementos naturales conocidos tres han sido descubiertos o identificados como tales por
espantildeoles El platino por Antonio de Ulloa en 1748 el wolframio por los hermanos Antonio y
Fausto de Elhuyar en 1783 y el vanadio por Andres Manuel del Rio en 1801 La importancia
de estos descubrimientos fue importantiacutesimo teniendo en cuenta que en
aquella eacutepoca uno de los objetivos fundamentales de la Quiacutemica que
orientaba el trabajo investigador de la mayoriacutea de los quiacutemicos era el
descubrimiento de los elementos quiacutemicos
El platino de platina plata fue descubierto por Antonio de Ulloa en
1735 en unas minas cuando iba en una expedicioacuten cientiacutefica de Colombia
a Peruacute
En el caso del wolframio tambieacuten llamado tungsteno la mayoriacutea de los
libros extranjeros atribuyen el descubrimiento a Scheele en 1781 Esto no
es cierto fueron los hermanos logrontildeeses Fausto y Juan Joseacute Elhuyar en 1783 quienes lo
aislaron por primera vez a partir de un mineral obtenido en Espantildea la Wolframita tratada con
carbono El propio Sheele reconocioacute en una carta la prioridad espantildeola del descubrimiento El
nombre proviene de woacutelfram quizaacute formado por wolf laquo loboraquo y ram laquo suciedadraquo aplicado tal
vez por los mineros despectivamente al encontrarlo en vez del estantildeo que buscaban
El tercer elemento es el vanadio del latiacuten moderno laquovanadiumraquo en memoria del sobrenombre
de Freya Vanadis nombre de una diosa del antiguo panteoacuten escandinavo El nombre de
vanadio le fue puesto en el antildeo 1830 atribuyeacutendoselo a un quiacutemico sueco pero su verdadero
descubridor fue el quiacutemico madrilentildeo Andreacutes Manuel del Riacuteo en 1801 quien lo denominoacute
eritronio pero no se le reconocioacute al creerse entonces que era cromo impuro
Portada de la memoria el
descubrimiento del
Wolframio
El nombre vulgar del
elemento wolframio en ingleacutes
y en franceacutes es ldquotungstenordquo
Sin embargo la IUPAC
recomienda que el nombre de
los compuestos sea en todos
los idiomas el derivado del
que propusieron los
descubridores del elemento
Dice el texto en ingleacutes del
acuerdo de la IUPAC
ldquowolframate and not
tungstaterdquo
Fausto de
Elhuyar
Juan Joseacute de
Elhuyar
Al final de su Memoria sobre el descubrimiento del wolframio escriben los hermanos Elhuyar
laquoDaremos a este nuevo metal el nombre de wolfram tomaacutendolo del de la materia de la que lo
hemos sacado Este nombre responde mejor que el de tungsteno por ser el wolfram un mineral
que se conociacutea mucho antes Mudamos su terminacioacuten m en n para acomodar mejor al
genio de nuestra lengua las denominaciones de las sales que se forman con esta sustancia
llamaacutendolas sales volfraacutemicasraquo Escribiacutean los nombres del mineral y del elemento obtenido de
eacutel con v porque la W (con la que se escribiacutea el mineral e lenguas) era inexistente en la lengua
espantildeola del XVIII
A1 Indica para los descubridores espantildeoles de elementos quiacutemicos Antonio de Ulloa los
hermanos Elhuyar y Andreacutes Manuel del Riacuteo que elementos descubrieron y coacutemo lo hicieron
Busca y realiza una pequentildea biografiacutea de cada uno de ellos
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
574
COMENTARIOS DE TEXTOS ORIGINALES DE BLAS CABRERA
LOS AacuteTOMOS
Por uacuteltimo conviene insistir en que el cuadro de Mendelejeff al establecer las analogiacuteas y diferencias entre los aacutetomos revela una organizacioacuten de la distribucioacuten de los electrones que ciertamente no es caprichosa Sin salirnos de las noticias que nos suministran los fenoacutemenos eleacutectricos pongamos en evidencia que la condicioacuten de iones no es la normal de los aacutetomos de la materia en general El estado normal de equilibrio es siempre el neutro La presencia de iones simples o compuestos supone fuerzas entre ellos particularmente el grupo maacutes importante de las llamadas valencias La presencia de los electrones en los aacutetomos exige por tanto para su neutralizacioacuten la existencia de cargas positivas la cual hasta ahora no la hemos sentildealado sino en el caso de los cationes atribuidos a la peacuterdida de electrones El descubrimiento efectivo de su intervencioacuten como constituyente de la materia ha sido una de las obras fundamentales realizadas por Rutherford el sucesor de JJ Thomson en el laboratorio Cavendish de Cambridge Inglaterra El meacutetodo utilizado para este fin ha sido el bombardeo de los cuerpos mediante el tipo de radiaciones llamadas α de los cuerpos radiactivos proyectiles de fantaacutestica energiacutea que lanzan principalmente algunos de los aacutetomos de gran masa descubiertos por los esposos Curie y a cuyo conocimiento contribuyeron activamente Rutherford y sus disciacutepulos Tales proyectiles estaacuten electrizados positivamente y al penetrar de modo violento en los aacutetomos descubren en las profundidades de eacutestos un nuacutecleo que les desviacutea de su trayecto rectiliacuteneo precisamente porque estos estaacuten tambieacuten electrizados de modo positivo y repelen a las partiacuteculas α Asiacute se ha encontrado el lugar donde se oculta esta carga Precisamente las propias partiacuteculas α no son otra cosa que nuacutecleos de He desprovistos de sus dos electrones que le acompantildean en el estado neutro seguacuten indica el cuadro de Mendelejeff Esto nos fuerza a pensar que al menos los aacutetomos maacutes pesados contienen en su seno dichos nuacutecleos de He ya formados y aun se ha probado que estaacuten formando parte de los propios nuacutecleos denunciando que esta nueva regioacuten de los aacutetomos posee una organizacioacuten muy compleja A su conocimiento se ha llegado por el meacutetodo del bombardeo ya indicado Las quebraduras violentas de su trayectoria son la consecuencia de que en ellos se encierra la casi totalidad de la masa de cada aacutetomo y tambieacuten denuncia que precisamente por ser una carga positiva numeacutericamente igual que la que poseen los Z electrones que hemos dicho forman parte del aacutetomo que ocupa el lugar Z en el cuadro de Mendelejeff Seguacuten eacuteste puede ya darse una primera descripcioacuten de los aacutetomos distribuyendo en ellos un nuacutecleo que contiene casi toda la masa del aacutetomo y toda su carga positiva Todo ello concentrado en un volumen muy pequentildeo que para los aacutetomos maacutes masivos apenas alcanza un diezmileacutesimo del tamantildeo total del aacutetomo En el resto de eacutel que llamaremos zona cortical soacutelo existen los Z electrones de los que ya hemos hablado donde caben holgadamente puesto que cada uno seguacuten hemos visto poco maacutes arriba tiene apenas un radio del orden de un 100 mileacutesimo del aacutetomo completo y por tanto ocupan igual que una mosca en un saloacuten de algunos centenares de metros cuacutebicos de cabida
Clave de lectura del texto Los aacutetomos de Blas Cabrera 1 Realiza un resumen del texto Sentildealando las ideas principales 2 Estudiar los teacuterminos nuevos que aparecen en eacutel Realiza la correspondiente ficha de vocabulario 3 iquestQueacute es el cuadro de Mendelejeff iquestExisten otros similares Hacer un estudio sobre ello consultando la bibliografiacutea a su alcance 4 Definir el concepto de ioacuten y poner ejemplos
5 iquestQueacute son las partiacuteculas 6 iquest Coacutemo se entendiacutea en esta eacutepoca lo que era un aacutetomo iquest Existen diferencias con las creencias actuales Expliacutequelo detalladamente 7 iquestQueacute son los modelos atoacutemicos iquestCuantos modelos atoacutemicos conoces iquestEn que consiste el modelo atoacutemico de Rutherford En que ideas se baso que hechos consiguioacute explicar cuaacuteles son sus limitaciones Por que otros modelos ha sido sustituido 8 Realiza una pequentildea biografiacutea de Blas Cabrera sentildealando sus principales aportaciones a la Ciencia las principales instituciones en las que participo y los aspectos maacutes relevantes de la sociedad de su eacutepoca 9 Describe coacutemo era la situacioacuten de la ciencia y de los cientiacuteficos en Espantildea en la primera mitad del siglo XX Sentildeala la influencia de los diferentes momentos sociales en el desarrollo de la Ciencia 10 iquestQuieacutenes eran los esposos Curie Habla de ellos iquestCuaacuteles fueron sus aportaciones cientiacuteficas iquestQueacute aplicaciones han tenido sus descubrimientos iquestQueacute influencia han tenido las mismas en la sociedad
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
575
AacuteTOMOS Y MOLEacuteCULAS1
Otra circunstancia interesante que conviene analizar cuando se estudia la nocioacuten de
materia y su evolucioacuten es la suerte que corrioacute el viejo problema del atomismo o continuidad que
dividioacute profundamente a los filoacutesofos del mundo griego Los aacutetomos de Anaxaacutegoras Demoacutecrito
y Leucipo significan la imposibilidad de la divisioacuten indefinida de la materia y en vez de ella la
seguridad de que existe un liacutemite inferior para el tamantildeo posible de las partiacuteculas separables de
un cuerpo con la condicioacuten de mostrar identidad de naturaleza con el cuerpo primitivo Cuando
la naturaleza de estas hipoteacuteticas partiacuteculas que limitan la divisioacuten es ideacutentica para todas se las
llama hoy moleacuteculas La divisioacuten de ellas es auacuten posible formando los aacutetomos y pueden ser
ideacutenticas o heterogeacuteneas En el primer supuesto el cuerpo se dice simple y en el segundo
compuesto El nuacutemero de cuerpos simples es pequentildeo no llegan a un centenar los aacutetomos que se
han podido obtener mientras que el de moleacuteculas compuestas con ellos es praacutecticamente
indefinido
Clave de lectura
Despueacutes de leer detenidamente este fragmento del mencionado artiacuteculo de Blas Cabrera intenta
contestar las siguientes cuestiones
1 Enuncia brevemente cada una de las teoriacuteas atoacutemicas que se han dado
2 iquestCoacutemo define Cabrera los cuerpos simples y los compuestos Expliacutecalo con claridad
3 Define con tus palabras aacutetomo moleacutecula elemento compuesto
4 iquestQuieacuten fue Blas Cabrera Haz una pequentildea biografiacutea del mismo iquestQueacute otros cientiacuteficos
espantildeoles o extranjeros fueron contemporaacuteneos de eacutel
1
CABRERA B (1943) Cincuenta antildeos en la concepcioacuten del concepto de materia Cuadernos Americanos2 nordm 5 74-93 Meacutexico
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
576
Breve biografiacutea de Linus Pauling ldquoQuiacutemico y pacifistardquo
Linus Pauling
(Portland Oregoacuten 1901-Big Sur California 1994) Quiacutemico estadounidense
Profesor y director del instituto tecnoloacutegico de California investigoacute la
estructura molecular y los enlaces quiacutemicos de los compuestos complejos e
introdujo la mecaacutenica cuaacutentica en el estudio de la quiacutemica Sus trabajos le
valieron el premio Nobel de quiacutemica en 1954 Infatigable activista en favor de
la paz y contrario a las armas atoacutemicas por lo que recibioacute el premio Nobel de
la paz en 1962 y el premio Lenin de la paz en 1970 Reviste especial importancia su obra ldquoThe
Nature of the Chemical Bondrdquo (ldquoLa naturaleza del enlace quiacutemicordquo) (1939)
COMENTARIO DE TEXTO No maacutes guerra
Texto1 ldquoCreo que el descubrimiento de la fisioacuten controlada de nuacutecleos atoacutemicos y la liberacioacuten
controlada de energiacutea nuclear es el mayor hallazgo realizado desde que el hombre primitivo
descubrioacute el uso controlado del fuego Un solo kilo de material fisionable como fuente de energiacutea
equivale a maacutes de dos millones de kilogramos de carboacuten Si se tienen en cuenta la abundancia de
material fisionable en la naturaleza se comprende la promesa de energiacutea nuclear que representa
para el mundo del futuro y la posibilidad de que contribuya grandemente al bienestar humano si
la civilizacioacuten no es aniquilada antes por la guerra No podemos quedar impasibles ante la
posibilidad de que estos importantes descubrimientos cientiacuteficos puedan ser utilizados para el
sufrimiento y el exterminio de la humanidad Nos debemos oponer a toda costa a la escalada de
armamentos y al uso de la energiacutea nuclear para fines beacutelicos ldquo
Linus Pauling(1950) Quiacutemica General
Uno de los hombres maacutes activos en la campantildea contra las pruebas nucleares y uno de los de
mayor eacutexito en despertar la conciencia de la comunidad cientiacutefica fue Linus Pauling laureado con
el Premio Nobel de Quiacutemica y de la Paz En enero de 1958 Pauling entregoacute a Dag Hammaumlrshjoumlld
Secretario General de Las Naciones Unidas una peticioacuten firmada por 9235 cientiacuteficos (cantidad
que luego superoacute los 11000) correspondientes a 49 paiacuteses Entre los firmantes habiacutea muchos
premiados con el Nobel La peticioacuten era la siguiente
Texto 2 ldquoNosotros los cientiacuteficos abajo firmantes solicitamos que se realice ahora un acuerdo
internacional para detener las pruebas con armas nucleares
Cada ensayo de bomba nuclear difunde una carga adicional de elementos radioactivos sobre todo
territorio del mundo Cada suma adicional de radiacioacuten origina un dantildeo a la salud de los seres
humanos en el mundo entero y un dantildeo al plasma humano que importa la reproduccioacuten lo cual
lleva al aumento en la cantidad de nintildeos defectuosos que podraacuten nacer en futuras generaciones
Mientras estas armas soacutelo se encuentren en poder de tres potencias seraacute factible un acuerdo para
llegar a su control Si las pruebas continuacutean y si la posesioacuten de estas armas se extiende a otros
gobiernos aumentaraacute considerablemente el peligro de que estalle una catastroacutefica guerra nuclear
por la accioacuten irreflexivo de alguacuten liacuteder nacional irresponsable
Un acuerdo internacional que detenga ahora las pruebas de bombas nucleares podraacute servir como
primer paso hacia un desarme maacutes amplio y hacia la efectiva y final abolicioacuten de las armas
nucleares Terminar los experimentos con las bombas nucleares seraacute como los primeros rayos de
sol de la esperanza en que confiacutea la sufriente humanidadrdquo
(1958) Siguen 11000 firmas de eminentes cientiacuteficos de 49 paises PAULING L (1958) The Scientitists Petition to the United Nations in No More War Londres
Gollanez
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
577
TRABAJOS PRAacuteCTICOS DE ESTRUCTURA ATOacuteMICA
ENSAYOS A LA LLAMA OBJETIVO Reconocer la presencia de un elemento por el color de la llama
MATERIAL PRODUCTOS
Hilo de nicromo
Mechero Bunsen
Espaacutetula
Caacutepsulas de porcelana
Aacutecido clorhiacutedrico concentrado Sales (por ejemplo nitratos o cloruros) de sodio potasio estroncio bario y cobre
PROCEDIMIENTO 1 Pon en una caacutepsula de porcelana de 10 a 15 mi- de aacutecido clorhiacutedrico Con una espaacutetula antildeade una pequentildea cantidad del compuesto de sodio disponible 2 Humedece el extremo de un hilo de nicromo en la disolucioacuten anterior y aceacutercalo a la llama de un mechero Bunsen Procura que dicha llama sea lo maacutes incolora posible 3 Anota el color que adquiere la llama 4 Limpia el hilo de nicromo introducieacutendolo en otra caacutepsula que contenga uacutenicamente aacutecido clorhiacutedrico concentrado Repite los tres pasos anteriores con cada uno de los otros compuestos suministrados Rellena la tabla siguiente
Compuesto Color de la llama
Compuesto de sodio
Compuesto de potasio
Compuesto de estroncio
Compuesto de bario
Compuesto de cobre
ACTIVIDADES 1 Explica por queacute los iones metaacutelicos colorean la llama 2 iquestPor queacute es importante limpiar el hilo de nicromo antes de un nuevo ensayo 3 iquestCoacutemo se podriacutea detectar la presencia de alguno de los elementos anteriores en una muestra problema
Trabajo praacutectico orientado como una pequentildea investigacioacuten
iquestCoacutemo variacutea el comportamiento quiacutemico de los aniones cloruro bromuro y yoduro y la
variacioacuten de la afinidad electroacutenica entre los elementos cloro bromo y yodo
El cloro el bromo y el yodo son sustancias que se disuelven en agua
y en tetracloruro de carbono dando disoluciones coloreadas
Vamos a estudiar el desplazamiento de de cloruros bromuros y
yoduros por los haloacutegenos obteniendo la variacioacuten de la afinidad
electroacutenica competitiva de los haloacutegenos
Disentildea una experiencia que te permita averiguar la variacioacuten
del comportamiento quiacutemico de los aniones cloruro bromuro
y yoduro y la variacioacuten de la afinidad electroacutenica entre los
elementos cloro bromo y yodordquo
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
578
Espectros atoacutemicos
Objetivo
Observar el espectro continuo producido
por la luz solar
Observar el espectro discontinuo
producido por un tubo fluorescente y por
una laacutempara de sodio
Material
Espectroscopio de bolsillo o de laboratorio
Fundamento teoacuterico
Si hacemos pasar la luz solar a traveacutes del prisma oacuteptico de un
espectroscopio observamos que se desdobla y aparece a continuacioacuten una
serie de colores diferentes que llamamos espectro (lo que
comuacutenmente se denomina arco iris) Cada color corresponde a frecuencias
determinadas Asiacute la luz solar presenta un aspecto con todos los colores
que denominamos espectro continuo pues los liacutemites de
dichos colores no son niacutetidos y forman un todo ininterrumpido
Al analizar la radiacioacuten emitida por los aacutetomos se observa que cada aacutetomo soacutelo emite o absorbe radiacioacuten
de determinadas frecuencias que en los espectros aparecen como una serie de liacuteneas cuyo valor puede ser
medido mediante una escala superpuesta en ellos a tal efecto Se trata de espectros
discontinuos Un elemento quiacutemico emite siempre las mismas rayas cuyas frecuencias son
caracteriacutesticas de cada uno y sirven para identificarlo
Procedimiento
Observa la luz que proviene de una ventana analizaacutendola con el espectroscopio de
bolsillo y apreciaraacutes niacutetidamente el espectro continuo Dibuja en su cuaderno el espectro
obtenido
Baja las persianas y enciende un tubo fluorescente Observa y dibuja el espectro
Prepara la luz de sodio o de mercurio y observa y dibuja el espectro obtenido
Analiza y responde
Describe en cada caso tus observaciones sobre
El espectro de la luz solar
El espectro de la luz emitida por un tubo fluorescente
El espectro de la luz emitida por una laacutempara de sodio
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
579
INVESTIGANDO ELEMENTOS QUIacuteMICOS
Observacioacuten y propiedades de metales y no metales Se trata de estudiar y reconocer diferentes sustancias y realizar ensayos con sus propiedades que permitan clasificarlos en metales y no metales Actividades previas
A1 Sentildeala las principales diferencias entre metales y no metales comparando sus propiedades
fiacutesicas y las quiacutemicas
A2 Busca informacioacuten y recoge en una tabla las principales propiedades de sodio magnesio
aluminio cinc azufre y yodo
Trabajo experimental
A3 Realiza las experiencias que te permitan responder las preguntas sobre las siguientes
sustancias y analiza los resultados
1 Sodio
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta
iquestTiene brillo metaacutelico
iquestEs blando iquestEs muy reactivo
Observa y describe su reaccioacuten con el agua
2 Magnesio
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta
iquestTiene brillo metaacutelico helliphellip
iquestEs blando iquestEs muy reactivo
Observa y describe su combustioacuten reaccioacuten con el oxiacutegeno
3 Aluminio
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta
iquestTiene brillo metaacutelico
iquestEs blando iquestEs muy reactivo
Reaccioacuten con los aacutecidos (HCl)
Cinc
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta
iquestTiene brillo metaacutelico
iquestEs blando
iquestEs muy reactivo
Observa y describe su reaccioacuten con el agua
Reaccioacuten con los aacutecidos (HCl)
4 Azufre
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta
iquestTiene brillo metaacutelico
iquestEs blando iquestEs muy reactivo
Observa y describe su reaccioacuten al calentarlo
7 Yodo
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta iquestTiene brillo metaacutelico helliphelliphelliphelliphellip
iquestEs blando Es muy reactivo
Observa y describe lo que ocurre al calentarlo
ACTIVIDADES POSTERIORES A LA EXPERIENCIA A4 Realiza un informe en el que recojas los objetivos del trabajo praacutectico los materiales de
laboratorio utilizados el procedimiento seguido las dificultades encontradas los datos
obtenidos y los resultados y conclusiones a las que llegues
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
580
INVESTIGANDO EL TIPO DE ENLACE DE LAS SUSTANCIAS QUIacuteMICAS
iquestQueacute tipos de enlace y que propiedades tienen las diferentes
sustancias quiacutemicas
Las propiedades que presentan las diferentes sustancia estaacuten
relacionadas con su tipo de enlace por lo que podemos usar algunas
propiedades para identificar el tipo de enlace que presentan ioacutenico
covalente o metaacutelico
1 ACTIVIDADES INICIALES (Antes de la experiencia)
11 Indica alguna forma de diferenciar las sustancias ioacutenicas
covalentes y metaacutelicas
12 Realiza una lista con las propiedades que caracterizan los diferentes tipos de enlaces y que
sirven para diferenciarlos
13 De todas las propiedades mencionadas anteriormente sentildeala iquestCuaacuteles de ellas podriacuteas
comprobar faacutecilmente en el laboratorio
2 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
Averiguar el tipo de enlace a traveacutes de las propiedades que presentan siete sustancias
desconocidas dadas (Se puede tratar de sal comuacuten azuacutecar limaduras de cobre yodo azufre
glucosa nitrato de plomo)
21 Analiza el problema y formula varios interrogantes o preguntas cuya respuesta se pueda
abordar experimentalmente y no permita determinar el tipo de enlace de cada sustancia
3 EMISIOacuteN DE HIPOacuteTESIS 31 Basaacutendote en su aspecto fiacutesico anticipa una solucioacuten a modo de hipoacutetesis y sentildeala que
sustancias seguacuten sus aspecto crees que presentaran enlace ioacutenico cuaacuteles el covalente y cuales
enlace metaacutelico
4 DISENtildeO EXPERIMENTAL
41 Explica con detalle como procederiacuteas en el laboratorio para identificar el tipo de enlace que
tienen varias sustancias desconocidas
42 Haz una lista con el material y los reactivos que necesitas para poder identificar el tipo de
enlace de las diferentes sustancias En especial indica el procedimiento para poder determinar
a) punto de fusioacuten o ebullicioacuten b) solubilidad en agua c) solubilidad en un disolvente
orgaacutenico d) conductividad eleacutectrica (soacutelido fundido en disolucioacuten)
43 Prepara una tabla que te permita recoger los resultados experimentales con las diferentes
propiedades de las siete sustancias y que nos permitan determinar el tipo de enlace Compaacuterala
con la suministrada
5 REALIZACIOacuteN EXPERIMENTAL
51 Con el visto bueno del profesor o profesora realiza la experiencia siguiendo el plan disentildeado y
anotando los resultados y las observaciones necesarias Recoge al menos los datos suministrados en la
siguiente tabla
Sustancia Aspecto
fiacutesico
Punto de
fusioacuten
Solubilidad
en agua
Solubilidad
en C Cl4
Conductividad
Fundida o en
disolucioacuten
Tipo de
enlace
A
B
C
D
E
F 6 RESULTADOS EXPERIMENTALES REALIZACIOacuteN DE UN INFORME
61 Identifica las sustancias problema de la praacutectica con la lista de sustancias que te indique el
profesor
62 La sal y el azuacutecar se disuelven de forma parecida en agua iquestPor queacute una disolucioacuten es
conductora y la otra no iquestPor queacute las sustancias ioacutenicas tienen un alto punto de fusioacuten
63 Realiza un informe completo de todo el proceso realizado desde el anaacutelisis del problema a
los resultados obtenidos y las conclusiones que obtengas
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
581
DOCUMENTO DE APOYO
Tipos de sustancias seguacuten sus enlaces
Compuestos
ioacutenicos
Compuestos
covalentes
moleculares
Compuestos
covalentes atoacutemicos Metales
Partiacuteculas en el
cristal (Especies
quiacutemicas enlazadas)
Iones Cationes y
aniones
(Cristales ioacutenicos)
Moleacuteculas
Aacutetomos
(cristales covalentes )
Cationes y
electrones
deslocalizados (cristales
metaacutelicos)
Fuerzas presentes Enlaces ioacutenicos
Enlaces covalentes
intramoleculares
Fuerzas
intermoleculares
(De Van der Waals o
de puentes de
Hidroacutegeno)
Enlaces covalentes Enlaces
metaacutelicos
Puntos de fusioacuten Altos por encima de
600 ordmC
Bajos en general de
-272 ordmC a 400 ordmC Elevados entre 1200 ordmC y
3600 ordmC Variados de -39
ordmC a 3400 ordmC
Solubilidad Solubles en agua y
otros disolventes
polares
Insolubles en agua
Las sustancias
apolares son
solubles en
disolventes apolares
(orgaacutenicos) Las
polares en
disolventes polares
(como el agua)
Insolubles
Insolubles
Solubles en otro
metal fundido
(aleaciones)
Conductividad
eleacutectrica
Conductores soacutelo en
disolucioacuten o
fundidos
(Electrolitos de 2ordm
orden)
Sustancias apolares
no conductoras
Sustancias polares
algo conductoras
No conductores Buenos
conductores en
estado soacutelido
(electrones
libres)
Otras
caracteriacutesticas
Forman redes
cristalinas de gran
estabilidad
La disolucioacuten de
los compuestos
ioacutenicos produce la
disociacioacuten ioacutenica de
eacutestos
Duros fraacutegiles y
quebradizos
En condiciones
ordinarias pueden
ser gases liacutequidos o
soacutelidos volaacutetiles
Soacutelidos muy blandos
Puntos de fusioacuten y
de ebullicioacuten bajos
porque al fundir o
hervir soacutelo se
rompen las
atracciones
intermoleculares
Los maacutes duros de todos
los soacutelidos como
consecuencia de la gran
estabilidad de sus
enlaces
No conducen la
electricidad ya que no
tienen iones y sus
electrones de valencia
claramente localizados
carecen de libertad de
desplazamiento
Los valores maacutes
altos de puntos
de fusioacuten
corresponden a
los metales de
las series de
transicioacuten
Densidades
elevadas debido
a sus estructuras
compactas
Buenas
propiedades
mecaacutenicas
tenaces duacutectiles
y maleables
Ejemplos NaCl CaBr2 KI
Ca O K2O K2SO4
H20 (s) I2 S8
C10 H8 (naftaleno)
C12H22O11 (sacarosa)
C6H1206 (glucosa)
Gases H2 O2 N2
NH3 HF
C (diamante)
Si O2 (cuarzo) SiC (carborundo)
Al Na Ca Fe
Cu Au Ag
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
582
DOCUMENTO DE APOYO
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
583
DOCUMENTO DE APOYO MAPA CONCEPTUAL
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
556
III12 Modelos y simulaciones con ordenador de estructura atoacutemica Se encuentran en el CD -ROM que hemos elaborado diferentes simulaciones animaciones y
aplicaciones interactivas con sus programas de actividades Se utilizan como actividades de
refuerzo o ampliacioacuten o como actividades complementarias Las simulaciones recogidas
applets animaciones en Flash o videos son los siguientes
Animaciones y simulaciones estructura atoacutemica Laboratorio virtual de fiacutesica y quiacutemica
SIMULACIONES APPLETS Estructura Atoacutemica Sistema Perioacutedico Enlace Quiacutemico
Experiencia de Rutherford 1 Propiedades perioacutedicas Enlace ioacutenico Madelung
Experiencia de Rutherford 2 Sistema perioacutedico mudo Enlace Covalente OM
Aacutetomo de Boumlhr Alotropiacuteas del carbono
Aacutetomo de Boumlhr 2 Tipos de soacutelidos
Nuacutemeros cuaacutenticos y orbitales Fuerza intermoleculares
Efecto fotoeleacutectrico
ANIMACIONES FLASH
Estructura Atoacutemica Sistema Perioacutedico Enlace Quiacutemico
Espectro absorcioacuten Sistema perioacutedico 3D Formacioacuten moleacutecula H2
absorcioacuten de luz Familias SP Disolucioacuten de NaBr en agua
emisioacuten de luz Tetris Disolucioacuten de Br2 en agua
orbita y orbital Electronegatividad Sustancias moleculares
Radio atoacutemico Na Ca S8 P4
VIacuteDEOS
Estructura Atoacutemica Sistema Perioacutedico Enlace Quiacutemico
Isoacutetopos del H Postulados de Boumlhr Estructura del Na Cl
Modelo de Boumlhr-Li Tabla perioacutedica Disolucioacuten del Na Cl
ACTIVIDADES
Estructura Atoacutemica Sistema Perioacutedico Enlace Quiacutemico
Pizarra configuracioacuten
electroacutenica Pizarra Prop Perioacutedicas Formulas y tipo de enlace
Emparejamiento cartas Lewis y polaridad
Emparejamiento elementos
MOLEacuteCULAS ACTIVAS EN 3D
Soacutelidos ioacutenicos Soacutelidos moleculares Soacutelidos covalentes Soacutelidos metaacutelicos
Na Cl CH4 Carbono (diamante) Na
CsCl Be Cl2 BF3 Grafito Au
CaF2 SO2 PCl5 Silicio Cuarzo Ca
ZnS H2O NH3 C60 Zn
S8 H2SO4 Rutilo Cd
ADN 1-
butanol Nitruro de boro Hg
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tema Unidad Mapa conceptual Presentacion Sistema P Web Quest
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
557
III13 DOCUMENTOS DE APOYO PARA LA ESTRUCTURA ATOacuteMICA
Estos documentos se utilizan como material de apoyo y complementario de la Unidad didaacutectica
Incluyen comentario de textos con sus guiacuteas de lectura y diversos documentos de apoyo de
refuerzo o ampliacioacuten Muchos de estos documentos ponen de manifiesto las relaciones entre la
ciencia la tecnologiacutea la sociedad y el ambiente
Lecciones interactivas de quiacutemica Simulaciones de estructura atoacutemica
El experimento de dispersioacuten de las partiacuteculas alfa
Correspondencia Rutherford ndash Bohr
Documento biograacutefico Evolucioacuten histoacuterica de los modelos atoacutemicos
Documento biograacutefico Sistema perioacutedico y enlace quiacutemico
Texto Mendeleiev y la clasificacioacuten de los elementos Mendeleiev y el sistema perioacutedico de los elementos
El sistema perioacutedico actual
Elementos quiacutemicos descubiertos por espantildeoles
Comentarios de textos originales de Blas Cabrera Los aacutetomos y aacutetomos y moleacuteculas
Pauling cientiacutefico y pacifista
El enlace quiacutemico
Tipos de sustancias seguacuten sus enlaces
Trabajos praacutecticos
iquestCuaacutel es la estructura de las sustancias
Mapa conceptual Estructura atoacutemica Sistema perioacutedico y enlace quiacutemico
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
558
LECCIONES INTERACTIVAS DE QUIacuteMICA SIMULACIONES DE ESTRUCTURA ATOacuteMICA EL MODELO ATOacuteMICO DE BOHR ESPECTROS DE ABSORCIOacuteN Y EMISIOacuteN
Introduccioacuten
El modelo atoacutemico de Rutherford (1911) que es correcto en cuanto a la estructura nuclear no explica
entre otras cosas la estabilidad del aacutetomo y los espectros atoacutemicos En el antildeo 1913 el fiacutesico daneacutes Niels
Bohr disciacutepulo de Rutherford propone un modelo para el aacutetomo de hidroacutegeno basado en tres postulados
que combina aspectos de la fiacutesica claacutesica y de la fiacutesica moderna (aspectos cuaacutenticos) Posteriormente
Sommerfeld indica que las orbitas del electroacuten alrededor del nuacutecleo tambieacuten podiacutean ser eliacutepticas
apareciendo el modelo conocido como de Bohr-Sommerfeld que requeriraacute posteriormente del uso de tres
nuacutemeros cuaacutenticos para definir la energiacutea del electroacuten en la oacuterbita la forma del oacuterbital y la orientacioacuten (n
l ml) A estos nuacutemeros se les conoce actualmente como nuacutemero cuaacutentico principal secundario y
magneacutetico
En el antildeo 1924 el priacutencipe y fiacutesico franceacutes De Broglie afirma el comportamiento ondulatorio del electroacuten
del aacutetomo de hidroacutegeno Schroumldinger fiacutesico austriaco en el antildeo 1926 da un tratamiento cuaacutentico al
electroacuten definiendo una funcioacuten de onda cuya solucioacuten viene dada por los tres nuacutemeros cuaacutenticos
anteriores que describen un orbital atoacutemico (nube de carga)
El cuadrado de la funcioacuten de onda de Schroumldinger 2 representa la probabilidad de encontrar al electroacuten en
una regioacuten cercana al nuacutecleo pudiendo dar de esta manera una forma a los orbitales atoacutemicos
El principio de incertidumbre de Heisenberg (1927) es una consecuencia inevitable de la mecaacutenica
cuaacutentica y contradice totalmente la idea de orbita circular definida por Bohr
Leccioacuten 1 Leccioacuten interactiva del aacutetomo de hidroacutegeno Entra en la siguiente direccioacuten
httpwwwwalter-fendtdeph11sbohrh_shtm
para ello pica en la direccioacuten o en el graacutefico adjunto pulsando la
tecla control
Despueacutes de familiarizarte con el funcionamiento del applet realiza
las siguientes actividades
ACTIVIDADES
A1 Completa la siguiente tabla con los valores del applet y contesta a las preguntas
que se te plantean
ni r E
1
2
3
4
5
6
1 Analiza los valores de los radios para las siete primeras oacuterbitas de Bohr y busca la relacioacuten que
existe entre cada una de ellas con la de la 1ordf oacuterbita de Bohr Busca en el libro de texto la ecuacioacuten
que define el radio de las oacuterbitas r en funcioacuten de n Analiza lo observado iquestsigue la proporcioacuten de
radios 4 9 16 25 36 49 con respecto al radio de la 1ordf oacuterbita iquestpor queacute
2 Analiza los valores de la energiacutea para las siete primeras oacuterbitas de Bohr y busca la relacioacuten
que existe entre cada una de ellas con la de la 1ordf oacuterbita de Bohr Fiacutejate que todas las energiacuteas de las oacuterbitas de Bohr son negativas iquestPor queacute A medida que ldquonrdquo aumenta tambieacuten lo
hace la energiacutea del electroacuten iquestPor queacute Si n tiende a infinito (electroacuten infinitamente separado del
protoacuten del nuacutecleo a que valor tiende la energiacutea (Por esto el aacutetomo es maacutes estable que sus
componentes aislados Expliacutecalo) 3 Usando el applet observa y analiza la energiacutea de la oacuterbita 1 y luego la energiacutea de la oacuterbita 3 Fiacutejate y
responde iquestcoacutemo se mueve el electroacuten iquestSe mueve con igual velocidad lineal el electroacuten en la oacuterbita 3 que
en la 1 iquestdoacutende es mayor Busca en el libro de texto la ecuacioacuten que define la velocidad del electroacuten v en
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
559
funcioacuten de n a partir del 2ordm postulado de Bohr Analiza el significado fiacutesico de la ecuacioacuten que nos da la
velocidad del electron y de queacute magnitudes depende y relacioacutenalo con lo observado en el applet
A2 Boumlhr basaacutendose en la interaccioacuten electrostaacutetica y en las leyes del movimiento de Newton demostroacute que
la energiacutea que tiene el electroacuten en el aacutetomo de hidroacutegeno viene dado por
2
1middot
nRE Hn
Donde RH la constante de Rydberg tiene un valor de RH = 218middot 10
-18 J
La variacioacuten de energiacutea de una transicioacuten vendraacute dada seguacuten la ecuacioacuten de Planck por
22
11middotmiddotmiddot
fi
Hifnn
Rc
hhEEE
donde h es la constante de Planck h=663middot10-34 Jmiddots y c es la velocidad de luz (c=3middot108 mmiddots-1) 1 Determina mediante el applet la energiacutea de la radiacioacuten emitida en el salto del electroacuten del nivel n=3 a
n=1 por una simple resta (nivel tres menos nivel uno) El resultado debe dar un valor positivo iquestQueacute
significa Haciendo uso de la ecuacioacuten de Planck E = hmiddot determina despejando la frecuencia de esa
liacutenea espectral
2 Ahora de forma analiacutetica mediante la ecuacioacuten de Rydberg 1 = RH (1ni2 ndash 1nj
2) doacutende ni=1 y nj=3
determina la longitud de onda de esa radiacioacuten y posteriormente la frecuencia ( = c) Por la ecuacioacuten de
Planck calcula la energiacutea de esa transicioacuten
3 Compara los valores iquestse obtiene la misma energiacutea por ambos caminos
4 iquestCuaacutel es la longitud de onda en nanoacutemetros de un fotoacuten emitido durante la transicioacuten desde el estado n i
igual a 5 al estado nf igual a 2 en el aacutetomo de hidroacutegeno iquestEs un proceso de absorcioacuten o de emisioacuten de
energiacutea iquestA queacute tipo de liacutenea espectral da lugar la anterior transicioacuten electroacutenica
A3 El proceso de emisioacuten de energiacutea seguacuten la teoriacutea atoacutemica de Boumlhr ocurre en un aacutetomo de
hidroacutegeno excitado donde un electroacuten que inicialmente esta en y una oacuterbita de mayor energiacutea
regresa a su orbita estacionaria de menor energiacutea y en este proceso libera un fotoacuten cuya diferencia
de energiacutea viene dada por la ecuacioacuten de Planck
1 iquestCuaacutel es la longitud de onda correspondiente en nanoacutemetros de un fotoacuten emitido durante la transicioacuten
del ni = 6 al nf = 4 en el aacutetomo de hidroacutegeno
2 iquesty si ahora salta al nivel 3
3 iquesty si por uacuteltimo salta al nivel 1 (estado fundamental) 4 Indica a queacute tipo de liacutenea espectral (regioacuten del espectro) da lugar cada una de las anteriores saltos
electroacutenicos
5 Indica consultando la tabla siguiente las regiones del espectro y las series espectrales
de emisioacuten del aacutetomo de hidroacutegeno a que corresponderiacutean las transiciones de las
actividades A2 y A3 Serie nf ni Regioacuten del espectro
Lyman 1 234 Ultravioleta
Balmer 2 345 Visible y UV
Paschen 3 456 Infrarrojo
Brackett 4 567 Infrarrojo
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
560
Leccioacuten 2 ldquoLeccioacuten interactiva espectros del aacutetomo de
hidroacutegeno Modelo de Boumlhrrdquo
Entra en la siguiente direccioacuten pulsando con control en el
graacutefico
httpwwweducarednetaprendeanavegar3premiadosganadores
d456
A continuacioacuten del menuacute que aparece a la izquierda
haz clic en Bohr
Haz clic en el menuacute superior en Fundamentos
Busca la EXPERIENCIA y pincha en ella con el ratoacuten
Ya estaacutes en disposicioacuten de empezar a trabajar de forma interactiva
1 Juega con el applet cambiando la oacuterbita actual inicial (nj) y la orbita de destino final (ni)
Fiacutejate en el espectro de emisioacuten (salto de una oacuterbita exterior a otra interior) Tambieacuten puedes
cambiar el radio de las cuatro primeras oacuterbitas Analiza lo que observas
2 Usando el applet (con los radios de oacuterbita iniciales) anota la longitud de onda de la radiacioacuten
emitida para el salto del nivel 3 al nivel 1 iquestEn queacute regioacuten del espectro electromagneacutetico se
encuentra esa radiacioacuten iquestA queacute serie del aacutetomo de hidroacutegeno pertenece dicha liacutenea espectral
3 Utilizando la ecuacioacuten de Rydberg determina la del salto anterior
Ayuda 1 = RH (1ni2 ndash 1nj
2) constante de Rydberg = 1097middot10
7 m
-1
4 Compara el valor obtenido de la longitud de onda del apartado 3 (forma analiacutetica) con el del
apartado 2 (por el applet)
Ayuda 1nm=10-9
m
5 iquestDe queacute color es la liacutenea que responde al salto del nivel n=3 al n=2 iquestPor queacute estaacute en la regioacuten
del visible iquestA queacute serie pertenece iquestCuaacutel es la energiacutea y la frecuencia de la radiacioacuten emitida
Ayuda = c E = hmiddot (Ec Planck) c=3middot108 mmiddots
-1 h=663middot10
-34 Jmiddots
6
7 6 Para el salto del nivel n=1 al n=4 (espectro de absorcioacuten) iquesten queacute zona del espectro
electromagneacutetico estaacute definida la raya oscura iquesty para la transicioacuten n=2 a n=3 iquestCuaacuteles son las
longitudes de onda de las radiaciones absorbidas
8
9
10 7 Si variamos el radio de la orbita 3 y ponemos un valor de 496 con respecto a la primera oacuterbita
determina la longitud de onda del salto del nivel n=4 a n=3 iquestEn queacute zona del espectro estariacutea esta
transicioacuten
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
561
Otras direcciones para el bloque I Estructura atoacutemica
Una direccioacuten muy interesante de estructura atoacutemica con numerosas animaciones interactivas en flash
Leccioacuten 3 ldquoLeccioacuten interactiva sobre el Sistema Perioacutedicordquo
httpeoscnicemecdesmem2002quimicaindexhtml Aquiacute puedes ver lo siguiente
Evolucioacuten histoacuterica de la tabla perioacutedica
Orbitales atoacutemicos y estructura electroacutenica
Todos los espectros atoacutemicos de los elementos quiacutemicos (hasta Z=98)
Caracteriacutesticas de los elementos quiacutemicos
Historia de la Ciencia
Tabla perioacutedica actual Caracteriacutesticas
Propiedades perioacutedicas
Juegos
Etc
No olvides trabajar en esta direccioacuten Te ayudaraacute a comprender el bloque de estructura atoacutemica de
quiacutemica Sobre todo analiza los apartados subrayados
Leccioacuten 4 ldquoLeccioacuten interactiva sobre el Sistema Perioacutedico y propiedades perioacutedicasrdquo
Teclea la direccioacuten o pulsa con control sobre el graacutefico
httpeoscnicemecdesmem2000tablapindexhtm
Aquiacute encontraraacutes
Concepto del aacutetomo a lo largo de la historia
Propiedades perioacutedicas
Tabla perioacutedica
Actividades tipo test y actividades a desarrollar Actividades
Usando el programa determinar y describir razonadamente el elemento de mayor energiacutea de ionizacioacuten
el elemento de menor energiacutea de ionizacioacuten
el elemento de mayor radio atoacutemico
el grupo al que pertenecen los elementos que presentan mayor potencial de ionizacioacuten en
cada periacuteodo
una regla general que indique la variacioacuten del radio atoacutemico dentro de un mismo grupo y
dentro de un mismo periodo
una regla general que indique la variacioacuten del potencial de ionizacioacuten en el sistema
perioacutedico
coacutemo variacutea de forma general el radio atoacutemico en los grupos
cuaacuteles son los elementos de mayor y menor valor de electronegatividad
una regla general que indique la variacioacuten de la electronegatividad en los periacuteodos del
sistema perioacutedico
una regla general que indique la variacioacuten de la electronegatividad en los diferentes grupos
del sistema perioacutedico
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
562
Otra direccioacuten maacutes
Leccioacuten 5 ldquoLeccioacuten interactiva sobre los nuacutemeros
cuaacutenticos y los orbiacutetales atoacutemicosrdquo Entra en la siguiente
direccioacuten
httpwebphysicsdavidsoneduAppletsHydrogenicdefault
html
(Haz clic sobre el grafico pulsando control)
En esta direccioacuten podraacutes dibujar todos los orbitales
atoacutemicos (s p d y f) y veraacutes como medida que ldquonrdquo
aumenta tambieacuten lo hace el orbital asiacute 1s lt 2s lt3s
2plt3plt4p etc Se puede ver a los orbitales de tres formas
distintas radial angular y mapa de densidad
electroacutenica (nube de carga)
Desde un punto de vista mecano-cuaacutentico los nuacutemeros cuaacutenticos son soluciones de la ecuacioacuten
de Schroumlndinger
nordmcuaacutentico posibles valores
n principal 123 l secundario 0(n-1)
m magneacutetico -l 0+l
Modifica los tres nuacutemeros cuaacutenticos y observa su representacioacuten
En la columna o tabla puedes modificar los valores de los nuacutemeros cuaacutenticos (nlm) del aacutetomo
de Hidroacutegeno Al hacer clic sobre Dibuja o ldquoPlotrdquo se representaraacuten Despueacutes de familiarizarte con el funcionamiento del applet realiza las siguientes actividades
ACTIVIDADES
1 Indica cuaacutentos orbitales pueden existir a) en el primer nivel de energiacutea b) en el segundo nivel
de energiacutea Escribe coacutemo se denominan dibujalos e indica los tres nuacutemeros cuaacutenticos que
caracterizan a cada uno de ellos Comprueba tus respuestas por medio del applet y realiza un
informe con los resultados obtenidos
2 Describe la forma geomeacutetrica y el nuacutemero de orbitales s p y d que hay en el tercer nivel de
energiacutea Describe los tres nuacutemeros cuaacutenticos que caracterizan a cada uno de ellos Comprueacutebalo
mediante el applet
3 Indica razonadamente si las siguientes ternas de nuacutemeros cuaacutenticos (nlm) pueden representar
a un orbital Indica en cada caso a cuaacutel y comprueacutebalo mediante el applet
a) (100) b) (000) c) (111) d) (200) e) (201) f)(210) g) (211)h) (21-1) i)
(220) j)(31-1) k) (321) l) (123) Comprueba tus respuestas mediante el applet y
justifica los resultados obtenidos
Volver a la paacutegina proncipal
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
563
EL EXPERIMENTO DE DISPERSIOacuteN DE LAS PARTIacuteCULAS ALFA
ERNEST RUTHERFORD (1871-1937)
ldquohellip Habiacutea observado la dispersioacuten de partiacuteculas y el doctor Geiger en mi laboratorio lo habiacutea
examinado con detalle Encontroacute que en laminas de metales pesados que
la dispersioacuten era normalmente pequentildea del orden de un grado Un diacutea
Geiger vino y me dijo iquestNo piensa que el joven Marsden a quien estoy
formando en meacutetodos radiactivos debe empezar una pequentildea
investigacioacuten Por entonces yo habiacutea pensado tambieacuten en eso y dije iquestPor
queacute no lo dejamos ver si una partiacutecula puede escapar formando un
aacutengulo grande Puedo decirle en confianza que no creiacute que esto tuviera
lugar pues sabiacuteamos que las partiacuteculas eran partiacuteculas muy raacutepidas con
gran masa y una gran cantidad de energiacutea cineacutetica y puede demostrarse que si la dispersioacuten se debe
al efecto de acumulacioacuten de pequentildeas dispersiones la probabilidad de dispersioacuten de una partiacutecula
hacia atraacutes era muy pequentildea
Despueacutes recuerdo que dos o tres diacuteas maacutes tarde Geiger vino hacia miacute con gran excitacioacuten
diciendo Hemos podido obtener algunas partiacuteculas yendo hacia atraacutes retrocediendo hacia
nosotros
Este era sin duda el hecho maacutes increiacuteble que habiacutea sucedido en mi vida Era casi tan
increiacuteble coacutemo si lanzases una concha de 15 pulgadas a un trozo de papel de seda y volviera hacia
ti y te golpease En consideracioacuten al hecho comprobeacute que esta dispersioacuten hacia atraacutes debe ser el
resultado de una colisioacuten simple y cuando hice los caacutelculos comprobeacute que era imposible obtener
nada de este orden de magnitud a menos que se coja un sistema en el cual la gran parte de la masa
del aacutetomo se concentreacute en un nuacutecleo diminuto Fue entonces cuando tuve la idea de un aacutetomo con
un centro de masa diminuto provisto de una cargardquo
Ernest Rutherford ( 1911)
Adaptado de DICKERSON R GRAY H y HAIGHT G (1980) Principios de Quiacutemica Reverteacute
Barcelona
ACTIVIDADES PARA COMENTAR EL TEXTO DEL EXPERIMENTO DE
RUTHERFORD
1 Lee el texto anterior iquestCuaacutel fue el origen del experimento
2 Completa la ficha de vocabulario con los teacuterminos cientiacuteficos que desconozcas
3 Haz un breve resumen utilizando tus propias palabras de las ideas maacutes importantes del texto
Pon un tiacutetulo adecuado al texto
4 A que se refiere el investigador cuando habla de los meacutetodos radiactivos Busca informacioacuten
sobre ello y descriacutebelo
5 Explica iquestqueacute son las partiacuteculas alfa iquestCoacutemo se obtienen iquestPara queacute las utilizo Rutherford
6 Sentildeala aplicaciones que conozcas de las reacciones nucleares
7 Localiza y sentildeala en el texto distintos aspectos de la metodologiacutea cientiacutefica que veas
reflejados en su lectura
8 Di el nombre y expoacuten la teoriacutea atoacutemica del cientiacutefico que en el siglo XIX pensaba que los
aacutetomos eran partiacuteculas indivisibles
9 Explica brevemente como se descubrieron las partiacuteculas fundamentales del aacutetomo
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
564
En el dibujo siguiente se muestra una representacioacuten esquemaacutetica del montaje experimental utilizado
por Rutherford para estudiar la ldquodispersioacuten de partiacuteculas
Comenta y describe la funcioacuten de cada uno de los elementos utilizados en el montaje experimental
Diferencia entre materiales y aparatos y completa un cuadro como el siguiente
ELEMENTOS DEL MONTAJE
EXPERIMENTAL
FUNCIOacuteN QUE DESEMPENtildeAN
MATERIALES
APARATOS
ACTIVIDAD Los resultados previsibles para este experimento deberaacuten ser interpretados en
funcioacuten de una teoriacutea la misma que guioacute el disentildeo experimental y las observaciones a realizar
1 ) iquestDe queacute teoriacutea se trata iquestQueacute investigador la elaboroacute Describe sus aspectos fundamentales
2) iquestQueacute modelos teoacutericos se utilizan en dicha teoriacutea para explicar los hechos observados
3) De acuerdo al montaje experimental realizado (esquematizado en el dibujo) iquestQueacute observaciones se espera
encontrar Razona sobre ello y descriacutebelas
4) Representa mediante un dibujo los resultados maacutes probables iquestRealmente se encontraron eacutestos Antildeade en
el dibujo las discrepancias encontradas
5)Analiza si existe contradiccioacuten entre los hechos experimentales y la teoriacutea desde la cual se planteoacute y guioacute el
experimento iquestEn queacute consiste esta discrepancia
6)iquestQueacute hizo Rutherford para explicar estos hechos
7) Resultoacute modificada la teoriacutea anterior iquestEn que sentido iquestSe han utilizado nuevos modelos teoacutericos
8)Explica el modelo atoacutemico de Rutherford iquestQueacute hechos consiguioacute explicar iquestCuaacuteles fueron sus
limitaciones iquestQueacute hechos no pudo explicar iquestPor queacute otro modelo atoacutemico fue sustituido
9) Sentildeala aspectos biograacuteficos de Rutherford Sentildealando cronoloacutegicamente hechos cientiacuteficos paralelamente
con los sociales resaltando las caracteriacutesticas de la sociedad de su eacutepoca y las relaciones ciencia tecnologiacutea y
Sociedad (CTS)
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
565
COMENTARIO DE TEXTO UN EXPERIMENTO HISTOacuteRICO CRUCIAL LA EXPERIENCIA DE RUTHERFORD El fiacutesico britaacutenico Ernest Rutherford y sus colaboradores Hans Geiger y Ernest Marsden en 1911 bombardearon con partiacuteculas alfa (con carga positiva) una laacutemina muy fina de oro y observaron que aunque la mayor parte de las partiacuteculas la atravesaban sin desviarse unas pocas sufriacutean una desviacioacuten bastante acusada e incluso algunas rebotaban al llegar a la laacutemina Para explicar estos resultados Rutherford propuso el modelo nuclear del aacutetomo seguacuten el cual la carga positiva de un aacutetomo y la mayoriacutea de su masa estaacuten concentradas en una pequentildea regioacuten central llamada nuacutecleo En este modelo los electrones con carga negativa giraban en oacuterbitas alrededor del nuacutecleo
Actividades
1 iquestQueacute resultados de la dispersioacuten de partiacuteculas alfa cabiacutea esperar seguacuten el modelo atoacutemico de Thomson (los aacutetomos son una esfera de masa y carga uniformes)
2 iquestQueacute resultados experimentales se obtuvieron 3 iquestCoacutemo interpreto Ruthehrford de los resultados inesperados 4 iquestQueacute conclusiones sobre la estructura del aacutetomo enuncio Rutherford 5 iquestQueacute limitaciones o fallos teniacutea el modelo de Rutherford
Las grandes desviaciones de algunas partiacuteculas alfa solo se podiacutean explicar por choque con una partiacutecula de gran masa y elevada carga positiva Eso hizo desechar a Rutherford el Modelo atoacutemico de Thomson el aacutetomo no puede ser una esfera de masa y carga uniformes (Lo que cabiacutea esperar seguacuten el modelo e Thomson que todo el haz de partiacuteculas alfa atravesase la lamina abrieacutendose algo maacutes dispersioacuten y al chocar con la pantalla se originase una mancha fluorescente en liacutenea con el haz) El mismo Rutherford describioacute su asombro ante el resultado con estas palabras ldquohellip Esto es lo maacutes increiacuteble que me ha ocurrido en mi vida Tan increiacuteble como si un proyectil de 15 pulgadas disparado contra una lamina de papel de seda saliese rebotado se volviera y lo golpease a uno helliprdquo De la interpretacioacuten del experimento crucial (1911) Rutherford concluyo que
Toda su carga positiva del aacutetomo estaba concentrada en un pequentildeo granulo central donde reside ademaacutes toda sus masa (el nuacutecleo)
Los electrones giran alrededor del nuacutecleo para no caer sobre eacutel por atraccioacuten electrostaacutetica
El aacutetomo estaba praacutecticamente hueco El anaacutelisis de los datos experimentales indicaba que el radio del nuacutecleo era maacutes de diez mil veces menor que el del aacutetomo
El nuacutemero de cargas positivas elementales en el nuacutecleo (nuacutemero de protones) coincide con el nuacutemero de orden del elemento en la tabla perioacutedica
Coacutemo la masa atoacutemica de los elementos tiene un valor mucho mayor que el calculado a base de los protones del nuacutecleo predice la existencia de otra partiacutecula nuclear sin carga que llamo neutrones (descubierto por Chadwick en 1932 al bombardear berilio con partiacuteculas alfa)
Modelo Nuclear del aacutetomo Fallos del modelo nuclear En contradiccioacuten con las leyes electromagneacuteticas claacutesicas (el electroacuten al girar emite
energiacutea radiante y acabariacutea cayendo sobre el nuacutecleo)
No explicaba los espectros de rayas discontinuos de los aacutetomos de unas frecuencias caracteriacutesticas
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
566
ACTIVIDAD Realiza un breve comentario de la siguiente carta de Niels Bohr a Rutherford
CORRESPONDENCIA RUTHERFORD - BOHR
hellip ldquoDentro le mando el primer capitulo de mi artiacuteculo sobre la constitucioacuten del aacutetomo Espero que
los proacuteximos le seguiraacuten en unos pocos diacuteas Uacuteltimamente he hecho grandes progresos en el trabajo y
espero tener eacutexito en extender las consideraciones empleadas a un nuacutemero de diferentes fenoacutemenos
tales como la emisioacuten de las liacuteneas espectrales magnetismo hellip y posiblemente una indicacioacuten de una
teoriacutea de la constitucioacuten de las estructuras cristalinas hellip Como podraacute observar el primer capiacutetulo trata
principalmente del problema de la emisioacuten de las liacuteneas del espectro considerado desde el punto de
vista esbozado en mi carta anterior Trato de demostrar que desde tal punto de vista parece posible
dar una interpretacioacuten simple a la ley del espectro de hidroacutegeno y que el caacutelculo parece estar
cuantitativamente de acuerdo con los experimentos hellip Espero se daraacute cuenta que he considerado
cuidadosamente el uso simultaacuteneo de la mecaacutenica claacutesica y de la nueva visioacuten sobre la teoriacutea de la
radiacioacuten introducida por Planck Estoy deseando saber que le parece todo estordquo
(Carta de Niels Bohr a Rutherford 6 de Marzo 1913)
Adaptado de Marco B (1992)
ACTIVIDAD Resume las ideas fundamentales que se recogen en los siguientes textos
originales de Rutherford
ldquohellipLa idea de la constitucioacuten del nuacutecleo de los aacutetomos surgioacute inicialmente del intento de contar la
dispersioacuten de partiacuteculas que formaban grandes aacutengulos en su paso a traveacutes de finas laacuteminas de
materia Cayendo en la cuenta de la gran masa y velocidad de las partiacuteculas esas desviaciones tan
grandes eran muy considerables e indicaban que un fuerte campo eleacutectrico o magneacutetico existiacutea en el
aacutetomo Teniendo en cuenta estos resultados parecioacute necesario asumir que e l aacutetomo consta de un
nuacutecleo con masa y carga de muy pequentildeas dimensiones comparado con la magnitud normalmente
aceptada del diaacutemetro del aacutetomo Este nuacutecleo cargado positivamente contiene la mayor parte de la masa
del aacutetomo y estaacute rodeado a una cierta distancia de un conjunto de electrones igual en nuacutemero a la
carga positiva del nuacutecleo En estas condiciones un intenso campo eleacutectrico existe cerca del nuacutecleo y
la gran desviacioacuten de las partiacuteculas en un choque con un aacutetomo simple tiene lugar cuando la
partiacutecula pasa cerca del nuacutecleo (Rutherford 1920)
Cuando un chorro de partiacuteculas incide sobre una laacutemina fina de oro u otro metal una
pequentildea cantidad de las partiacuteculas se dispersan hacia el punto de partida y desaparecen formando un aacutengulo de
maacutes de 9 0ordm El nuacutemero de estas partiacuteculas es enormemente grande mucho maacutes de lo esperado si el aacutengulo
pequentildeo de dispersioacuten del rayo principal se suma al efecto resultante de multitud de desviaciones pequentildeas
Parece claro que pasando a traveacutes de la materia las partiacuteculas a encontraban a veces un campo tan intenso en
el aacutetomo que rebotaban en su camino como resultado de la colisioacuten
Cuando consideramos la masa y la energiacutea de una partiacutecula la observacioacuten es maacutes
sorprendente pues indica que el aacutetomo es el lugar de campos de rebote gigantes Suponiendo que las fuerzas
que median en tales colisiones son del tipo electrostaacutetico se puede deducir que para ocasionar tales rebotes
de las partiacuteculas en un choque atoacutemico el aacutetomo debe contener un centro con masa cargada de muy
pequentildeas dimensiones De esto surgioacute la idea del ahora conocido nuacutecleo del aacutetomo en la cual se considera el
aacutetomo compuesto de un nuacutecleo cargado positivamente que contiene la mayor parte de la masa del aacutetomo
rodeado a unas distancias relativamente grandes por una distribucioacuten de electrones iguales en nuacutemero a las
unidades de carga positiva concentrada en su nuacutecleo
(Discurso de Rutherford a la Sclence Masters Association Cambriacutegde 1923 doce antildeos
despueacutes de sus observaciones)
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
567
DOCUMENTO BIOGRAacuteFICO EVOLUCIOacuteN HISTOacuteRICA DE LOS
MODELOS ATOacuteMICOS (Adaptado del almanaque del 2002 de la Sociedad Canaria de profesores de fiacutesica y quiacutemica)
En 1839 con las investigaciones de Faraday sobre el paso de la electricidad a traveacutes de las disoluciones
se pensoacute que los aacutetomos no eran indivisibles tal y como pensaba Dalton Estas investigaciones y las
realizadas en tubos de descargas de gases pusieron de manifiesto la naturaleza eleacutectrica de la materia
Thomson en 1897 mediante sus investigaciones con rayos catoacutedicos identifico el electroacuten tratando de
esbozar una imagen del aacutetomo que tenia en cuenta los nuevos datos Surgen asiacute los modelos atoacutemicos
Niels Bohr (1885-1962) fiacutesico daneacutes propuso el primer modelo precuaacutentico del aacutetomo basado
en tres postulados Recibioacute el Premio-Nobel de fiacutesica en 1922 por su investigacioacuten relativa a la
estructura de los aacutetomos y la radiacioacuten que emana de ellos Trabajoacute
como disciacutepulo de Thomson y Rutherford y cuando visitoacute Estados
Unidos en 1939 llevoacute la noticia de que Hahn Lise Meitner y
Strassman habiacutean descubierto la fisioacuten del uranio Este fue el cimiento
de la bomba atoacutemica desarrollada en Estados Unidos durante la 2ordf
Guerra Mundial
Antes de salir de Dinamarca en l943 perseguido por los nazis
disolvioacute en aacutecido las medallas de oro del Premio Nobel que le habla
dado a guardar Von Laue y Franck La botella con la solucioacuten de oro
se quedoacute en eacutel Laboratorio de Bohr durante la guerra y cuando
regresoacute a Copenhague precipitoacute el oro y mandoacute refundir las medallas
Despueacutes de la Guerra se comprometioacute en actividades humanitarias y
pacifistas asiacute obtuvo el premio Aacutetomos por la Paz en 1957
John Dalton (1766-1844) nacioacute en
Inglaterra en el seno de una familia
humilde A los 19 antildeos ya era director
de escuela y formuloacute su teoriacutea atoacutemica
en 1803 Fue el primero en publicar una
tabla de masas atoacutemicas relativas y en
dar una base cuantitativa de la teoriacutea
atoacutemica
Propuso su teoriacutea atoacutemica en 1808 asiacute
como una tabla de siacutembolos de
elementos maacutes tarde sustituida En
1826 recibioacute la medalla de oro de la
Royal Societyy de Londres y de la
Academia Francesa de Ciencias
Sir Joseph J
Thomson (1856-
1940) onsiderado
el descubridor del
electroacuten abrioacute el
campo de la fiacutesica
de las partiacuteculas
subatoacutemicas con
su trabajo sobre la
desviacioacuten de los
rayos catoacutedicos
(electrones) en un
campo eleacutectrico
Recibioacute el Premio
Nobel en 1906
Ernest Rutherford (1871-1937)
Fundamentoacute el modelo actual del
aacutetomo formado por un nuacutecleo muy
pequentildeo en el que se concentra la
mayor parte de la masa rodeado por
electrones que ocupan un volumen
mucho mayor Esto lo determinoacute en el
antildeo 1910 mediante la dispersioacuten de
partiacuteculas alfa por laacuteminas de oro con
la colaboracioacuten de Geiger y Mardsen
Al recibir el Premio Nobel de quiacutemica
en 1908 dijo y yo que me creiacutea fiacutesico
Erwin
Schroacutedinger
(1887-1961) nacioacute
en Austria y
publicoacute en 1925 su
famosa ecuacioacuten
de ondas que jugoacute
un papel crucial en
el desarrollo de la
mecaacutenica cuaacutentica
GUIacuteA DE LECTURA 1 Lee el documento biograacutefico y realiza un esquema que recoja las ideas fundamentales del mismo
2 Despueacutes de leer el documento biograacutefico elige uno de los cientiacuteficos que aparecen en el mismo y busca la
informacioacuten necesaria y completa sus aspectos biograacuteficos utilizando la ficha y los documentos de apoyo
entregados por el profesorado sentildealando sus principales aportaciones a la Ciencia y a la Sociedad
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
568
FICHA BIOGRAFIacuteAS DE CIENTIacuteFICOS
Nombre del alumnoa _____________________________ Grupo_____________________
ACTIVIDAD Despueacutes de leer la biografiacutea del cientiacutefico completa la siguiente ficha
Busca la informacioacuten necesaria y utiliza los documentos de apoyo entregados por el
profesorado
BIOGRAFIacuteA DEL CIENTIacuteFICO (___________ - __________)
1 PERFIL BIOGRAacuteFICO
(Cronologiacutea que recoja los principales aspectos de su vida y de su
obra Principales aportaciones realizadas Hechos maacutes destacados)
2 FORMACIOacuteN CIENTIacuteFICA
Principales influencias que recibioacute Ideas dominantes de la Ciencia en
la que se formo Cuaacuteles fueron sus maestros y marcos teoacutericos que
existiacutean en su eacutepoca y que influyeron en su formacioacuten Estado en que
se encontraban los problemas que maacutes tarde abordoacute
3 LA CIENCIA Y LA SOCIEDAD DE SU EacutePOCA
Contexto social y poliacutetico que se viviacutea Influencia de la sociedad de su
eacutepoca en los desarrollos cientiacuteficos Principales acontecimientos
ideas sociales y poliacuteticas de la sociedad de su eacutepoca
4 APORTACIONES A LA CIENCIA
Descubrimientos realizados y teoriacuteas elaboradas Principales obras
escritas por orden cronoloacutegico
5 RELACIONES CON SUS CONTEMPORANEOS
Otros cientiacuteficos o personas relevantes de la sociedad de su eacutepoca
6 APLICACIONES TECNOLOacuteGICAS E IMPLICACIONES SOCIALES DE
LOS DESCUBRIMIENTOS CIENTIacuteFICOS
Establecer un paralelismo cronoloacutegico que sentildeale las interrelaciones
entre la Ciencia la Tecnologiacutea y la Sociedad
7 BIBLIOGRAFIacuteA UTILIZADA
Libros o artiacuteculos de revistas utilizados materiales o documentos de
apoyo entregados por el profesorado y utilizados
Resentildear en la forma APELLIDO Nombre (antildeo) Titulo del libro o
artiacuteculo Ciudad Editorial o nombre nuacutemero y paacuteginas de la revista
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
569
DOCUMENTO BIOGRAacuteFICO SISTEMA PERIOacuteDICO Y ENLACE QUIacuteMICO (Adaptado del almanaque del 2002 de la Sociedad Canaria de profesores de fiacutesica y quiacutemica)
Dimitri Mendelegraveiev (1834-1907) nacioacute en Tobolsk (Siberia) y era el maacutes pequentildeo de trece
hermanos En 1856 terminoacute su carrera de quiacutemica y en 1867 fue
nombrado profesor de quiacutemica inorgaacutenica en la Universidad de
San Petersburgo En la formulacioacuten de su Ley Perioacutedica que
se recoge en el texto ldquoLos principios de la Quiacutemica consideroacute
que las propiedades de los aacutetomos se encontraban relacionadas
con sus masas atoacutemicas lo que constituyoacute una idea brillante por
aquella eacutepoca ya que no se conociacutea nada acerca de la estructura
atoacutemica Mendelegraveiev dejo huecos en su tabla y posteriormente
se comproboacute que tenla razoacuten con el descubrimiento de
elementos como el galio (1874) escandio (1879) y germanio
(1885) Hoy se sabe que la base fundamental de la periodicidad
es el nuacutemero atoacutemico y no la masa atoacutemica
En el antildeo 1890 renuncioacute a la Universidad por el trato opresivo
que el gobierno daba a los estudiantes algunos fueron exiliados
a Siberia por la falta de libertad acadeacutemica
Friedrich August Kekuleacute
(1829-1896) quiacutemico alemaacuten al
que se le reconoce el
establecimiento de las bases de
la moderna teoriacutea estructural de
la quiacutemica orgaacutenica En 1858
demostroacute que el carbono era
tetravalente y que sus aacutetomos
podiacutean unirse formando largas
cadenas lo que facilitoacute la
comprensioacuten de los compuestos
orgaacutenicos Descubrioacute la
estructura ciacuteclica de los
compuestos aromaacuteticos como el
benceno de gran importancia
para el desarrollo posterior de
los colorantes
Glibert Newton Lewis (1875-
1946) nacioacute en Massachusetts
En la universidad de Harvard
alcanzoacute el grado de doctor en
1899 y en 1912 fue nombrado
profesor en la Universidad de
Berkeley (California)
Contribuyoacute en diversas aacutereas de
la quiacutemica y fue el primero en
proponer que los aacutetomos
podriacutean mantenerse unidos por
medio de la comparacioacuten de
electrones De acuerdo con esta
idea introdujo el simbolismo de
las estructuras en las que los
electrones de valencia se
representan por puntos Linus Pauling nacioacute en Portland (USA)
en 1901 y se doctoroacute en quiacutemica en 1925
Ha realizado muchas contribuciones a la
comprensioacuten de la naturaleza del enlace
quiacutemico As introdujo conceptos como
electronegatividad y estructuras
resonantes En 1939 publicoacute sus ideas
sobre el enlace quiacutemico en un texto
titulado La Naturaleza del enlace
quiacutemico En 1954 recibioacute el premio
Nobel de quiacutemica por su trabajo de la
estructura molecular En 1962 recibioacute por
segunda vez el Premio Nobel ahora el de
la Paz
Wolfgang Pauil (1900-1958)
fiacutesico austriacuteaco que obtuvo el
Premio Nobel de fiacutesica en 1945
por el descubrimiento del
principio de exclusioacuten que lleva
su nombre Un artiacuteculo titulado
Los principios fundamentales de
la mecaacutenica cuaacutentica escrito en
1933 para el Handbuch der
Physik es reconocido como uno
de los mejores tratados de fiacutesica
cuaacutentica
GUIacuteA DE LECTURA 1 Lee el documento biograacutefico y realiza un esquema que recoja las ideas fundamentales del mismo
2 Despueacutes de leer el documento biograacutefico elige uno de los cientiacuteficos que aparecen en el mismo y busca la
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Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
570
TEXTO MENDELEIEV Y LA CLASIFICACIOacuteN DE LOS ELEMENTOS
laquoLa clasificacioacuten maacutes corriente de los elementos en metales y no metales esta basada en las
diferencias fiacutesicas entre ellos pero dicha divisioacuten no es tan niacutetida como pareciacutea Por ejemplo el
foacutesforo y otros elementos actuacutean como metales o como no metales seguacuten las ocasiones
Algunos grupos de elementos sin duda forman un todo y representan una serie natural de
manifestaciones semejantes de la materia (haloacutegenos grupo del nitroacutegeno alcalino-teacuterreos etc)
pero el descubrimiento de nuevos elementos tales como el rubidio el cesio y el talio para los
que no se habiacutea previsto sitio en las familias de elementos hasta entonces elaboradas indicaba
lo limitados que eran nuestros conocimientos Por otra parte las propiedades fiacutesicas de los
elementos tales como las oacutepticas eleacutectricas magneacuteticas etc no pueden servir como guiacutea para
una clasificacioacuten de los mismos pues aunque muchas de dichas propiedades se han determinado
con precisioacuten para algunos de ellos lo cierto a que un mismo elemento puede presentar
enormes diferencias en sus propiedades seguacuten el estado en que se encuentre Asiacute por ejemplo
podemos citar el caso del grafito y el diamante
Sin embargo a pesar de las diferencias entre las propiedades que un elemento puede presentar
seguacuten el estado en que se encuentre existe laquoalgoraquo que no cambia que nos permite afirmar que
se trata del mismo elemento En este sentido el uacutenico valor que no cambia que es el mismo
tanto en elemento libre (cualquiera que sea su estado) como cuando se ha combinado con otros
formando compuestos es la masa atoacutemica del elemento Por esta razoacuten me he ocupado de
buscar un sistema de clasificacioacuten de los elementos quiacutemicos basaacutendome en las masas
atoacutemicas El primer intento que hice en esa direccioacuten fue el siguiente Seleccioneacute los elementos
de masa atoacutemica maacutes pequentildea y los ordeneacute de manera creciente Con esto vi que apareciacutea una
periodicidad en sus propiedades raquo
Ensayos de ordenacioacuten de los elementos Dimitri Ivanovich Mendeleieff (1834 - 1907)
ACTIVIDADES
0 Analiza el texto de Mendeleiev y extrae las ideas maacutes importantes 1 iquestQueacute otros intentos conoces de clasificacioacuten de los
elementos Descriacutebelos 2 iquestEn que propiedad se basaba la clasificacioacuten perioacutedica de
los elementos de Mendeleiev 3 iquestEn la actualidad que propiedad se utiliza para la
clasificacioacuten perioacutedica de los elementos 4 Lee la siguiente biografiacutea de Mendeleiev y realiza un
resumen sentildealando los aspectos fundamentales de la misma
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
571
MENDELEacuteIEV DIMITRI IVAacuteNOVICH (1834-1907) Quiacutemico ruso conocido sobre todo por haber elaborado la tabla perioacutedica de los elementos quiacutemicos Esta
tabla expone una periodicidad (una cadencia regular) de las propiedades de los elementos cuando estaacuten
dispuestos seguacuten la masa atoacutemica
Mendeleacuteiev nacioacute en Tobolsk (Siberia) estudioacute quiacutemica en la Universidad de San Petersburgo y en 1859 fue
enviado a estudiar a la Universidad de Heidelberg Alliacute conocioacute al quiacutemico italiano Stanislao Cannizzaro
cuyos planteamientos sobre la masa atoacutemica determinaron su opinioacuten Participo con eacutel en eI I Congreso
Internacional de quiacutemica en Karlsruhe en 1860 Mendeleacuteiev regresoacute a San Petersburgo y fue profesor de
quiacutemica en el Instituto Teacutecnico en 1863 y profesor de quiacutemica general en la Universidad de San Petersburgo
en 1866 Escribioacute los dos voluacutemenes de Principios de quiacutemica (1868-1870) uno de los primeros libros de
texto sobre quiacutemica que se convirtioacute en un claacutesico traducido al ingleacutes en 1905 Durante la elaboracioacuten de este
libro Mendeleacuteiev intentoacute clasificar los elementos seguacuten sus propiedades quiacutemicas En 1869 publicoacute la
primera versioacuten de la tabla perioacutedica En 1871 publicoacute una versioacuten corregida en la que dejaba huecos
para elementos todaviacutea desconocidos Su tabla y sus teoriacuteas ganaron una mayor aceptacioacuten cuando
posteriormente se descubrieron tres de estos elementos el galio el germanio y el escandio Fue
galardonado con la medalla Davy por la Royal Society en 1882
Entre las investigaciones de Mendeleacuteiev tambieacuten hay que mencionar el estudio de la teoriacutea quiacutemica de la
disolucioacuten la expansioacuten teacutermica de los liacutequidos y la naturaleza del petroacuteleo de Bakuacute En 1887 emprendioacute un
viaje en globo en solitario para estudiar un eclipse solar
En 1890 abandonoacute la universidad como consecuencia de su postura poliacutetica partidaria de reformas sociales
En 1893 fue director del departamento de Pesas y Medidas de San Petersburgo cargo que desempentildeoacute hasta su
muerte
En su honor el elemento quiacutemico artificial de nuacutemero atoacutemico 101 obtenido en 1965 en el ciclotroacuten de
Berkeley por el equipo de Seaborg ha recibido el nombre de mendelevio
MENDELEIEV Y EL SISTEMA PERIOacuteDICO DE LOS ELEMENTOS
A mediados del siglo XIX se conociacutean ciertos elementos quiacutemicos como el hidroacutegeno el oxiacutegeno el
hierro el cloro etc hasta un nuacutemero de maacutes de cincuenta
Estos elementos diferiacutean mucho en sus propiedades y aparentemente pareciacutea existir poco o ninguacuten orden
entre ellos En estas circunstancias se celebroacute en la ciudad alemana de Karlsruhe el primer congreso
internacional de Quiacutemica era el antildeo 1860 A este congreso asistieron ciento cuarenta delegados de
todo el mundo y una de las conclusiones maacutes importantes del mismo fue la aceptacioacuten mayoritaria del
meacutetodo propuesto por Stanislao Cannizaro para la determinacioacuten de las masas de los aacutetomos de los
distintos elementos quiacutemicos (masas atoacutemicas)
Tambieacuten en dicho congreso Cannizaro defendioacute la hipoacutetesis de su maestro Avogadro (hoy ley por estar
perfectamente comprobada) mostrando pruebas experimentales que la apoyaban e hizo valer su
fecundidad 49 antildeos despueacutes de haber sido emitida y rechazada por sus contemporaacuteneos devolviendo asiacute
el meacuterito a Avogadro que habiacutea ya muerto haciacutea 4 antildeos
Entre los asistentes al congreso se encontraba el quiacutemico ruso Dimitri Mendeleiev quien impresionado
por los trabajos de Cannizaro comenzoacute a estudiar la lista de los elementos quiacutemicos conocidos
organizaacutendolos a partir de las regularidades en el comportamiento quiacutemico de los distintos elementos
obtenidos de modo experimental a lo largo de siglos Mendeleiev ordenoacute los 63 elementos conocidos
seguacuten el orden creciente de sus masas atoacutemicas Publicoacute esta ordenacioacuten en forma de tabla en 1869 a la
que llamoacute tabla perioacutedica de los elementos En su obra Principios de Quiacutemica describe su ley
Perioacutedica con las siguientes palabras
Disponiendo los elementos conforme a sus masas atoacutemicas crecientes se obtiene una repeticioacuten
perioacutedica de propiedades Esto es lo que anuncia la ley Perioacutedica las Propiedades de los cuerpos simples
y sus combinaciones son una funcioacuten perioacutedica de la masa atoacutemica del elemento
En dicha tabla Mendeleiev dejoacute algunos espacios vaciacuteos huecos que de acuerdo con el criterio seguido
(los elementos de una misma columna grupos o familias tienen las mismas propiedades) deberiacutean
corresponder a elementos que todaviacutea no se hablan descubierto y de los que eacutel predice sus propiedades
aproximadas Al verse confirmadas sus hipoacutetesis Mendeleiev es aclamado y su tabla universalmente
aceptada El Sistema Perioacutedico constituyoacute un eacutexito fundamental y espectacular de la teoriacutea atoacutemico-
molecular de la materia propuesta por Dalton Algo parecido a Mendeleiev hizo el alemaacuten Victor Meyer
por la misma eacutepoca pero menos completo
Elaboracioacuten propia
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
572
EL SISTEMA PERIOacuteDICO ACTUAL
Debido a Werner y Paneth Esta basado en la tabla perioacutedica de Mendeleiev
Ordena los 105 elementos conocidos por orden creciente de su nuacutemero atoacutemico (nordm de
protones del nuacutecleo)
Los elementos
quiacutemicos estaacuten ordena
dos en 7 filas o periodos
y 18 columnas a grupos
Los elementos que
pertenecen a un mismo
grupo o familia tienen un
comportamiento quiacutemico
muy parecido es decir
son elementos que
reaccionan frente a las
demaacutes sustancias de un
modo similar
La mayoriacutea de los grupos reciben nombres especiales Grupo IA (1) o de los metales alcalinos grupo IIA (2) o de los metales alcalino - teacuterreos grupo VII A (17) o de los haloacutegenos etc
ACTIVIDADES
1 Realiza una atenta lectura del texto y extrae las ideas maacutes importantes
que encuentres
2 iquestCuaacutentos elementos ordeno Mendeleiev en su eacutepoca iquestPor queacute dejo
algunos espacios vaciacuteos o huecos en su tabla original iquestQueacute correcciones
principales han sido realizadas en la actualidad
3 iquestCoacutemo pudo Mendeleiev descubrir un principio adecuado de
clasificacioacuten de los elementos sin saber nada dela estructura electroacutenica de
los aacutetomos
4 iquestQueacute resultados aporto el primer congreso Internacional de quiacutemica de Karlsruhe en 1860
5 Busca la informacioacuten necesaria y contesta sentildealando el antildeo de descubrimiento el
descubridor y como se descubrioacute
a) Dos elementos que fueron descubiertos por espantildeoles
b) Los elementos conocidos desde la prehistoria c) Los elementos conocidos en la edad media
d) Los elementos descubiertos antes del siglo XVIII e) Los elementos s descubiertos en el
siglo XVIII f) Los elementos descubiertos en el siglo XIX g) Los elementos descubiertos a
partir de 1950 h) Los elementos transuraacutenidos i) Los elementos transactiacutenidos
6 iquestEn queacute siglo se ha descubierto mayor nuacutemero de elementos iquestCuaacutentos iquestPor queacute
crees que se produjo dicha explosioacuten demograacutefica de elementos 7 La primera cuarta parte del siglo XIX fue dominada por el quiacutemico britaacutenico Humphry Davy
y por el quiacutemico sueco Joumlns Jacob Berzelius
a) Busca informacioacuten y sentildeala los nombres de los elementos que descubrioacute cada uno de
ellos y el antildeo que los descubrioacute
b) Sentildeala el origen del nombre de cada elemento y el procedimiento de obtencioacuten de
algunos de ellos
c) Indica algunas de las publicaciones y las implicaciones sociales de dichos
descubrimientos
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
573
ELEMENTOS QUIacuteMICOS DESCUBIERTOS POR ESPANtildeOLES
De los elementos naturales conocidos tres han sido descubiertos o identificados como tales por
espantildeoles El platino por Antonio de Ulloa en 1748 el wolframio por los hermanos Antonio y
Fausto de Elhuyar en 1783 y el vanadio por Andres Manuel del Rio en 1801 La importancia
de estos descubrimientos fue importantiacutesimo teniendo en cuenta que en
aquella eacutepoca uno de los objetivos fundamentales de la Quiacutemica que
orientaba el trabajo investigador de la mayoriacutea de los quiacutemicos era el
descubrimiento de los elementos quiacutemicos
El platino de platina plata fue descubierto por Antonio de Ulloa en
1735 en unas minas cuando iba en una expedicioacuten cientiacutefica de Colombia
a Peruacute
En el caso del wolframio tambieacuten llamado tungsteno la mayoriacutea de los
libros extranjeros atribuyen el descubrimiento a Scheele en 1781 Esto no
es cierto fueron los hermanos logrontildeeses Fausto y Juan Joseacute Elhuyar en 1783 quienes lo
aislaron por primera vez a partir de un mineral obtenido en Espantildea la Wolframita tratada con
carbono El propio Sheele reconocioacute en una carta la prioridad espantildeola del descubrimiento El
nombre proviene de woacutelfram quizaacute formado por wolf laquo loboraquo y ram laquo suciedadraquo aplicado tal
vez por los mineros despectivamente al encontrarlo en vez del estantildeo que buscaban
El tercer elemento es el vanadio del latiacuten moderno laquovanadiumraquo en memoria del sobrenombre
de Freya Vanadis nombre de una diosa del antiguo panteoacuten escandinavo El nombre de
vanadio le fue puesto en el antildeo 1830 atribuyeacutendoselo a un quiacutemico sueco pero su verdadero
descubridor fue el quiacutemico madrilentildeo Andreacutes Manuel del Riacuteo en 1801 quien lo denominoacute
eritronio pero no se le reconocioacute al creerse entonces que era cromo impuro
Portada de la memoria el
descubrimiento del
Wolframio
El nombre vulgar del
elemento wolframio en ingleacutes
y en franceacutes es ldquotungstenordquo
Sin embargo la IUPAC
recomienda que el nombre de
los compuestos sea en todos
los idiomas el derivado del
que propusieron los
descubridores del elemento
Dice el texto en ingleacutes del
acuerdo de la IUPAC
ldquowolframate and not
tungstaterdquo
Fausto de
Elhuyar
Juan Joseacute de
Elhuyar
Al final de su Memoria sobre el descubrimiento del wolframio escriben los hermanos Elhuyar
laquoDaremos a este nuevo metal el nombre de wolfram tomaacutendolo del de la materia de la que lo
hemos sacado Este nombre responde mejor que el de tungsteno por ser el wolfram un mineral
que se conociacutea mucho antes Mudamos su terminacioacuten m en n para acomodar mejor al
genio de nuestra lengua las denominaciones de las sales que se forman con esta sustancia
llamaacutendolas sales volfraacutemicasraquo Escribiacutean los nombres del mineral y del elemento obtenido de
eacutel con v porque la W (con la que se escribiacutea el mineral e lenguas) era inexistente en la lengua
espantildeola del XVIII
A1 Indica para los descubridores espantildeoles de elementos quiacutemicos Antonio de Ulloa los
hermanos Elhuyar y Andreacutes Manuel del Riacuteo que elementos descubrieron y coacutemo lo hicieron
Busca y realiza una pequentildea biografiacutea de cada uno de ellos
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
574
COMENTARIOS DE TEXTOS ORIGINALES DE BLAS CABRERA
LOS AacuteTOMOS
Por uacuteltimo conviene insistir en que el cuadro de Mendelejeff al establecer las analogiacuteas y diferencias entre los aacutetomos revela una organizacioacuten de la distribucioacuten de los electrones que ciertamente no es caprichosa Sin salirnos de las noticias que nos suministran los fenoacutemenos eleacutectricos pongamos en evidencia que la condicioacuten de iones no es la normal de los aacutetomos de la materia en general El estado normal de equilibrio es siempre el neutro La presencia de iones simples o compuestos supone fuerzas entre ellos particularmente el grupo maacutes importante de las llamadas valencias La presencia de los electrones en los aacutetomos exige por tanto para su neutralizacioacuten la existencia de cargas positivas la cual hasta ahora no la hemos sentildealado sino en el caso de los cationes atribuidos a la peacuterdida de electrones El descubrimiento efectivo de su intervencioacuten como constituyente de la materia ha sido una de las obras fundamentales realizadas por Rutherford el sucesor de JJ Thomson en el laboratorio Cavendish de Cambridge Inglaterra El meacutetodo utilizado para este fin ha sido el bombardeo de los cuerpos mediante el tipo de radiaciones llamadas α de los cuerpos radiactivos proyectiles de fantaacutestica energiacutea que lanzan principalmente algunos de los aacutetomos de gran masa descubiertos por los esposos Curie y a cuyo conocimiento contribuyeron activamente Rutherford y sus disciacutepulos Tales proyectiles estaacuten electrizados positivamente y al penetrar de modo violento en los aacutetomos descubren en las profundidades de eacutestos un nuacutecleo que les desviacutea de su trayecto rectiliacuteneo precisamente porque estos estaacuten tambieacuten electrizados de modo positivo y repelen a las partiacuteculas α Asiacute se ha encontrado el lugar donde se oculta esta carga Precisamente las propias partiacuteculas α no son otra cosa que nuacutecleos de He desprovistos de sus dos electrones que le acompantildean en el estado neutro seguacuten indica el cuadro de Mendelejeff Esto nos fuerza a pensar que al menos los aacutetomos maacutes pesados contienen en su seno dichos nuacutecleos de He ya formados y aun se ha probado que estaacuten formando parte de los propios nuacutecleos denunciando que esta nueva regioacuten de los aacutetomos posee una organizacioacuten muy compleja A su conocimiento se ha llegado por el meacutetodo del bombardeo ya indicado Las quebraduras violentas de su trayectoria son la consecuencia de que en ellos se encierra la casi totalidad de la masa de cada aacutetomo y tambieacuten denuncia que precisamente por ser una carga positiva numeacutericamente igual que la que poseen los Z electrones que hemos dicho forman parte del aacutetomo que ocupa el lugar Z en el cuadro de Mendelejeff Seguacuten eacuteste puede ya darse una primera descripcioacuten de los aacutetomos distribuyendo en ellos un nuacutecleo que contiene casi toda la masa del aacutetomo y toda su carga positiva Todo ello concentrado en un volumen muy pequentildeo que para los aacutetomos maacutes masivos apenas alcanza un diezmileacutesimo del tamantildeo total del aacutetomo En el resto de eacutel que llamaremos zona cortical soacutelo existen los Z electrones de los que ya hemos hablado donde caben holgadamente puesto que cada uno seguacuten hemos visto poco maacutes arriba tiene apenas un radio del orden de un 100 mileacutesimo del aacutetomo completo y por tanto ocupan igual que una mosca en un saloacuten de algunos centenares de metros cuacutebicos de cabida
Clave de lectura del texto Los aacutetomos de Blas Cabrera 1 Realiza un resumen del texto Sentildealando las ideas principales 2 Estudiar los teacuterminos nuevos que aparecen en eacutel Realiza la correspondiente ficha de vocabulario 3 iquestQueacute es el cuadro de Mendelejeff iquestExisten otros similares Hacer un estudio sobre ello consultando la bibliografiacutea a su alcance 4 Definir el concepto de ioacuten y poner ejemplos
5 iquestQueacute son las partiacuteculas 6 iquest Coacutemo se entendiacutea en esta eacutepoca lo que era un aacutetomo iquest Existen diferencias con las creencias actuales Expliacutequelo detalladamente 7 iquestQueacute son los modelos atoacutemicos iquestCuantos modelos atoacutemicos conoces iquestEn que consiste el modelo atoacutemico de Rutherford En que ideas se baso que hechos consiguioacute explicar cuaacuteles son sus limitaciones Por que otros modelos ha sido sustituido 8 Realiza una pequentildea biografiacutea de Blas Cabrera sentildealando sus principales aportaciones a la Ciencia las principales instituciones en las que participo y los aspectos maacutes relevantes de la sociedad de su eacutepoca 9 Describe coacutemo era la situacioacuten de la ciencia y de los cientiacuteficos en Espantildea en la primera mitad del siglo XX Sentildeala la influencia de los diferentes momentos sociales en el desarrollo de la Ciencia 10 iquestQuieacutenes eran los esposos Curie Habla de ellos iquestCuaacuteles fueron sus aportaciones cientiacuteficas iquestQueacute aplicaciones han tenido sus descubrimientos iquestQueacute influencia han tenido las mismas en la sociedad
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
575
AacuteTOMOS Y MOLEacuteCULAS1
Otra circunstancia interesante que conviene analizar cuando se estudia la nocioacuten de
materia y su evolucioacuten es la suerte que corrioacute el viejo problema del atomismo o continuidad que
dividioacute profundamente a los filoacutesofos del mundo griego Los aacutetomos de Anaxaacutegoras Demoacutecrito
y Leucipo significan la imposibilidad de la divisioacuten indefinida de la materia y en vez de ella la
seguridad de que existe un liacutemite inferior para el tamantildeo posible de las partiacuteculas separables de
un cuerpo con la condicioacuten de mostrar identidad de naturaleza con el cuerpo primitivo Cuando
la naturaleza de estas hipoteacuteticas partiacuteculas que limitan la divisioacuten es ideacutentica para todas se las
llama hoy moleacuteculas La divisioacuten de ellas es auacuten posible formando los aacutetomos y pueden ser
ideacutenticas o heterogeacuteneas En el primer supuesto el cuerpo se dice simple y en el segundo
compuesto El nuacutemero de cuerpos simples es pequentildeo no llegan a un centenar los aacutetomos que se
han podido obtener mientras que el de moleacuteculas compuestas con ellos es praacutecticamente
indefinido
Clave de lectura
Despueacutes de leer detenidamente este fragmento del mencionado artiacuteculo de Blas Cabrera intenta
contestar las siguientes cuestiones
1 Enuncia brevemente cada una de las teoriacuteas atoacutemicas que se han dado
2 iquestCoacutemo define Cabrera los cuerpos simples y los compuestos Expliacutecalo con claridad
3 Define con tus palabras aacutetomo moleacutecula elemento compuesto
4 iquestQuieacuten fue Blas Cabrera Haz una pequentildea biografiacutea del mismo iquestQueacute otros cientiacuteficos
espantildeoles o extranjeros fueron contemporaacuteneos de eacutel
1
CABRERA B (1943) Cincuenta antildeos en la concepcioacuten del concepto de materia Cuadernos Americanos2 nordm 5 74-93 Meacutexico
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
576
Breve biografiacutea de Linus Pauling ldquoQuiacutemico y pacifistardquo
Linus Pauling
(Portland Oregoacuten 1901-Big Sur California 1994) Quiacutemico estadounidense
Profesor y director del instituto tecnoloacutegico de California investigoacute la
estructura molecular y los enlaces quiacutemicos de los compuestos complejos e
introdujo la mecaacutenica cuaacutentica en el estudio de la quiacutemica Sus trabajos le
valieron el premio Nobel de quiacutemica en 1954 Infatigable activista en favor de
la paz y contrario a las armas atoacutemicas por lo que recibioacute el premio Nobel de
la paz en 1962 y el premio Lenin de la paz en 1970 Reviste especial importancia su obra ldquoThe
Nature of the Chemical Bondrdquo (ldquoLa naturaleza del enlace quiacutemicordquo) (1939)
COMENTARIO DE TEXTO No maacutes guerra
Texto1 ldquoCreo que el descubrimiento de la fisioacuten controlada de nuacutecleos atoacutemicos y la liberacioacuten
controlada de energiacutea nuclear es el mayor hallazgo realizado desde que el hombre primitivo
descubrioacute el uso controlado del fuego Un solo kilo de material fisionable como fuente de energiacutea
equivale a maacutes de dos millones de kilogramos de carboacuten Si se tienen en cuenta la abundancia de
material fisionable en la naturaleza se comprende la promesa de energiacutea nuclear que representa
para el mundo del futuro y la posibilidad de que contribuya grandemente al bienestar humano si
la civilizacioacuten no es aniquilada antes por la guerra No podemos quedar impasibles ante la
posibilidad de que estos importantes descubrimientos cientiacuteficos puedan ser utilizados para el
sufrimiento y el exterminio de la humanidad Nos debemos oponer a toda costa a la escalada de
armamentos y al uso de la energiacutea nuclear para fines beacutelicos ldquo
Linus Pauling(1950) Quiacutemica General
Uno de los hombres maacutes activos en la campantildea contra las pruebas nucleares y uno de los de
mayor eacutexito en despertar la conciencia de la comunidad cientiacutefica fue Linus Pauling laureado con
el Premio Nobel de Quiacutemica y de la Paz En enero de 1958 Pauling entregoacute a Dag Hammaumlrshjoumlld
Secretario General de Las Naciones Unidas una peticioacuten firmada por 9235 cientiacuteficos (cantidad
que luego superoacute los 11000) correspondientes a 49 paiacuteses Entre los firmantes habiacutea muchos
premiados con el Nobel La peticioacuten era la siguiente
Texto 2 ldquoNosotros los cientiacuteficos abajo firmantes solicitamos que se realice ahora un acuerdo
internacional para detener las pruebas con armas nucleares
Cada ensayo de bomba nuclear difunde una carga adicional de elementos radioactivos sobre todo
territorio del mundo Cada suma adicional de radiacioacuten origina un dantildeo a la salud de los seres
humanos en el mundo entero y un dantildeo al plasma humano que importa la reproduccioacuten lo cual
lleva al aumento en la cantidad de nintildeos defectuosos que podraacuten nacer en futuras generaciones
Mientras estas armas soacutelo se encuentren en poder de tres potencias seraacute factible un acuerdo para
llegar a su control Si las pruebas continuacutean y si la posesioacuten de estas armas se extiende a otros
gobiernos aumentaraacute considerablemente el peligro de que estalle una catastroacutefica guerra nuclear
por la accioacuten irreflexivo de alguacuten liacuteder nacional irresponsable
Un acuerdo internacional que detenga ahora las pruebas de bombas nucleares podraacute servir como
primer paso hacia un desarme maacutes amplio y hacia la efectiva y final abolicioacuten de las armas
nucleares Terminar los experimentos con las bombas nucleares seraacute como los primeros rayos de
sol de la esperanza en que confiacutea la sufriente humanidadrdquo
(1958) Siguen 11000 firmas de eminentes cientiacuteficos de 49 paises PAULING L (1958) The Scientitists Petition to the United Nations in No More War Londres
Gollanez
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
577
TRABAJOS PRAacuteCTICOS DE ESTRUCTURA ATOacuteMICA
ENSAYOS A LA LLAMA OBJETIVO Reconocer la presencia de un elemento por el color de la llama
MATERIAL PRODUCTOS
Hilo de nicromo
Mechero Bunsen
Espaacutetula
Caacutepsulas de porcelana
Aacutecido clorhiacutedrico concentrado Sales (por ejemplo nitratos o cloruros) de sodio potasio estroncio bario y cobre
PROCEDIMIENTO 1 Pon en una caacutepsula de porcelana de 10 a 15 mi- de aacutecido clorhiacutedrico Con una espaacutetula antildeade una pequentildea cantidad del compuesto de sodio disponible 2 Humedece el extremo de un hilo de nicromo en la disolucioacuten anterior y aceacutercalo a la llama de un mechero Bunsen Procura que dicha llama sea lo maacutes incolora posible 3 Anota el color que adquiere la llama 4 Limpia el hilo de nicromo introducieacutendolo en otra caacutepsula que contenga uacutenicamente aacutecido clorhiacutedrico concentrado Repite los tres pasos anteriores con cada uno de los otros compuestos suministrados Rellena la tabla siguiente
Compuesto Color de la llama
Compuesto de sodio
Compuesto de potasio
Compuesto de estroncio
Compuesto de bario
Compuesto de cobre
ACTIVIDADES 1 Explica por queacute los iones metaacutelicos colorean la llama 2 iquestPor queacute es importante limpiar el hilo de nicromo antes de un nuevo ensayo 3 iquestCoacutemo se podriacutea detectar la presencia de alguno de los elementos anteriores en una muestra problema
Trabajo praacutectico orientado como una pequentildea investigacioacuten
iquestCoacutemo variacutea el comportamiento quiacutemico de los aniones cloruro bromuro y yoduro y la
variacioacuten de la afinidad electroacutenica entre los elementos cloro bromo y yodo
El cloro el bromo y el yodo son sustancias que se disuelven en agua
y en tetracloruro de carbono dando disoluciones coloreadas
Vamos a estudiar el desplazamiento de de cloruros bromuros y
yoduros por los haloacutegenos obteniendo la variacioacuten de la afinidad
electroacutenica competitiva de los haloacutegenos
Disentildea una experiencia que te permita averiguar la variacioacuten
del comportamiento quiacutemico de los aniones cloruro bromuro
y yoduro y la variacioacuten de la afinidad electroacutenica entre los
elementos cloro bromo y yodordquo
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
578
Espectros atoacutemicos
Objetivo
Observar el espectro continuo producido
por la luz solar
Observar el espectro discontinuo
producido por un tubo fluorescente y por
una laacutempara de sodio
Material
Espectroscopio de bolsillo o de laboratorio
Fundamento teoacuterico
Si hacemos pasar la luz solar a traveacutes del prisma oacuteptico de un
espectroscopio observamos que se desdobla y aparece a continuacioacuten una
serie de colores diferentes que llamamos espectro (lo que
comuacutenmente se denomina arco iris) Cada color corresponde a frecuencias
determinadas Asiacute la luz solar presenta un aspecto con todos los colores
que denominamos espectro continuo pues los liacutemites de
dichos colores no son niacutetidos y forman un todo ininterrumpido
Al analizar la radiacioacuten emitida por los aacutetomos se observa que cada aacutetomo soacutelo emite o absorbe radiacioacuten
de determinadas frecuencias que en los espectros aparecen como una serie de liacuteneas cuyo valor puede ser
medido mediante una escala superpuesta en ellos a tal efecto Se trata de espectros
discontinuos Un elemento quiacutemico emite siempre las mismas rayas cuyas frecuencias son
caracteriacutesticas de cada uno y sirven para identificarlo
Procedimiento
Observa la luz que proviene de una ventana analizaacutendola con el espectroscopio de
bolsillo y apreciaraacutes niacutetidamente el espectro continuo Dibuja en su cuaderno el espectro
obtenido
Baja las persianas y enciende un tubo fluorescente Observa y dibuja el espectro
Prepara la luz de sodio o de mercurio y observa y dibuja el espectro obtenido
Analiza y responde
Describe en cada caso tus observaciones sobre
El espectro de la luz solar
El espectro de la luz emitida por un tubo fluorescente
El espectro de la luz emitida por una laacutempara de sodio
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
579
INVESTIGANDO ELEMENTOS QUIacuteMICOS
Observacioacuten y propiedades de metales y no metales Se trata de estudiar y reconocer diferentes sustancias y realizar ensayos con sus propiedades que permitan clasificarlos en metales y no metales Actividades previas
A1 Sentildeala las principales diferencias entre metales y no metales comparando sus propiedades
fiacutesicas y las quiacutemicas
A2 Busca informacioacuten y recoge en una tabla las principales propiedades de sodio magnesio
aluminio cinc azufre y yodo
Trabajo experimental
A3 Realiza las experiencias que te permitan responder las preguntas sobre las siguientes
sustancias y analiza los resultados
1 Sodio
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta
iquestTiene brillo metaacutelico
iquestEs blando iquestEs muy reactivo
Observa y describe su reaccioacuten con el agua
2 Magnesio
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta
iquestTiene brillo metaacutelico helliphellip
iquestEs blando iquestEs muy reactivo
Observa y describe su combustioacuten reaccioacuten con el oxiacutegeno
3 Aluminio
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta
iquestTiene brillo metaacutelico
iquestEs blando iquestEs muy reactivo
Reaccioacuten con los aacutecidos (HCl)
Cinc
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta
iquestTiene brillo metaacutelico
iquestEs blando
iquestEs muy reactivo
Observa y describe su reaccioacuten con el agua
Reaccioacuten con los aacutecidos (HCl)
4 Azufre
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta
iquestTiene brillo metaacutelico
iquestEs blando iquestEs muy reactivo
Observa y describe su reaccioacuten al calentarlo
7 Yodo
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta iquestTiene brillo metaacutelico helliphelliphelliphelliphellip
iquestEs blando Es muy reactivo
Observa y describe lo que ocurre al calentarlo
ACTIVIDADES POSTERIORES A LA EXPERIENCIA A4 Realiza un informe en el que recojas los objetivos del trabajo praacutectico los materiales de
laboratorio utilizados el procedimiento seguido las dificultades encontradas los datos
obtenidos y los resultados y conclusiones a las que llegues
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
580
INVESTIGANDO EL TIPO DE ENLACE DE LAS SUSTANCIAS QUIacuteMICAS
iquestQueacute tipos de enlace y que propiedades tienen las diferentes
sustancias quiacutemicas
Las propiedades que presentan las diferentes sustancia estaacuten
relacionadas con su tipo de enlace por lo que podemos usar algunas
propiedades para identificar el tipo de enlace que presentan ioacutenico
covalente o metaacutelico
1 ACTIVIDADES INICIALES (Antes de la experiencia)
11 Indica alguna forma de diferenciar las sustancias ioacutenicas
covalentes y metaacutelicas
12 Realiza una lista con las propiedades que caracterizan los diferentes tipos de enlaces y que
sirven para diferenciarlos
13 De todas las propiedades mencionadas anteriormente sentildeala iquestCuaacuteles de ellas podriacuteas
comprobar faacutecilmente en el laboratorio
2 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
Averiguar el tipo de enlace a traveacutes de las propiedades que presentan siete sustancias
desconocidas dadas (Se puede tratar de sal comuacuten azuacutecar limaduras de cobre yodo azufre
glucosa nitrato de plomo)
21 Analiza el problema y formula varios interrogantes o preguntas cuya respuesta se pueda
abordar experimentalmente y no permita determinar el tipo de enlace de cada sustancia
3 EMISIOacuteN DE HIPOacuteTESIS 31 Basaacutendote en su aspecto fiacutesico anticipa una solucioacuten a modo de hipoacutetesis y sentildeala que
sustancias seguacuten sus aspecto crees que presentaran enlace ioacutenico cuaacuteles el covalente y cuales
enlace metaacutelico
4 DISENtildeO EXPERIMENTAL
41 Explica con detalle como procederiacuteas en el laboratorio para identificar el tipo de enlace que
tienen varias sustancias desconocidas
42 Haz una lista con el material y los reactivos que necesitas para poder identificar el tipo de
enlace de las diferentes sustancias En especial indica el procedimiento para poder determinar
a) punto de fusioacuten o ebullicioacuten b) solubilidad en agua c) solubilidad en un disolvente
orgaacutenico d) conductividad eleacutectrica (soacutelido fundido en disolucioacuten)
43 Prepara una tabla que te permita recoger los resultados experimentales con las diferentes
propiedades de las siete sustancias y que nos permitan determinar el tipo de enlace Compaacuterala
con la suministrada
5 REALIZACIOacuteN EXPERIMENTAL
51 Con el visto bueno del profesor o profesora realiza la experiencia siguiendo el plan disentildeado y
anotando los resultados y las observaciones necesarias Recoge al menos los datos suministrados en la
siguiente tabla
Sustancia Aspecto
fiacutesico
Punto de
fusioacuten
Solubilidad
en agua
Solubilidad
en C Cl4
Conductividad
Fundida o en
disolucioacuten
Tipo de
enlace
A
B
C
D
E
F 6 RESULTADOS EXPERIMENTALES REALIZACIOacuteN DE UN INFORME
61 Identifica las sustancias problema de la praacutectica con la lista de sustancias que te indique el
profesor
62 La sal y el azuacutecar se disuelven de forma parecida en agua iquestPor queacute una disolucioacuten es
conductora y la otra no iquestPor queacute las sustancias ioacutenicas tienen un alto punto de fusioacuten
63 Realiza un informe completo de todo el proceso realizado desde el anaacutelisis del problema a
los resultados obtenidos y las conclusiones que obtengas
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
581
DOCUMENTO DE APOYO
Tipos de sustancias seguacuten sus enlaces
Compuestos
ioacutenicos
Compuestos
covalentes
moleculares
Compuestos
covalentes atoacutemicos Metales
Partiacuteculas en el
cristal (Especies
quiacutemicas enlazadas)
Iones Cationes y
aniones
(Cristales ioacutenicos)
Moleacuteculas
Aacutetomos
(cristales covalentes )
Cationes y
electrones
deslocalizados (cristales
metaacutelicos)
Fuerzas presentes Enlaces ioacutenicos
Enlaces covalentes
intramoleculares
Fuerzas
intermoleculares
(De Van der Waals o
de puentes de
Hidroacutegeno)
Enlaces covalentes Enlaces
metaacutelicos
Puntos de fusioacuten Altos por encima de
600 ordmC
Bajos en general de
-272 ordmC a 400 ordmC Elevados entre 1200 ordmC y
3600 ordmC Variados de -39
ordmC a 3400 ordmC
Solubilidad Solubles en agua y
otros disolventes
polares
Insolubles en agua
Las sustancias
apolares son
solubles en
disolventes apolares
(orgaacutenicos) Las
polares en
disolventes polares
(como el agua)
Insolubles
Insolubles
Solubles en otro
metal fundido
(aleaciones)
Conductividad
eleacutectrica
Conductores soacutelo en
disolucioacuten o
fundidos
(Electrolitos de 2ordm
orden)
Sustancias apolares
no conductoras
Sustancias polares
algo conductoras
No conductores Buenos
conductores en
estado soacutelido
(electrones
libres)
Otras
caracteriacutesticas
Forman redes
cristalinas de gran
estabilidad
La disolucioacuten de
los compuestos
ioacutenicos produce la
disociacioacuten ioacutenica de
eacutestos
Duros fraacutegiles y
quebradizos
En condiciones
ordinarias pueden
ser gases liacutequidos o
soacutelidos volaacutetiles
Soacutelidos muy blandos
Puntos de fusioacuten y
de ebullicioacuten bajos
porque al fundir o
hervir soacutelo se
rompen las
atracciones
intermoleculares
Los maacutes duros de todos
los soacutelidos como
consecuencia de la gran
estabilidad de sus
enlaces
No conducen la
electricidad ya que no
tienen iones y sus
electrones de valencia
claramente localizados
carecen de libertad de
desplazamiento
Los valores maacutes
altos de puntos
de fusioacuten
corresponden a
los metales de
las series de
transicioacuten
Densidades
elevadas debido
a sus estructuras
compactas
Buenas
propiedades
mecaacutenicas
tenaces duacutectiles
y maleables
Ejemplos NaCl CaBr2 KI
Ca O K2O K2SO4
H20 (s) I2 S8
C10 H8 (naftaleno)
C12H22O11 (sacarosa)
C6H1206 (glucosa)
Gases H2 O2 N2
NH3 HF
C (diamante)
Si O2 (cuarzo) SiC (carborundo)
Al Na Ca Fe
Cu Au Ag
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
582
DOCUMENTO DE APOYO
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
583
DOCUMENTO DE APOYO MAPA CONCEPTUAL
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
557
III13 DOCUMENTOS DE APOYO PARA LA ESTRUCTURA ATOacuteMICA
Estos documentos se utilizan como material de apoyo y complementario de la Unidad didaacutectica
Incluyen comentario de textos con sus guiacuteas de lectura y diversos documentos de apoyo de
refuerzo o ampliacioacuten Muchos de estos documentos ponen de manifiesto las relaciones entre la
ciencia la tecnologiacutea la sociedad y el ambiente
Lecciones interactivas de quiacutemica Simulaciones de estructura atoacutemica
El experimento de dispersioacuten de las partiacuteculas alfa
Correspondencia Rutherford ndash Bohr
Documento biograacutefico Evolucioacuten histoacuterica de los modelos atoacutemicos
Documento biograacutefico Sistema perioacutedico y enlace quiacutemico
Texto Mendeleiev y la clasificacioacuten de los elementos Mendeleiev y el sistema perioacutedico de los elementos
El sistema perioacutedico actual
Elementos quiacutemicos descubiertos por espantildeoles
Comentarios de textos originales de Blas Cabrera Los aacutetomos y aacutetomos y moleacuteculas
Pauling cientiacutefico y pacifista
El enlace quiacutemico
Tipos de sustancias seguacuten sus enlaces
Trabajos praacutecticos
iquestCuaacutel es la estructura de las sustancias
Mapa conceptual Estructura atoacutemica Sistema perioacutedico y enlace quiacutemico
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
558
LECCIONES INTERACTIVAS DE QUIacuteMICA SIMULACIONES DE ESTRUCTURA ATOacuteMICA EL MODELO ATOacuteMICO DE BOHR ESPECTROS DE ABSORCIOacuteN Y EMISIOacuteN
Introduccioacuten
El modelo atoacutemico de Rutherford (1911) que es correcto en cuanto a la estructura nuclear no explica
entre otras cosas la estabilidad del aacutetomo y los espectros atoacutemicos En el antildeo 1913 el fiacutesico daneacutes Niels
Bohr disciacutepulo de Rutherford propone un modelo para el aacutetomo de hidroacutegeno basado en tres postulados
que combina aspectos de la fiacutesica claacutesica y de la fiacutesica moderna (aspectos cuaacutenticos) Posteriormente
Sommerfeld indica que las orbitas del electroacuten alrededor del nuacutecleo tambieacuten podiacutean ser eliacutepticas
apareciendo el modelo conocido como de Bohr-Sommerfeld que requeriraacute posteriormente del uso de tres
nuacutemeros cuaacutenticos para definir la energiacutea del electroacuten en la oacuterbita la forma del oacuterbital y la orientacioacuten (n
l ml) A estos nuacutemeros se les conoce actualmente como nuacutemero cuaacutentico principal secundario y
magneacutetico
En el antildeo 1924 el priacutencipe y fiacutesico franceacutes De Broglie afirma el comportamiento ondulatorio del electroacuten
del aacutetomo de hidroacutegeno Schroumldinger fiacutesico austriaco en el antildeo 1926 da un tratamiento cuaacutentico al
electroacuten definiendo una funcioacuten de onda cuya solucioacuten viene dada por los tres nuacutemeros cuaacutenticos
anteriores que describen un orbital atoacutemico (nube de carga)
El cuadrado de la funcioacuten de onda de Schroumldinger 2 representa la probabilidad de encontrar al electroacuten en
una regioacuten cercana al nuacutecleo pudiendo dar de esta manera una forma a los orbitales atoacutemicos
El principio de incertidumbre de Heisenberg (1927) es una consecuencia inevitable de la mecaacutenica
cuaacutentica y contradice totalmente la idea de orbita circular definida por Bohr
Leccioacuten 1 Leccioacuten interactiva del aacutetomo de hidroacutegeno Entra en la siguiente direccioacuten
httpwwwwalter-fendtdeph11sbohrh_shtm
para ello pica en la direccioacuten o en el graacutefico adjunto pulsando la
tecla control
Despueacutes de familiarizarte con el funcionamiento del applet realiza
las siguientes actividades
ACTIVIDADES
A1 Completa la siguiente tabla con los valores del applet y contesta a las preguntas
que se te plantean
ni r E
1
2
3
4
5
6
1 Analiza los valores de los radios para las siete primeras oacuterbitas de Bohr y busca la relacioacuten que
existe entre cada una de ellas con la de la 1ordf oacuterbita de Bohr Busca en el libro de texto la ecuacioacuten
que define el radio de las oacuterbitas r en funcioacuten de n Analiza lo observado iquestsigue la proporcioacuten de
radios 4 9 16 25 36 49 con respecto al radio de la 1ordf oacuterbita iquestpor queacute
2 Analiza los valores de la energiacutea para las siete primeras oacuterbitas de Bohr y busca la relacioacuten
que existe entre cada una de ellas con la de la 1ordf oacuterbita de Bohr Fiacutejate que todas las energiacuteas de las oacuterbitas de Bohr son negativas iquestPor queacute A medida que ldquonrdquo aumenta tambieacuten lo
hace la energiacutea del electroacuten iquestPor queacute Si n tiende a infinito (electroacuten infinitamente separado del
protoacuten del nuacutecleo a que valor tiende la energiacutea (Por esto el aacutetomo es maacutes estable que sus
componentes aislados Expliacutecalo) 3 Usando el applet observa y analiza la energiacutea de la oacuterbita 1 y luego la energiacutea de la oacuterbita 3 Fiacutejate y
responde iquestcoacutemo se mueve el electroacuten iquestSe mueve con igual velocidad lineal el electroacuten en la oacuterbita 3 que
en la 1 iquestdoacutende es mayor Busca en el libro de texto la ecuacioacuten que define la velocidad del electroacuten v en
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
559
funcioacuten de n a partir del 2ordm postulado de Bohr Analiza el significado fiacutesico de la ecuacioacuten que nos da la
velocidad del electron y de queacute magnitudes depende y relacioacutenalo con lo observado en el applet
A2 Boumlhr basaacutendose en la interaccioacuten electrostaacutetica y en las leyes del movimiento de Newton demostroacute que
la energiacutea que tiene el electroacuten en el aacutetomo de hidroacutegeno viene dado por
2
1middot
nRE Hn
Donde RH la constante de Rydberg tiene un valor de RH = 218middot 10
-18 J
La variacioacuten de energiacutea de una transicioacuten vendraacute dada seguacuten la ecuacioacuten de Planck por
22
11middotmiddotmiddot
fi
Hifnn
Rc
hhEEE
donde h es la constante de Planck h=663middot10-34 Jmiddots y c es la velocidad de luz (c=3middot108 mmiddots-1) 1 Determina mediante el applet la energiacutea de la radiacioacuten emitida en el salto del electroacuten del nivel n=3 a
n=1 por una simple resta (nivel tres menos nivel uno) El resultado debe dar un valor positivo iquestQueacute
significa Haciendo uso de la ecuacioacuten de Planck E = hmiddot determina despejando la frecuencia de esa
liacutenea espectral
2 Ahora de forma analiacutetica mediante la ecuacioacuten de Rydberg 1 = RH (1ni2 ndash 1nj
2) doacutende ni=1 y nj=3
determina la longitud de onda de esa radiacioacuten y posteriormente la frecuencia ( = c) Por la ecuacioacuten de
Planck calcula la energiacutea de esa transicioacuten
3 Compara los valores iquestse obtiene la misma energiacutea por ambos caminos
4 iquestCuaacutel es la longitud de onda en nanoacutemetros de un fotoacuten emitido durante la transicioacuten desde el estado n i
igual a 5 al estado nf igual a 2 en el aacutetomo de hidroacutegeno iquestEs un proceso de absorcioacuten o de emisioacuten de
energiacutea iquestA queacute tipo de liacutenea espectral da lugar la anterior transicioacuten electroacutenica
A3 El proceso de emisioacuten de energiacutea seguacuten la teoriacutea atoacutemica de Boumlhr ocurre en un aacutetomo de
hidroacutegeno excitado donde un electroacuten que inicialmente esta en y una oacuterbita de mayor energiacutea
regresa a su orbita estacionaria de menor energiacutea y en este proceso libera un fotoacuten cuya diferencia
de energiacutea viene dada por la ecuacioacuten de Planck
1 iquestCuaacutel es la longitud de onda correspondiente en nanoacutemetros de un fotoacuten emitido durante la transicioacuten
del ni = 6 al nf = 4 en el aacutetomo de hidroacutegeno
2 iquesty si ahora salta al nivel 3
3 iquesty si por uacuteltimo salta al nivel 1 (estado fundamental) 4 Indica a queacute tipo de liacutenea espectral (regioacuten del espectro) da lugar cada una de las anteriores saltos
electroacutenicos
5 Indica consultando la tabla siguiente las regiones del espectro y las series espectrales
de emisioacuten del aacutetomo de hidroacutegeno a que corresponderiacutean las transiciones de las
actividades A2 y A3 Serie nf ni Regioacuten del espectro
Lyman 1 234 Ultravioleta
Balmer 2 345 Visible y UV
Paschen 3 456 Infrarrojo
Brackett 4 567 Infrarrojo
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
560
Leccioacuten 2 ldquoLeccioacuten interactiva espectros del aacutetomo de
hidroacutegeno Modelo de Boumlhrrdquo
Entra en la siguiente direccioacuten pulsando con control en el
graacutefico
httpwwweducarednetaprendeanavegar3premiadosganadores
d456
A continuacioacuten del menuacute que aparece a la izquierda
haz clic en Bohr
Haz clic en el menuacute superior en Fundamentos
Busca la EXPERIENCIA y pincha en ella con el ratoacuten
Ya estaacutes en disposicioacuten de empezar a trabajar de forma interactiva
1 Juega con el applet cambiando la oacuterbita actual inicial (nj) y la orbita de destino final (ni)
Fiacutejate en el espectro de emisioacuten (salto de una oacuterbita exterior a otra interior) Tambieacuten puedes
cambiar el radio de las cuatro primeras oacuterbitas Analiza lo que observas
2 Usando el applet (con los radios de oacuterbita iniciales) anota la longitud de onda de la radiacioacuten
emitida para el salto del nivel 3 al nivel 1 iquestEn queacute regioacuten del espectro electromagneacutetico se
encuentra esa radiacioacuten iquestA queacute serie del aacutetomo de hidroacutegeno pertenece dicha liacutenea espectral
3 Utilizando la ecuacioacuten de Rydberg determina la del salto anterior
Ayuda 1 = RH (1ni2 ndash 1nj
2) constante de Rydberg = 1097middot10
7 m
-1
4 Compara el valor obtenido de la longitud de onda del apartado 3 (forma analiacutetica) con el del
apartado 2 (por el applet)
Ayuda 1nm=10-9
m
5 iquestDe queacute color es la liacutenea que responde al salto del nivel n=3 al n=2 iquestPor queacute estaacute en la regioacuten
del visible iquestA queacute serie pertenece iquestCuaacutel es la energiacutea y la frecuencia de la radiacioacuten emitida
Ayuda = c E = hmiddot (Ec Planck) c=3middot108 mmiddots
-1 h=663middot10
-34 Jmiddots
6
7 6 Para el salto del nivel n=1 al n=4 (espectro de absorcioacuten) iquesten queacute zona del espectro
electromagneacutetico estaacute definida la raya oscura iquesty para la transicioacuten n=2 a n=3 iquestCuaacuteles son las
longitudes de onda de las radiaciones absorbidas
8
9
10 7 Si variamos el radio de la orbita 3 y ponemos un valor de 496 con respecto a la primera oacuterbita
determina la longitud de onda del salto del nivel n=4 a n=3 iquestEn queacute zona del espectro estariacutea esta
transicioacuten
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
561
Otras direcciones para el bloque I Estructura atoacutemica
Una direccioacuten muy interesante de estructura atoacutemica con numerosas animaciones interactivas en flash
Leccioacuten 3 ldquoLeccioacuten interactiva sobre el Sistema Perioacutedicordquo
httpeoscnicemecdesmem2002quimicaindexhtml Aquiacute puedes ver lo siguiente
Evolucioacuten histoacuterica de la tabla perioacutedica
Orbitales atoacutemicos y estructura electroacutenica
Todos los espectros atoacutemicos de los elementos quiacutemicos (hasta Z=98)
Caracteriacutesticas de los elementos quiacutemicos
Historia de la Ciencia
Tabla perioacutedica actual Caracteriacutesticas
Propiedades perioacutedicas
Juegos
Etc
No olvides trabajar en esta direccioacuten Te ayudaraacute a comprender el bloque de estructura atoacutemica de
quiacutemica Sobre todo analiza los apartados subrayados
Leccioacuten 4 ldquoLeccioacuten interactiva sobre el Sistema Perioacutedico y propiedades perioacutedicasrdquo
Teclea la direccioacuten o pulsa con control sobre el graacutefico
httpeoscnicemecdesmem2000tablapindexhtm
Aquiacute encontraraacutes
Concepto del aacutetomo a lo largo de la historia
Propiedades perioacutedicas
Tabla perioacutedica
Actividades tipo test y actividades a desarrollar Actividades
Usando el programa determinar y describir razonadamente el elemento de mayor energiacutea de ionizacioacuten
el elemento de menor energiacutea de ionizacioacuten
el elemento de mayor radio atoacutemico
el grupo al que pertenecen los elementos que presentan mayor potencial de ionizacioacuten en
cada periacuteodo
una regla general que indique la variacioacuten del radio atoacutemico dentro de un mismo grupo y
dentro de un mismo periodo
una regla general que indique la variacioacuten del potencial de ionizacioacuten en el sistema
perioacutedico
coacutemo variacutea de forma general el radio atoacutemico en los grupos
cuaacuteles son los elementos de mayor y menor valor de electronegatividad
una regla general que indique la variacioacuten de la electronegatividad en los periacuteodos del
sistema perioacutedico
una regla general que indique la variacioacuten de la electronegatividad en los diferentes grupos
del sistema perioacutedico
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
562
Otra direccioacuten maacutes
Leccioacuten 5 ldquoLeccioacuten interactiva sobre los nuacutemeros
cuaacutenticos y los orbiacutetales atoacutemicosrdquo Entra en la siguiente
direccioacuten
httpwebphysicsdavidsoneduAppletsHydrogenicdefault
html
(Haz clic sobre el grafico pulsando control)
En esta direccioacuten podraacutes dibujar todos los orbitales
atoacutemicos (s p d y f) y veraacutes como medida que ldquonrdquo
aumenta tambieacuten lo hace el orbital asiacute 1s lt 2s lt3s
2plt3plt4p etc Se puede ver a los orbitales de tres formas
distintas radial angular y mapa de densidad
electroacutenica (nube de carga)
Desde un punto de vista mecano-cuaacutentico los nuacutemeros cuaacutenticos son soluciones de la ecuacioacuten
de Schroumlndinger
nordmcuaacutentico posibles valores
n principal 123 l secundario 0(n-1)
m magneacutetico -l 0+l
Modifica los tres nuacutemeros cuaacutenticos y observa su representacioacuten
En la columna o tabla puedes modificar los valores de los nuacutemeros cuaacutenticos (nlm) del aacutetomo
de Hidroacutegeno Al hacer clic sobre Dibuja o ldquoPlotrdquo se representaraacuten Despueacutes de familiarizarte con el funcionamiento del applet realiza las siguientes actividades
ACTIVIDADES
1 Indica cuaacutentos orbitales pueden existir a) en el primer nivel de energiacutea b) en el segundo nivel
de energiacutea Escribe coacutemo se denominan dibujalos e indica los tres nuacutemeros cuaacutenticos que
caracterizan a cada uno de ellos Comprueba tus respuestas por medio del applet y realiza un
informe con los resultados obtenidos
2 Describe la forma geomeacutetrica y el nuacutemero de orbitales s p y d que hay en el tercer nivel de
energiacutea Describe los tres nuacutemeros cuaacutenticos que caracterizan a cada uno de ellos Comprueacutebalo
mediante el applet
3 Indica razonadamente si las siguientes ternas de nuacutemeros cuaacutenticos (nlm) pueden representar
a un orbital Indica en cada caso a cuaacutel y comprueacutebalo mediante el applet
a) (100) b) (000) c) (111) d) (200) e) (201) f)(210) g) (211)h) (21-1) i)
(220) j)(31-1) k) (321) l) (123) Comprueba tus respuestas mediante el applet y
justifica los resultados obtenidos
Volver a la paacutegina proncipal
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
563
EL EXPERIMENTO DE DISPERSIOacuteN DE LAS PARTIacuteCULAS ALFA
ERNEST RUTHERFORD (1871-1937)
ldquohellip Habiacutea observado la dispersioacuten de partiacuteculas y el doctor Geiger en mi laboratorio lo habiacutea
examinado con detalle Encontroacute que en laminas de metales pesados que
la dispersioacuten era normalmente pequentildea del orden de un grado Un diacutea
Geiger vino y me dijo iquestNo piensa que el joven Marsden a quien estoy
formando en meacutetodos radiactivos debe empezar una pequentildea
investigacioacuten Por entonces yo habiacutea pensado tambieacuten en eso y dije iquestPor
queacute no lo dejamos ver si una partiacutecula puede escapar formando un
aacutengulo grande Puedo decirle en confianza que no creiacute que esto tuviera
lugar pues sabiacuteamos que las partiacuteculas eran partiacuteculas muy raacutepidas con
gran masa y una gran cantidad de energiacutea cineacutetica y puede demostrarse que si la dispersioacuten se debe
al efecto de acumulacioacuten de pequentildeas dispersiones la probabilidad de dispersioacuten de una partiacutecula
hacia atraacutes era muy pequentildea
Despueacutes recuerdo que dos o tres diacuteas maacutes tarde Geiger vino hacia miacute con gran excitacioacuten
diciendo Hemos podido obtener algunas partiacuteculas yendo hacia atraacutes retrocediendo hacia
nosotros
Este era sin duda el hecho maacutes increiacuteble que habiacutea sucedido en mi vida Era casi tan
increiacuteble coacutemo si lanzases una concha de 15 pulgadas a un trozo de papel de seda y volviera hacia
ti y te golpease En consideracioacuten al hecho comprobeacute que esta dispersioacuten hacia atraacutes debe ser el
resultado de una colisioacuten simple y cuando hice los caacutelculos comprobeacute que era imposible obtener
nada de este orden de magnitud a menos que se coja un sistema en el cual la gran parte de la masa
del aacutetomo se concentreacute en un nuacutecleo diminuto Fue entonces cuando tuve la idea de un aacutetomo con
un centro de masa diminuto provisto de una cargardquo
Ernest Rutherford ( 1911)
Adaptado de DICKERSON R GRAY H y HAIGHT G (1980) Principios de Quiacutemica Reverteacute
Barcelona
ACTIVIDADES PARA COMENTAR EL TEXTO DEL EXPERIMENTO DE
RUTHERFORD
1 Lee el texto anterior iquestCuaacutel fue el origen del experimento
2 Completa la ficha de vocabulario con los teacuterminos cientiacuteficos que desconozcas
3 Haz un breve resumen utilizando tus propias palabras de las ideas maacutes importantes del texto
Pon un tiacutetulo adecuado al texto
4 A que se refiere el investigador cuando habla de los meacutetodos radiactivos Busca informacioacuten
sobre ello y descriacutebelo
5 Explica iquestqueacute son las partiacuteculas alfa iquestCoacutemo se obtienen iquestPara queacute las utilizo Rutherford
6 Sentildeala aplicaciones que conozcas de las reacciones nucleares
7 Localiza y sentildeala en el texto distintos aspectos de la metodologiacutea cientiacutefica que veas
reflejados en su lectura
8 Di el nombre y expoacuten la teoriacutea atoacutemica del cientiacutefico que en el siglo XIX pensaba que los
aacutetomos eran partiacuteculas indivisibles
9 Explica brevemente como se descubrieron las partiacuteculas fundamentales del aacutetomo
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
564
En el dibujo siguiente se muestra una representacioacuten esquemaacutetica del montaje experimental utilizado
por Rutherford para estudiar la ldquodispersioacuten de partiacuteculas
Comenta y describe la funcioacuten de cada uno de los elementos utilizados en el montaje experimental
Diferencia entre materiales y aparatos y completa un cuadro como el siguiente
ELEMENTOS DEL MONTAJE
EXPERIMENTAL
FUNCIOacuteN QUE DESEMPENtildeAN
MATERIALES
APARATOS
ACTIVIDAD Los resultados previsibles para este experimento deberaacuten ser interpretados en
funcioacuten de una teoriacutea la misma que guioacute el disentildeo experimental y las observaciones a realizar
1 ) iquestDe queacute teoriacutea se trata iquestQueacute investigador la elaboroacute Describe sus aspectos fundamentales
2) iquestQueacute modelos teoacutericos se utilizan en dicha teoriacutea para explicar los hechos observados
3) De acuerdo al montaje experimental realizado (esquematizado en el dibujo) iquestQueacute observaciones se espera
encontrar Razona sobre ello y descriacutebelas
4) Representa mediante un dibujo los resultados maacutes probables iquestRealmente se encontraron eacutestos Antildeade en
el dibujo las discrepancias encontradas
5)Analiza si existe contradiccioacuten entre los hechos experimentales y la teoriacutea desde la cual se planteoacute y guioacute el
experimento iquestEn queacute consiste esta discrepancia
6)iquestQueacute hizo Rutherford para explicar estos hechos
7) Resultoacute modificada la teoriacutea anterior iquestEn que sentido iquestSe han utilizado nuevos modelos teoacutericos
8)Explica el modelo atoacutemico de Rutherford iquestQueacute hechos consiguioacute explicar iquestCuaacuteles fueron sus
limitaciones iquestQueacute hechos no pudo explicar iquestPor queacute otro modelo atoacutemico fue sustituido
9) Sentildeala aspectos biograacuteficos de Rutherford Sentildealando cronoloacutegicamente hechos cientiacuteficos paralelamente
con los sociales resaltando las caracteriacutesticas de la sociedad de su eacutepoca y las relaciones ciencia tecnologiacutea y
Sociedad (CTS)
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
565
COMENTARIO DE TEXTO UN EXPERIMENTO HISTOacuteRICO CRUCIAL LA EXPERIENCIA DE RUTHERFORD El fiacutesico britaacutenico Ernest Rutherford y sus colaboradores Hans Geiger y Ernest Marsden en 1911 bombardearon con partiacuteculas alfa (con carga positiva) una laacutemina muy fina de oro y observaron que aunque la mayor parte de las partiacuteculas la atravesaban sin desviarse unas pocas sufriacutean una desviacioacuten bastante acusada e incluso algunas rebotaban al llegar a la laacutemina Para explicar estos resultados Rutherford propuso el modelo nuclear del aacutetomo seguacuten el cual la carga positiva de un aacutetomo y la mayoriacutea de su masa estaacuten concentradas en una pequentildea regioacuten central llamada nuacutecleo En este modelo los electrones con carga negativa giraban en oacuterbitas alrededor del nuacutecleo
Actividades
1 iquestQueacute resultados de la dispersioacuten de partiacuteculas alfa cabiacutea esperar seguacuten el modelo atoacutemico de Thomson (los aacutetomos son una esfera de masa y carga uniformes)
2 iquestQueacute resultados experimentales se obtuvieron 3 iquestCoacutemo interpreto Ruthehrford de los resultados inesperados 4 iquestQueacute conclusiones sobre la estructura del aacutetomo enuncio Rutherford 5 iquestQueacute limitaciones o fallos teniacutea el modelo de Rutherford
Las grandes desviaciones de algunas partiacuteculas alfa solo se podiacutean explicar por choque con una partiacutecula de gran masa y elevada carga positiva Eso hizo desechar a Rutherford el Modelo atoacutemico de Thomson el aacutetomo no puede ser una esfera de masa y carga uniformes (Lo que cabiacutea esperar seguacuten el modelo e Thomson que todo el haz de partiacuteculas alfa atravesase la lamina abrieacutendose algo maacutes dispersioacuten y al chocar con la pantalla se originase una mancha fluorescente en liacutenea con el haz) El mismo Rutherford describioacute su asombro ante el resultado con estas palabras ldquohellip Esto es lo maacutes increiacuteble que me ha ocurrido en mi vida Tan increiacuteble como si un proyectil de 15 pulgadas disparado contra una lamina de papel de seda saliese rebotado se volviera y lo golpease a uno helliprdquo De la interpretacioacuten del experimento crucial (1911) Rutherford concluyo que
Toda su carga positiva del aacutetomo estaba concentrada en un pequentildeo granulo central donde reside ademaacutes toda sus masa (el nuacutecleo)
Los electrones giran alrededor del nuacutecleo para no caer sobre eacutel por atraccioacuten electrostaacutetica
El aacutetomo estaba praacutecticamente hueco El anaacutelisis de los datos experimentales indicaba que el radio del nuacutecleo era maacutes de diez mil veces menor que el del aacutetomo
El nuacutemero de cargas positivas elementales en el nuacutecleo (nuacutemero de protones) coincide con el nuacutemero de orden del elemento en la tabla perioacutedica
Coacutemo la masa atoacutemica de los elementos tiene un valor mucho mayor que el calculado a base de los protones del nuacutecleo predice la existencia de otra partiacutecula nuclear sin carga que llamo neutrones (descubierto por Chadwick en 1932 al bombardear berilio con partiacuteculas alfa)
Modelo Nuclear del aacutetomo Fallos del modelo nuclear En contradiccioacuten con las leyes electromagneacuteticas claacutesicas (el electroacuten al girar emite
energiacutea radiante y acabariacutea cayendo sobre el nuacutecleo)
No explicaba los espectros de rayas discontinuos de los aacutetomos de unas frecuencias caracteriacutesticas
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
566
ACTIVIDAD Realiza un breve comentario de la siguiente carta de Niels Bohr a Rutherford
CORRESPONDENCIA RUTHERFORD - BOHR
hellip ldquoDentro le mando el primer capitulo de mi artiacuteculo sobre la constitucioacuten del aacutetomo Espero que
los proacuteximos le seguiraacuten en unos pocos diacuteas Uacuteltimamente he hecho grandes progresos en el trabajo y
espero tener eacutexito en extender las consideraciones empleadas a un nuacutemero de diferentes fenoacutemenos
tales como la emisioacuten de las liacuteneas espectrales magnetismo hellip y posiblemente una indicacioacuten de una
teoriacutea de la constitucioacuten de las estructuras cristalinas hellip Como podraacute observar el primer capiacutetulo trata
principalmente del problema de la emisioacuten de las liacuteneas del espectro considerado desde el punto de
vista esbozado en mi carta anterior Trato de demostrar que desde tal punto de vista parece posible
dar una interpretacioacuten simple a la ley del espectro de hidroacutegeno y que el caacutelculo parece estar
cuantitativamente de acuerdo con los experimentos hellip Espero se daraacute cuenta que he considerado
cuidadosamente el uso simultaacuteneo de la mecaacutenica claacutesica y de la nueva visioacuten sobre la teoriacutea de la
radiacioacuten introducida por Planck Estoy deseando saber que le parece todo estordquo
(Carta de Niels Bohr a Rutherford 6 de Marzo 1913)
Adaptado de Marco B (1992)
ACTIVIDAD Resume las ideas fundamentales que se recogen en los siguientes textos
originales de Rutherford
ldquohellipLa idea de la constitucioacuten del nuacutecleo de los aacutetomos surgioacute inicialmente del intento de contar la
dispersioacuten de partiacuteculas que formaban grandes aacutengulos en su paso a traveacutes de finas laacuteminas de
materia Cayendo en la cuenta de la gran masa y velocidad de las partiacuteculas esas desviaciones tan
grandes eran muy considerables e indicaban que un fuerte campo eleacutectrico o magneacutetico existiacutea en el
aacutetomo Teniendo en cuenta estos resultados parecioacute necesario asumir que e l aacutetomo consta de un
nuacutecleo con masa y carga de muy pequentildeas dimensiones comparado con la magnitud normalmente
aceptada del diaacutemetro del aacutetomo Este nuacutecleo cargado positivamente contiene la mayor parte de la masa
del aacutetomo y estaacute rodeado a una cierta distancia de un conjunto de electrones igual en nuacutemero a la
carga positiva del nuacutecleo En estas condiciones un intenso campo eleacutectrico existe cerca del nuacutecleo y
la gran desviacioacuten de las partiacuteculas en un choque con un aacutetomo simple tiene lugar cuando la
partiacutecula pasa cerca del nuacutecleo (Rutherford 1920)
Cuando un chorro de partiacuteculas incide sobre una laacutemina fina de oro u otro metal una
pequentildea cantidad de las partiacuteculas se dispersan hacia el punto de partida y desaparecen formando un aacutengulo de
maacutes de 9 0ordm El nuacutemero de estas partiacuteculas es enormemente grande mucho maacutes de lo esperado si el aacutengulo
pequentildeo de dispersioacuten del rayo principal se suma al efecto resultante de multitud de desviaciones pequentildeas
Parece claro que pasando a traveacutes de la materia las partiacuteculas a encontraban a veces un campo tan intenso en
el aacutetomo que rebotaban en su camino como resultado de la colisioacuten
Cuando consideramos la masa y la energiacutea de una partiacutecula la observacioacuten es maacutes
sorprendente pues indica que el aacutetomo es el lugar de campos de rebote gigantes Suponiendo que las fuerzas
que median en tales colisiones son del tipo electrostaacutetico se puede deducir que para ocasionar tales rebotes
de las partiacuteculas en un choque atoacutemico el aacutetomo debe contener un centro con masa cargada de muy
pequentildeas dimensiones De esto surgioacute la idea del ahora conocido nuacutecleo del aacutetomo en la cual se considera el
aacutetomo compuesto de un nuacutecleo cargado positivamente que contiene la mayor parte de la masa del aacutetomo
rodeado a unas distancias relativamente grandes por una distribucioacuten de electrones iguales en nuacutemero a las
unidades de carga positiva concentrada en su nuacutecleo
(Discurso de Rutherford a la Sclence Masters Association Cambriacutegde 1923 doce antildeos
despueacutes de sus observaciones)
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
567
DOCUMENTO BIOGRAacuteFICO EVOLUCIOacuteN HISTOacuteRICA DE LOS
MODELOS ATOacuteMICOS (Adaptado del almanaque del 2002 de la Sociedad Canaria de profesores de fiacutesica y quiacutemica)
En 1839 con las investigaciones de Faraday sobre el paso de la electricidad a traveacutes de las disoluciones
se pensoacute que los aacutetomos no eran indivisibles tal y como pensaba Dalton Estas investigaciones y las
realizadas en tubos de descargas de gases pusieron de manifiesto la naturaleza eleacutectrica de la materia
Thomson en 1897 mediante sus investigaciones con rayos catoacutedicos identifico el electroacuten tratando de
esbozar una imagen del aacutetomo que tenia en cuenta los nuevos datos Surgen asiacute los modelos atoacutemicos
Niels Bohr (1885-1962) fiacutesico daneacutes propuso el primer modelo precuaacutentico del aacutetomo basado
en tres postulados Recibioacute el Premio-Nobel de fiacutesica en 1922 por su investigacioacuten relativa a la
estructura de los aacutetomos y la radiacioacuten que emana de ellos Trabajoacute
como disciacutepulo de Thomson y Rutherford y cuando visitoacute Estados
Unidos en 1939 llevoacute la noticia de que Hahn Lise Meitner y
Strassman habiacutean descubierto la fisioacuten del uranio Este fue el cimiento
de la bomba atoacutemica desarrollada en Estados Unidos durante la 2ordf
Guerra Mundial
Antes de salir de Dinamarca en l943 perseguido por los nazis
disolvioacute en aacutecido las medallas de oro del Premio Nobel que le habla
dado a guardar Von Laue y Franck La botella con la solucioacuten de oro
se quedoacute en eacutel Laboratorio de Bohr durante la guerra y cuando
regresoacute a Copenhague precipitoacute el oro y mandoacute refundir las medallas
Despueacutes de la Guerra se comprometioacute en actividades humanitarias y
pacifistas asiacute obtuvo el premio Aacutetomos por la Paz en 1957
John Dalton (1766-1844) nacioacute en
Inglaterra en el seno de una familia
humilde A los 19 antildeos ya era director
de escuela y formuloacute su teoriacutea atoacutemica
en 1803 Fue el primero en publicar una
tabla de masas atoacutemicas relativas y en
dar una base cuantitativa de la teoriacutea
atoacutemica
Propuso su teoriacutea atoacutemica en 1808 asiacute
como una tabla de siacutembolos de
elementos maacutes tarde sustituida En
1826 recibioacute la medalla de oro de la
Royal Societyy de Londres y de la
Academia Francesa de Ciencias
Sir Joseph J
Thomson (1856-
1940) onsiderado
el descubridor del
electroacuten abrioacute el
campo de la fiacutesica
de las partiacuteculas
subatoacutemicas con
su trabajo sobre la
desviacioacuten de los
rayos catoacutedicos
(electrones) en un
campo eleacutectrico
Recibioacute el Premio
Nobel en 1906
Ernest Rutherford (1871-1937)
Fundamentoacute el modelo actual del
aacutetomo formado por un nuacutecleo muy
pequentildeo en el que se concentra la
mayor parte de la masa rodeado por
electrones que ocupan un volumen
mucho mayor Esto lo determinoacute en el
antildeo 1910 mediante la dispersioacuten de
partiacuteculas alfa por laacuteminas de oro con
la colaboracioacuten de Geiger y Mardsen
Al recibir el Premio Nobel de quiacutemica
en 1908 dijo y yo que me creiacutea fiacutesico
Erwin
Schroacutedinger
(1887-1961) nacioacute
en Austria y
publicoacute en 1925 su
famosa ecuacioacuten
de ondas que jugoacute
un papel crucial en
el desarrollo de la
mecaacutenica cuaacutentica
GUIacuteA DE LECTURA 1 Lee el documento biograacutefico y realiza un esquema que recoja las ideas fundamentales del mismo
2 Despueacutes de leer el documento biograacutefico elige uno de los cientiacuteficos que aparecen en el mismo y busca la
informacioacuten necesaria y completa sus aspectos biograacuteficos utilizando la ficha y los documentos de apoyo
entregados por el profesorado sentildealando sus principales aportaciones a la Ciencia y a la Sociedad
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
568
FICHA BIOGRAFIacuteAS DE CIENTIacuteFICOS
Nombre del alumnoa _____________________________ Grupo_____________________
ACTIVIDAD Despueacutes de leer la biografiacutea del cientiacutefico completa la siguiente ficha
Busca la informacioacuten necesaria y utiliza los documentos de apoyo entregados por el
profesorado
BIOGRAFIacuteA DEL CIENTIacuteFICO (___________ - __________)
1 PERFIL BIOGRAacuteFICO
(Cronologiacutea que recoja los principales aspectos de su vida y de su
obra Principales aportaciones realizadas Hechos maacutes destacados)
2 FORMACIOacuteN CIENTIacuteFICA
Principales influencias que recibioacute Ideas dominantes de la Ciencia en
la que se formo Cuaacuteles fueron sus maestros y marcos teoacutericos que
existiacutean en su eacutepoca y que influyeron en su formacioacuten Estado en que
se encontraban los problemas que maacutes tarde abordoacute
3 LA CIENCIA Y LA SOCIEDAD DE SU EacutePOCA
Contexto social y poliacutetico que se viviacutea Influencia de la sociedad de su
eacutepoca en los desarrollos cientiacuteficos Principales acontecimientos
ideas sociales y poliacuteticas de la sociedad de su eacutepoca
4 APORTACIONES A LA CIENCIA
Descubrimientos realizados y teoriacuteas elaboradas Principales obras
escritas por orden cronoloacutegico
5 RELACIONES CON SUS CONTEMPORANEOS
Otros cientiacuteficos o personas relevantes de la sociedad de su eacutepoca
6 APLICACIONES TECNOLOacuteGICAS E IMPLICACIONES SOCIALES DE
LOS DESCUBRIMIENTOS CIENTIacuteFICOS
Establecer un paralelismo cronoloacutegico que sentildeale las interrelaciones
entre la Ciencia la Tecnologiacutea y la Sociedad
7 BIBLIOGRAFIacuteA UTILIZADA
Libros o artiacuteculos de revistas utilizados materiales o documentos de
apoyo entregados por el profesorado y utilizados
Resentildear en la forma APELLIDO Nombre (antildeo) Titulo del libro o
artiacuteculo Ciudad Editorial o nombre nuacutemero y paacuteginas de la revista
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
569
DOCUMENTO BIOGRAacuteFICO SISTEMA PERIOacuteDICO Y ENLACE QUIacuteMICO (Adaptado del almanaque del 2002 de la Sociedad Canaria de profesores de fiacutesica y quiacutemica)
Dimitri Mendelegraveiev (1834-1907) nacioacute en Tobolsk (Siberia) y era el maacutes pequentildeo de trece
hermanos En 1856 terminoacute su carrera de quiacutemica y en 1867 fue
nombrado profesor de quiacutemica inorgaacutenica en la Universidad de
San Petersburgo En la formulacioacuten de su Ley Perioacutedica que
se recoge en el texto ldquoLos principios de la Quiacutemica consideroacute
que las propiedades de los aacutetomos se encontraban relacionadas
con sus masas atoacutemicas lo que constituyoacute una idea brillante por
aquella eacutepoca ya que no se conociacutea nada acerca de la estructura
atoacutemica Mendelegraveiev dejo huecos en su tabla y posteriormente
se comproboacute que tenla razoacuten con el descubrimiento de
elementos como el galio (1874) escandio (1879) y germanio
(1885) Hoy se sabe que la base fundamental de la periodicidad
es el nuacutemero atoacutemico y no la masa atoacutemica
En el antildeo 1890 renuncioacute a la Universidad por el trato opresivo
que el gobierno daba a los estudiantes algunos fueron exiliados
a Siberia por la falta de libertad acadeacutemica
Friedrich August Kekuleacute
(1829-1896) quiacutemico alemaacuten al
que se le reconoce el
establecimiento de las bases de
la moderna teoriacutea estructural de
la quiacutemica orgaacutenica En 1858
demostroacute que el carbono era
tetravalente y que sus aacutetomos
podiacutean unirse formando largas
cadenas lo que facilitoacute la
comprensioacuten de los compuestos
orgaacutenicos Descubrioacute la
estructura ciacuteclica de los
compuestos aromaacuteticos como el
benceno de gran importancia
para el desarrollo posterior de
los colorantes
Glibert Newton Lewis (1875-
1946) nacioacute en Massachusetts
En la universidad de Harvard
alcanzoacute el grado de doctor en
1899 y en 1912 fue nombrado
profesor en la Universidad de
Berkeley (California)
Contribuyoacute en diversas aacutereas de
la quiacutemica y fue el primero en
proponer que los aacutetomos
podriacutean mantenerse unidos por
medio de la comparacioacuten de
electrones De acuerdo con esta
idea introdujo el simbolismo de
las estructuras en las que los
electrones de valencia se
representan por puntos Linus Pauling nacioacute en Portland (USA)
en 1901 y se doctoroacute en quiacutemica en 1925
Ha realizado muchas contribuciones a la
comprensioacuten de la naturaleza del enlace
quiacutemico As introdujo conceptos como
electronegatividad y estructuras
resonantes En 1939 publicoacute sus ideas
sobre el enlace quiacutemico en un texto
titulado La Naturaleza del enlace
quiacutemico En 1954 recibioacute el premio
Nobel de quiacutemica por su trabajo de la
estructura molecular En 1962 recibioacute por
segunda vez el Premio Nobel ahora el de
la Paz
Wolfgang Pauil (1900-1958)
fiacutesico austriacuteaco que obtuvo el
Premio Nobel de fiacutesica en 1945
por el descubrimiento del
principio de exclusioacuten que lleva
su nombre Un artiacuteculo titulado
Los principios fundamentales de
la mecaacutenica cuaacutentica escrito en
1933 para el Handbuch der
Physik es reconocido como uno
de los mejores tratados de fiacutesica
cuaacutentica
GUIacuteA DE LECTURA 1 Lee el documento biograacutefico y realiza un esquema que recoja las ideas fundamentales del mismo
2 Despueacutes de leer el documento biograacutefico elige uno de los cientiacuteficos que aparecen en el mismo y busca la
informacioacuten necesaria y completa sus aspectos biograacuteficos utilizando la ficha y los documentos de apoyo
entregados por el profesorado sentildealando sus principales aportaciones a la Ciencia y a la Sociedad
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
570
TEXTO MENDELEIEV Y LA CLASIFICACIOacuteN DE LOS ELEMENTOS
laquoLa clasificacioacuten maacutes corriente de los elementos en metales y no metales esta basada en las
diferencias fiacutesicas entre ellos pero dicha divisioacuten no es tan niacutetida como pareciacutea Por ejemplo el
foacutesforo y otros elementos actuacutean como metales o como no metales seguacuten las ocasiones
Algunos grupos de elementos sin duda forman un todo y representan una serie natural de
manifestaciones semejantes de la materia (haloacutegenos grupo del nitroacutegeno alcalino-teacuterreos etc)
pero el descubrimiento de nuevos elementos tales como el rubidio el cesio y el talio para los
que no se habiacutea previsto sitio en las familias de elementos hasta entonces elaboradas indicaba
lo limitados que eran nuestros conocimientos Por otra parte las propiedades fiacutesicas de los
elementos tales como las oacutepticas eleacutectricas magneacuteticas etc no pueden servir como guiacutea para
una clasificacioacuten de los mismos pues aunque muchas de dichas propiedades se han determinado
con precisioacuten para algunos de ellos lo cierto a que un mismo elemento puede presentar
enormes diferencias en sus propiedades seguacuten el estado en que se encuentre Asiacute por ejemplo
podemos citar el caso del grafito y el diamante
Sin embargo a pesar de las diferencias entre las propiedades que un elemento puede presentar
seguacuten el estado en que se encuentre existe laquoalgoraquo que no cambia que nos permite afirmar que
se trata del mismo elemento En este sentido el uacutenico valor que no cambia que es el mismo
tanto en elemento libre (cualquiera que sea su estado) como cuando se ha combinado con otros
formando compuestos es la masa atoacutemica del elemento Por esta razoacuten me he ocupado de
buscar un sistema de clasificacioacuten de los elementos quiacutemicos basaacutendome en las masas
atoacutemicas El primer intento que hice en esa direccioacuten fue el siguiente Seleccioneacute los elementos
de masa atoacutemica maacutes pequentildea y los ordeneacute de manera creciente Con esto vi que apareciacutea una
periodicidad en sus propiedades raquo
Ensayos de ordenacioacuten de los elementos Dimitri Ivanovich Mendeleieff (1834 - 1907)
ACTIVIDADES
0 Analiza el texto de Mendeleiev y extrae las ideas maacutes importantes 1 iquestQueacute otros intentos conoces de clasificacioacuten de los
elementos Descriacutebelos 2 iquestEn que propiedad se basaba la clasificacioacuten perioacutedica de
los elementos de Mendeleiev 3 iquestEn la actualidad que propiedad se utiliza para la
clasificacioacuten perioacutedica de los elementos 4 Lee la siguiente biografiacutea de Mendeleiev y realiza un
resumen sentildealando los aspectos fundamentales de la misma
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
571
MENDELEacuteIEV DIMITRI IVAacuteNOVICH (1834-1907) Quiacutemico ruso conocido sobre todo por haber elaborado la tabla perioacutedica de los elementos quiacutemicos Esta
tabla expone una periodicidad (una cadencia regular) de las propiedades de los elementos cuando estaacuten
dispuestos seguacuten la masa atoacutemica
Mendeleacuteiev nacioacute en Tobolsk (Siberia) estudioacute quiacutemica en la Universidad de San Petersburgo y en 1859 fue
enviado a estudiar a la Universidad de Heidelberg Alliacute conocioacute al quiacutemico italiano Stanislao Cannizzaro
cuyos planteamientos sobre la masa atoacutemica determinaron su opinioacuten Participo con eacutel en eI I Congreso
Internacional de quiacutemica en Karlsruhe en 1860 Mendeleacuteiev regresoacute a San Petersburgo y fue profesor de
quiacutemica en el Instituto Teacutecnico en 1863 y profesor de quiacutemica general en la Universidad de San Petersburgo
en 1866 Escribioacute los dos voluacutemenes de Principios de quiacutemica (1868-1870) uno de los primeros libros de
texto sobre quiacutemica que se convirtioacute en un claacutesico traducido al ingleacutes en 1905 Durante la elaboracioacuten de este
libro Mendeleacuteiev intentoacute clasificar los elementos seguacuten sus propiedades quiacutemicas En 1869 publicoacute la
primera versioacuten de la tabla perioacutedica En 1871 publicoacute una versioacuten corregida en la que dejaba huecos
para elementos todaviacutea desconocidos Su tabla y sus teoriacuteas ganaron una mayor aceptacioacuten cuando
posteriormente se descubrieron tres de estos elementos el galio el germanio y el escandio Fue
galardonado con la medalla Davy por la Royal Society en 1882
Entre las investigaciones de Mendeleacuteiev tambieacuten hay que mencionar el estudio de la teoriacutea quiacutemica de la
disolucioacuten la expansioacuten teacutermica de los liacutequidos y la naturaleza del petroacuteleo de Bakuacute En 1887 emprendioacute un
viaje en globo en solitario para estudiar un eclipse solar
En 1890 abandonoacute la universidad como consecuencia de su postura poliacutetica partidaria de reformas sociales
En 1893 fue director del departamento de Pesas y Medidas de San Petersburgo cargo que desempentildeoacute hasta su
muerte
En su honor el elemento quiacutemico artificial de nuacutemero atoacutemico 101 obtenido en 1965 en el ciclotroacuten de
Berkeley por el equipo de Seaborg ha recibido el nombre de mendelevio
MENDELEIEV Y EL SISTEMA PERIOacuteDICO DE LOS ELEMENTOS
A mediados del siglo XIX se conociacutean ciertos elementos quiacutemicos como el hidroacutegeno el oxiacutegeno el
hierro el cloro etc hasta un nuacutemero de maacutes de cincuenta
Estos elementos diferiacutean mucho en sus propiedades y aparentemente pareciacutea existir poco o ninguacuten orden
entre ellos En estas circunstancias se celebroacute en la ciudad alemana de Karlsruhe el primer congreso
internacional de Quiacutemica era el antildeo 1860 A este congreso asistieron ciento cuarenta delegados de
todo el mundo y una de las conclusiones maacutes importantes del mismo fue la aceptacioacuten mayoritaria del
meacutetodo propuesto por Stanislao Cannizaro para la determinacioacuten de las masas de los aacutetomos de los
distintos elementos quiacutemicos (masas atoacutemicas)
Tambieacuten en dicho congreso Cannizaro defendioacute la hipoacutetesis de su maestro Avogadro (hoy ley por estar
perfectamente comprobada) mostrando pruebas experimentales que la apoyaban e hizo valer su
fecundidad 49 antildeos despueacutes de haber sido emitida y rechazada por sus contemporaacuteneos devolviendo asiacute
el meacuterito a Avogadro que habiacutea ya muerto haciacutea 4 antildeos
Entre los asistentes al congreso se encontraba el quiacutemico ruso Dimitri Mendeleiev quien impresionado
por los trabajos de Cannizaro comenzoacute a estudiar la lista de los elementos quiacutemicos conocidos
organizaacutendolos a partir de las regularidades en el comportamiento quiacutemico de los distintos elementos
obtenidos de modo experimental a lo largo de siglos Mendeleiev ordenoacute los 63 elementos conocidos
seguacuten el orden creciente de sus masas atoacutemicas Publicoacute esta ordenacioacuten en forma de tabla en 1869 a la
que llamoacute tabla perioacutedica de los elementos En su obra Principios de Quiacutemica describe su ley
Perioacutedica con las siguientes palabras
Disponiendo los elementos conforme a sus masas atoacutemicas crecientes se obtiene una repeticioacuten
perioacutedica de propiedades Esto es lo que anuncia la ley Perioacutedica las Propiedades de los cuerpos simples
y sus combinaciones son una funcioacuten perioacutedica de la masa atoacutemica del elemento
En dicha tabla Mendeleiev dejoacute algunos espacios vaciacuteos huecos que de acuerdo con el criterio seguido
(los elementos de una misma columna grupos o familias tienen las mismas propiedades) deberiacutean
corresponder a elementos que todaviacutea no se hablan descubierto y de los que eacutel predice sus propiedades
aproximadas Al verse confirmadas sus hipoacutetesis Mendeleiev es aclamado y su tabla universalmente
aceptada El Sistema Perioacutedico constituyoacute un eacutexito fundamental y espectacular de la teoriacutea atoacutemico-
molecular de la materia propuesta por Dalton Algo parecido a Mendeleiev hizo el alemaacuten Victor Meyer
por la misma eacutepoca pero menos completo
Elaboracioacuten propia
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
572
EL SISTEMA PERIOacuteDICO ACTUAL
Debido a Werner y Paneth Esta basado en la tabla perioacutedica de Mendeleiev
Ordena los 105 elementos conocidos por orden creciente de su nuacutemero atoacutemico (nordm de
protones del nuacutecleo)
Los elementos
quiacutemicos estaacuten ordena
dos en 7 filas o periodos
y 18 columnas a grupos
Los elementos que
pertenecen a un mismo
grupo o familia tienen un
comportamiento quiacutemico
muy parecido es decir
son elementos que
reaccionan frente a las
demaacutes sustancias de un
modo similar
La mayoriacutea de los grupos reciben nombres especiales Grupo IA (1) o de los metales alcalinos grupo IIA (2) o de los metales alcalino - teacuterreos grupo VII A (17) o de los haloacutegenos etc
ACTIVIDADES
1 Realiza una atenta lectura del texto y extrae las ideas maacutes importantes
que encuentres
2 iquestCuaacutentos elementos ordeno Mendeleiev en su eacutepoca iquestPor queacute dejo
algunos espacios vaciacuteos o huecos en su tabla original iquestQueacute correcciones
principales han sido realizadas en la actualidad
3 iquestCoacutemo pudo Mendeleiev descubrir un principio adecuado de
clasificacioacuten de los elementos sin saber nada dela estructura electroacutenica de
los aacutetomos
4 iquestQueacute resultados aporto el primer congreso Internacional de quiacutemica de Karlsruhe en 1860
5 Busca la informacioacuten necesaria y contesta sentildealando el antildeo de descubrimiento el
descubridor y como se descubrioacute
a) Dos elementos que fueron descubiertos por espantildeoles
b) Los elementos conocidos desde la prehistoria c) Los elementos conocidos en la edad media
d) Los elementos descubiertos antes del siglo XVIII e) Los elementos s descubiertos en el
siglo XVIII f) Los elementos descubiertos en el siglo XIX g) Los elementos descubiertos a
partir de 1950 h) Los elementos transuraacutenidos i) Los elementos transactiacutenidos
6 iquestEn queacute siglo se ha descubierto mayor nuacutemero de elementos iquestCuaacutentos iquestPor queacute
crees que se produjo dicha explosioacuten demograacutefica de elementos 7 La primera cuarta parte del siglo XIX fue dominada por el quiacutemico britaacutenico Humphry Davy
y por el quiacutemico sueco Joumlns Jacob Berzelius
a) Busca informacioacuten y sentildeala los nombres de los elementos que descubrioacute cada uno de
ellos y el antildeo que los descubrioacute
b) Sentildeala el origen del nombre de cada elemento y el procedimiento de obtencioacuten de
algunos de ellos
c) Indica algunas de las publicaciones y las implicaciones sociales de dichos
descubrimientos
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
573
ELEMENTOS QUIacuteMICOS DESCUBIERTOS POR ESPANtildeOLES
De los elementos naturales conocidos tres han sido descubiertos o identificados como tales por
espantildeoles El platino por Antonio de Ulloa en 1748 el wolframio por los hermanos Antonio y
Fausto de Elhuyar en 1783 y el vanadio por Andres Manuel del Rio en 1801 La importancia
de estos descubrimientos fue importantiacutesimo teniendo en cuenta que en
aquella eacutepoca uno de los objetivos fundamentales de la Quiacutemica que
orientaba el trabajo investigador de la mayoriacutea de los quiacutemicos era el
descubrimiento de los elementos quiacutemicos
El platino de platina plata fue descubierto por Antonio de Ulloa en
1735 en unas minas cuando iba en una expedicioacuten cientiacutefica de Colombia
a Peruacute
En el caso del wolframio tambieacuten llamado tungsteno la mayoriacutea de los
libros extranjeros atribuyen el descubrimiento a Scheele en 1781 Esto no
es cierto fueron los hermanos logrontildeeses Fausto y Juan Joseacute Elhuyar en 1783 quienes lo
aislaron por primera vez a partir de un mineral obtenido en Espantildea la Wolframita tratada con
carbono El propio Sheele reconocioacute en una carta la prioridad espantildeola del descubrimiento El
nombre proviene de woacutelfram quizaacute formado por wolf laquo loboraquo y ram laquo suciedadraquo aplicado tal
vez por los mineros despectivamente al encontrarlo en vez del estantildeo que buscaban
El tercer elemento es el vanadio del latiacuten moderno laquovanadiumraquo en memoria del sobrenombre
de Freya Vanadis nombre de una diosa del antiguo panteoacuten escandinavo El nombre de
vanadio le fue puesto en el antildeo 1830 atribuyeacutendoselo a un quiacutemico sueco pero su verdadero
descubridor fue el quiacutemico madrilentildeo Andreacutes Manuel del Riacuteo en 1801 quien lo denominoacute
eritronio pero no se le reconocioacute al creerse entonces que era cromo impuro
Portada de la memoria el
descubrimiento del
Wolframio
El nombre vulgar del
elemento wolframio en ingleacutes
y en franceacutes es ldquotungstenordquo
Sin embargo la IUPAC
recomienda que el nombre de
los compuestos sea en todos
los idiomas el derivado del
que propusieron los
descubridores del elemento
Dice el texto en ingleacutes del
acuerdo de la IUPAC
ldquowolframate and not
tungstaterdquo
Fausto de
Elhuyar
Juan Joseacute de
Elhuyar
Al final de su Memoria sobre el descubrimiento del wolframio escriben los hermanos Elhuyar
laquoDaremos a este nuevo metal el nombre de wolfram tomaacutendolo del de la materia de la que lo
hemos sacado Este nombre responde mejor que el de tungsteno por ser el wolfram un mineral
que se conociacutea mucho antes Mudamos su terminacioacuten m en n para acomodar mejor al
genio de nuestra lengua las denominaciones de las sales que se forman con esta sustancia
llamaacutendolas sales volfraacutemicasraquo Escribiacutean los nombres del mineral y del elemento obtenido de
eacutel con v porque la W (con la que se escribiacutea el mineral e lenguas) era inexistente en la lengua
espantildeola del XVIII
A1 Indica para los descubridores espantildeoles de elementos quiacutemicos Antonio de Ulloa los
hermanos Elhuyar y Andreacutes Manuel del Riacuteo que elementos descubrieron y coacutemo lo hicieron
Busca y realiza una pequentildea biografiacutea de cada uno de ellos
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
574
COMENTARIOS DE TEXTOS ORIGINALES DE BLAS CABRERA
LOS AacuteTOMOS
Por uacuteltimo conviene insistir en que el cuadro de Mendelejeff al establecer las analogiacuteas y diferencias entre los aacutetomos revela una organizacioacuten de la distribucioacuten de los electrones que ciertamente no es caprichosa Sin salirnos de las noticias que nos suministran los fenoacutemenos eleacutectricos pongamos en evidencia que la condicioacuten de iones no es la normal de los aacutetomos de la materia en general El estado normal de equilibrio es siempre el neutro La presencia de iones simples o compuestos supone fuerzas entre ellos particularmente el grupo maacutes importante de las llamadas valencias La presencia de los electrones en los aacutetomos exige por tanto para su neutralizacioacuten la existencia de cargas positivas la cual hasta ahora no la hemos sentildealado sino en el caso de los cationes atribuidos a la peacuterdida de electrones El descubrimiento efectivo de su intervencioacuten como constituyente de la materia ha sido una de las obras fundamentales realizadas por Rutherford el sucesor de JJ Thomson en el laboratorio Cavendish de Cambridge Inglaterra El meacutetodo utilizado para este fin ha sido el bombardeo de los cuerpos mediante el tipo de radiaciones llamadas α de los cuerpos radiactivos proyectiles de fantaacutestica energiacutea que lanzan principalmente algunos de los aacutetomos de gran masa descubiertos por los esposos Curie y a cuyo conocimiento contribuyeron activamente Rutherford y sus disciacutepulos Tales proyectiles estaacuten electrizados positivamente y al penetrar de modo violento en los aacutetomos descubren en las profundidades de eacutestos un nuacutecleo que les desviacutea de su trayecto rectiliacuteneo precisamente porque estos estaacuten tambieacuten electrizados de modo positivo y repelen a las partiacuteculas α Asiacute se ha encontrado el lugar donde se oculta esta carga Precisamente las propias partiacuteculas α no son otra cosa que nuacutecleos de He desprovistos de sus dos electrones que le acompantildean en el estado neutro seguacuten indica el cuadro de Mendelejeff Esto nos fuerza a pensar que al menos los aacutetomos maacutes pesados contienen en su seno dichos nuacutecleos de He ya formados y aun se ha probado que estaacuten formando parte de los propios nuacutecleos denunciando que esta nueva regioacuten de los aacutetomos posee una organizacioacuten muy compleja A su conocimiento se ha llegado por el meacutetodo del bombardeo ya indicado Las quebraduras violentas de su trayectoria son la consecuencia de que en ellos se encierra la casi totalidad de la masa de cada aacutetomo y tambieacuten denuncia que precisamente por ser una carga positiva numeacutericamente igual que la que poseen los Z electrones que hemos dicho forman parte del aacutetomo que ocupa el lugar Z en el cuadro de Mendelejeff Seguacuten eacuteste puede ya darse una primera descripcioacuten de los aacutetomos distribuyendo en ellos un nuacutecleo que contiene casi toda la masa del aacutetomo y toda su carga positiva Todo ello concentrado en un volumen muy pequentildeo que para los aacutetomos maacutes masivos apenas alcanza un diezmileacutesimo del tamantildeo total del aacutetomo En el resto de eacutel que llamaremos zona cortical soacutelo existen los Z electrones de los que ya hemos hablado donde caben holgadamente puesto que cada uno seguacuten hemos visto poco maacutes arriba tiene apenas un radio del orden de un 100 mileacutesimo del aacutetomo completo y por tanto ocupan igual que una mosca en un saloacuten de algunos centenares de metros cuacutebicos de cabida
Clave de lectura del texto Los aacutetomos de Blas Cabrera 1 Realiza un resumen del texto Sentildealando las ideas principales 2 Estudiar los teacuterminos nuevos que aparecen en eacutel Realiza la correspondiente ficha de vocabulario 3 iquestQueacute es el cuadro de Mendelejeff iquestExisten otros similares Hacer un estudio sobre ello consultando la bibliografiacutea a su alcance 4 Definir el concepto de ioacuten y poner ejemplos
5 iquestQueacute son las partiacuteculas 6 iquest Coacutemo se entendiacutea en esta eacutepoca lo que era un aacutetomo iquest Existen diferencias con las creencias actuales Expliacutequelo detalladamente 7 iquestQueacute son los modelos atoacutemicos iquestCuantos modelos atoacutemicos conoces iquestEn que consiste el modelo atoacutemico de Rutherford En que ideas se baso que hechos consiguioacute explicar cuaacuteles son sus limitaciones Por que otros modelos ha sido sustituido 8 Realiza una pequentildea biografiacutea de Blas Cabrera sentildealando sus principales aportaciones a la Ciencia las principales instituciones en las que participo y los aspectos maacutes relevantes de la sociedad de su eacutepoca 9 Describe coacutemo era la situacioacuten de la ciencia y de los cientiacuteficos en Espantildea en la primera mitad del siglo XX Sentildeala la influencia de los diferentes momentos sociales en el desarrollo de la Ciencia 10 iquestQuieacutenes eran los esposos Curie Habla de ellos iquestCuaacuteles fueron sus aportaciones cientiacuteficas iquestQueacute aplicaciones han tenido sus descubrimientos iquestQueacute influencia han tenido las mismas en la sociedad
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
575
AacuteTOMOS Y MOLEacuteCULAS1
Otra circunstancia interesante que conviene analizar cuando se estudia la nocioacuten de
materia y su evolucioacuten es la suerte que corrioacute el viejo problema del atomismo o continuidad que
dividioacute profundamente a los filoacutesofos del mundo griego Los aacutetomos de Anaxaacutegoras Demoacutecrito
y Leucipo significan la imposibilidad de la divisioacuten indefinida de la materia y en vez de ella la
seguridad de que existe un liacutemite inferior para el tamantildeo posible de las partiacuteculas separables de
un cuerpo con la condicioacuten de mostrar identidad de naturaleza con el cuerpo primitivo Cuando
la naturaleza de estas hipoteacuteticas partiacuteculas que limitan la divisioacuten es ideacutentica para todas se las
llama hoy moleacuteculas La divisioacuten de ellas es auacuten posible formando los aacutetomos y pueden ser
ideacutenticas o heterogeacuteneas En el primer supuesto el cuerpo se dice simple y en el segundo
compuesto El nuacutemero de cuerpos simples es pequentildeo no llegan a un centenar los aacutetomos que se
han podido obtener mientras que el de moleacuteculas compuestas con ellos es praacutecticamente
indefinido
Clave de lectura
Despueacutes de leer detenidamente este fragmento del mencionado artiacuteculo de Blas Cabrera intenta
contestar las siguientes cuestiones
1 Enuncia brevemente cada una de las teoriacuteas atoacutemicas que se han dado
2 iquestCoacutemo define Cabrera los cuerpos simples y los compuestos Expliacutecalo con claridad
3 Define con tus palabras aacutetomo moleacutecula elemento compuesto
4 iquestQuieacuten fue Blas Cabrera Haz una pequentildea biografiacutea del mismo iquestQueacute otros cientiacuteficos
espantildeoles o extranjeros fueron contemporaacuteneos de eacutel
1
CABRERA B (1943) Cincuenta antildeos en la concepcioacuten del concepto de materia Cuadernos Americanos2 nordm 5 74-93 Meacutexico
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
576
Breve biografiacutea de Linus Pauling ldquoQuiacutemico y pacifistardquo
Linus Pauling
(Portland Oregoacuten 1901-Big Sur California 1994) Quiacutemico estadounidense
Profesor y director del instituto tecnoloacutegico de California investigoacute la
estructura molecular y los enlaces quiacutemicos de los compuestos complejos e
introdujo la mecaacutenica cuaacutentica en el estudio de la quiacutemica Sus trabajos le
valieron el premio Nobel de quiacutemica en 1954 Infatigable activista en favor de
la paz y contrario a las armas atoacutemicas por lo que recibioacute el premio Nobel de
la paz en 1962 y el premio Lenin de la paz en 1970 Reviste especial importancia su obra ldquoThe
Nature of the Chemical Bondrdquo (ldquoLa naturaleza del enlace quiacutemicordquo) (1939)
COMENTARIO DE TEXTO No maacutes guerra
Texto1 ldquoCreo que el descubrimiento de la fisioacuten controlada de nuacutecleos atoacutemicos y la liberacioacuten
controlada de energiacutea nuclear es el mayor hallazgo realizado desde que el hombre primitivo
descubrioacute el uso controlado del fuego Un solo kilo de material fisionable como fuente de energiacutea
equivale a maacutes de dos millones de kilogramos de carboacuten Si se tienen en cuenta la abundancia de
material fisionable en la naturaleza se comprende la promesa de energiacutea nuclear que representa
para el mundo del futuro y la posibilidad de que contribuya grandemente al bienestar humano si
la civilizacioacuten no es aniquilada antes por la guerra No podemos quedar impasibles ante la
posibilidad de que estos importantes descubrimientos cientiacuteficos puedan ser utilizados para el
sufrimiento y el exterminio de la humanidad Nos debemos oponer a toda costa a la escalada de
armamentos y al uso de la energiacutea nuclear para fines beacutelicos ldquo
Linus Pauling(1950) Quiacutemica General
Uno de los hombres maacutes activos en la campantildea contra las pruebas nucleares y uno de los de
mayor eacutexito en despertar la conciencia de la comunidad cientiacutefica fue Linus Pauling laureado con
el Premio Nobel de Quiacutemica y de la Paz En enero de 1958 Pauling entregoacute a Dag Hammaumlrshjoumlld
Secretario General de Las Naciones Unidas una peticioacuten firmada por 9235 cientiacuteficos (cantidad
que luego superoacute los 11000) correspondientes a 49 paiacuteses Entre los firmantes habiacutea muchos
premiados con el Nobel La peticioacuten era la siguiente
Texto 2 ldquoNosotros los cientiacuteficos abajo firmantes solicitamos que se realice ahora un acuerdo
internacional para detener las pruebas con armas nucleares
Cada ensayo de bomba nuclear difunde una carga adicional de elementos radioactivos sobre todo
territorio del mundo Cada suma adicional de radiacioacuten origina un dantildeo a la salud de los seres
humanos en el mundo entero y un dantildeo al plasma humano que importa la reproduccioacuten lo cual
lleva al aumento en la cantidad de nintildeos defectuosos que podraacuten nacer en futuras generaciones
Mientras estas armas soacutelo se encuentren en poder de tres potencias seraacute factible un acuerdo para
llegar a su control Si las pruebas continuacutean y si la posesioacuten de estas armas se extiende a otros
gobiernos aumentaraacute considerablemente el peligro de que estalle una catastroacutefica guerra nuclear
por la accioacuten irreflexivo de alguacuten liacuteder nacional irresponsable
Un acuerdo internacional que detenga ahora las pruebas de bombas nucleares podraacute servir como
primer paso hacia un desarme maacutes amplio y hacia la efectiva y final abolicioacuten de las armas
nucleares Terminar los experimentos con las bombas nucleares seraacute como los primeros rayos de
sol de la esperanza en que confiacutea la sufriente humanidadrdquo
(1958) Siguen 11000 firmas de eminentes cientiacuteficos de 49 paises PAULING L (1958) The Scientitists Petition to the United Nations in No More War Londres
Gollanez
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
577
TRABAJOS PRAacuteCTICOS DE ESTRUCTURA ATOacuteMICA
ENSAYOS A LA LLAMA OBJETIVO Reconocer la presencia de un elemento por el color de la llama
MATERIAL PRODUCTOS
Hilo de nicromo
Mechero Bunsen
Espaacutetula
Caacutepsulas de porcelana
Aacutecido clorhiacutedrico concentrado Sales (por ejemplo nitratos o cloruros) de sodio potasio estroncio bario y cobre
PROCEDIMIENTO 1 Pon en una caacutepsula de porcelana de 10 a 15 mi- de aacutecido clorhiacutedrico Con una espaacutetula antildeade una pequentildea cantidad del compuesto de sodio disponible 2 Humedece el extremo de un hilo de nicromo en la disolucioacuten anterior y aceacutercalo a la llama de un mechero Bunsen Procura que dicha llama sea lo maacutes incolora posible 3 Anota el color que adquiere la llama 4 Limpia el hilo de nicromo introducieacutendolo en otra caacutepsula que contenga uacutenicamente aacutecido clorhiacutedrico concentrado Repite los tres pasos anteriores con cada uno de los otros compuestos suministrados Rellena la tabla siguiente
Compuesto Color de la llama
Compuesto de sodio
Compuesto de potasio
Compuesto de estroncio
Compuesto de bario
Compuesto de cobre
ACTIVIDADES 1 Explica por queacute los iones metaacutelicos colorean la llama 2 iquestPor queacute es importante limpiar el hilo de nicromo antes de un nuevo ensayo 3 iquestCoacutemo se podriacutea detectar la presencia de alguno de los elementos anteriores en una muestra problema
Trabajo praacutectico orientado como una pequentildea investigacioacuten
iquestCoacutemo variacutea el comportamiento quiacutemico de los aniones cloruro bromuro y yoduro y la
variacioacuten de la afinidad electroacutenica entre los elementos cloro bromo y yodo
El cloro el bromo y el yodo son sustancias que se disuelven en agua
y en tetracloruro de carbono dando disoluciones coloreadas
Vamos a estudiar el desplazamiento de de cloruros bromuros y
yoduros por los haloacutegenos obteniendo la variacioacuten de la afinidad
electroacutenica competitiva de los haloacutegenos
Disentildea una experiencia que te permita averiguar la variacioacuten
del comportamiento quiacutemico de los aniones cloruro bromuro
y yoduro y la variacioacuten de la afinidad electroacutenica entre los
elementos cloro bromo y yodordquo
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
578
Espectros atoacutemicos
Objetivo
Observar el espectro continuo producido
por la luz solar
Observar el espectro discontinuo
producido por un tubo fluorescente y por
una laacutempara de sodio
Material
Espectroscopio de bolsillo o de laboratorio
Fundamento teoacuterico
Si hacemos pasar la luz solar a traveacutes del prisma oacuteptico de un
espectroscopio observamos que se desdobla y aparece a continuacioacuten una
serie de colores diferentes que llamamos espectro (lo que
comuacutenmente se denomina arco iris) Cada color corresponde a frecuencias
determinadas Asiacute la luz solar presenta un aspecto con todos los colores
que denominamos espectro continuo pues los liacutemites de
dichos colores no son niacutetidos y forman un todo ininterrumpido
Al analizar la radiacioacuten emitida por los aacutetomos se observa que cada aacutetomo soacutelo emite o absorbe radiacioacuten
de determinadas frecuencias que en los espectros aparecen como una serie de liacuteneas cuyo valor puede ser
medido mediante una escala superpuesta en ellos a tal efecto Se trata de espectros
discontinuos Un elemento quiacutemico emite siempre las mismas rayas cuyas frecuencias son
caracteriacutesticas de cada uno y sirven para identificarlo
Procedimiento
Observa la luz que proviene de una ventana analizaacutendola con el espectroscopio de
bolsillo y apreciaraacutes niacutetidamente el espectro continuo Dibuja en su cuaderno el espectro
obtenido
Baja las persianas y enciende un tubo fluorescente Observa y dibuja el espectro
Prepara la luz de sodio o de mercurio y observa y dibuja el espectro obtenido
Analiza y responde
Describe en cada caso tus observaciones sobre
El espectro de la luz solar
El espectro de la luz emitida por un tubo fluorescente
El espectro de la luz emitida por una laacutempara de sodio
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
579
INVESTIGANDO ELEMENTOS QUIacuteMICOS
Observacioacuten y propiedades de metales y no metales Se trata de estudiar y reconocer diferentes sustancias y realizar ensayos con sus propiedades que permitan clasificarlos en metales y no metales Actividades previas
A1 Sentildeala las principales diferencias entre metales y no metales comparando sus propiedades
fiacutesicas y las quiacutemicas
A2 Busca informacioacuten y recoge en una tabla las principales propiedades de sodio magnesio
aluminio cinc azufre y yodo
Trabajo experimental
A3 Realiza las experiencias que te permitan responder las preguntas sobre las siguientes
sustancias y analiza los resultados
1 Sodio
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta
iquestTiene brillo metaacutelico
iquestEs blando iquestEs muy reactivo
Observa y describe su reaccioacuten con el agua
2 Magnesio
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta
iquestTiene brillo metaacutelico helliphellip
iquestEs blando iquestEs muy reactivo
Observa y describe su combustioacuten reaccioacuten con el oxiacutegeno
3 Aluminio
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta
iquestTiene brillo metaacutelico
iquestEs blando iquestEs muy reactivo
Reaccioacuten con los aacutecidos (HCl)
Cinc
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta
iquestTiene brillo metaacutelico
iquestEs blando
iquestEs muy reactivo
Observa y describe su reaccioacuten con el agua
Reaccioacuten con los aacutecidos (HCl)
4 Azufre
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta
iquestTiene brillo metaacutelico
iquestEs blando iquestEs muy reactivo
Observa y describe su reaccioacuten al calentarlo
7 Yodo
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta iquestTiene brillo metaacutelico helliphelliphelliphelliphellip
iquestEs blando Es muy reactivo
Observa y describe lo que ocurre al calentarlo
ACTIVIDADES POSTERIORES A LA EXPERIENCIA A4 Realiza un informe en el que recojas los objetivos del trabajo praacutectico los materiales de
laboratorio utilizados el procedimiento seguido las dificultades encontradas los datos
obtenidos y los resultados y conclusiones a las que llegues
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
580
INVESTIGANDO EL TIPO DE ENLACE DE LAS SUSTANCIAS QUIacuteMICAS
iquestQueacute tipos de enlace y que propiedades tienen las diferentes
sustancias quiacutemicas
Las propiedades que presentan las diferentes sustancia estaacuten
relacionadas con su tipo de enlace por lo que podemos usar algunas
propiedades para identificar el tipo de enlace que presentan ioacutenico
covalente o metaacutelico
1 ACTIVIDADES INICIALES (Antes de la experiencia)
11 Indica alguna forma de diferenciar las sustancias ioacutenicas
covalentes y metaacutelicas
12 Realiza una lista con las propiedades que caracterizan los diferentes tipos de enlaces y que
sirven para diferenciarlos
13 De todas las propiedades mencionadas anteriormente sentildeala iquestCuaacuteles de ellas podriacuteas
comprobar faacutecilmente en el laboratorio
2 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
Averiguar el tipo de enlace a traveacutes de las propiedades que presentan siete sustancias
desconocidas dadas (Se puede tratar de sal comuacuten azuacutecar limaduras de cobre yodo azufre
glucosa nitrato de plomo)
21 Analiza el problema y formula varios interrogantes o preguntas cuya respuesta se pueda
abordar experimentalmente y no permita determinar el tipo de enlace de cada sustancia
3 EMISIOacuteN DE HIPOacuteTESIS 31 Basaacutendote en su aspecto fiacutesico anticipa una solucioacuten a modo de hipoacutetesis y sentildeala que
sustancias seguacuten sus aspecto crees que presentaran enlace ioacutenico cuaacuteles el covalente y cuales
enlace metaacutelico
4 DISENtildeO EXPERIMENTAL
41 Explica con detalle como procederiacuteas en el laboratorio para identificar el tipo de enlace que
tienen varias sustancias desconocidas
42 Haz una lista con el material y los reactivos que necesitas para poder identificar el tipo de
enlace de las diferentes sustancias En especial indica el procedimiento para poder determinar
a) punto de fusioacuten o ebullicioacuten b) solubilidad en agua c) solubilidad en un disolvente
orgaacutenico d) conductividad eleacutectrica (soacutelido fundido en disolucioacuten)
43 Prepara una tabla que te permita recoger los resultados experimentales con las diferentes
propiedades de las siete sustancias y que nos permitan determinar el tipo de enlace Compaacuterala
con la suministrada
5 REALIZACIOacuteN EXPERIMENTAL
51 Con el visto bueno del profesor o profesora realiza la experiencia siguiendo el plan disentildeado y
anotando los resultados y las observaciones necesarias Recoge al menos los datos suministrados en la
siguiente tabla
Sustancia Aspecto
fiacutesico
Punto de
fusioacuten
Solubilidad
en agua
Solubilidad
en C Cl4
Conductividad
Fundida o en
disolucioacuten
Tipo de
enlace
A
B
C
D
E
F 6 RESULTADOS EXPERIMENTALES REALIZACIOacuteN DE UN INFORME
61 Identifica las sustancias problema de la praacutectica con la lista de sustancias que te indique el
profesor
62 La sal y el azuacutecar se disuelven de forma parecida en agua iquestPor queacute una disolucioacuten es
conductora y la otra no iquestPor queacute las sustancias ioacutenicas tienen un alto punto de fusioacuten
63 Realiza un informe completo de todo el proceso realizado desde el anaacutelisis del problema a
los resultados obtenidos y las conclusiones que obtengas
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
581
DOCUMENTO DE APOYO
Tipos de sustancias seguacuten sus enlaces
Compuestos
ioacutenicos
Compuestos
covalentes
moleculares
Compuestos
covalentes atoacutemicos Metales
Partiacuteculas en el
cristal (Especies
quiacutemicas enlazadas)
Iones Cationes y
aniones
(Cristales ioacutenicos)
Moleacuteculas
Aacutetomos
(cristales covalentes )
Cationes y
electrones
deslocalizados (cristales
metaacutelicos)
Fuerzas presentes Enlaces ioacutenicos
Enlaces covalentes
intramoleculares
Fuerzas
intermoleculares
(De Van der Waals o
de puentes de
Hidroacutegeno)
Enlaces covalentes Enlaces
metaacutelicos
Puntos de fusioacuten Altos por encima de
600 ordmC
Bajos en general de
-272 ordmC a 400 ordmC Elevados entre 1200 ordmC y
3600 ordmC Variados de -39
ordmC a 3400 ordmC
Solubilidad Solubles en agua y
otros disolventes
polares
Insolubles en agua
Las sustancias
apolares son
solubles en
disolventes apolares
(orgaacutenicos) Las
polares en
disolventes polares
(como el agua)
Insolubles
Insolubles
Solubles en otro
metal fundido
(aleaciones)
Conductividad
eleacutectrica
Conductores soacutelo en
disolucioacuten o
fundidos
(Electrolitos de 2ordm
orden)
Sustancias apolares
no conductoras
Sustancias polares
algo conductoras
No conductores Buenos
conductores en
estado soacutelido
(electrones
libres)
Otras
caracteriacutesticas
Forman redes
cristalinas de gran
estabilidad
La disolucioacuten de
los compuestos
ioacutenicos produce la
disociacioacuten ioacutenica de
eacutestos
Duros fraacutegiles y
quebradizos
En condiciones
ordinarias pueden
ser gases liacutequidos o
soacutelidos volaacutetiles
Soacutelidos muy blandos
Puntos de fusioacuten y
de ebullicioacuten bajos
porque al fundir o
hervir soacutelo se
rompen las
atracciones
intermoleculares
Los maacutes duros de todos
los soacutelidos como
consecuencia de la gran
estabilidad de sus
enlaces
No conducen la
electricidad ya que no
tienen iones y sus
electrones de valencia
claramente localizados
carecen de libertad de
desplazamiento
Los valores maacutes
altos de puntos
de fusioacuten
corresponden a
los metales de
las series de
transicioacuten
Densidades
elevadas debido
a sus estructuras
compactas
Buenas
propiedades
mecaacutenicas
tenaces duacutectiles
y maleables
Ejemplos NaCl CaBr2 KI
Ca O K2O K2SO4
H20 (s) I2 S8
C10 H8 (naftaleno)
C12H22O11 (sacarosa)
C6H1206 (glucosa)
Gases H2 O2 N2
NH3 HF
C (diamante)
Si O2 (cuarzo) SiC (carborundo)
Al Na Ca Fe
Cu Au Ag
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
582
DOCUMENTO DE APOYO
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
583
DOCUMENTO DE APOYO MAPA CONCEPTUAL
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
558
LECCIONES INTERACTIVAS DE QUIacuteMICA SIMULACIONES DE ESTRUCTURA ATOacuteMICA EL MODELO ATOacuteMICO DE BOHR ESPECTROS DE ABSORCIOacuteN Y EMISIOacuteN
Introduccioacuten
El modelo atoacutemico de Rutherford (1911) que es correcto en cuanto a la estructura nuclear no explica
entre otras cosas la estabilidad del aacutetomo y los espectros atoacutemicos En el antildeo 1913 el fiacutesico daneacutes Niels
Bohr disciacutepulo de Rutherford propone un modelo para el aacutetomo de hidroacutegeno basado en tres postulados
que combina aspectos de la fiacutesica claacutesica y de la fiacutesica moderna (aspectos cuaacutenticos) Posteriormente
Sommerfeld indica que las orbitas del electroacuten alrededor del nuacutecleo tambieacuten podiacutean ser eliacutepticas
apareciendo el modelo conocido como de Bohr-Sommerfeld que requeriraacute posteriormente del uso de tres
nuacutemeros cuaacutenticos para definir la energiacutea del electroacuten en la oacuterbita la forma del oacuterbital y la orientacioacuten (n
l ml) A estos nuacutemeros se les conoce actualmente como nuacutemero cuaacutentico principal secundario y
magneacutetico
En el antildeo 1924 el priacutencipe y fiacutesico franceacutes De Broglie afirma el comportamiento ondulatorio del electroacuten
del aacutetomo de hidroacutegeno Schroumldinger fiacutesico austriaco en el antildeo 1926 da un tratamiento cuaacutentico al
electroacuten definiendo una funcioacuten de onda cuya solucioacuten viene dada por los tres nuacutemeros cuaacutenticos
anteriores que describen un orbital atoacutemico (nube de carga)
El cuadrado de la funcioacuten de onda de Schroumldinger 2 representa la probabilidad de encontrar al electroacuten en
una regioacuten cercana al nuacutecleo pudiendo dar de esta manera una forma a los orbitales atoacutemicos
El principio de incertidumbre de Heisenberg (1927) es una consecuencia inevitable de la mecaacutenica
cuaacutentica y contradice totalmente la idea de orbita circular definida por Bohr
Leccioacuten 1 Leccioacuten interactiva del aacutetomo de hidroacutegeno Entra en la siguiente direccioacuten
httpwwwwalter-fendtdeph11sbohrh_shtm
para ello pica en la direccioacuten o en el graacutefico adjunto pulsando la
tecla control
Despueacutes de familiarizarte con el funcionamiento del applet realiza
las siguientes actividades
ACTIVIDADES
A1 Completa la siguiente tabla con los valores del applet y contesta a las preguntas
que se te plantean
ni r E
1
2
3
4
5
6
1 Analiza los valores de los radios para las siete primeras oacuterbitas de Bohr y busca la relacioacuten que
existe entre cada una de ellas con la de la 1ordf oacuterbita de Bohr Busca en el libro de texto la ecuacioacuten
que define el radio de las oacuterbitas r en funcioacuten de n Analiza lo observado iquestsigue la proporcioacuten de
radios 4 9 16 25 36 49 con respecto al radio de la 1ordf oacuterbita iquestpor queacute
2 Analiza los valores de la energiacutea para las siete primeras oacuterbitas de Bohr y busca la relacioacuten
que existe entre cada una de ellas con la de la 1ordf oacuterbita de Bohr Fiacutejate que todas las energiacuteas de las oacuterbitas de Bohr son negativas iquestPor queacute A medida que ldquonrdquo aumenta tambieacuten lo
hace la energiacutea del electroacuten iquestPor queacute Si n tiende a infinito (electroacuten infinitamente separado del
protoacuten del nuacutecleo a que valor tiende la energiacutea (Por esto el aacutetomo es maacutes estable que sus
componentes aislados Expliacutecalo) 3 Usando el applet observa y analiza la energiacutea de la oacuterbita 1 y luego la energiacutea de la oacuterbita 3 Fiacutejate y
responde iquestcoacutemo se mueve el electroacuten iquestSe mueve con igual velocidad lineal el electroacuten en la oacuterbita 3 que
en la 1 iquestdoacutende es mayor Busca en el libro de texto la ecuacioacuten que define la velocidad del electroacuten v en
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
559
funcioacuten de n a partir del 2ordm postulado de Bohr Analiza el significado fiacutesico de la ecuacioacuten que nos da la
velocidad del electron y de queacute magnitudes depende y relacioacutenalo con lo observado en el applet
A2 Boumlhr basaacutendose en la interaccioacuten electrostaacutetica y en las leyes del movimiento de Newton demostroacute que
la energiacutea que tiene el electroacuten en el aacutetomo de hidroacutegeno viene dado por
2
1middot
nRE Hn
Donde RH la constante de Rydberg tiene un valor de RH = 218middot 10
-18 J
La variacioacuten de energiacutea de una transicioacuten vendraacute dada seguacuten la ecuacioacuten de Planck por
22
11middotmiddotmiddot
fi
Hifnn
Rc
hhEEE
donde h es la constante de Planck h=663middot10-34 Jmiddots y c es la velocidad de luz (c=3middot108 mmiddots-1) 1 Determina mediante el applet la energiacutea de la radiacioacuten emitida en el salto del electroacuten del nivel n=3 a
n=1 por una simple resta (nivel tres menos nivel uno) El resultado debe dar un valor positivo iquestQueacute
significa Haciendo uso de la ecuacioacuten de Planck E = hmiddot determina despejando la frecuencia de esa
liacutenea espectral
2 Ahora de forma analiacutetica mediante la ecuacioacuten de Rydberg 1 = RH (1ni2 ndash 1nj
2) doacutende ni=1 y nj=3
determina la longitud de onda de esa radiacioacuten y posteriormente la frecuencia ( = c) Por la ecuacioacuten de
Planck calcula la energiacutea de esa transicioacuten
3 Compara los valores iquestse obtiene la misma energiacutea por ambos caminos
4 iquestCuaacutel es la longitud de onda en nanoacutemetros de un fotoacuten emitido durante la transicioacuten desde el estado n i
igual a 5 al estado nf igual a 2 en el aacutetomo de hidroacutegeno iquestEs un proceso de absorcioacuten o de emisioacuten de
energiacutea iquestA queacute tipo de liacutenea espectral da lugar la anterior transicioacuten electroacutenica
A3 El proceso de emisioacuten de energiacutea seguacuten la teoriacutea atoacutemica de Boumlhr ocurre en un aacutetomo de
hidroacutegeno excitado donde un electroacuten que inicialmente esta en y una oacuterbita de mayor energiacutea
regresa a su orbita estacionaria de menor energiacutea y en este proceso libera un fotoacuten cuya diferencia
de energiacutea viene dada por la ecuacioacuten de Planck
1 iquestCuaacutel es la longitud de onda correspondiente en nanoacutemetros de un fotoacuten emitido durante la transicioacuten
del ni = 6 al nf = 4 en el aacutetomo de hidroacutegeno
2 iquesty si ahora salta al nivel 3
3 iquesty si por uacuteltimo salta al nivel 1 (estado fundamental) 4 Indica a queacute tipo de liacutenea espectral (regioacuten del espectro) da lugar cada una de las anteriores saltos
electroacutenicos
5 Indica consultando la tabla siguiente las regiones del espectro y las series espectrales
de emisioacuten del aacutetomo de hidroacutegeno a que corresponderiacutean las transiciones de las
actividades A2 y A3 Serie nf ni Regioacuten del espectro
Lyman 1 234 Ultravioleta
Balmer 2 345 Visible y UV
Paschen 3 456 Infrarrojo
Brackett 4 567 Infrarrojo
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
560
Leccioacuten 2 ldquoLeccioacuten interactiva espectros del aacutetomo de
hidroacutegeno Modelo de Boumlhrrdquo
Entra en la siguiente direccioacuten pulsando con control en el
graacutefico
httpwwweducarednetaprendeanavegar3premiadosganadores
d456
A continuacioacuten del menuacute que aparece a la izquierda
haz clic en Bohr
Haz clic en el menuacute superior en Fundamentos
Busca la EXPERIENCIA y pincha en ella con el ratoacuten
Ya estaacutes en disposicioacuten de empezar a trabajar de forma interactiva
1 Juega con el applet cambiando la oacuterbita actual inicial (nj) y la orbita de destino final (ni)
Fiacutejate en el espectro de emisioacuten (salto de una oacuterbita exterior a otra interior) Tambieacuten puedes
cambiar el radio de las cuatro primeras oacuterbitas Analiza lo que observas
2 Usando el applet (con los radios de oacuterbita iniciales) anota la longitud de onda de la radiacioacuten
emitida para el salto del nivel 3 al nivel 1 iquestEn queacute regioacuten del espectro electromagneacutetico se
encuentra esa radiacioacuten iquestA queacute serie del aacutetomo de hidroacutegeno pertenece dicha liacutenea espectral
3 Utilizando la ecuacioacuten de Rydberg determina la del salto anterior
Ayuda 1 = RH (1ni2 ndash 1nj
2) constante de Rydberg = 1097middot10
7 m
-1
4 Compara el valor obtenido de la longitud de onda del apartado 3 (forma analiacutetica) con el del
apartado 2 (por el applet)
Ayuda 1nm=10-9
m
5 iquestDe queacute color es la liacutenea que responde al salto del nivel n=3 al n=2 iquestPor queacute estaacute en la regioacuten
del visible iquestA queacute serie pertenece iquestCuaacutel es la energiacutea y la frecuencia de la radiacioacuten emitida
Ayuda = c E = hmiddot (Ec Planck) c=3middot108 mmiddots
-1 h=663middot10
-34 Jmiddots
6
7 6 Para el salto del nivel n=1 al n=4 (espectro de absorcioacuten) iquesten queacute zona del espectro
electromagneacutetico estaacute definida la raya oscura iquesty para la transicioacuten n=2 a n=3 iquestCuaacuteles son las
longitudes de onda de las radiaciones absorbidas
8
9
10 7 Si variamos el radio de la orbita 3 y ponemos un valor de 496 con respecto a la primera oacuterbita
determina la longitud de onda del salto del nivel n=4 a n=3 iquestEn queacute zona del espectro estariacutea esta
transicioacuten
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
561
Otras direcciones para el bloque I Estructura atoacutemica
Una direccioacuten muy interesante de estructura atoacutemica con numerosas animaciones interactivas en flash
Leccioacuten 3 ldquoLeccioacuten interactiva sobre el Sistema Perioacutedicordquo
httpeoscnicemecdesmem2002quimicaindexhtml Aquiacute puedes ver lo siguiente
Evolucioacuten histoacuterica de la tabla perioacutedica
Orbitales atoacutemicos y estructura electroacutenica
Todos los espectros atoacutemicos de los elementos quiacutemicos (hasta Z=98)
Caracteriacutesticas de los elementos quiacutemicos
Historia de la Ciencia
Tabla perioacutedica actual Caracteriacutesticas
Propiedades perioacutedicas
Juegos
Etc
No olvides trabajar en esta direccioacuten Te ayudaraacute a comprender el bloque de estructura atoacutemica de
quiacutemica Sobre todo analiza los apartados subrayados
Leccioacuten 4 ldquoLeccioacuten interactiva sobre el Sistema Perioacutedico y propiedades perioacutedicasrdquo
Teclea la direccioacuten o pulsa con control sobre el graacutefico
httpeoscnicemecdesmem2000tablapindexhtm
Aquiacute encontraraacutes
Concepto del aacutetomo a lo largo de la historia
Propiedades perioacutedicas
Tabla perioacutedica
Actividades tipo test y actividades a desarrollar Actividades
Usando el programa determinar y describir razonadamente el elemento de mayor energiacutea de ionizacioacuten
el elemento de menor energiacutea de ionizacioacuten
el elemento de mayor radio atoacutemico
el grupo al que pertenecen los elementos que presentan mayor potencial de ionizacioacuten en
cada periacuteodo
una regla general que indique la variacioacuten del radio atoacutemico dentro de un mismo grupo y
dentro de un mismo periodo
una regla general que indique la variacioacuten del potencial de ionizacioacuten en el sistema
perioacutedico
coacutemo variacutea de forma general el radio atoacutemico en los grupos
cuaacuteles son los elementos de mayor y menor valor de electronegatividad
una regla general que indique la variacioacuten de la electronegatividad en los periacuteodos del
sistema perioacutedico
una regla general que indique la variacioacuten de la electronegatividad en los diferentes grupos
del sistema perioacutedico
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
562
Otra direccioacuten maacutes
Leccioacuten 5 ldquoLeccioacuten interactiva sobre los nuacutemeros
cuaacutenticos y los orbiacutetales atoacutemicosrdquo Entra en la siguiente
direccioacuten
httpwebphysicsdavidsoneduAppletsHydrogenicdefault
html
(Haz clic sobre el grafico pulsando control)
En esta direccioacuten podraacutes dibujar todos los orbitales
atoacutemicos (s p d y f) y veraacutes como medida que ldquonrdquo
aumenta tambieacuten lo hace el orbital asiacute 1s lt 2s lt3s
2plt3plt4p etc Se puede ver a los orbitales de tres formas
distintas radial angular y mapa de densidad
electroacutenica (nube de carga)
Desde un punto de vista mecano-cuaacutentico los nuacutemeros cuaacutenticos son soluciones de la ecuacioacuten
de Schroumlndinger
nordmcuaacutentico posibles valores
n principal 123 l secundario 0(n-1)
m magneacutetico -l 0+l
Modifica los tres nuacutemeros cuaacutenticos y observa su representacioacuten
En la columna o tabla puedes modificar los valores de los nuacutemeros cuaacutenticos (nlm) del aacutetomo
de Hidroacutegeno Al hacer clic sobre Dibuja o ldquoPlotrdquo se representaraacuten Despueacutes de familiarizarte con el funcionamiento del applet realiza las siguientes actividades
ACTIVIDADES
1 Indica cuaacutentos orbitales pueden existir a) en el primer nivel de energiacutea b) en el segundo nivel
de energiacutea Escribe coacutemo se denominan dibujalos e indica los tres nuacutemeros cuaacutenticos que
caracterizan a cada uno de ellos Comprueba tus respuestas por medio del applet y realiza un
informe con los resultados obtenidos
2 Describe la forma geomeacutetrica y el nuacutemero de orbitales s p y d que hay en el tercer nivel de
energiacutea Describe los tres nuacutemeros cuaacutenticos que caracterizan a cada uno de ellos Comprueacutebalo
mediante el applet
3 Indica razonadamente si las siguientes ternas de nuacutemeros cuaacutenticos (nlm) pueden representar
a un orbital Indica en cada caso a cuaacutel y comprueacutebalo mediante el applet
a) (100) b) (000) c) (111) d) (200) e) (201) f)(210) g) (211)h) (21-1) i)
(220) j)(31-1) k) (321) l) (123) Comprueba tus respuestas mediante el applet y
justifica los resultados obtenidos
Volver a la paacutegina proncipal
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
563
EL EXPERIMENTO DE DISPERSIOacuteN DE LAS PARTIacuteCULAS ALFA
ERNEST RUTHERFORD (1871-1937)
ldquohellip Habiacutea observado la dispersioacuten de partiacuteculas y el doctor Geiger en mi laboratorio lo habiacutea
examinado con detalle Encontroacute que en laminas de metales pesados que
la dispersioacuten era normalmente pequentildea del orden de un grado Un diacutea
Geiger vino y me dijo iquestNo piensa que el joven Marsden a quien estoy
formando en meacutetodos radiactivos debe empezar una pequentildea
investigacioacuten Por entonces yo habiacutea pensado tambieacuten en eso y dije iquestPor
queacute no lo dejamos ver si una partiacutecula puede escapar formando un
aacutengulo grande Puedo decirle en confianza que no creiacute que esto tuviera
lugar pues sabiacuteamos que las partiacuteculas eran partiacuteculas muy raacutepidas con
gran masa y una gran cantidad de energiacutea cineacutetica y puede demostrarse que si la dispersioacuten se debe
al efecto de acumulacioacuten de pequentildeas dispersiones la probabilidad de dispersioacuten de una partiacutecula
hacia atraacutes era muy pequentildea
Despueacutes recuerdo que dos o tres diacuteas maacutes tarde Geiger vino hacia miacute con gran excitacioacuten
diciendo Hemos podido obtener algunas partiacuteculas yendo hacia atraacutes retrocediendo hacia
nosotros
Este era sin duda el hecho maacutes increiacuteble que habiacutea sucedido en mi vida Era casi tan
increiacuteble coacutemo si lanzases una concha de 15 pulgadas a un trozo de papel de seda y volviera hacia
ti y te golpease En consideracioacuten al hecho comprobeacute que esta dispersioacuten hacia atraacutes debe ser el
resultado de una colisioacuten simple y cuando hice los caacutelculos comprobeacute que era imposible obtener
nada de este orden de magnitud a menos que se coja un sistema en el cual la gran parte de la masa
del aacutetomo se concentreacute en un nuacutecleo diminuto Fue entonces cuando tuve la idea de un aacutetomo con
un centro de masa diminuto provisto de una cargardquo
Ernest Rutherford ( 1911)
Adaptado de DICKERSON R GRAY H y HAIGHT G (1980) Principios de Quiacutemica Reverteacute
Barcelona
ACTIVIDADES PARA COMENTAR EL TEXTO DEL EXPERIMENTO DE
RUTHERFORD
1 Lee el texto anterior iquestCuaacutel fue el origen del experimento
2 Completa la ficha de vocabulario con los teacuterminos cientiacuteficos que desconozcas
3 Haz un breve resumen utilizando tus propias palabras de las ideas maacutes importantes del texto
Pon un tiacutetulo adecuado al texto
4 A que se refiere el investigador cuando habla de los meacutetodos radiactivos Busca informacioacuten
sobre ello y descriacutebelo
5 Explica iquestqueacute son las partiacuteculas alfa iquestCoacutemo se obtienen iquestPara queacute las utilizo Rutherford
6 Sentildeala aplicaciones que conozcas de las reacciones nucleares
7 Localiza y sentildeala en el texto distintos aspectos de la metodologiacutea cientiacutefica que veas
reflejados en su lectura
8 Di el nombre y expoacuten la teoriacutea atoacutemica del cientiacutefico que en el siglo XIX pensaba que los
aacutetomos eran partiacuteculas indivisibles
9 Explica brevemente como se descubrieron las partiacuteculas fundamentales del aacutetomo
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
564
En el dibujo siguiente se muestra una representacioacuten esquemaacutetica del montaje experimental utilizado
por Rutherford para estudiar la ldquodispersioacuten de partiacuteculas
Comenta y describe la funcioacuten de cada uno de los elementos utilizados en el montaje experimental
Diferencia entre materiales y aparatos y completa un cuadro como el siguiente
ELEMENTOS DEL MONTAJE
EXPERIMENTAL
FUNCIOacuteN QUE DESEMPENtildeAN
MATERIALES
APARATOS
ACTIVIDAD Los resultados previsibles para este experimento deberaacuten ser interpretados en
funcioacuten de una teoriacutea la misma que guioacute el disentildeo experimental y las observaciones a realizar
1 ) iquestDe queacute teoriacutea se trata iquestQueacute investigador la elaboroacute Describe sus aspectos fundamentales
2) iquestQueacute modelos teoacutericos se utilizan en dicha teoriacutea para explicar los hechos observados
3) De acuerdo al montaje experimental realizado (esquematizado en el dibujo) iquestQueacute observaciones se espera
encontrar Razona sobre ello y descriacutebelas
4) Representa mediante un dibujo los resultados maacutes probables iquestRealmente se encontraron eacutestos Antildeade en
el dibujo las discrepancias encontradas
5)Analiza si existe contradiccioacuten entre los hechos experimentales y la teoriacutea desde la cual se planteoacute y guioacute el
experimento iquestEn queacute consiste esta discrepancia
6)iquestQueacute hizo Rutherford para explicar estos hechos
7) Resultoacute modificada la teoriacutea anterior iquestEn que sentido iquestSe han utilizado nuevos modelos teoacutericos
8)Explica el modelo atoacutemico de Rutherford iquestQueacute hechos consiguioacute explicar iquestCuaacuteles fueron sus
limitaciones iquestQueacute hechos no pudo explicar iquestPor queacute otro modelo atoacutemico fue sustituido
9) Sentildeala aspectos biograacuteficos de Rutherford Sentildealando cronoloacutegicamente hechos cientiacuteficos paralelamente
con los sociales resaltando las caracteriacutesticas de la sociedad de su eacutepoca y las relaciones ciencia tecnologiacutea y
Sociedad (CTS)
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
565
COMENTARIO DE TEXTO UN EXPERIMENTO HISTOacuteRICO CRUCIAL LA EXPERIENCIA DE RUTHERFORD El fiacutesico britaacutenico Ernest Rutherford y sus colaboradores Hans Geiger y Ernest Marsden en 1911 bombardearon con partiacuteculas alfa (con carga positiva) una laacutemina muy fina de oro y observaron que aunque la mayor parte de las partiacuteculas la atravesaban sin desviarse unas pocas sufriacutean una desviacioacuten bastante acusada e incluso algunas rebotaban al llegar a la laacutemina Para explicar estos resultados Rutherford propuso el modelo nuclear del aacutetomo seguacuten el cual la carga positiva de un aacutetomo y la mayoriacutea de su masa estaacuten concentradas en una pequentildea regioacuten central llamada nuacutecleo En este modelo los electrones con carga negativa giraban en oacuterbitas alrededor del nuacutecleo
Actividades
1 iquestQueacute resultados de la dispersioacuten de partiacuteculas alfa cabiacutea esperar seguacuten el modelo atoacutemico de Thomson (los aacutetomos son una esfera de masa y carga uniformes)
2 iquestQueacute resultados experimentales se obtuvieron 3 iquestCoacutemo interpreto Ruthehrford de los resultados inesperados 4 iquestQueacute conclusiones sobre la estructura del aacutetomo enuncio Rutherford 5 iquestQueacute limitaciones o fallos teniacutea el modelo de Rutherford
Las grandes desviaciones de algunas partiacuteculas alfa solo se podiacutean explicar por choque con una partiacutecula de gran masa y elevada carga positiva Eso hizo desechar a Rutherford el Modelo atoacutemico de Thomson el aacutetomo no puede ser una esfera de masa y carga uniformes (Lo que cabiacutea esperar seguacuten el modelo e Thomson que todo el haz de partiacuteculas alfa atravesase la lamina abrieacutendose algo maacutes dispersioacuten y al chocar con la pantalla se originase una mancha fluorescente en liacutenea con el haz) El mismo Rutherford describioacute su asombro ante el resultado con estas palabras ldquohellip Esto es lo maacutes increiacuteble que me ha ocurrido en mi vida Tan increiacuteble como si un proyectil de 15 pulgadas disparado contra una lamina de papel de seda saliese rebotado se volviera y lo golpease a uno helliprdquo De la interpretacioacuten del experimento crucial (1911) Rutherford concluyo que
Toda su carga positiva del aacutetomo estaba concentrada en un pequentildeo granulo central donde reside ademaacutes toda sus masa (el nuacutecleo)
Los electrones giran alrededor del nuacutecleo para no caer sobre eacutel por atraccioacuten electrostaacutetica
El aacutetomo estaba praacutecticamente hueco El anaacutelisis de los datos experimentales indicaba que el radio del nuacutecleo era maacutes de diez mil veces menor que el del aacutetomo
El nuacutemero de cargas positivas elementales en el nuacutecleo (nuacutemero de protones) coincide con el nuacutemero de orden del elemento en la tabla perioacutedica
Coacutemo la masa atoacutemica de los elementos tiene un valor mucho mayor que el calculado a base de los protones del nuacutecleo predice la existencia de otra partiacutecula nuclear sin carga que llamo neutrones (descubierto por Chadwick en 1932 al bombardear berilio con partiacuteculas alfa)
Modelo Nuclear del aacutetomo Fallos del modelo nuclear En contradiccioacuten con las leyes electromagneacuteticas claacutesicas (el electroacuten al girar emite
energiacutea radiante y acabariacutea cayendo sobre el nuacutecleo)
No explicaba los espectros de rayas discontinuos de los aacutetomos de unas frecuencias caracteriacutesticas
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
566
ACTIVIDAD Realiza un breve comentario de la siguiente carta de Niels Bohr a Rutherford
CORRESPONDENCIA RUTHERFORD - BOHR
hellip ldquoDentro le mando el primer capitulo de mi artiacuteculo sobre la constitucioacuten del aacutetomo Espero que
los proacuteximos le seguiraacuten en unos pocos diacuteas Uacuteltimamente he hecho grandes progresos en el trabajo y
espero tener eacutexito en extender las consideraciones empleadas a un nuacutemero de diferentes fenoacutemenos
tales como la emisioacuten de las liacuteneas espectrales magnetismo hellip y posiblemente una indicacioacuten de una
teoriacutea de la constitucioacuten de las estructuras cristalinas hellip Como podraacute observar el primer capiacutetulo trata
principalmente del problema de la emisioacuten de las liacuteneas del espectro considerado desde el punto de
vista esbozado en mi carta anterior Trato de demostrar que desde tal punto de vista parece posible
dar una interpretacioacuten simple a la ley del espectro de hidroacutegeno y que el caacutelculo parece estar
cuantitativamente de acuerdo con los experimentos hellip Espero se daraacute cuenta que he considerado
cuidadosamente el uso simultaacuteneo de la mecaacutenica claacutesica y de la nueva visioacuten sobre la teoriacutea de la
radiacioacuten introducida por Planck Estoy deseando saber que le parece todo estordquo
(Carta de Niels Bohr a Rutherford 6 de Marzo 1913)
Adaptado de Marco B (1992)
ACTIVIDAD Resume las ideas fundamentales que se recogen en los siguientes textos
originales de Rutherford
ldquohellipLa idea de la constitucioacuten del nuacutecleo de los aacutetomos surgioacute inicialmente del intento de contar la
dispersioacuten de partiacuteculas que formaban grandes aacutengulos en su paso a traveacutes de finas laacuteminas de
materia Cayendo en la cuenta de la gran masa y velocidad de las partiacuteculas esas desviaciones tan
grandes eran muy considerables e indicaban que un fuerte campo eleacutectrico o magneacutetico existiacutea en el
aacutetomo Teniendo en cuenta estos resultados parecioacute necesario asumir que e l aacutetomo consta de un
nuacutecleo con masa y carga de muy pequentildeas dimensiones comparado con la magnitud normalmente
aceptada del diaacutemetro del aacutetomo Este nuacutecleo cargado positivamente contiene la mayor parte de la masa
del aacutetomo y estaacute rodeado a una cierta distancia de un conjunto de electrones igual en nuacutemero a la
carga positiva del nuacutecleo En estas condiciones un intenso campo eleacutectrico existe cerca del nuacutecleo y
la gran desviacioacuten de las partiacuteculas en un choque con un aacutetomo simple tiene lugar cuando la
partiacutecula pasa cerca del nuacutecleo (Rutherford 1920)
Cuando un chorro de partiacuteculas incide sobre una laacutemina fina de oro u otro metal una
pequentildea cantidad de las partiacuteculas se dispersan hacia el punto de partida y desaparecen formando un aacutengulo de
maacutes de 9 0ordm El nuacutemero de estas partiacuteculas es enormemente grande mucho maacutes de lo esperado si el aacutengulo
pequentildeo de dispersioacuten del rayo principal se suma al efecto resultante de multitud de desviaciones pequentildeas
Parece claro que pasando a traveacutes de la materia las partiacuteculas a encontraban a veces un campo tan intenso en
el aacutetomo que rebotaban en su camino como resultado de la colisioacuten
Cuando consideramos la masa y la energiacutea de una partiacutecula la observacioacuten es maacutes
sorprendente pues indica que el aacutetomo es el lugar de campos de rebote gigantes Suponiendo que las fuerzas
que median en tales colisiones son del tipo electrostaacutetico se puede deducir que para ocasionar tales rebotes
de las partiacuteculas en un choque atoacutemico el aacutetomo debe contener un centro con masa cargada de muy
pequentildeas dimensiones De esto surgioacute la idea del ahora conocido nuacutecleo del aacutetomo en la cual se considera el
aacutetomo compuesto de un nuacutecleo cargado positivamente que contiene la mayor parte de la masa del aacutetomo
rodeado a unas distancias relativamente grandes por una distribucioacuten de electrones iguales en nuacutemero a las
unidades de carga positiva concentrada en su nuacutecleo
(Discurso de Rutherford a la Sclence Masters Association Cambriacutegde 1923 doce antildeos
despueacutes de sus observaciones)
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
567
DOCUMENTO BIOGRAacuteFICO EVOLUCIOacuteN HISTOacuteRICA DE LOS
MODELOS ATOacuteMICOS (Adaptado del almanaque del 2002 de la Sociedad Canaria de profesores de fiacutesica y quiacutemica)
En 1839 con las investigaciones de Faraday sobre el paso de la electricidad a traveacutes de las disoluciones
se pensoacute que los aacutetomos no eran indivisibles tal y como pensaba Dalton Estas investigaciones y las
realizadas en tubos de descargas de gases pusieron de manifiesto la naturaleza eleacutectrica de la materia
Thomson en 1897 mediante sus investigaciones con rayos catoacutedicos identifico el electroacuten tratando de
esbozar una imagen del aacutetomo que tenia en cuenta los nuevos datos Surgen asiacute los modelos atoacutemicos
Niels Bohr (1885-1962) fiacutesico daneacutes propuso el primer modelo precuaacutentico del aacutetomo basado
en tres postulados Recibioacute el Premio-Nobel de fiacutesica en 1922 por su investigacioacuten relativa a la
estructura de los aacutetomos y la radiacioacuten que emana de ellos Trabajoacute
como disciacutepulo de Thomson y Rutherford y cuando visitoacute Estados
Unidos en 1939 llevoacute la noticia de que Hahn Lise Meitner y
Strassman habiacutean descubierto la fisioacuten del uranio Este fue el cimiento
de la bomba atoacutemica desarrollada en Estados Unidos durante la 2ordf
Guerra Mundial
Antes de salir de Dinamarca en l943 perseguido por los nazis
disolvioacute en aacutecido las medallas de oro del Premio Nobel que le habla
dado a guardar Von Laue y Franck La botella con la solucioacuten de oro
se quedoacute en eacutel Laboratorio de Bohr durante la guerra y cuando
regresoacute a Copenhague precipitoacute el oro y mandoacute refundir las medallas
Despueacutes de la Guerra se comprometioacute en actividades humanitarias y
pacifistas asiacute obtuvo el premio Aacutetomos por la Paz en 1957
John Dalton (1766-1844) nacioacute en
Inglaterra en el seno de una familia
humilde A los 19 antildeos ya era director
de escuela y formuloacute su teoriacutea atoacutemica
en 1803 Fue el primero en publicar una
tabla de masas atoacutemicas relativas y en
dar una base cuantitativa de la teoriacutea
atoacutemica
Propuso su teoriacutea atoacutemica en 1808 asiacute
como una tabla de siacutembolos de
elementos maacutes tarde sustituida En
1826 recibioacute la medalla de oro de la
Royal Societyy de Londres y de la
Academia Francesa de Ciencias
Sir Joseph J
Thomson (1856-
1940) onsiderado
el descubridor del
electroacuten abrioacute el
campo de la fiacutesica
de las partiacuteculas
subatoacutemicas con
su trabajo sobre la
desviacioacuten de los
rayos catoacutedicos
(electrones) en un
campo eleacutectrico
Recibioacute el Premio
Nobel en 1906
Ernest Rutherford (1871-1937)
Fundamentoacute el modelo actual del
aacutetomo formado por un nuacutecleo muy
pequentildeo en el que se concentra la
mayor parte de la masa rodeado por
electrones que ocupan un volumen
mucho mayor Esto lo determinoacute en el
antildeo 1910 mediante la dispersioacuten de
partiacuteculas alfa por laacuteminas de oro con
la colaboracioacuten de Geiger y Mardsen
Al recibir el Premio Nobel de quiacutemica
en 1908 dijo y yo que me creiacutea fiacutesico
Erwin
Schroacutedinger
(1887-1961) nacioacute
en Austria y
publicoacute en 1925 su
famosa ecuacioacuten
de ondas que jugoacute
un papel crucial en
el desarrollo de la
mecaacutenica cuaacutentica
GUIacuteA DE LECTURA 1 Lee el documento biograacutefico y realiza un esquema que recoja las ideas fundamentales del mismo
2 Despueacutes de leer el documento biograacutefico elige uno de los cientiacuteficos que aparecen en el mismo y busca la
informacioacuten necesaria y completa sus aspectos biograacuteficos utilizando la ficha y los documentos de apoyo
entregados por el profesorado sentildealando sus principales aportaciones a la Ciencia y a la Sociedad
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
568
FICHA BIOGRAFIacuteAS DE CIENTIacuteFICOS
Nombre del alumnoa _____________________________ Grupo_____________________
ACTIVIDAD Despueacutes de leer la biografiacutea del cientiacutefico completa la siguiente ficha
Busca la informacioacuten necesaria y utiliza los documentos de apoyo entregados por el
profesorado
BIOGRAFIacuteA DEL CIENTIacuteFICO (___________ - __________)
1 PERFIL BIOGRAacuteFICO
(Cronologiacutea que recoja los principales aspectos de su vida y de su
obra Principales aportaciones realizadas Hechos maacutes destacados)
2 FORMACIOacuteN CIENTIacuteFICA
Principales influencias que recibioacute Ideas dominantes de la Ciencia en
la que se formo Cuaacuteles fueron sus maestros y marcos teoacutericos que
existiacutean en su eacutepoca y que influyeron en su formacioacuten Estado en que
se encontraban los problemas que maacutes tarde abordoacute
3 LA CIENCIA Y LA SOCIEDAD DE SU EacutePOCA
Contexto social y poliacutetico que se viviacutea Influencia de la sociedad de su
eacutepoca en los desarrollos cientiacuteficos Principales acontecimientos
ideas sociales y poliacuteticas de la sociedad de su eacutepoca
4 APORTACIONES A LA CIENCIA
Descubrimientos realizados y teoriacuteas elaboradas Principales obras
escritas por orden cronoloacutegico
5 RELACIONES CON SUS CONTEMPORANEOS
Otros cientiacuteficos o personas relevantes de la sociedad de su eacutepoca
6 APLICACIONES TECNOLOacuteGICAS E IMPLICACIONES SOCIALES DE
LOS DESCUBRIMIENTOS CIENTIacuteFICOS
Establecer un paralelismo cronoloacutegico que sentildeale las interrelaciones
entre la Ciencia la Tecnologiacutea y la Sociedad
7 BIBLIOGRAFIacuteA UTILIZADA
Libros o artiacuteculos de revistas utilizados materiales o documentos de
apoyo entregados por el profesorado y utilizados
Resentildear en la forma APELLIDO Nombre (antildeo) Titulo del libro o
artiacuteculo Ciudad Editorial o nombre nuacutemero y paacuteginas de la revista
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
569
DOCUMENTO BIOGRAacuteFICO SISTEMA PERIOacuteDICO Y ENLACE QUIacuteMICO (Adaptado del almanaque del 2002 de la Sociedad Canaria de profesores de fiacutesica y quiacutemica)
Dimitri Mendelegraveiev (1834-1907) nacioacute en Tobolsk (Siberia) y era el maacutes pequentildeo de trece
hermanos En 1856 terminoacute su carrera de quiacutemica y en 1867 fue
nombrado profesor de quiacutemica inorgaacutenica en la Universidad de
San Petersburgo En la formulacioacuten de su Ley Perioacutedica que
se recoge en el texto ldquoLos principios de la Quiacutemica consideroacute
que las propiedades de los aacutetomos se encontraban relacionadas
con sus masas atoacutemicas lo que constituyoacute una idea brillante por
aquella eacutepoca ya que no se conociacutea nada acerca de la estructura
atoacutemica Mendelegraveiev dejo huecos en su tabla y posteriormente
se comproboacute que tenla razoacuten con el descubrimiento de
elementos como el galio (1874) escandio (1879) y germanio
(1885) Hoy se sabe que la base fundamental de la periodicidad
es el nuacutemero atoacutemico y no la masa atoacutemica
En el antildeo 1890 renuncioacute a la Universidad por el trato opresivo
que el gobierno daba a los estudiantes algunos fueron exiliados
a Siberia por la falta de libertad acadeacutemica
Friedrich August Kekuleacute
(1829-1896) quiacutemico alemaacuten al
que se le reconoce el
establecimiento de las bases de
la moderna teoriacutea estructural de
la quiacutemica orgaacutenica En 1858
demostroacute que el carbono era
tetravalente y que sus aacutetomos
podiacutean unirse formando largas
cadenas lo que facilitoacute la
comprensioacuten de los compuestos
orgaacutenicos Descubrioacute la
estructura ciacuteclica de los
compuestos aromaacuteticos como el
benceno de gran importancia
para el desarrollo posterior de
los colorantes
Glibert Newton Lewis (1875-
1946) nacioacute en Massachusetts
En la universidad de Harvard
alcanzoacute el grado de doctor en
1899 y en 1912 fue nombrado
profesor en la Universidad de
Berkeley (California)
Contribuyoacute en diversas aacutereas de
la quiacutemica y fue el primero en
proponer que los aacutetomos
podriacutean mantenerse unidos por
medio de la comparacioacuten de
electrones De acuerdo con esta
idea introdujo el simbolismo de
las estructuras en las que los
electrones de valencia se
representan por puntos Linus Pauling nacioacute en Portland (USA)
en 1901 y se doctoroacute en quiacutemica en 1925
Ha realizado muchas contribuciones a la
comprensioacuten de la naturaleza del enlace
quiacutemico As introdujo conceptos como
electronegatividad y estructuras
resonantes En 1939 publicoacute sus ideas
sobre el enlace quiacutemico en un texto
titulado La Naturaleza del enlace
quiacutemico En 1954 recibioacute el premio
Nobel de quiacutemica por su trabajo de la
estructura molecular En 1962 recibioacute por
segunda vez el Premio Nobel ahora el de
la Paz
Wolfgang Pauil (1900-1958)
fiacutesico austriacuteaco que obtuvo el
Premio Nobel de fiacutesica en 1945
por el descubrimiento del
principio de exclusioacuten que lleva
su nombre Un artiacuteculo titulado
Los principios fundamentales de
la mecaacutenica cuaacutentica escrito en
1933 para el Handbuch der
Physik es reconocido como uno
de los mejores tratados de fiacutesica
cuaacutentica
GUIacuteA DE LECTURA 1 Lee el documento biograacutefico y realiza un esquema que recoja las ideas fundamentales del mismo
2 Despueacutes de leer el documento biograacutefico elige uno de los cientiacuteficos que aparecen en el mismo y busca la
informacioacuten necesaria y completa sus aspectos biograacuteficos utilizando la ficha y los documentos de apoyo
entregados por el profesorado sentildealando sus principales aportaciones a la Ciencia y a la Sociedad
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
570
TEXTO MENDELEIEV Y LA CLASIFICACIOacuteN DE LOS ELEMENTOS
laquoLa clasificacioacuten maacutes corriente de los elementos en metales y no metales esta basada en las
diferencias fiacutesicas entre ellos pero dicha divisioacuten no es tan niacutetida como pareciacutea Por ejemplo el
foacutesforo y otros elementos actuacutean como metales o como no metales seguacuten las ocasiones
Algunos grupos de elementos sin duda forman un todo y representan una serie natural de
manifestaciones semejantes de la materia (haloacutegenos grupo del nitroacutegeno alcalino-teacuterreos etc)
pero el descubrimiento de nuevos elementos tales como el rubidio el cesio y el talio para los
que no se habiacutea previsto sitio en las familias de elementos hasta entonces elaboradas indicaba
lo limitados que eran nuestros conocimientos Por otra parte las propiedades fiacutesicas de los
elementos tales como las oacutepticas eleacutectricas magneacuteticas etc no pueden servir como guiacutea para
una clasificacioacuten de los mismos pues aunque muchas de dichas propiedades se han determinado
con precisioacuten para algunos de ellos lo cierto a que un mismo elemento puede presentar
enormes diferencias en sus propiedades seguacuten el estado en que se encuentre Asiacute por ejemplo
podemos citar el caso del grafito y el diamante
Sin embargo a pesar de las diferencias entre las propiedades que un elemento puede presentar
seguacuten el estado en que se encuentre existe laquoalgoraquo que no cambia que nos permite afirmar que
se trata del mismo elemento En este sentido el uacutenico valor que no cambia que es el mismo
tanto en elemento libre (cualquiera que sea su estado) como cuando se ha combinado con otros
formando compuestos es la masa atoacutemica del elemento Por esta razoacuten me he ocupado de
buscar un sistema de clasificacioacuten de los elementos quiacutemicos basaacutendome en las masas
atoacutemicas El primer intento que hice en esa direccioacuten fue el siguiente Seleccioneacute los elementos
de masa atoacutemica maacutes pequentildea y los ordeneacute de manera creciente Con esto vi que apareciacutea una
periodicidad en sus propiedades raquo
Ensayos de ordenacioacuten de los elementos Dimitri Ivanovich Mendeleieff (1834 - 1907)
ACTIVIDADES
0 Analiza el texto de Mendeleiev y extrae las ideas maacutes importantes 1 iquestQueacute otros intentos conoces de clasificacioacuten de los
elementos Descriacutebelos 2 iquestEn que propiedad se basaba la clasificacioacuten perioacutedica de
los elementos de Mendeleiev 3 iquestEn la actualidad que propiedad se utiliza para la
clasificacioacuten perioacutedica de los elementos 4 Lee la siguiente biografiacutea de Mendeleiev y realiza un
resumen sentildealando los aspectos fundamentales de la misma
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
571
MENDELEacuteIEV DIMITRI IVAacuteNOVICH (1834-1907) Quiacutemico ruso conocido sobre todo por haber elaborado la tabla perioacutedica de los elementos quiacutemicos Esta
tabla expone una periodicidad (una cadencia regular) de las propiedades de los elementos cuando estaacuten
dispuestos seguacuten la masa atoacutemica
Mendeleacuteiev nacioacute en Tobolsk (Siberia) estudioacute quiacutemica en la Universidad de San Petersburgo y en 1859 fue
enviado a estudiar a la Universidad de Heidelberg Alliacute conocioacute al quiacutemico italiano Stanislao Cannizzaro
cuyos planteamientos sobre la masa atoacutemica determinaron su opinioacuten Participo con eacutel en eI I Congreso
Internacional de quiacutemica en Karlsruhe en 1860 Mendeleacuteiev regresoacute a San Petersburgo y fue profesor de
quiacutemica en el Instituto Teacutecnico en 1863 y profesor de quiacutemica general en la Universidad de San Petersburgo
en 1866 Escribioacute los dos voluacutemenes de Principios de quiacutemica (1868-1870) uno de los primeros libros de
texto sobre quiacutemica que se convirtioacute en un claacutesico traducido al ingleacutes en 1905 Durante la elaboracioacuten de este
libro Mendeleacuteiev intentoacute clasificar los elementos seguacuten sus propiedades quiacutemicas En 1869 publicoacute la
primera versioacuten de la tabla perioacutedica En 1871 publicoacute una versioacuten corregida en la que dejaba huecos
para elementos todaviacutea desconocidos Su tabla y sus teoriacuteas ganaron una mayor aceptacioacuten cuando
posteriormente se descubrieron tres de estos elementos el galio el germanio y el escandio Fue
galardonado con la medalla Davy por la Royal Society en 1882
Entre las investigaciones de Mendeleacuteiev tambieacuten hay que mencionar el estudio de la teoriacutea quiacutemica de la
disolucioacuten la expansioacuten teacutermica de los liacutequidos y la naturaleza del petroacuteleo de Bakuacute En 1887 emprendioacute un
viaje en globo en solitario para estudiar un eclipse solar
En 1890 abandonoacute la universidad como consecuencia de su postura poliacutetica partidaria de reformas sociales
En 1893 fue director del departamento de Pesas y Medidas de San Petersburgo cargo que desempentildeoacute hasta su
muerte
En su honor el elemento quiacutemico artificial de nuacutemero atoacutemico 101 obtenido en 1965 en el ciclotroacuten de
Berkeley por el equipo de Seaborg ha recibido el nombre de mendelevio
MENDELEIEV Y EL SISTEMA PERIOacuteDICO DE LOS ELEMENTOS
A mediados del siglo XIX se conociacutean ciertos elementos quiacutemicos como el hidroacutegeno el oxiacutegeno el
hierro el cloro etc hasta un nuacutemero de maacutes de cincuenta
Estos elementos diferiacutean mucho en sus propiedades y aparentemente pareciacutea existir poco o ninguacuten orden
entre ellos En estas circunstancias se celebroacute en la ciudad alemana de Karlsruhe el primer congreso
internacional de Quiacutemica era el antildeo 1860 A este congreso asistieron ciento cuarenta delegados de
todo el mundo y una de las conclusiones maacutes importantes del mismo fue la aceptacioacuten mayoritaria del
meacutetodo propuesto por Stanislao Cannizaro para la determinacioacuten de las masas de los aacutetomos de los
distintos elementos quiacutemicos (masas atoacutemicas)
Tambieacuten en dicho congreso Cannizaro defendioacute la hipoacutetesis de su maestro Avogadro (hoy ley por estar
perfectamente comprobada) mostrando pruebas experimentales que la apoyaban e hizo valer su
fecundidad 49 antildeos despueacutes de haber sido emitida y rechazada por sus contemporaacuteneos devolviendo asiacute
el meacuterito a Avogadro que habiacutea ya muerto haciacutea 4 antildeos
Entre los asistentes al congreso se encontraba el quiacutemico ruso Dimitri Mendeleiev quien impresionado
por los trabajos de Cannizaro comenzoacute a estudiar la lista de los elementos quiacutemicos conocidos
organizaacutendolos a partir de las regularidades en el comportamiento quiacutemico de los distintos elementos
obtenidos de modo experimental a lo largo de siglos Mendeleiev ordenoacute los 63 elementos conocidos
seguacuten el orden creciente de sus masas atoacutemicas Publicoacute esta ordenacioacuten en forma de tabla en 1869 a la
que llamoacute tabla perioacutedica de los elementos En su obra Principios de Quiacutemica describe su ley
Perioacutedica con las siguientes palabras
Disponiendo los elementos conforme a sus masas atoacutemicas crecientes se obtiene una repeticioacuten
perioacutedica de propiedades Esto es lo que anuncia la ley Perioacutedica las Propiedades de los cuerpos simples
y sus combinaciones son una funcioacuten perioacutedica de la masa atoacutemica del elemento
En dicha tabla Mendeleiev dejoacute algunos espacios vaciacuteos huecos que de acuerdo con el criterio seguido
(los elementos de una misma columna grupos o familias tienen las mismas propiedades) deberiacutean
corresponder a elementos que todaviacutea no se hablan descubierto y de los que eacutel predice sus propiedades
aproximadas Al verse confirmadas sus hipoacutetesis Mendeleiev es aclamado y su tabla universalmente
aceptada El Sistema Perioacutedico constituyoacute un eacutexito fundamental y espectacular de la teoriacutea atoacutemico-
molecular de la materia propuesta por Dalton Algo parecido a Mendeleiev hizo el alemaacuten Victor Meyer
por la misma eacutepoca pero menos completo
Elaboracioacuten propia
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
572
EL SISTEMA PERIOacuteDICO ACTUAL
Debido a Werner y Paneth Esta basado en la tabla perioacutedica de Mendeleiev
Ordena los 105 elementos conocidos por orden creciente de su nuacutemero atoacutemico (nordm de
protones del nuacutecleo)
Los elementos
quiacutemicos estaacuten ordena
dos en 7 filas o periodos
y 18 columnas a grupos
Los elementos que
pertenecen a un mismo
grupo o familia tienen un
comportamiento quiacutemico
muy parecido es decir
son elementos que
reaccionan frente a las
demaacutes sustancias de un
modo similar
La mayoriacutea de los grupos reciben nombres especiales Grupo IA (1) o de los metales alcalinos grupo IIA (2) o de los metales alcalino - teacuterreos grupo VII A (17) o de los haloacutegenos etc
ACTIVIDADES
1 Realiza una atenta lectura del texto y extrae las ideas maacutes importantes
que encuentres
2 iquestCuaacutentos elementos ordeno Mendeleiev en su eacutepoca iquestPor queacute dejo
algunos espacios vaciacuteos o huecos en su tabla original iquestQueacute correcciones
principales han sido realizadas en la actualidad
3 iquestCoacutemo pudo Mendeleiev descubrir un principio adecuado de
clasificacioacuten de los elementos sin saber nada dela estructura electroacutenica de
los aacutetomos
4 iquestQueacute resultados aporto el primer congreso Internacional de quiacutemica de Karlsruhe en 1860
5 Busca la informacioacuten necesaria y contesta sentildealando el antildeo de descubrimiento el
descubridor y como se descubrioacute
a) Dos elementos que fueron descubiertos por espantildeoles
b) Los elementos conocidos desde la prehistoria c) Los elementos conocidos en la edad media
d) Los elementos descubiertos antes del siglo XVIII e) Los elementos s descubiertos en el
siglo XVIII f) Los elementos descubiertos en el siglo XIX g) Los elementos descubiertos a
partir de 1950 h) Los elementos transuraacutenidos i) Los elementos transactiacutenidos
6 iquestEn queacute siglo se ha descubierto mayor nuacutemero de elementos iquestCuaacutentos iquestPor queacute
crees que se produjo dicha explosioacuten demograacutefica de elementos 7 La primera cuarta parte del siglo XIX fue dominada por el quiacutemico britaacutenico Humphry Davy
y por el quiacutemico sueco Joumlns Jacob Berzelius
a) Busca informacioacuten y sentildeala los nombres de los elementos que descubrioacute cada uno de
ellos y el antildeo que los descubrioacute
b) Sentildeala el origen del nombre de cada elemento y el procedimiento de obtencioacuten de
algunos de ellos
c) Indica algunas de las publicaciones y las implicaciones sociales de dichos
descubrimientos
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
573
ELEMENTOS QUIacuteMICOS DESCUBIERTOS POR ESPANtildeOLES
De los elementos naturales conocidos tres han sido descubiertos o identificados como tales por
espantildeoles El platino por Antonio de Ulloa en 1748 el wolframio por los hermanos Antonio y
Fausto de Elhuyar en 1783 y el vanadio por Andres Manuel del Rio en 1801 La importancia
de estos descubrimientos fue importantiacutesimo teniendo en cuenta que en
aquella eacutepoca uno de los objetivos fundamentales de la Quiacutemica que
orientaba el trabajo investigador de la mayoriacutea de los quiacutemicos era el
descubrimiento de los elementos quiacutemicos
El platino de platina plata fue descubierto por Antonio de Ulloa en
1735 en unas minas cuando iba en una expedicioacuten cientiacutefica de Colombia
a Peruacute
En el caso del wolframio tambieacuten llamado tungsteno la mayoriacutea de los
libros extranjeros atribuyen el descubrimiento a Scheele en 1781 Esto no
es cierto fueron los hermanos logrontildeeses Fausto y Juan Joseacute Elhuyar en 1783 quienes lo
aislaron por primera vez a partir de un mineral obtenido en Espantildea la Wolframita tratada con
carbono El propio Sheele reconocioacute en una carta la prioridad espantildeola del descubrimiento El
nombre proviene de woacutelfram quizaacute formado por wolf laquo loboraquo y ram laquo suciedadraquo aplicado tal
vez por los mineros despectivamente al encontrarlo en vez del estantildeo que buscaban
El tercer elemento es el vanadio del latiacuten moderno laquovanadiumraquo en memoria del sobrenombre
de Freya Vanadis nombre de una diosa del antiguo panteoacuten escandinavo El nombre de
vanadio le fue puesto en el antildeo 1830 atribuyeacutendoselo a un quiacutemico sueco pero su verdadero
descubridor fue el quiacutemico madrilentildeo Andreacutes Manuel del Riacuteo en 1801 quien lo denominoacute
eritronio pero no se le reconocioacute al creerse entonces que era cromo impuro
Portada de la memoria el
descubrimiento del
Wolframio
El nombre vulgar del
elemento wolframio en ingleacutes
y en franceacutes es ldquotungstenordquo
Sin embargo la IUPAC
recomienda que el nombre de
los compuestos sea en todos
los idiomas el derivado del
que propusieron los
descubridores del elemento
Dice el texto en ingleacutes del
acuerdo de la IUPAC
ldquowolframate and not
tungstaterdquo
Fausto de
Elhuyar
Juan Joseacute de
Elhuyar
Al final de su Memoria sobre el descubrimiento del wolframio escriben los hermanos Elhuyar
laquoDaremos a este nuevo metal el nombre de wolfram tomaacutendolo del de la materia de la que lo
hemos sacado Este nombre responde mejor que el de tungsteno por ser el wolfram un mineral
que se conociacutea mucho antes Mudamos su terminacioacuten m en n para acomodar mejor al
genio de nuestra lengua las denominaciones de las sales que se forman con esta sustancia
llamaacutendolas sales volfraacutemicasraquo Escribiacutean los nombres del mineral y del elemento obtenido de
eacutel con v porque la W (con la que se escribiacutea el mineral e lenguas) era inexistente en la lengua
espantildeola del XVIII
A1 Indica para los descubridores espantildeoles de elementos quiacutemicos Antonio de Ulloa los
hermanos Elhuyar y Andreacutes Manuel del Riacuteo que elementos descubrieron y coacutemo lo hicieron
Busca y realiza una pequentildea biografiacutea de cada uno de ellos
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
574
COMENTARIOS DE TEXTOS ORIGINALES DE BLAS CABRERA
LOS AacuteTOMOS
Por uacuteltimo conviene insistir en que el cuadro de Mendelejeff al establecer las analogiacuteas y diferencias entre los aacutetomos revela una organizacioacuten de la distribucioacuten de los electrones que ciertamente no es caprichosa Sin salirnos de las noticias que nos suministran los fenoacutemenos eleacutectricos pongamos en evidencia que la condicioacuten de iones no es la normal de los aacutetomos de la materia en general El estado normal de equilibrio es siempre el neutro La presencia de iones simples o compuestos supone fuerzas entre ellos particularmente el grupo maacutes importante de las llamadas valencias La presencia de los electrones en los aacutetomos exige por tanto para su neutralizacioacuten la existencia de cargas positivas la cual hasta ahora no la hemos sentildealado sino en el caso de los cationes atribuidos a la peacuterdida de electrones El descubrimiento efectivo de su intervencioacuten como constituyente de la materia ha sido una de las obras fundamentales realizadas por Rutherford el sucesor de JJ Thomson en el laboratorio Cavendish de Cambridge Inglaterra El meacutetodo utilizado para este fin ha sido el bombardeo de los cuerpos mediante el tipo de radiaciones llamadas α de los cuerpos radiactivos proyectiles de fantaacutestica energiacutea que lanzan principalmente algunos de los aacutetomos de gran masa descubiertos por los esposos Curie y a cuyo conocimiento contribuyeron activamente Rutherford y sus disciacutepulos Tales proyectiles estaacuten electrizados positivamente y al penetrar de modo violento en los aacutetomos descubren en las profundidades de eacutestos un nuacutecleo que les desviacutea de su trayecto rectiliacuteneo precisamente porque estos estaacuten tambieacuten electrizados de modo positivo y repelen a las partiacuteculas α Asiacute se ha encontrado el lugar donde se oculta esta carga Precisamente las propias partiacuteculas α no son otra cosa que nuacutecleos de He desprovistos de sus dos electrones que le acompantildean en el estado neutro seguacuten indica el cuadro de Mendelejeff Esto nos fuerza a pensar que al menos los aacutetomos maacutes pesados contienen en su seno dichos nuacutecleos de He ya formados y aun se ha probado que estaacuten formando parte de los propios nuacutecleos denunciando que esta nueva regioacuten de los aacutetomos posee una organizacioacuten muy compleja A su conocimiento se ha llegado por el meacutetodo del bombardeo ya indicado Las quebraduras violentas de su trayectoria son la consecuencia de que en ellos se encierra la casi totalidad de la masa de cada aacutetomo y tambieacuten denuncia que precisamente por ser una carga positiva numeacutericamente igual que la que poseen los Z electrones que hemos dicho forman parte del aacutetomo que ocupa el lugar Z en el cuadro de Mendelejeff Seguacuten eacuteste puede ya darse una primera descripcioacuten de los aacutetomos distribuyendo en ellos un nuacutecleo que contiene casi toda la masa del aacutetomo y toda su carga positiva Todo ello concentrado en un volumen muy pequentildeo que para los aacutetomos maacutes masivos apenas alcanza un diezmileacutesimo del tamantildeo total del aacutetomo En el resto de eacutel que llamaremos zona cortical soacutelo existen los Z electrones de los que ya hemos hablado donde caben holgadamente puesto que cada uno seguacuten hemos visto poco maacutes arriba tiene apenas un radio del orden de un 100 mileacutesimo del aacutetomo completo y por tanto ocupan igual que una mosca en un saloacuten de algunos centenares de metros cuacutebicos de cabida
Clave de lectura del texto Los aacutetomos de Blas Cabrera 1 Realiza un resumen del texto Sentildealando las ideas principales 2 Estudiar los teacuterminos nuevos que aparecen en eacutel Realiza la correspondiente ficha de vocabulario 3 iquestQueacute es el cuadro de Mendelejeff iquestExisten otros similares Hacer un estudio sobre ello consultando la bibliografiacutea a su alcance 4 Definir el concepto de ioacuten y poner ejemplos
5 iquestQueacute son las partiacuteculas 6 iquest Coacutemo se entendiacutea en esta eacutepoca lo que era un aacutetomo iquest Existen diferencias con las creencias actuales Expliacutequelo detalladamente 7 iquestQueacute son los modelos atoacutemicos iquestCuantos modelos atoacutemicos conoces iquestEn que consiste el modelo atoacutemico de Rutherford En que ideas se baso que hechos consiguioacute explicar cuaacuteles son sus limitaciones Por que otros modelos ha sido sustituido 8 Realiza una pequentildea biografiacutea de Blas Cabrera sentildealando sus principales aportaciones a la Ciencia las principales instituciones en las que participo y los aspectos maacutes relevantes de la sociedad de su eacutepoca 9 Describe coacutemo era la situacioacuten de la ciencia y de los cientiacuteficos en Espantildea en la primera mitad del siglo XX Sentildeala la influencia de los diferentes momentos sociales en el desarrollo de la Ciencia 10 iquestQuieacutenes eran los esposos Curie Habla de ellos iquestCuaacuteles fueron sus aportaciones cientiacuteficas iquestQueacute aplicaciones han tenido sus descubrimientos iquestQueacute influencia han tenido las mismas en la sociedad
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
575
AacuteTOMOS Y MOLEacuteCULAS1
Otra circunstancia interesante que conviene analizar cuando se estudia la nocioacuten de
materia y su evolucioacuten es la suerte que corrioacute el viejo problema del atomismo o continuidad que
dividioacute profundamente a los filoacutesofos del mundo griego Los aacutetomos de Anaxaacutegoras Demoacutecrito
y Leucipo significan la imposibilidad de la divisioacuten indefinida de la materia y en vez de ella la
seguridad de que existe un liacutemite inferior para el tamantildeo posible de las partiacuteculas separables de
un cuerpo con la condicioacuten de mostrar identidad de naturaleza con el cuerpo primitivo Cuando
la naturaleza de estas hipoteacuteticas partiacuteculas que limitan la divisioacuten es ideacutentica para todas se las
llama hoy moleacuteculas La divisioacuten de ellas es auacuten posible formando los aacutetomos y pueden ser
ideacutenticas o heterogeacuteneas En el primer supuesto el cuerpo se dice simple y en el segundo
compuesto El nuacutemero de cuerpos simples es pequentildeo no llegan a un centenar los aacutetomos que se
han podido obtener mientras que el de moleacuteculas compuestas con ellos es praacutecticamente
indefinido
Clave de lectura
Despueacutes de leer detenidamente este fragmento del mencionado artiacuteculo de Blas Cabrera intenta
contestar las siguientes cuestiones
1 Enuncia brevemente cada una de las teoriacuteas atoacutemicas que se han dado
2 iquestCoacutemo define Cabrera los cuerpos simples y los compuestos Expliacutecalo con claridad
3 Define con tus palabras aacutetomo moleacutecula elemento compuesto
4 iquestQuieacuten fue Blas Cabrera Haz una pequentildea biografiacutea del mismo iquestQueacute otros cientiacuteficos
espantildeoles o extranjeros fueron contemporaacuteneos de eacutel
1
CABRERA B (1943) Cincuenta antildeos en la concepcioacuten del concepto de materia Cuadernos Americanos2 nordm 5 74-93 Meacutexico
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
576
Breve biografiacutea de Linus Pauling ldquoQuiacutemico y pacifistardquo
Linus Pauling
(Portland Oregoacuten 1901-Big Sur California 1994) Quiacutemico estadounidense
Profesor y director del instituto tecnoloacutegico de California investigoacute la
estructura molecular y los enlaces quiacutemicos de los compuestos complejos e
introdujo la mecaacutenica cuaacutentica en el estudio de la quiacutemica Sus trabajos le
valieron el premio Nobel de quiacutemica en 1954 Infatigable activista en favor de
la paz y contrario a las armas atoacutemicas por lo que recibioacute el premio Nobel de
la paz en 1962 y el premio Lenin de la paz en 1970 Reviste especial importancia su obra ldquoThe
Nature of the Chemical Bondrdquo (ldquoLa naturaleza del enlace quiacutemicordquo) (1939)
COMENTARIO DE TEXTO No maacutes guerra
Texto1 ldquoCreo que el descubrimiento de la fisioacuten controlada de nuacutecleos atoacutemicos y la liberacioacuten
controlada de energiacutea nuclear es el mayor hallazgo realizado desde que el hombre primitivo
descubrioacute el uso controlado del fuego Un solo kilo de material fisionable como fuente de energiacutea
equivale a maacutes de dos millones de kilogramos de carboacuten Si se tienen en cuenta la abundancia de
material fisionable en la naturaleza se comprende la promesa de energiacutea nuclear que representa
para el mundo del futuro y la posibilidad de que contribuya grandemente al bienestar humano si
la civilizacioacuten no es aniquilada antes por la guerra No podemos quedar impasibles ante la
posibilidad de que estos importantes descubrimientos cientiacuteficos puedan ser utilizados para el
sufrimiento y el exterminio de la humanidad Nos debemos oponer a toda costa a la escalada de
armamentos y al uso de la energiacutea nuclear para fines beacutelicos ldquo
Linus Pauling(1950) Quiacutemica General
Uno de los hombres maacutes activos en la campantildea contra las pruebas nucleares y uno de los de
mayor eacutexito en despertar la conciencia de la comunidad cientiacutefica fue Linus Pauling laureado con
el Premio Nobel de Quiacutemica y de la Paz En enero de 1958 Pauling entregoacute a Dag Hammaumlrshjoumlld
Secretario General de Las Naciones Unidas una peticioacuten firmada por 9235 cientiacuteficos (cantidad
que luego superoacute los 11000) correspondientes a 49 paiacuteses Entre los firmantes habiacutea muchos
premiados con el Nobel La peticioacuten era la siguiente
Texto 2 ldquoNosotros los cientiacuteficos abajo firmantes solicitamos que se realice ahora un acuerdo
internacional para detener las pruebas con armas nucleares
Cada ensayo de bomba nuclear difunde una carga adicional de elementos radioactivos sobre todo
territorio del mundo Cada suma adicional de radiacioacuten origina un dantildeo a la salud de los seres
humanos en el mundo entero y un dantildeo al plasma humano que importa la reproduccioacuten lo cual
lleva al aumento en la cantidad de nintildeos defectuosos que podraacuten nacer en futuras generaciones
Mientras estas armas soacutelo se encuentren en poder de tres potencias seraacute factible un acuerdo para
llegar a su control Si las pruebas continuacutean y si la posesioacuten de estas armas se extiende a otros
gobiernos aumentaraacute considerablemente el peligro de que estalle una catastroacutefica guerra nuclear
por la accioacuten irreflexivo de alguacuten liacuteder nacional irresponsable
Un acuerdo internacional que detenga ahora las pruebas de bombas nucleares podraacute servir como
primer paso hacia un desarme maacutes amplio y hacia la efectiva y final abolicioacuten de las armas
nucleares Terminar los experimentos con las bombas nucleares seraacute como los primeros rayos de
sol de la esperanza en que confiacutea la sufriente humanidadrdquo
(1958) Siguen 11000 firmas de eminentes cientiacuteficos de 49 paises PAULING L (1958) The Scientitists Petition to the United Nations in No More War Londres
Gollanez
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
577
TRABAJOS PRAacuteCTICOS DE ESTRUCTURA ATOacuteMICA
ENSAYOS A LA LLAMA OBJETIVO Reconocer la presencia de un elemento por el color de la llama
MATERIAL PRODUCTOS
Hilo de nicromo
Mechero Bunsen
Espaacutetula
Caacutepsulas de porcelana
Aacutecido clorhiacutedrico concentrado Sales (por ejemplo nitratos o cloruros) de sodio potasio estroncio bario y cobre
PROCEDIMIENTO 1 Pon en una caacutepsula de porcelana de 10 a 15 mi- de aacutecido clorhiacutedrico Con una espaacutetula antildeade una pequentildea cantidad del compuesto de sodio disponible 2 Humedece el extremo de un hilo de nicromo en la disolucioacuten anterior y aceacutercalo a la llama de un mechero Bunsen Procura que dicha llama sea lo maacutes incolora posible 3 Anota el color que adquiere la llama 4 Limpia el hilo de nicromo introducieacutendolo en otra caacutepsula que contenga uacutenicamente aacutecido clorhiacutedrico concentrado Repite los tres pasos anteriores con cada uno de los otros compuestos suministrados Rellena la tabla siguiente
Compuesto Color de la llama
Compuesto de sodio
Compuesto de potasio
Compuesto de estroncio
Compuesto de bario
Compuesto de cobre
ACTIVIDADES 1 Explica por queacute los iones metaacutelicos colorean la llama 2 iquestPor queacute es importante limpiar el hilo de nicromo antes de un nuevo ensayo 3 iquestCoacutemo se podriacutea detectar la presencia de alguno de los elementos anteriores en una muestra problema
Trabajo praacutectico orientado como una pequentildea investigacioacuten
iquestCoacutemo variacutea el comportamiento quiacutemico de los aniones cloruro bromuro y yoduro y la
variacioacuten de la afinidad electroacutenica entre los elementos cloro bromo y yodo
El cloro el bromo y el yodo son sustancias que se disuelven en agua
y en tetracloruro de carbono dando disoluciones coloreadas
Vamos a estudiar el desplazamiento de de cloruros bromuros y
yoduros por los haloacutegenos obteniendo la variacioacuten de la afinidad
electroacutenica competitiva de los haloacutegenos
Disentildea una experiencia que te permita averiguar la variacioacuten
del comportamiento quiacutemico de los aniones cloruro bromuro
y yoduro y la variacioacuten de la afinidad electroacutenica entre los
elementos cloro bromo y yodordquo
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
578
Espectros atoacutemicos
Objetivo
Observar el espectro continuo producido
por la luz solar
Observar el espectro discontinuo
producido por un tubo fluorescente y por
una laacutempara de sodio
Material
Espectroscopio de bolsillo o de laboratorio
Fundamento teoacuterico
Si hacemos pasar la luz solar a traveacutes del prisma oacuteptico de un
espectroscopio observamos que se desdobla y aparece a continuacioacuten una
serie de colores diferentes que llamamos espectro (lo que
comuacutenmente se denomina arco iris) Cada color corresponde a frecuencias
determinadas Asiacute la luz solar presenta un aspecto con todos los colores
que denominamos espectro continuo pues los liacutemites de
dichos colores no son niacutetidos y forman un todo ininterrumpido
Al analizar la radiacioacuten emitida por los aacutetomos se observa que cada aacutetomo soacutelo emite o absorbe radiacioacuten
de determinadas frecuencias que en los espectros aparecen como una serie de liacuteneas cuyo valor puede ser
medido mediante una escala superpuesta en ellos a tal efecto Se trata de espectros
discontinuos Un elemento quiacutemico emite siempre las mismas rayas cuyas frecuencias son
caracteriacutesticas de cada uno y sirven para identificarlo
Procedimiento
Observa la luz que proviene de una ventana analizaacutendola con el espectroscopio de
bolsillo y apreciaraacutes niacutetidamente el espectro continuo Dibuja en su cuaderno el espectro
obtenido
Baja las persianas y enciende un tubo fluorescente Observa y dibuja el espectro
Prepara la luz de sodio o de mercurio y observa y dibuja el espectro obtenido
Analiza y responde
Describe en cada caso tus observaciones sobre
El espectro de la luz solar
El espectro de la luz emitida por un tubo fluorescente
El espectro de la luz emitida por una laacutempara de sodio
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
579
INVESTIGANDO ELEMENTOS QUIacuteMICOS
Observacioacuten y propiedades de metales y no metales Se trata de estudiar y reconocer diferentes sustancias y realizar ensayos con sus propiedades que permitan clasificarlos en metales y no metales Actividades previas
A1 Sentildeala las principales diferencias entre metales y no metales comparando sus propiedades
fiacutesicas y las quiacutemicas
A2 Busca informacioacuten y recoge en una tabla las principales propiedades de sodio magnesio
aluminio cinc azufre y yodo
Trabajo experimental
A3 Realiza las experiencias que te permitan responder las preguntas sobre las siguientes
sustancias y analiza los resultados
1 Sodio
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta
iquestTiene brillo metaacutelico
iquestEs blando iquestEs muy reactivo
Observa y describe su reaccioacuten con el agua
2 Magnesio
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta
iquestTiene brillo metaacutelico helliphellip
iquestEs blando iquestEs muy reactivo
Observa y describe su combustioacuten reaccioacuten con el oxiacutegeno
3 Aluminio
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta
iquestTiene brillo metaacutelico
iquestEs blando iquestEs muy reactivo
Reaccioacuten con los aacutecidos (HCl)
Cinc
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta
iquestTiene brillo metaacutelico
iquestEs blando
iquestEs muy reactivo
Observa y describe su reaccioacuten con el agua
Reaccioacuten con los aacutecidos (HCl)
4 Azufre
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta
iquestTiene brillo metaacutelico
iquestEs blando iquestEs muy reactivo
Observa y describe su reaccioacuten al calentarlo
7 Yodo
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta iquestTiene brillo metaacutelico helliphelliphelliphelliphellip
iquestEs blando Es muy reactivo
Observa y describe lo que ocurre al calentarlo
ACTIVIDADES POSTERIORES A LA EXPERIENCIA A4 Realiza un informe en el que recojas los objetivos del trabajo praacutectico los materiales de
laboratorio utilizados el procedimiento seguido las dificultades encontradas los datos
obtenidos y los resultados y conclusiones a las que llegues
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
580
INVESTIGANDO EL TIPO DE ENLACE DE LAS SUSTANCIAS QUIacuteMICAS
iquestQueacute tipos de enlace y que propiedades tienen las diferentes
sustancias quiacutemicas
Las propiedades que presentan las diferentes sustancia estaacuten
relacionadas con su tipo de enlace por lo que podemos usar algunas
propiedades para identificar el tipo de enlace que presentan ioacutenico
covalente o metaacutelico
1 ACTIVIDADES INICIALES (Antes de la experiencia)
11 Indica alguna forma de diferenciar las sustancias ioacutenicas
covalentes y metaacutelicas
12 Realiza una lista con las propiedades que caracterizan los diferentes tipos de enlaces y que
sirven para diferenciarlos
13 De todas las propiedades mencionadas anteriormente sentildeala iquestCuaacuteles de ellas podriacuteas
comprobar faacutecilmente en el laboratorio
2 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
Averiguar el tipo de enlace a traveacutes de las propiedades que presentan siete sustancias
desconocidas dadas (Se puede tratar de sal comuacuten azuacutecar limaduras de cobre yodo azufre
glucosa nitrato de plomo)
21 Analiza el problema y formula varios interrogantes o preguntas cuya respuesta se pueda
abordar experimentalmente y no permita determinar el tipo de enlace de cada sustancia
3 EMISIOacuteN DE HIPOacuteTESIS 31 Basaacutendote en su aspecto fiacutesico anticipa una solucioacuten a modo de hipoacutetesis y sentildeala que
sustancias seguacuten sus aspecto crees que presentaran enlace ioacutenico cuaacuteles el covalente y cuales
enlace metaacutelico
4 DISENtildeO EXPERIMENTAL
41 Explica con detalle como procederiacuteas en el laboratorio para identificar el tipo de enlace que
tienen varias sustancias desconocidas
42 Haz una lista con el material y los reactivos que necesitas para poder identificar el tipo de
enlace de las diferentes sustancias En especial indica el procedimiento para poder determinar
a) punto de fusioacuten o ebullicioacuten b) solubilidad en agua c) solubilidad en un disolvente
orgaacutenico d) conductividad eleacutectrica (soacutelido fundido en disolucioacuten)
43 Prepara una tabla que te permita recoger los resultados experimentales con las diferentes
propiedades de las siete sustancias y que nos permitan determinar el tipo de enlace Compaacuterala
con la suministrada
5 REALIZACIOacuteN EXPERIMENTAL
51 Con el visto bueno del profesor o profesora realiza la experiencia siguiendo el plan disentildeado y
anotando los resultados y las observaciones necesarias Recoge al menos los datos suministrados en la
siguiente tabla
Sustancia Aspecto
fiacutesico
Punto de
fusioacuten
Solubilidad
en agua
Solubilidad
en C Cl4
Conductividad
Fundida o en
disolucioacuten
Tipo de
enlace
A
B
C
D
E
F 6 RESULTADOS EXPERIMENTALES REALIZACIOacuteN DE UN INFORME
61 Identifica las sustancias problema de la praacutectica con la lista de sustancias que te indique el
profesor
62 La sal y el azuacutecar se disuelven de forma parecida en agua iquestPor queacute una disolucioacuten es
conductora y la otra no iquestPor queacute las sustancias ioacutenicas tienen un alto punto de fusioacuten
63 Realiza un informe completo de todo el proceso realizado desde el anaacutelisis del problema a
los resultados obtenidos y las conclusiones que obtengas
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
581
DOCUMENTO DE APOYO
Tipos de sustancias seguacuten sus enlaces
Compuestos
ioacutenicos
Compuestos
covalentes
moleculares
Compuestos
covalentes atoacutemicos Metales
Partiacuteculas en el
cristal (Especies
quiacutemicas enlazadas)
Iones Cationes y
aniones
(Cristales ioacutenicos)
Moleacuteculas
Aacutetomos
(cristales covalentes )
Cationes y
electrones
deslocalizados (cristales
metaacutelicos)
Fuerzas presentes Enlaces ioacutenicos
Enlaces covalentes
intramoleculares
Fuerzas
intermoleculares
(De Van der Waals o
de puentes de
Hidroacutegeno)
Enlaces covalentes Enlaces
metaacutelicos
Puntos de fusioacuten Altos por encima de
600 ordmC
Bajos en general de
-272 ordmC a 400 ordmC Elevados entre 1200 ordmC y
3600 ordmC Variados de -39
ordmC a 3400 ordmC
Solubilidad Solubles en agua y
otros disolventes
polares
Insolubles en agua
Las sustancias
apolares son
solubles en
disolventes apolares
(orgaacutenicos) Las
polares en
disolventes polares
(como el agua)
Insolubles
Insolubles
Solubles en otro
metal fundido
(aleaciones)
Conductividad
eleacutectrica
Conductores soacutelo en
disolucioacuten o
fundidos
(Electrolitos de 2ordm
orden)
Sustancias apolares
no conductoras
Sustancias polares
algo conductoras
No conductores Buenos
conductores en
estado soacutelido
(electrones
libres)
Otras
caracteriacutesticas
Forman redes
cristalinas de gran
estabilidad
La disolucioacuten de
los compuestos
ioacutenicos produce la
disociacioacuten ioacutenica de
eacutestos
Duros fraacutegiles y
quebradizos
En condiciones
ordinarias pueden
ser gases liacutequidos o
soacutelidos volaacutetiles
Soacutelidos muy blandos
Puntos de fusioacuten y
de ebullicioacuten bajos
porque al fundir o
hervir soacutelo se
rompen las
atracciones
intermoleculares
Los maacutes duros de todos
los soacutelidos como
consecuencia de la gran
estabilidad de sus
enlaces
No conducen la
electricidad ya que no
tienen iones y sus
electrones de valencia
claramente localizados
carecen de libertad de
desplazamiento
Los valores maacutes
altos de puntos
de fusioacuten
corresponden a
los metales de
las series de
transicioacuten
Densidades
elevadas debido
a sus estructuras
compactas
Buenas
propiedades
mecaacutenicas
tenaces duacutectiles
y maleables
Ejemplos NaCl CaBr2 KI
Ca O K2O K2SO4
H20 (s) I2 S8
C10 H8 (naftaleno)
C12H22O11 (sacarosa)
C6H1206 (glucosa)
Gases H2 O2 N2
NH3 HF
C (diamante)
Si O2 (cuarzo) SiC (carborundo)
Al Na Ca Fe
Cu Au Ag
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
582
DOCUMENTO DE APOYO
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
583
DOCUMENTO DE APOYO MAPA CONCEPTUAL
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
559
funcioacuten de n a partir del 2ordm postulado de Bohr Analiza el significado fiacutesico de la ecuacioacuten que nos da la
velocidad del electron y de queacute magnitudes depende y relacioacutenalo con lo observado en el applet
A2 Boumlhr basaacutendose en la interaccioacuten electrostaacutetica y en las leyes del movimiento de Newton demostroacute que
la energiacutea que tiene el electroacuten en el aacutetomo de hidroacutegeno viene dado por
2
1middot
nRE Hn
Donde RH la constante de Rydberg tiene un valor de RH = 218middot 10
-18 J
La variacioacuten de energiacutea de una transicioacuten vendraacute dada seguacuten la ecuacioacuten de Planck por
22
11middotmiddotmiddot
fi
Hifnn
Rc
hhEEE
donde h es la constante de Planck h=663middot10-34 Jmiddots y c es la velocidad de luz (c=3middot108 mmiddots-1) 1 Determina mediante el applet la energiacutea de la radiacioacuten emitida en el salto del electroacuten del nivel n=3 a
n=1 por una simple resta (nivel tres menos nivel uno) El resultado debe dar un valor positivo iquestQueacute
significa Haciendo uso de la ecuacioacuten de Planck E = hmiddot determina despejando la frecuencia de esa
liacutenea espectral
2 Ahora de forma analiacutetica mediante la ecuacioacuten de Rydberg 1 = RH (1ni2 ndash 1nj
2) doacutende ni=1 y nj=3
determina la longitud de onda de esa radiacioacuten y posteriormente la frecuencia ( = c) Por la ecuacioacuten de
Planck calcula la energiacutea de esa transicioacuten
3 Compara los valores iquestse obtiene la misma energiacutea por ambos caminos
4 iquestCuaacutel es la longitud de onda en nanoacutemetros de un fotoacuten emitido durante la transicioacuten desde el estado n i
igual a 5 al estado nf igual a 2 en el aacutetomo de hidroacutegeno iquestEs un proceso de absorcioacuten o de emisioacuten de
energiacutea iquestA queacute tipo de liacutenea espectral da lugar la anterior transicioacuten electroacutenica
A3 El proceso de emisioacuten de energiacutea seguacuten la teoriacutea atoacutemica de Boumlhr ocurre en un aacutetomo de
hidroacutegeno excitado donde un electroacuten que inicialmente esta en y una oacuterbita de mayor energiacutea
regresa a su orbita estacionaria de menor energiacutea y en este proceso libera un fotoacuten cuya diferencia
de energiacutea viene dada por la ecuacioacuten de Planck
1 iquestCuaacutel es la longitud de onda correspondiente en nanoacutemetros de un fotoacuten emitido durante la transicioacuten
del ni = 6 al nf = 4 en el aacutetomo de hidroacutegeno
2 iquesty si ahora salta al nivel 3
3 iquesty si por uacuteltimo salta al nivel 1 (estado fundamental) 4 Indica a queacute tipo de liacutenea espectral (regioacuten del espectro) da lugar cada una de las anteriores saltos
electroacutenicos
5 Indica consultando la tabla siguiente las regiones del espectro y las series espectrales
de emisioacuten del aacutetomo de hidroacutegeno a que corresponderiacutean las transiciones de las
actividades A2 y A3 Serie nf ni Regioacuten del espectro
Lyman 1 234 Ultravioleta
Balmer 2 345 Visible y UV
Paschen 3 456 Infrarrojo
Brackett 4 567 Infrarrojo
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
560
Leccioacuten 2 ldquoLeccioacuten interactiva espectros del aacutetomo de
hidroacutegeno Modelo de Boumlhrrdquo
Entra en la siguiente direccioacuten pulsando con control en el
graacutefico
httpwwweducarednetaprendeanavegar3premiadosganadores
d456
A continuacioacuten del menuacute que aparece a la izquierda
haz clic en Bohr
Haz clic en el menuacute superior en Fundamentos
Busca la EXPERIENCIA y pincha en ella con el ratoacuten
Ya estaacutes en disposicioacuten de empezar a trabajar de forma interactiva
1 Juega con el applet cambiando la oacuterbita actual inicial (nj) y la orbita de destino final (ni)
Fiacutejate en el espectro de emisioacuten (salto de una oacuterbita exterior a otra interior) Tambieacuten puedes
cambiar el radio de las cuatro primeras oacuterbitas Analiza lo que observas
2 Usando el applet (con los radios de oacuterbita iniciales) anota la longitud de onda de la radiacioacuten
emitida para el salto del nivel 3 al nivel 1 iquestEn queacute regioacuten del espectro electromagneacutetico se
encuentra esa radiacioacuten iquestA queacute serie del aacutetomo de hidroacutegeno pertenece dicha liacutenea espectral
3 Utilizando la ecuacioacuten de Rydberg determina la del salto anterior
Ayuda 1 = RH (1ni2 ndash 1nj
2) constante de Rydberg = 1097middot10
7 m
-1
4 Compara el valor obtenido de la longitud de onda del apartado 3 (forma analiacutetica) con el del
apartado 2 (por el applet)
Ayuda 1nm=10-9
m
5 iquestDe queacute color es la liacutenea que responde al salto del nivel n=3 al n=2 iquestPor queacute estaacute en la regioacuten
del visible iquestA queacute serie pertenece iquestCuaacutel es la energiacutea y la frecuencia de la radiacioacuten emitida
Ayuda = c E = hmiddot (Ec Planck) c=3middot108 mmiddots
-1 h=663middot10
-34 Jmiddots
6
7 6 Para el salto del nivel n=1 al n=4 (espectro de absorcioacuten) iquesten queacute zona del espectro
electromagneacutetico estaacute definida la raya oscura iquesty para la transicioacuten n=2 a n=3 iquestCuaacuteles son las
longitudes de onda de las radiaciones absorbidas
8
9
10 7 Si variamos el radio de la orbita 3 y ponemos un valor de 496 con respecto a la primera oacuterbita
determina la longitud de onda del salto del nivel n=4 a n=3 iquestEn queacute zona del espectro estariacutea esta
transicioacuten
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
561
Otras direcciones para el bloque I Estructura atoacutemica
Una direccioacuten muy interesante de estructura atoacutemica con numerosas animaciones interactivas en flash
Leccioacuten 3 ldquoLeccioacuten interactiva sobre el Sistema Perioacutedicordquo
httpeoscnicemecdesmem2002quimicaindexhtml Aquiacute puedes ver lo siguiente
Evolucioacuten histoacuterica de la tabla perioacutedica
Orbitales atoacutemicos y estructura electroacutenica
Todos los espectros atoacutemicos de los elementos quiacutemicos (hasta Z=98)
Caracteriacutesticas de los elementos quiacutemicos
Historia de la Ciencia
Tabla perioacutedica actual Caracteriacutesticas
Propiedades perioacutedicas
Juegos
Etc
No olvides trabajar en esta direccioacuten Te ayudaraacute a comprender el bloque de estructura atoacutemica de
quiacutemica Sobre todo analiza los apartados subrayados
Leccioacuten 4 ldquoLeccioacuten interactiva sobre el Sistema Perioacutedico y propiedades perioacutedicasrdquo
Teclea la direccioacuten o pulsa con control sobre el graacutefico
httpeoscnicemecdesmem2000tablapindexhtm
Aquiacute encontraraacutes
Concepto del aacutetomo a lo largo de la historia
Propiedades perioacutedicas
Tabla perioacutedica
Actividades tipo test y actividades a desarrollar Actividades
Usando el programa determinar y describir razonadamente el elemento de mayor energiacutea de ionizacioacuten
el elemento de menor energiacutea de ionizacioacuten
el elemento de mayor radio atoacutemico
el grupo al que pertenecen los elementos que presentan mayor potencial de ionizacioacuten en
cada periacuteodo
una regla general que indique la variacioacuten del radio atoacutemico dentro de un mismo grupo y
dentro de un mismo periodo
una regla general que indique la variacioacuten del potencial de ionizacioacuten en el sistema
perioacutedico
coacutemo variacutea de forma general el radio atoacutemico en los grupos
cuaacuteles son los elementos de mayor y menor valor de electronegatividad
una regla general que indique la variacioacuten de la electronegatividad en los periacuteodos del
sistema perioacutedico
una regla general que indique la variacioacuten de la electronegatividad en los diferentes grupos
del sistema perioacutedico
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
562
Otra direccioacuten maacutes
Leccioacuten 5 ldquoLeccioacuten interactiva sobre los nuacutemeros
cuaacutenticos y los orbiacutetales atoacutemicosrdquo Entra en la siguiente
direccioacuten
httpwebphysicsdavidsoneduAppletsHydrogenicdefault
html
(Haz clic sobre el grafico pulsando control)
En esta direccioacuten podraacutes dibujar todos los orbitales
atoacutemicos (s p d y f) y veraacutes como medida que ldquonrdquo
aumenta tambieacuten lo hace el orbital asiacute 1s lt 2s lt3s
2plt3plt4p etc Se puede ver a los orbitales de tres formas
distintas radial angular y mapa de densidad
electroacutenica (nube de carga)
Desde un punto de vista mecano-cuaacutentico los nuacutemeros cuaacutenticos son soluciones de la ecuacioacuten
de Schroumlndinger
nordmcuaacutentico posibles valores
n principal 123 l secundario 0(n-1)
m magneacutetico -l 0+l
Modifica los tres nuacutemeros cuaacutenticos y observa su representacioacuten
En la columna o tabla puedes modificar los valores de los nuacutemeros cuaacutenticos (nlm) del aacutetomo
de Hidroacutegeno Al hacer clic sobre Dibuja o ldquoPlotrdquo se representaraacuten Despueacutes de familiarizarte con el funcionamiento del applet realiza las siguientes actividades
ACTIVIDADES
1 Indica cuaacutentos orbitales pueden existir a) en el primer nivel de energiacutea b) en el segundo nivel
de energiacutea Escribe coacutemo se denominan dibujalos e indica los tres nuacutemeros cuaacutenticos que
caracterizan a cada uno de ellos Comprueba tus respuestas por medio del applet y realiza un
informe con los resultados obtenidos
2 Describe la forma geomeacutetrica y el nuacutemero de orbitales s p y d que hay en el tercer nivel de
energiacutea Describe los tres nuacutemeros cuaacutenticos que caracterizan a cada uno de ellos Comprueacutebalo
mediante el applet
3 Indica razonadamente si las siguientes ternas de nuacutemeros cuaacutenticos (nlm) pueden representar
a un orbital Indica en cada caso a cuaacutel y comprueacutebalo mediante el applet
a) (100) b) (000) c) (111) d) (200) e) (201) f)(210) g) (211)h) (21-1) i)
(220) j)(31-1) k) (321) l) (123) Comprueba tus respuestas mediante el applet y
justifica los resultados obtenidos
Volver a la paacutegina proncipal
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
563
EL EXPERIMENTO DE DISPERSIOacuteN DE LAS PARTIacuteCULAS ALFA
ERNEST RUTHERFORD (1871-1937)
ldquohellip Habiacutea observado la dispersioacuten de partiacuteculas y el doctor Geiger en mi laboratorio lo habiacutea
examinado con detalle Encontroacute que en laminas de metales pesados que
la dispersioacuten era normalmente pequentildea del orden de un grado Un diacutea
Geiger vino y me dijo iquestNo piensa que el joven Marsden a quien estoy
formando en meacutetodos radiactivos debe empezar una pequentildea
investigacioacuten Por entonces yo habiacutea pensado tambieacuten en eso y dije iquestPor
queacute no lo dejamos ver si una partiacutecula puede escapar formando un
aacutengulo grande Puedo decirle en confianza que no creiacute que esto tuviera
lugar pues sabiacuteamos que las partiacuteculas eran partiacuteculas muy raacutepidas con
gran masa y una gran cantidad de energiacutea cineacutetica y puede demostrarse que si la dispersioacuten se debe
al efecto de acumulacioacuten de pequentildeas dispersiones la probabilidad de dispersioacuten de una partiacutecula
hacia atraacutes era muy pequentildea
Despueacutes recuerdo que dos o tres diacuteas maacutes tarde Geiger vino hacia miacute con gran excitacioacuten
diciendo Hemos podido obtener algunas partiacuteculas yendo hacia atraacutes retrocediendo hacia
nosotros
Este era sin duda el hecho maacutes increiacuteble que habiacutea sucedido en mi vida Era casi tan
increiacuteble coacutemo si lanzases una concha de 15 pulgadas a un trozo de papel de seda y volviera hacia
ti y te golpease En consideracioacuten al hecho comprobeacute que esta dispersioacuten hacia atraacutes debe ser el
resultado de una colisioacuten simple y cuando hice los caacutelculos comprobeacute que era imposible obtener
nada de este orden de magnitud a menos que se coja un sistema en el cual la gran parte de la masa
del aacutetomo se concentreacute en un nuacutecleo diminuto Fue entonces cuando tuve la idea de un aacutetomo con
un centro de masa diminuto provisto de una cargardquo
Ernest Rutherford ( 1911)
Adaptado de DICKERSON R GRAY H y HAIGHT G (1980) Principios de Quiacutemica Reverteacute
Barcelona
ACTIVIDADES PARA COMENTAR EL TEXTO DEL EXPERIMENTO DE
RUTHERFORD
1 Lee el texto anterior iquestCuaacutel fue el origen del experimento
2 Completa la ficha de vocabulario con los teacuterminos cientiacuteficos que desconozcas
3 Haz un breve resumen utilizando tus propias palabras de las ideas maacutes importantes del texto
Pon un tiacutetulo adecuado al texto
4 A que se refiere el investigador cuando habla de los meacutetodos radiactivos Busca informacioacuten
sobre ello y descriacutebelo
5 Explica iquestqueacute son las partiacuteculas alfa iquestCoacutemo se obtienen iquestPara queacute las utilizo Rutherford
6 Sentildeala aplicaciones que conozcas de las reacciones nucleares
7 Localiza y sentildeala en el texto distintos aspectos de la metodologiacutea cientiacutefica que veas
reflejados en su lectura
8 Di el nombre y expoacuten la teoriacutea atoacutemica del cientiacutefico que en el siglo XIX pensaba que los
aacutetomos eran partiacuteculas indivisibles
9 Explica brevemente como se descubrieron las partiacuteculas fundamentales del aacutetomo
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
564
En el dibujo siguiente se muestra una representacioacuten esquemaacutetica del montaje experimental utilizado
por Rutherford para estudiar la ldquodispersioacuten de partiacuteculas
Comenta y describe la funcioacuten de cada uno de los elementos utilizados en el montaje experimental
Diferencia entre materiales y aparatos y completa un cuadro como el siguiente
ELEMENTOS DEL MONTAJE
EXPERIMENTAL
FUNCIOacuteN QUE DESEMPENtildeAN
MATERIALES
APARATOS
ACTIVIDAD Los resultados previsibles para este experimento deberaacuten ser interpretados en
funcioacuten de una teoriacutea la misma que guioacute el disentildeo experimental y las observaciones a realizar
1 ) iquestDe queacute teoriacutea se trata iquestQueacute investigador la elaboroacute Describe sus aspectos fundamentales
2) iquestQueacute modelos teoacutericos se utilizan en dicha teoriacutea para explicar los hechos observados
3) De acuerdo al montaje experimental realizado (esquematizado en el dibujo) iquestQueacute observaciones se espera
encontrar Razona sobre ello y descriacutebelas
4) Representa mediante un dibujo los resultados maacutes probables iquestRealmente se encontraron eacutestos Antildeade en
el dibujo las discrepancias encontradas
5)Analiza si existe contradiccioacuten entre los hechos experimentales y la teoriacutea desde la cual se planteoacute y guioacute el
experimento iquestEn queacute consiste esta discrepancia
6)iquestQueacute hizo Rutherford para explicar estos hechos
7) Resultoacute modificada la teoriacutea anterior iquestEn que sentido iquestSe han utilizado nuevos modelos teoacutericos
8)Explica el modelo atoacutemico de Rutherford iquestQueacute hechos consiguioacute explicar iquestCuaacuteles fueron sus
limitaciones iquestQueacute hechos no pudo explicar iquestPor queacute otro modelo atoacutemico fue sustituido
9) Sentildeala aspectos biograacuteficos de Rutherford Sentildealando cronoloacutegicamente hechos cientiacuteficos paralelamente
con los sociales resaltando las caracteriacutesticas de la sociedad de su eacutepoca y las relaciones ciencia tecnologiacutea y
Sociedad (CTS)
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
565
COMENTARIO DE TEXTO UN EXPERIMENTO HISTOacuteRICO CRUCIAL LA EXPERIENCIA DE RUTHERFORD El fiacutesico britaacutenico Ernest Rutherford y sus colaboradores Hans Geiger y Ernest Marsden en 1911 bombardearon con partiacuteculas alfa (con carga positiva) una laacutemina muy fina de oro y observaron que aunque la mayor parte de las partiacuteculas la atravesaban sin desviarse unas pocas sufriacutean una desviacioacuten bastante acusada e incluso algunas rebotaban al llegar a la laacutemina Para explicar estos resultados Rutherford propuso el modelo nuclear del aacutetomo seguacuten el cual la carga positiva de un aacutetomo y la mayoriacutea de su masa estaacuten concentradas en una pequentildea regioacuten central llamada nuacutecleo En este modelo los electrones con carga negativa giraban en oacuterbitas alrededor del nuacutecleo
Actividades
1 iquestQueacute resultados de la dispersioacuten de partiacuteculas alfa cabiacutea esperar seguacuten el modelo atoacutemico de Thomson (los aacutetomos son una esfera de masa y carga uniformes)
2 iquestQueacute resultados experimentales se obtuvieron 3 iquestCoacutemo interpreto Ruthehrford de los resultados inesperados 4 iquestQueacute conclusiones sobre la estructura del aacutetomo enuncio Rutherford 5 iquestQueacute limitaciones o fallos teniacutea el modelo de Rutherford
Las grandes desviaciones de algunas partiacuteculas alfa solo se podiacutean explicar por choque con una partiacutecula de gran masa y elevada carga positiva Eso hizo desechar a Rutherford el Modelo atoacutemico de Thomson el aacutetomo no puede ser una esfera de masa y carga uniformes (Lo que cabiacutea esperar seguacuten el modelo e Thomson que todo el haz de partiacuteculas alfa atravesase la lamina abrieacutendose algo maacutes dispersioacuten y al chocar con la pantalla se originase una mancha fluorescente en liacutenea con el haz) El mismo Rutherford describioacute su asombro ante el resultado con estas palabras ldquohellip Esto es lo maacutes increiacuteble que me ha ocurrido en mi vida Tan increiacuteble como si un proyectil de 15 pulgadas disparado contra una lamina de papel de seda saliese rebotado se volviera y lo golpease a uno helliprdquo De la interpretacioacuten del experimento crucial (1911) Rutherford concluyo que
Toda su carga positiva del aacutetomo estaba concentrada en un pequentildeo granulo central donde reside ademaacutes toda sus masa (el nuacutecleo)
Los electrones giran alrededor del nuacutecleo para no caer sobre eacutel por atraccioacuten electrostaacutetica
El aacutetomo estaba praacutecticamente hueco El anaacutelisis de los datos experimentales indicaba que el radio del nuacutecleo era maacutes de diez mil veces menor que el del aacutetomo
El nuacutemero de cargas positivas elementales en el nuacutecleo (nuacutemero de protones) coincide con el nuacutemero de orden del elemento en la tabla perioacutedica
Coacutemo la masa atoacutemica de los elementos tiene un valor mucho mayor que el calculado a base de los protones del nuacutecleo predice la existencia de otra partiacutecula nuclear sin carga que llamo neutrones (descubierto por Chadwick en 1932 al bombardear berilio con partiacuteculas alfa)
Modelo Nuclear del aacutetomo Fallos del modelo nuclear En contradiccioacuten con las leyes electromagneacuteticas claacutesicas (el electroacuten al girar emite
energiacutea radiante y acabariacutea cayendo sobre el nuacutecleo)
No explicaba los espectros de rayas discontinuos de los aacutetomos de unas frecuencias caracteriacutesticas
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
566
ACTIVIDAD Realiza un breve comentario de la siguiente carta de Niels Bohr a Rutherford
CORRESPONDENCIA RUTHERFORD - BOHR
hellip ldquoDentro le mando el primer capitulo de mi artiacuteculo sobre la constitucioacuten del aacutetomo Espero que
los proacuteximos le seguiraacuten en unos pocos diacuteas Uacuteltimamente he hecho grandes progresos en el trabajo y
espero tener eacutexito en extender las consideraciones empleadas a un nuacutemero de diferentes fenoacutemenos
tales como la emisioacuten de las liacuteneas espectrales magnetismo hellip y posiblemente una indicacioacuten de una
teoriacutea de la constitucioacuten de las estructuras cristalinas hellip Como podraacute observar el primer capiacutetulo trata
principalmente del problema de la emisioacuten de las liacuteneas del espectro considerado desde el punto de
vista esbozado en mi carta anterior Trato de demostrar que desde tal punto de vista parece posible
dar una interpretacioacuten simple a la ley del espectro de hidroacutegeno y que el caacutelculo parece estar
cuantitativamente de acuerdo con los experimentos hellip Espero se daraacute cuenta que he considerado
cuidadosamente el uso simultaacuteneo de la mecaacutenica claacutesica y de la nueva visioacuten sobre la teoriacutea de la
radiacioacuten introducida por Planck Estoy deseando saber que le parece todo estordquo
(Carta de Niels Bohr a Rutherford 6 de Marzo 1913)
Adaptado de Marco B (1992)
ACTIVIDAD Resume las ideas fundamentales que se recogen en los siguientes textos
originales de Rutherford
ldquohellipLa idea de la constitucioacuten del nuacutecleo de los aacutetomos surgioacute inicialmente del intento de contar la
dispersioacuten de partiacuteculas que formaban grandes aacutengulos en su paso a traveacutes de finas laacuteminas de
materia Cayendo en la cuenta de la gran masa y velocidad de las partiacuteculas esas desviaciones tan
grandes eran muy considerables e indicaban que un fuerte campo eleacutectrico o magneacutetico existiacutea en el
aacutetomo Teniendo en cuenta estos resultados parecioacute necesario asumir que e l aacutetomo consta de un
nuacutecleo con masa y carga de muy pequentildeas dimensiones comparado con la magnitud normalmente
aceptada del diaacutemetro del aacutetomo Este nuacutecleo cargado positivamente contiene la mayor parte de la masa
del aacutetomo y estaacute rodeado a una cierta distancia de un conjunto de electrones igual en nuacutemero a la
carga positiva del nuacutecleo En estas condiciones un intenso campo eleacutectrico existe cerca del nuacutecleo y
la gran desviacioacuten de las partiacuteculas en un choque con un aacutetomo simple tiene lugar cuando la
partiacutecula pasa cerca del nuacutecleo (Rutherford 1920)
Cuando un chorro de partiacuteculas incide sobre una laacutemina fina de oro u otro metal una
pequentildea cantidad de las partiacuteculas se dispersan hacia el punto de partida y desaparecen formando un aacutengulo de
maacutes de 9 0ordm El nuacutemero de estas partiacuteculas es enormemente grande mucho maacutes de lo esperado si el aacutengulo
pequentildeo de dispersioacuten del rayo principal se suma al efecto resultante de multitud de desviaciones pequentildeas
Parece claro que pasando a traveacutes de la materia las partiacuteculas a encontraban a veces un campo tan intenso en
el aacutetomo que rebotaban en su camino como resultado de la colisioacuten
Cuando consideramos la masa y la energiacutea de una partiacutecula la observacioacuten es maacutes
sorprendente pues indica que el aacutetomo es el lugar de campos de rebote gigantes Suponiendo que las fuerzas
que median en tales colisiones son del tipo electrostaacutetico se puede deducir que para ocasionar tales rebotes
de las partiacuteculas en un choque atoacutemico el aacutetomo debe contener un centro con masa cargada de muy
pequentildeas dimensiones De esto surgioacute la idea del ahora conocido nuacutecleo del aacutetomo en la cual se considera el
aacutetomo compuesto de un nuacutecleo cargado positivamente que contiene la mayor parte de la masa del aacutetomo
rodeado a unas distancias relativamente grandes por una distribucioacuten de electrones iguales en nuacutemero a las
unidades de carga positiva concentrada en su nuacutecleo
(Discurso de Rutherford a la Sclence Masters Association Cambriacutegde 1923 doce antildeos
despueacutes de sus observaciones)
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
567
DOCUMENTO BIOGRAacuteFICO EVOLUCIOacuteN HISTOacuteRICA DE LOS
MODELOS ATOacuteMICOS (Adaptado del almanaque del 2002 de la Sociedad Canaria de profesores de fiacutesica y quiacutemica)
En 1839 con las investigaciones de Faraday sobre el paso de la electricidad a traveacutes de las disoluciones
se pensoacute que los aacutetomos no eran indivisibles tal y como pensaba Dalton Estas investigaciones y las
realizadas en tubos de descargas de gases pusieron de manifiesto la naturaleza eleacutectrica de la materia
Thomson en 1897 mediante sus investigaciones con rayos catoacutedicos identifico el electroacuten tratando de
esbozar una imagen del aacutetomo que tenia en cuenta los nuevos datos Surgen asiacute los modelos atoacutemicos
Niels Bohr (1885-1962) fiacutesico daneacutes propuso el primer modelo precuaacutentico del aacutetomo basado
en tres postulados Recibioacute el Premio-Nobel de fiacutesica en 1922 por su investigacioacuten relativa a la
estructura de los aacutetomos y la radiacioacuten que emana de ellos Trabajoacute
como disciacutepulo de Thomson y Rutherford y cuando visitoacute Estados
Unidos en 1939 llevoacute la noticia de que Hahn Lise Meitner y
Strassman habiacutean descubierto la fisioacuten del uranio Este fue el cimiento
de la bomba atoacutemica desarrollada en Estados Unidos durante la 2ordf
Guerra Mundial
Antes de salir de Dinamarca en l943 perseguido por los nazis
disolvioacute en aacutecido las medallas de oro del Premio Nobel que le habla
dado a guardar Von Laue y Franck La botella con la solucioacuten de oro
se quedoacute en eacutel Laboratorio de Bohr durante la guerra y cuando
regresoacute a Copenhague precipitoacute el oro y mandoacute refundir las medallas
Despueacutes de la Guerra se comprometioacute en actividades humanitarias y
pacifistas asiacute obtuvo el premio Aacutetomos por la Paz en 1957
John Dalton (1766-1844) nacioacute en
Inglaterra en el seno de una familia
humilde A los 19 antildeos ya era director
de escuela y formuloacute su teoriacutea atoacutemica
en 1803 Fue el primero en publicar una
tabla de masas atoacutemicas relativas y en
dar una base cuantitativa de la teoriacutea
atoacutemica
Propuso su teoriacutea atoacutemica en 1808 asiacute
como una tabla de siacutembolos de
elementos maacutes tarde sustituida En
1826 recibioacute la medalla de oro de la
Royal Societyy de Londres y de la
Academia Francesa de Ciencias
Sir Joseph J
Thomson (1856-
1940) onsiderado
el descubridor del
electroacuten abrioacute el
campo de la fiacutesica
de las partiacuteculas
subatoacutemicas con
su trabajo sobre la
desviacioacuten de los
rayos catoacutedicos
(electrones) en un
campo eleacutectrico
Recibioacute el Premio
Nobel en 1906
Ernest Rutherford (1871-1937)
Fundamentoacute el modelo actual del
aacutetomo formado por un nuacutecleo muy
pequentildeo en el que se concentra la
mayor parte de la masa rodeado por
electrones que ocupan un volumen
mucho mayor Esto lo determinoacute en el
antildeo 1910 mediante la dispersioacuten de
partiacuteculas alfa por laacuteminas de oro con
la colaboracioacuten de Geiger y Mardsen
Al recibir el Premio Nobel de quiacutemica
en 1908 dijo y yo que me creiacutea fiacutesico
Erwin
Schroacutedinger
(1887-1961) nacioacute
en Austria y
publicoacute en 1925 su
famosa ecuacioacuten
de ondas que jugoacute
un papel crucial en
el desarrollo de la
mecaacutenica cuaacutentica
GUIacuteA DE LECTURA 1 Lee el documento biograacutefico y realiza un esquema que recoja las ideas fundamentales del mismo
2 Despueacutes de leer el documento biograacutefico elige uno de los cientiacuteficos que aparecen en el mismo y busca la
informacioacuten necesaria y completa sus aspectos biograacuteficos utilizando la ficha y los documentos de apoyo
entregados por el profesorado sentildealando sus principales aportaciones a la Ciencia y a la Sociedad
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
568
FICHA BIOGRAFIacuteAS DE CIENTIacuteFICOS
Nombre del alumnoa _____________________________ Grupo_____________________
ACTIVIDAD Despueacutes de leer la biografiacutea del cientiacutefico completa la siguiente ficha
Busca la informacioacuten necesaria y utiliza los documentos de apoyo entregados por el
profesorado
BIOGRAFIacuteA DEL CIENTIacuteFICO (___________ - __________)
1 PERFIL BIOGRAacuteFICO
(Cronologiacutea que recoja los principales aspectos de su vida y de su
obra Principales aportaciones realizadas Hechos maacutes destacados)
2 FORMACIOacuteN CIENTIacuteFICA
Principales influencias que recibioacute Ideas dominantes de la Ciencia en
la que se formo Cuaacuteles fueron sus maestros y marcos teoacutericos que
existiacutean en su eacutepoca y que influyeron en su formacioacuten Estado en que
se encontraban los problemas que maacutes tarde abordoacute
3 LA CIENCIA Y LA SOCIEDAD DE SU EacutePOCA
Contexto social y poliacutetico que se viviacutea Influencia de la sociedad de su
eacutepoca en los desarrollos cientiacuteficos Principales acontecimientos
ideas sociales y poliacuteticas de la sociedad de su eacutepoca
4 APORTACIONES A LA CIENCIA
Descubrimientos realizados y teoriacuteas elaboradas Principales obras
escritas por orden cronoloacutegico
5 RELACIONES CON SUS CONTEMPORANEOS
Otros cientiacuteficos o personas relevantes de la sociedad de su eacutepoca
6 APLICACIONES TECNOLOacuteGICAS E IMPLICACIONES SOCIALES DE
LOS DESCUBRIMIENTOS CIENTIacuteFICOS
Establecer un paralelismo cronoloacutegico que sentildeale las interrelaciones
entre la Ciencia la Tecnologiacutea y la Sociedad
7 BIBLIOGRAFIacuteA UTILIZADA
Libros o artiacuteculos de revistas utilizados materiales o documentos de
apoyo entregados por el profesorado y utilizados
Resentildear en la forma APELLIDO Nombre (antildeo) Titulo del libro o
artiacuteculo Ciudad Editorial o nombre nuacutemero y paacuteginas de la revista
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
569
DOCUMENTO BIOGRAacuteFICO SISTEMA PERIOacuteDICO Y ENLACE QUIacuteMICO (Adaptado del almanaque del 2002 de la Sociedad Canaria de profesores de fiacutesica y quiacutemica)
Dimitri Mendelegraveiev (1834-1907) nacioacute en Tobolsk (Siberia) y era el maacutes pequentildeo de trece
hermanos En 1856 terminoacute su carrera de quiacutemica y en 1867 fue
nombrado profesor de quiacutemica inorgaacutenica en la Universidad de
San Petersburgo En la formulacioacuten de su Ley Perioacutedica que
se recoge en el texto ldquoLos principios de la Quiacutemica consideroacute
que las propiedades de los aacutetomos se encontraban relacionadas
con sus masas atoacutemicas lo que constituyoacute una idea brillante por
aquella eacutepoca ya que no se conociacutea nada acerca de la estructura
atoacutemica Mendelegraveiev dejo huecos en su tabla y posteriormente
se comproboacute que tenla razoacuten con el descubrimiento de
elementos como el galio (1874) escandio (1879) y germanio
(1885) Hoy se sabe que la base fundamental de la periodicidad
es el nuacutemero atoacutemico y no la masa atoacutemica
En el antildeo 1890 renuncioacute a la Universidad por el trato opresivo
que el gobierno daba a los estudiantes algunos fueron exiliados
a Siberia por la falta de libertad acadeacutemica
Friedrich August Kekuleacute
(1829-1896) quiacutemico alemaacuten al
que se le reconoce el
establecimiento de las bases de
la moderna teoriacutea estructural de
la quiacutemica orgaacutenica En 1858
demostroacute que el carbono era
tetravalente y que sus aacutetomos
podiacutean unirse formando largas
cadenas lo que facilitoacute la
comprensioacuten de los compuestos
orgaacutenicos Descubrioacute la
estructura ciacuteclica de los
compuestos aromaacuteticos como el
benceno de gran importancia
para el desarrollo posterior de
los colorantes
Glibert Newton Lewis (1875-
1946) nacioacute en Massachusetts
En la universidad de Harvard
alcanzoacute el grado de doctor en
1899 y en 1912 fue nombrado
profesor en la Universidad de
Berkeley (California)
Contribuyoacute en diversas aacutereas de
la quiacutemica y fue el primero en
proponer que los aacutetomos
podriacutean mantenerse unidos por
medio de la comparacioacuten de
electrones De acuerdo con esta
idea introdujo el simbolismo de
las estructuras en las que los
electrones de valencia se
representan por puntos Linus Pauling nacioacute en Portland (USA)
en 1901 y se doctoroacute en quiacutemica en 1925
Ha realizado muchas contribuciones a la
comprensioacuten de la naturaleza del enlace
quiacutemico As introdujo conceptos como
electronegatividad y estructuras
resonantes En 1939 publicoacute sus ideas
sobre el enlace quiacutemico en un texto
titulado La Naturaleza del enlace
quiacutemico En 1954 recibioacute el premio
Nobel de quiacutemica por su trabajo de la
estructura molecular En 1962 recibioacute por
segunda vez el Premio Nobel ahora el de
la Paz
Wolfgang Pauil (1900-1958)
fiacutesico austriacuteaco que obtuvo el
Premio Nobel de fiacutesica en 1945
por el descubrimiento del
principio de exclusioacuten que lleva
su nombre Un artiacuteculo titulado
Los principios fundamentales de
la mecaacutenica cuaacutentica escrito en
1933 para el Handbuch der
Physik es reconocido como uno
de los mejores tratados de fiacutesica
cuaacutentica
GUIacuteA DE LECTURA 1 Lee el documento biograacutefico y realiza un esquema que recoja las ideas fundamentales del mismo
2 Despueacutes de leer el documento biograacutefico elige uno de los cientiacuteficos que aparecen en el mismo y busca la
informacioacuten necesaria y completa sus aspectos biograacuteficos utilizando la ficha y los documentos de apoyo
entregados por el profesorado sentildealando sus principales aportaciones a la Ciencia y a la Sociedad
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
570
TEXTO MENDELEIEV Y LA CLASIFICACIOacuteN DE LOS ELEMENTOS
laquoLa clasificacioacuten maacutes corriente de los elementos en metales y no metales esta basada en las
diferencias fiacutesicas entre ellos pero dicha divisioacuten no es tan niacutetida como pareciacutea Por ejemplo el
foacutesforo y otros elementos actuacutean como metales o como no metales seguacuten las ocasiones
Algunos grupos de elementos sin duda forman un todo y representan una serie natural de
manifestaciones semejantes de la materia (haloacutegenos grupo del nitroacutegeno alcalino-teacuterreos etc)
pero el descubrimiento de nuevos elementos tales como el rubidio el cesio y el talio para los
que no se habiacutea previsto sitio en las familias de elementos hasta entonces elaboradas indicaba
lo limitados que eran nuestros conocimientos Por otra parte las propiedades fiacutesicas de los
elementos tales como las oacutepticas eleacutectricas magneacuteticas etc no pueden servir como guiacutea para
una clasificacioacuten de los mismos pues aunque muchas de dichas propiedades se han determinado
con precisioacuten para algunos de ellos lo cierto a que un mismo elemento puede presentar
enormes diferencias en sus propiedades seguacuten el estado en que se encuentre Asiacute por ejemplo
podemos citar el caso del grafito y el diamante
Sin embargo a pesar de las diferencias entre las propiedades que un elemento puede presentar
seguacuten el estado en que se encuentre existe laquoalgoraquo que no cambia que nos permite afirmar que
se trata del mismo elemento En este sentido el uacutenico valor que no cambia que es el mismo
tanto en elemento libre (cualquiera que sea su estado) como cuando se ha combinado con otros
formando compuestos es la masa atoacutemica del elemento Por esta razoacuten me he ocupado de
buscar un sistema de clasificacioacuten de los elementos quiacutemicos basaacutendome en las masas
atoacutemicas El primer intento que hice en esa direccioacuten fue el siguiente Seleccioneacute los elementos
de masa atoacutemica maacutes pequentildea y los ordeneacute de manera creciente Con esto vi que apareciacutea una
periodicidad en sus propiedades raquo
Ensayos de ordenacioacuten de los elementos Dimitri Ivanovich Mendeleieff (1834 - 1907)
ACTIVIDADES
0 Analiza el texto de Mendeleiev y extrae las ideas maacutes importantes 1 iquestQueacute otros intentos conoces de clasificacioacuten de los
elementos Descriacutebelos 2 iquestEn que propiedad se basaba la clasificacioacuten perioacutedica de
los elementos de Mendeleiev 3 iquestEn la actualidad que propiedad se utiliza para la
clasificacioacuten perioacutedica de los elementos 4 Lee la siguiente biografiacutea de Mendeleiev y realiza un
resumen sentildealando los aspectos fundamentales de la misma
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
571
MENDELEacuteIEV DIMITRI IVAacuteNOVICH (1834-1907) Quiacutemico ruso conocido sobre todo por haber elaborado la tabla perioacutedica de los elementos quiacutemicos Esta
tabla expone una periodicidad (una cadencia regular) de las propiedades de los elementos cuando estaacuten
dispuestos seguacuten la masa atoacutemica
Mendeleacuteiev nacioacute en Tobolsk (Siberia) estudioacute quiacutemica en la Universidad de San Petersburgo y en 1859 fue
enviado a estudiar a la Universidad de Heidelberg Alliacute conocioacute al quiacutemico italiano Stanislao Cannizzaro
cuyos planteamientos sobre la masa atoacutemica determinaron su opinioacuten Participo con eacutel en eI I Congreso
Internacional de quiacutemica en Karlsruhe en 1860 Mendeleacuteiev regresoacute a San Petersburgo y fue profesor de
quiacutemica en el Instituto Teacutecnico en 1863 y profesor de quiacutemica general en la Universidad de San Petersburgo
en 1866 Escribioacute los dos voluacutemenes de Principios de quiacutemica (1868-1870) uno de los primeros libros de
texto sobre quiacutemica que se convirtioacute en un claacutesico traducido al ingleacutes en 1905 Durante la elaboracioacuten de este
libro Mendeleacuteiev intentoacute clasificar los elementos seguacuten sus propiedades quiacutemicas En 1869 publicoacute la
primera versioacuten de la tabla perioacutedica En 1871 publicoacute una versioacuten corregida en la que dejaba huecos
para elementos todaviacutea desconocidos Su tabla y sus teoriacuteas ganaron una mayor aceptacioacuten cuando
posteriormente se descubrieron tres de estos elementos el galio el germanio y el escandio Fue
galardonado con la medalla Davy por la Royal Society en 1882
Entre las investigaciones de Mendeleacuteiev tambieacuten hay que mencionar el estudio de la teoriacutea quiacutemica de la
disolucioacuten la expansioacuten teacutermica de los liacutequidos y la naturaleza del petroacuteleo de Bakuacute En 1887 emprendioacute un
viaje en globo en solitario para estudiar un eclipse solar
En 1890 abandonoacute la universidad como consecuencia de su postura poliacutetica partidaria de reformas sociales
En 1893 fue director del departamento de Pesas y Medidas de San Petersburgo cargo que desempentildeoacute hasta su
muerte
En su honor el elemento quiacutemico artificial de nuacutemero atoacutemico 101 obtenido en 1965 en el ciclotroacuten de
Berkeley por el equipo de Seaborg ha recibido el nombre de mendelevio
MENDELEIEV Y EL SISTEMA PERIOacuteDICO DE LOS ELEMENTOS
A mediados del siglo XIX se conociacutean ciertos elementos quiacutemicos como el hidroacutegeno el oxiacutegeno el
hierro el cloro etc hasta un nuacutemero de maacutes de cincuenta
Estos elementos diferiacutean mucho en sus propiedades y aparentemente pareciacutea existir poco o ninguacuten orden
entre ellos En estas circunstancias se celebroacute en la ciudad alemana de Karlsruhe el primer congreso
internacional de Quiacutemica era el antildeo 1860 A este congreso asistieron ciento cuarenta delegados de
todo el mundo y una de las conclusiones maacutes importantes del mismo fue la aceptacioacuten mayoritaria del
meacutetodo propuesto por Stanislao Cannizaro para la determinacioacuten de las masas de los aacutetomos de los
distintos elementos quiacutemicos (masas atoacutemicas)
Tambieacuten en dicho congreso Cannizaro defendioacute la hipoacutetesis de su maestro Avogadro (hoy ley por estar
perfectamente comprobada) mostrando pruebas experimentales que la apoyaban e hizo valer su
fecundidad 49 antildeos despueacutes de haber sido emitida y rechazada por sus contemporaacuteneos devolviendo asiacute
el meacuterito a Avogadro que habiacutea ya muerto haciacutea 4 antildeos
Entre los asistentes al congreso se encontraba el quiacutemico ruso Dimitri Mendeleiev quien impresionado
por los trabajos de Cannizaro comenzoacute a estudiar la lista de los elementos quiacutemicos conocidos
organizaacutendolos a partir de las regularidades en el comportamiento quiacutemico de los distintos elementos
obtenidos de modo experimental a lo largo de siglos Mendeleiev ordenoacute los 63 elementos conocidos
seguacuten el orden creciente de sus masas atoacutemicas Publicoacute esta ordenacioacuten en forma de tabla en 1869 a la
que llamoacute tabla perioacutedica de los elementos En su obra Principios de Quiacutemica describe su ley
Perioacutedica con las siguientes palabras
Disponiendo los elementos conforme a sus masas atoacutemicas crecientes se obtiene una repeticioacuten
perioacutedica de propiedades Esto es lo que anuncia la ley Perioacutedica las Propiedades de los cuerpos simples
y sus combinaciones son una funcioacuten perioacutedica de la masa atoacutemica del elemento
En dicha tabla Mendeleiev dejoacute algunos espacios vaciacuteos huecos que de acuerdo con el criterio seguido
(los elementos de una misma columna grupos o familias tienen las mismas propiedades) deberiacutean
corresponder a elementos que todaviacutea no se hablan descubierto y de los que eacutel predice sus propiedades
aproximadas Al verse confirmadas sus hipoacutetesis Mendeleiev es aclamado y su tabla universalmente
aceptada El Sistema Perioacutedico constituyoacute un eacutexito fundamental y espectacular de la teoriacutea atoacutemico-
molecular de la materia propuesta por Dalton Algo parecido a Mendeleiev hizo el alemaacuten Victor Meyer
por la misma eacutepoca pero menos completo
Elaboracioacuten propia
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
572
EL SISTEMA PERIOacuteDICO ACTUAL
Debido a Werner y Paneth Esta basado en la tabla perioacutedica de Mendeleiev
Ordena los 105 elementos conocidos por orden creciente de su nuacutemero atoacutemico (nordm de
protones del nuacutecleo)
Los elementos
quiacutemicos estaacuten ordena
dos en 7 filas o periodos
y 18 columnas a grupos
Los elementos que
pertenecen a un mismo
grupo o familia tienen un
comportamiento quiacutemico
muy parecido es decir
son elementos que
reaccionan frente a las
demaacutes sustancias de un
modo similar
La mayoriacutea de los grupos reciben nombres especiales Grupo IA (1) o de los metales alcalinos grupo IIA (2) o de los metales alcalino - teacuterreos grupo VII A (17) o de los haloacutegenos etc
ACTIVIDADES
1 Realiza una atenta lectura del texto y extrae las ideas maacutes importantes
que encuentres
2 iquestCuaacutentos elementos ordeno Mendeleiev en su eacutepoca iquestPor queacute dejo
algunos espacios vaciacuteos o huecos en su tabla original iquestQueacute correcciones
principales han sido realizadas en la actualidad
3 iquestCoacutemo pudo Mendeleiev descubrir un principio adecuado de
clasificacioacuten de los elementos sin saber nada dela estructura electroacutenica de
los aacutetomos
4 iquestQueacute resultados aporto el primer congreso Internacional de quiacutemica de Karlsruhe en 1860
5 Busca la informacioacuten necesaria y contesta sentildealando el antildeo de descubrimiento el
descubridor y como se descubrioacute
a) Dos elementos que fueron descubiertos por espantildeoles
b) Los elementos conocidos desde la prehistoria c) Los elementos conocidos en la edad media
d) Los elementos descubiertos antes del siglo XVIII e) Los elementos s descubiertos en el
siglo XVIII f) Los elementos descubiertos en el siglo XIX g) Los elementos descubiertos a
partir de 1950 h) Los elementos transuraacutenidos i) Los elementos transactiacutenidos
6 iquestEn queacute siglo se ha descubierto mayor nuacutemero de elementos iquestCuaacutentos iquestPor queacute
crees que se produjo dicha explosioacuten demograacutefica de elementos 7 La primera cuarta parte del siglo XIX fue dominada por el quiacutemico britaacutenico Humphry Davy
y por el quiacutemico sueco Joumlns Jacob Berzelius
a) Busca informacioacuten y sentildeala los nombres de los elementos que descubrioacute cada uno de
ellos y el antildeo que los descubrioacute
b) Sentildeala el origen del nombre de cada elemento y el procedimiento de obtencioacuten de
algunos de ellos
c) Indica algunas de las publicaciones y las implicaciones sociales de dichos
descubrimientos
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
573
ELEMENTOS QUIacuteMICOS DESCUBIERTOS POR ESPANtildeOLES
De los elementos naturales conocidos tres han sido descubiertos o identificados como tales por
espantildeoles El platino por Antonio de Ulloa en 1748 el wolframio por los hermanos Antonio y
Fausto de Elhuyar en 1783 y el vanadio por Andres Manuel del Rio en 1801 La importancia
de estos descubrimientos fue importantiacutesimo teniendo en cuenta que en
aquella eacutepoca uno de los objetivos fundamentales de la Quiacutemica que
orientaba el trabajo investigador de la mayoriacutea de los quiacutemicos era el
descubrimiento de los elementos quiacutemicos
El platino de platina plata fue descubierto por Antonio de Ulloa en
1735 en unas minas cuando iba en una expedicioacuten cientiacutefica de Colombia
a Peruacute
En el caso del wolframio tambieacuten llamado tungsteno la mayoriacutea de los
libros extranjeros atribuyen el descubrimiento a Scheele en 1781 Esto no
es cierto fueron los hermanos logrontildeeses Fausto y Juan Joseacute Elhuyar en 1783 quienes lo
aislaron por primera vez a partir de un mineral obtenido en Espantildea la Wolframita tratada con
carbono El propio Sheele reconocioacute en una carta la prioridad espantildeola del descubrimiento El
nombre proviene de woacutelfram quizaacute formado por wolf laquo loboraquo y ram laquo suciedadraquo aplicado tal
vez por los mineros despectivamente al encontrarlo en vez del estantildeo que buscaban
El tercer elemento es el vanadio del latiacuten moderno laquovanadiumraquo en memoria del sobrenombre
de Freya Vanadis nombre de una diosa del antiguo panteoacuten escandinavo El nombre de
vanadio le fue puesto en el antildeo 1830 atribuyeacutendoselo a un quiacutemico sueco pero su verdadero
descubridor fue el quiacutemico madrilentildeo Andreacutes Manuel del Riacuteo en 1801 quien lo denominoacute
eritronio pero no se le reconocioacute al creerse entonces que era cromo impuro
Portada de la memoria el
descubrimiento del
Wolframio
El nombre vulgar del
elemento wolframio en ingleacutes
y en franceacutes es ldquotungstenordquo
Sin embargo la IUPAC
recomienda que el nombre de
los compuestos sea en todos
los idiomas el derivado del
que propusieron los
descubridores del elemento
Dice el texto en ingleacutes del
acuerdo de la IUPAC
ldquowolframate and not
tungstaterdquo
Fausto de
Elhuyar
Juan Joseacute de
Elhuyar
Al final de su Memoria sobre el descubrimiento del wolframio escriben los hermanos Elhuyar
laquoDaremos a este nuevo metal el nombre de wolfram tomaacutendolo del de la materia de la que lo
hemos sacado Este nombre responde mejor que el de tungsteno por ser el wolfram un mineral
que se conociacutea mucho antes Mudamos su terminacioacuten m en n para acomodar mejor al
genio de nuestra lengua las denominaciones de las sales que se forman con esta sustancia
llamaacutendolas sales volfraacutemicasraquo Escribiacutean los nombres del mineral y del elemento obtenido de
eacutel con v porque la W (con la que se escribiacutea el mineral e lenguas) era inexistente en la lengua
espantildeola del XVIII
A1 Indica para los descubridores espantildeoles de elementos quiacutemicos Antonio de Ulloa los
hermanos Elhuyar y Andreacutes Manuel del Riacuteo que elementos descubrieron y coacutemo lo hicieron
Busca y realiza una pequentildea biografiacutea de cada uno de ellos
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
574
COMENTARIOS DE TEXTOS ORIGINALES DE BLAS CABRERA
LOS AacuteTOMOS
Por uacuteltimo conviene insistir en que el cuadro de Mendelejeff al establecer las analogiacuteas y diferencias entre los aacutetomos revela una organizacioacuten de la distribucioacuten de los electrones que ciertamente no es caprichosa Sin salirnos de las noticias que nos suministran los fenoacutemenos eleacutectricos pongamos en evidencia que la condicioacuten de iones no es la normal de los aacutetomos de la materia en general El estado normal de equilibrio es siempre el neutro La presencia de iones simples o compuestos supone fuerzas entre ellos particularmente el grupo maacutes importante de las llamadas valencias La presencia de los electrones en los aacutetomos exige por tanto para su neutralizacioacuten la existencia de cargas positivas la cual hasta ahora no la hemos sentildealado sino en el caso de los cationes atribuidos a la peacuterdida de electrones El descubrimiento efectivo de su intervencioacuten como constituyente de la materia ha sido una de las obras fundamentales realizadas por Rutherford el sucesor de JJ Thomson en el laboratorio Cavendish de Cambridge Inglaterra El meacutetodo utilizado para este fin ha sido el bombardeo de los cuerpos mediante el tipo de radiaciones llamadas α de los cuerpos radiactivos proyectiles de fantaacutestica energiacutea que lanzan principalmente algunos de los aacutetomos de gran masa descubiertos por los esposos Curie y a cuyo conocimiento contribuyeron activamente Rutherford y sus disciacutepulos Tales proyectiles estaacuten electrizados positivamente y al penetrar de modo violento en los aacutetomos descubren en las profundidades de eacutestos un nuacutecleo que les desviacutea de su trayecto rectiliacuteneo precisamente porque estos estaacuten tambieacuten electrizados de modo positivo y repelen a las partiacuteculas α Asiacute se ha encontrado el lugar donde se oculta esta carga Precisamente las propias partiacuteculas α no son otra cosa que nuacutecleos de He desprovistos de sus dos electrones que le acompantildean en el estado neutro seguacuten indica el cuadro de Mendelejeff Esto nos fuerza a pensar que al menos los aacutetomos maacutes pesados contienen en su seno dichos nuacutecleos de He ya formados y aun se ha probado que estaacuten formando parte de los propios nuacutecleos denunciando que esta nueva regioacuten de los aacutetomos posee una organizacioacuten muy compleja A su conocimiento se ha llegado por el meacutetodo del bombardeo ya indicado Las quebraduras violentas de su trayectoria son la consecuencia de que en ellos se encierra la casi totalidad de la masa de cada aacutetomo y tambieacuten denuncia que precisamente por ser una carga positiva numeacutericamente igual que la que poseen los Z electrones que hemos dicho forman parte del aacutetomo que ocupa el lugar Z en el cuadro de Mendelejeff Seguacuten eacuteste puede ya darse una primera descripcioacuten de los aacutetomos distribuyendo en ellos un nuacutecleo que contiene casi toda la masa del aacutetomo y toda su carga positiva Todo ello concentrado en un volumen muy pequentildeo que para los aacutetomos maacutes masivos apenas alcanza un diezmileacutesimo del tamantildeo total del aacutetomo En el resto de eacutel que llamaremos zona cortical soacutelo existen los Z electrones de los que ya hemos hablado donde caben holgadamente puesto que cada uno seguacuten hemos visto poco maacutes arriba tiene apenas un radio del orden de un 100 mileacutesimo del aacutetomo completo y por tanto ocupan igual que una mosca en un saloacuten de algunos centenares de metros cuacutebicos de cabida
Clave de lectura del texto Los aacutetomos de Blas Cabrera 1 Realiza un resumen del texto Sentildealando las ideas principales 2 Estudiar los teacuterminos nuevos que aparecen en eacutel Realiza la correspondiente ficha de vocabulario 3 iquestQueacute es el cuadro de Mendelejeff iquestExisten otros similares Hacer un estudio sobre ello consultando la bibliografiacutea a su alcance 4 Definir el concepto de ioacuten y poner ejemplos
5 iquestQueacute son las partiacuteculas 6 iquest Coacutemo se entendiacutea en esta eacutepoca lo que era un aacutetomo iquest Existen diferencias con las creencias actuales Expliacutequelo detalladamente 7 iquestQueacute son los modelos atoacutemicos iquestCuantos modelos atoacutemicos conoces iquestEn que consiste el modelo atoacutemico de Rutherford En que ideas se baso que hechos consiguioacute explicar cuaacuteles son sus limitaciones Por que otros modelos ha sido sustituido 8 Realiza una pequentildea biografiacutea de Blas Cabrera sentildealando sus principales aportaciones a la Ciencia las principales instituciones en las que participo y los aspectos maacutes relevantes de la sociedad de su eacutepoca 9 Describe coacutemo era la situacioacuten de la ciencia y de los cientiacuteficos en Espantildea en la primera mitad del siglo XX Sentildeala la influencia de los diferentes momentos sociales en el desarrollo de la Ciencia 10 iquestQuieacutenes eran los esposos Curie Habla de ellos iquestCuaacuteles fueron sus aportaciones cientiacuteficas iquestQueacute aplicaciones han tenido sus descubrimientos iquestQueacute influencia han tenido las mismas en la sociedad
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
575
AacuteTOMOS Y MOLEacuteCULAS1
Otra circunstancia interesante que conviene analizar cuando se estudia la nocioacuten de
materia y su evolucioacuten es la suerte que corrioacute el viejo problema del atomismo o continuidad que
dividioacute profundamente a los filoacutesofos del mundo griego Los aacutetomos de Anaxaacutegoras Demoacutecrito
y Leucipo significan la imposibilidad de la divisioacuten indefinida de la materia y en vez de ella la
seguridad de que existe un liacutemite inferior para el tamantildeo posible de las partiacuteculas separables de
un cuerpo con la condicioacuten de mostrar identidad de naturaleza con el cuerpo primitivo Cuando
la naturaleza de estas hipoteacuteticas partiacuteculas que limitan la divisioacuten es ideacutentica para todas se las
llama hoy moleacuteculas La divisioacuten de ellas es auacuten posible formando los aacutetomos y pueden ser
ideacutenticas o heterogeacuteneas En el primer supuesto el cuerpo se dice simple y en el segundo
compuesto El nuacutemero de cuerpos simples es pequentildeo no llegan a un centenar los aacutetomos que se
han podido obtener mientras que el de moleacuteculas compuestas con ellos es praacutecticamente
indefinido
Clave de lectura
Despueacutes de leer detenidamente este fragmento del mencionado artiacuteculo de Blas Cabrera intenta
contestar las siguientes cuestiones
1 Enuncia brevemente cada una de las teoriacuteas atoacutemicas que se han dado
2 iquestCoacutemo define Cabrera los cuerpos simples y los compuestos Expliacutecalo con claridad
3 Define con tus palabras aacutetomo moleacutecula elemento compuesto
4 iquestQuieacuten fue Blas Cabrera Haz una pequentildea biografiacutea del mismo iquestQueacute otros cientiacuteficos
espantildeoles o extranjeros fueron contemporaacuteneos de eacutel
1
CABRERA B (1943) Cincuenta antildeos en la concepcioacuten del concepto de materia Cuadernos Americanos2 nordm 5 74-93 Meacutexico
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
576
Breve biografiacutea de Linus Pauling ldquoQuiacutemico y pacifistardquo
Linus Pauling
(Portland Oregoacuten 1901-Big Sur California 1994) Quiacutemico estadounidense
Profesor y director del instituto tecnoloacutegico de California investigoacute la
estructura molecular y los enlaces quiacutemicos de los compuestos complejos e
introdujo la mecaacutenica cuaacutentica en el estudio de la quiacutemica Sus trabajos le
valieron el premio Nobel de quiacutemica en 1954 Infatigable activista en favor de
la paz y contrario a las armas atoacutemicas por lo que recibioacute el premio Nobel de
la paz en 1962 y el premio Lenin de la paz en 1970 Reviste especial importancia su obra ldquoThe
Nature of the Chemical Bondrdquo (ldquoLa naturaleza del enlace quiacutemicordquo) (1939)
COMENTARIO DE TEXTO No maacutes guerra
Texto1 ldquoCreo que el descubrimiento de la fisioacuten controlada de nuacutecleos atoacutemicos y la liberacioacuten
controlada de energiacutea nuclear es el mayor hallazgo realizado desde que el hombre primitivo
descubrioacute el uso controlado del fuego Un solo kilo de material fisionable como fuente de energiacutea
equivale a maacutes de dos millones de kilogramos de carboacuten Si se tienen en cuenta la abundancia de
material fisionable en la naturaleza se comprende la promesa de energiacutea nuclear que representa
para el mundo del futuro y la posibilidad de que contribuya grandemente al bienestar humano si
la civilizacioacuten no es aniquilada antes por la guerra No podemos quedar impasibles ante la
posibilidad de que estos importantes descubrimientos cientiacuteficos puedan ser utilizados para el
sufrimiento y el exterminio de la humanidad Nos debemos oponer a toda costa a la escalada de
armamentos y al uso de la energiacutea nuclear para fines beacutelicos ldquo
Linus Pauling(1950) Quiacutemica General
Uno de los hombres maacutes activos en la campantildea contra las pruebas nucleares y uno de los de
mayor eacutexito en despertar la conciencia de la comunidad cientiacutefica fue Linus Pauling laureado con
el Premio Nobel de Quiacutemica y de la Paz En enero de 1958 Pauling entregoacute a Dag Hammaumlrshjoumlld
Secretario General de Las Naciones Unidas una peticioacuten firmada por 9235 cientiacuteficos (cantidad
que luego superoacute los 11000) correspondientes a 49 paiacuteses Entre los firmantes habiacutea muchos
premiados con el Nobel La peticioacuten era la siguiente
Texto 2 ldquoNosotros los cientiacuteficos abajo firmantes solicitamos que se realice ahora un acuerdo
internacional para detener las pruebas con armas nucleares
Cada ensayo de bomba nuclear difunde una carga adicional de elementos radioactivos sobre todo
territorio del mundo Cada suma adicional de radiacioacuten origina un dantildeo a la salud de los seres
humanos en el mundo entero y un dantildeo al plasma humano que importa la reproduccioacuten lo cual
lleva al aumento en la cantidad de nintildeos defectuosos que podraacuten nacer en futuras generaciones
Mientras estas armas soacutelo se encuentren en poder de tres potencias seraacute factible un acuerdo para
llegar a su control Si las pruebas continuacutean y si la posesioacuten de estas armas se extiende a otros
gobiernos aumentaraacute considerablemente el peligro de que estalle una catastroacutefica guerra nuclear
por la accioacuten irreflexivo de alguacuten liacuteder nacional irresponsable
Un acuerdo internacional que detenga ahora las pruebas de bombas nucleares podraacute servir como
primer paso hacia un desarme maacutes amplio y hacia la efectiva y final abolicioacuten de las armas
nucleares Terminar los experimentos con las bombas nucleares seraacute como los primeros rayos de
sol de la esperanza en que confiacutea la sufriente humanidadrdquo
(1958) Siguen 11000 firmas de eminentes cientiacuteficos de 49 paises PAULING L (1958) The Scientitists Petition to the United Nations in No More War Londres
Gollanez
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
577
TRABAJOS PRAacuteCTICOS DE ESTRUCTURA ATOacuteMICA
ENSAYOS A LA LLAMA OBJETIVO Reconocer la presencia de un elemento por el color de la llama
MATERIAL PRODUCTOS
Hilo de nicromo
Mechero Bunsen
Espaacutetula
Caacutepsulas de porcelana
Aacutecido clorhiacutedrico concentrado Sales (por ejemplo nitratos o cloruros) de sodio potasio estroncio bario y cobre
PROCEDIMIENTO 1 Pon en una caacutepsula de porcelana de 10 a 15 mi- de aacutecido clorhiacutedrico Con una espaacutetula antildeade una pequentildea cantidad del compuesto de sodio disponible 2 Humedece el extremo de un hilo de nicromo en la disolucioacuten anterior y aceacutercalo a la llama de un mechero Bunsen Procura que dicha llama sea lo maacutes incolora posible 3 Anota el color que adquiere la llama 4 Limpia el hilo de nicromo introducieacutendolo en otra caacutepsula que contenga uacutenicamente aacutecido clorhiacutedrico concentrado Repite los tres pasos anteriores con cada uno de los otros compuestos suministrados Rellena la tabla siguiente
Compuesto Color de la llama
Compuesto de sodio
Compuesto de potasio
Compuesto de estroncio
Compuesto de bario
Compuesto de cobre
ACTIVIDADES 1 Explica por queacute los iones metaacutelicos colorean la llama 2 iquestPor queacute es importante limpiar el hilo de nicromo antes de un nuevo ensayo 3 iquestCoacutemo se podriacutea detectar la presencia de alguno de los elementos anteriores en una muestra problema
Trabajo praacutectico orientado como una pequentildea investigacioacuten
iquestCoacutemo variacutea el comportamiento quiacutemico de los aniones cloruro bromuro y yoduro y la
variacioacuten de la afinidad electroacutenica entre los elementos cloro bromo y yodo
El cloro el bromo y el yodo son sustancias que se disuelven en agua
y en tetracloruro de carbono dando disoluciones coloreadas
Vamos a estudiar el desplazamiento de de cloruros bromuros y
yoduros por los haloacutegenos obteniendo la variacioacuten de la afinidad
electroacutenica competitiva de los haloacutegenos
Disentildea una experiencia que te permita averiguar la variacioacuten
del comportamiento quiacutemico de los aniones cloruro bromuro
y yoduro y la variacioacuten de la afinidad electroacutenica entre los
elementos cloro bromo y yodordquo
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
578
Espectros atoacutemicos
Objetivo
Observar el espectro continuo producido
por la luz solar
Observar el espectro discontinuo
producido por un tubo fluorescente y por
una laacutempara de sodio
Material
Espectroscopio de bolsillo o de laboratorio
Fundamento teoacuterico
Si hacemos pasar la luz solar a traveacutes del prisma oacuteptico de un
espectroscopio observamos que se desdobla y aparece a continuacioacuten una
serie de colores diferentes que llamamos espectro (lo que
comuacutenmente se denomina arco iris) Cada color corresponde a frecuencias
determinadas Asiacute la luz solar presenta un aspecto con todos los colores
que denominamos espectro continuo pues los liacutemites de
dichos colores no son niacutetidos y forman un todo ininterrumpido
Al analizar la radiacioacuten emitida por los aacutetomos se observa que cada aacutetomo soacutelo emite o absorbe radiacioacuten
de determinadas frecuencias que en los espectros aparecen como una serie de liacuteneas cuyo valor puede ser
medido mediante una escala superpuesta en ellos a tal efecto Se trata de espectros
discontinuos Un elemento quiacutemico emite siempre las mismas rayas cuyas frecuencias son
caracteriacutesticas de cada uno y sirven para identificarlo
Procedimiento
Observa la luz que proviene de una ventana analizaacutendola con el espectroscopio de
bolsillo y apreciaraacutes niacutetidamente el espectro continuo Dibuja en su cuaderno el espectro
obtenido
Baja las persianas y enciende un tubo fluorescente Observa y dibuja el espectro
Prepara la luz de sodio o de mercurio y observa y dibuja el espectro obtenido
Analiza y responde
Describe en cada caso tus observaciones sobre
El espectro de la luz solar
El espectro de la luz emitida por un tubo fluorescente
El espectro de la luz emitida por una laacutempara de sodio
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
579
INVESTIGANDO ELEMENTOS QUIacuteMICOS
Observacioacuten y propiedades de metales y no metales Se trata de estudiar y reconocer diferentes sustancias y realizar ensayos con sus propiedades que permitan clasificarlos en metales y no metales Actividades previas
A1 Sentildeala las principales diferencias entre metales y no metales comparando sus propiedades
fiacutesicas y las quiacutemicas
A2 Busca informacioacuten y recoge en una tabla las principales propiedades de sodio magnesio
aluminio cinc azufre y yodo
Trabajo experimental
A3 Realiza las experiencias que te permitan responder las preguntas sobre las siguientes
sustancias y analiza los resultados
1 Sodio
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta
iquestTiene brillo metaacutelico
iquestEs blando iquestEs muy reactivo
Observa y describe su reaccioacuten con el agua
2 Magnesio
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta
iquestTiene brillo metaacutelico helliphellip
iquestEs blando iquestEs muy reactivo
Observa y describe su combustioacuten reaccioacuten con el oxiacutegeno
3 Aluminio
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta
iquestTiene brillo metaacutelico
iquestEs blando iquestEs muy reactivo
Reaccioacuten con los aacutecidos (HCl)
Cinc
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta
iquestTiene brillo metaacutelico
iquestEs blando
iquestEs muy reactivo
Observa y describe su reaccioacuten con el agua
Reaccioacuten con los aacutecidos (HCl)
4 Azufre
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta
iquestTiene brillo metaacutelico
iquestEs blando iquestEs muy reactivo
Observa y describe su reaccioacuten al calentarlo
7 Yodo
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta iquestTiene brillo metaacutelico helliphelliphelliphelliphellip
iquestEs blando Es muy reactivo
Observa y describe lo que ocurre al calentarlo
ACTIVIDADES POSTERIORES A LA EXPERIENCIA A4 Realiza un informe en el que recojas los objetivos del trabajo praacutectico los materiales de
laboratorio utilizados el procedimiento seguido las dificultades encontradas los datos
obtenidos y los resultados y conclusiones a las que llegues
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
580
INVESTIGANDO EL TIPO DE ENLACE DE LAS SUSTANCIAS QUIacuteMICAS
iquestQueacute tipos de enlace y que propiedades tienen las diferentes
sustancias quiacutemicas
Las propiedades que presentan las diferentes sustancia estaacuten
relacionadas con su tipo de enlace por lo que podemos usar algunas
propiedades para identificar el tipo de enlace que presentan ioacutenico
covalente o metaacutelico
1 ACTIVIDADES INICIALES (Antes de la experiencia)
11 Indica alguna forma de diferenciar las sustancias ioacutenicas
covalentes y metaacutelicas
12 Realiza una lista con las propiedades que caracterizan los diferentes tipos de enlaces y que
sirven para diferenciarlos
13 De todas las propiedades mencionadas anteriormente sentildeala iquestCuaacuteles de ellas podriacuteas
comprobar faacutecilmente en el laboratorio
2 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
Averiguar el tipo de enlace a traveacutes de las propiedades que presentan siete sustancias
desconocidas dadas (Se puede tratar de sal comuacuten azuacutecar limaduras de cobre yodo azufre
glucosa nitrato de plomo)
21 Analiza el problema y formula varios interrogantes o preguntas cuya respuesta se pueda
abordar experimentalmente y no permita determinar el tipo de enlace de cada sustancia
3 EMISIOacuteN DE HIPOacuteTESIS 31 Basaacutendote en su aspecto fiacutesico anticipa una solucioacuten a modo de hipoacutetesis y sentildeala que
sustancias seguacuten sus aspecto crees que presentaran enlace ioacutenico cuaacuteles el covalente y cuales
enlace metaacutelico
4 DISENtildeO EXPERIMENTAL
41 Explica con detalle como procederiacuteas en el laboratorio para identificar el tipo de enlace que
tienen varias sustancias desconocidas
42 Haz una lista con el material y los reactivos que necesitas para poder identificar el tipo de
enlace de las diferentes sustancias En especial indica el procedimiento para poder determinar
a) punto de fusioacuten o ebullicioacuten b) solubilidad en agua c) solubilidad en un disolvente
orgaacutenico d) conductividad eleacutectrica (soacutelido fundido en disolucioacuten)
43 Prepara una tabla que te permita recoger los resultados experimentales con las diferentes
propiedades de las siete sustancias y que nos permitan determinar el tipo de enlace Compaacuterala
con la suministrada
5 REALIZACIOacuteN EXPERIMENTAL
51 Con el visto bueno del profesor o profesora realiza la experiencia siguiendo el plan disentildeado y
anotando los resultados y las observaciones necesarias Recoge al menos los datos suministrados en la
siguiente tabla
Sustancia Aspecto
fiacutesico
Punto de
fusioacuten
Solubilidad
en agua
Solubilidad
en C Cl4
Conductividad
Fundida o en
disolucioacuten
Tipo de
enlace
A
B
C
D
E
F 6 RESULTADOS EXPERIMENTALES REALIZACIOacuteN DE UN INFORME
61 Identifica las sustancias problema de la praacutectica con la lista de sustancias que te indique el
profesor
62 La sal y el azuacutecar se disuelven de forma parecida en agua iquestPor queacute una disolucioacuten es
conductora y la otra no iquestPor queacute las sustancias ioacutenicas tienen un alto punto de fusioacuten
63 Realiza un informe completo de todo el proceso realizado desde el anaacutelisis del problema a
los resultados obtenidos y las conclusiones que obtengas
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
581
DOCUMENTO DE APOYO
Tipos de sustancias seguacuten sus enlaces
Compuestos
ioacutenicos
Compuestos
covalentes
moleculares
Compuestos
covalentes atoacutemicos Metales
Partiacuteculas en el
cristal (Especies
quiacutemicas enlazadas)
Iones Cationes y
aniones
(Cristales ioacutenicos)
Moleacuteculas
Aacutetomos
(cristales covalentes )
Cationes y
electrones
deslocalizados (cristales
metaacutelicos)
Fuerzas presentes Enlaces ioacutenicos
Enlaces covalentes
intramoleculares
Fuerzas
intermoleculares
(De Van der Waals o
de puentes de
Hidroacutegeno)
Enlaces covalentes Enlaces
metaacutelicos
Puntos de fusioacuten Altos por encima de
600 ordmC
Bajos en general de
-272 ordmC a 400 ordmC Elevados entre 1200 ordmC y
3600 ordmC Variados de -39
ordmC a 3400 ordmC
Solubilidad Solubles en agua y
otros disolventes
polares
Insolubles en agua
Las sustancias
apolares son
solubles en
disolventes apolares
(orgaacutenicos) Las
polares en
disolventes polares
(como el agua)
Insolubles
Insolubles
Solubles en otro
metal fundido
(aleaciones)
Conductividad
eleacutectrica
Conductores soacutelo en
disolucioacuten o
fundidos
(Electrolitos de 2ordm
orden)
Sustancias apolares
no conductoras
Sustancias polares
algo conductoras
No conductores Buenos
conductores en
estado soacutelido
(electrones
libres)
Otras
caracteriacutesticas
Forman redes
cristalinas de gran
estabilidad
La disolucioacuten de
los compuestos
ioacutenicos produce la
disociacioacuten ioacutenica de
eacutestos
Duros fraacutegiles y
quebradizos
En condiciones
ordinarias pueden
ser gases liacutequidos o
soacutelidos volaacutetiles
Soacutelidos muy blandos
Puntos de fusioacuten y
de ebullicioacuten bajos
porque al fundir o
hervir soacutelo se
rompen las
atracciones
intermoleculares
Los maacutes duros de todos
los soacutelidos como
consecuencia de la gran
estabilidad de sus
enlaces
No conducen la
electricidad ya que no
tienen iones y sus
electrones de valencia
claramente localizados
carecen de libertad de
desplazamiento
Los valores maacutes
altos de puntos
de fusioacuten
corresponden a
los metales de
las series de
transicioacuten
Densidades
elevadas debido
a sus estructuras
compactas
Buenas
propiedades
mecaacutenicas
tenaces duacutectiles
y maleables
Ejemplos NaCl CaBr2 KI
Ca O K2O K2SO4
H20 (s) I2 S8
C10 H8 (naftaleno)
C12H22O11 (sacarosa)
C6H1206 (glucosa)
Gases H2 O2 N2
NH3 HF
C (diamante)
Si O2 (cuarzo) SiC (carborundo)
Al Na Ca Fe
Cu Au Ag
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
582
DOCUMENTO DE APOYO
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
583
DOCUMENTO DE APOYO MAPA CONCEPTUAL
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
560
Leccioacuten 2 ldquoLeccioacuten interactiva espectros del aacutetomo de
hidroacutegeno Modelo de Boumlhrrdquo
Entra en la siguiente direccioacuten pulsando con control en el
graacutefico
httpwwweducarednetaprendeanavegar3premiadosganadores
d456
A continuacioacuten del menuacute que aparece a la izquierda
haz clic en Bohr
Haz clic en el menuacute superior en Fundamentos
Busca la EXPERIENCIA y pincha en ella con el ratoacuten
Ya estaacutes en disposicioacuten de empezar a trabajar de forma interactiva
1 Juega con el applet cambiando la oacuterbita actual inicial (nj) y la orbita de destino final (ni)
Fiacutejate en el espectro de emisioacuten (salto de una oacuterbita exterior a otra interior) Tambieacuten puedes
cambiar el radio de las cuatro primeras oacuterbitas Analiza lo que observas
2 Usando el applet (con los radios de oacuterbita iniciales) anota la longitud de onda de la radiacioacuten
emitida para el salto del nivel 3 al nivel 1 iquestEn queacute regioacuten del espectro electromagneacutetico se
encuentra esa radiacioacuten iquestA queacute serie del aacutetomo de hidroacutegeno pertenece dicha liacutenea espectral
3 Utilizando la ecuacioacuten de Rydberg determina la del salto anterior
Ayuda 1 = RH (1ni2 ndash 1nj
2) constante de Rydberg = 1097middot10
7 m
-1
4 Compara el valor obtenido de la longitud de onda del apartado 3 (forma analiacutetica) con el del
apartado 2 (por el applet)
Ayuda 1nm=10-9
m
5 iquestDe queacute color es la liacutenea que responde al salto del nivel n=3 al n=2 iquestPor queacute estaacute en la regioacuten
del visible iquestA queacute serie pertenece iquestCuaacutel es la energiacutea y la frecuencia de la radiacioacuten emitida
Ayuda = c E = hmiddot (Ec Planck) c=3middot108 mmiddots
-1 h=663middot10
-34 Jmiddots
6
7 6 Para el salto del nivel n=1 al n=4 (espectro de absorcioacuten) iquesten queacute zona del espectro
electromagneacutetico estaacute definida la raya oscura iquesty para la transicioacuten n=2 a n=3 iquestCuaacuteles son las
longitudes de onda de las radiaciones absorbidas
8
9
10 7 Si variamos el radio de la orbita 3 y ponemos un valor de 496 con respecto a la primera oacuterbita
determina la longitud de onda del salto del nivel n=4 a n=3 iquestEn queacute zona del espectro estariacutea esta
transicioacuten
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
561
Otras direcciones para el bloque I Estructura atoacutemica
Una direccioacuten muy interesante de estructura atoacutemica con numerosas animaciones interactivas en flash
Leccioacuten 3 ldquoLeccioacuten interactiva sobre el Sistema Perioacutedicordquo
httpeoscnicemecdesmem2002quimicaindexhtml Aquiacute puedes ver lo siguiente
Evolucioacuten histoacuterica de la tabla perioacutedica
Orbitales atoacutemicos y estructura electroacutenica
Todos los espectros atoacutemicos de los elementos quiacutemicos (hasta Z=98)
Caracteriacutesticas de los elementos quiacutemicos
Historia de la Ciencia
Tabla perioacutedica actual Caracteriacutesticas
Propiedades perioacutedicas
Juegos
Etc
No olvides trabajar en esta direccioacuten Te ayudaraacute a comprender el bloque de estructura atoacutemica de
quiacutemica Sobre todo analiza los apartados subrayados
Leccioacuten 4 ldquoLeccioacuten interactiva sobre el Sistema Perioacutedico y propiedades perioacutedicasrdquo
Teclea la direccioacuten o pulsa con control sobre el graacutefico
httpeoscnicemecdesmem2000tablapindexhtm
Aquiacute encontraraacutes
Concepto del aacutetomo a lo largo de la historia
Propiedades perioacutedicas
Tabla perioacutedica
Actividades tipo test y actividades a desarrollar Actividades
Usando el programa determinar y describir razonadamente el elemento de mayor energiacutea de ionizacioacuten
el elemento de menor energiacutea de ionizacioacuten
el elemento de mayor radio atoacutemico
el grupo al que pertenecen los elementos que presentan mayor potencial de ionizacioacuten en
cada periacuteodo
una regla general que indique la variacioacuten del radio atoacutemico dentro de un mismo grupo y
dentro de un mismo periodo
una regla general que indique la variacioacuten del potencial de ionizacioacuten en el sistema
perioacutedico
coacutemo variacutea de forma general el radio atoacutemico en los grupos
cuaacuteles son los elementos de mayor y menor valor de electronegatividad
una regla general que indique la variacioacuten de la electronegatividad en los periacuteodos del
sistema perioacutedico
una regla general que indique la variacioacuten de la electronegatividad en los diferentes grupos
del sistema perioacutedico
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
562
Otra direccioacuten maacutes
Leccioacuten 5 ldquoLeccioacuten interactiva sobre los nuacutemeros
cuaacutenticos y los orbiacutetales atoacutemicosrdquo Entra en la siguiente
direccioacuten
httpwebphysicsdavidsoneduAppletsHydrogenicdefault
html
(Haz clic sobre el grafico pulsando control)
En esta direccioacuten podraacutes dibujar todos los orbitales
atoacutemicos (s p d y f) y veraacutes como medida que ldquonrdquo
aumenta tambieacuten lo hace el orbital asiacute 1s lt 2s lt3s
2plt3plt4p etc Se puede ver a los orbitales de tres formas
distintas radial angular y mapa de densidad
electroacutenica (nube de carga)
Desde un punto de vista mecano-cuaacutentico los nuacutemeros cuaacutenticos son soluciones de la ecuacioacuten
de Schroumlndinger
nordmcuaacutentico posibles valores
n principal 123 l secundario 0(n-1)
m magneacutetico -l 0+l
Modifica los tres nuacutemeros cuaacutenticos y observa su representacioacuten
En la columna o tabla puedes modificar los valores de los nuacutemeros cuaacutenticos (nlm) del aacutetomo
de Hidroacutegeno Al hacer clic sobre Dibuja o ldquoPlotrdquo se representaraacuten Despueacutes de familiarizarte con el funcionamiento del applet realiza las siguientes actividades
ACTIVIDADES
1 Indica cuaacutentos orbitales pueden existir a) en el primer nivel de energiacutea b) en el segundo nivel
de energiacutea Escribe coacutemo se denominan dibujalos e indica los tres nuacutemeros cuaacutenticos que
caracterizan a cada uno de ellos Comprueba tus respuestas por medio del applet y realiza un
informe con los resultados obtenidos
2 Describe la forma geomeacutetrica y el nuacutemero de orbitales s p y d que hay en el tercer nivel de
energiacutea Describe los tres nuacutemeros cuaacutenticos que caracterizan a cada uno de ellos Comprueacutebalo
mediante el applet
3 Indica razonadamente si las siguientes ternas de nuacutemeros cuaacutenticos (nlm) pueden representar
a un orbital Indica en cada caso a cuaacutel y comprueacutebalo mediante el applet
a) (100) b) (000) c) (111) d) (200) e) (201) f)(210) g) (211)h) (21-1) i)
(220) j)(31-1) k) (321) l) (123) Comprueba tus respuestas mediante el applet y
justifica los resultados obtenidos
Volver a la paacutegina proncipal
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
563
EL EXPERIMENTO DE DISPERSIOacuteN DE LAS PARTIacuteCULAS ALFA
ERNEST RUTHERFORD (1871-1937)
ldquohellip Habiacutea observado la dispersioacuten de partiacuteculas y el doctor Geiger en mi laboratorio lo habiacutea
examinado con detalle Encontroacute que en laminas de metales pesados que
la dispersioacuten era normalmente pequentildea del orden de un grado Un diacutea
Geiger vino y me dijo iquestNo piensa que el joven Marsden a quien estoy
formando en meacutetodos radiactivos debe empezar una pequentildea
investigacioacuten Por entonces yo habiacutea pensado tambieacuten en eso y dije iquestPor
queacute no lo dejamos ver si una partiacutecula puede escapar formando un
aacutengulo grande Puedo decirle en confianza que no creiacute que esto tuviera
lugar pues sabiacuteamos que las partiacuteculas eran partiacuteculas muy raacutepidas con
gran masa y una gran cantidad de energiacutea cineacutetica y puede demostrarse que si la dispersioacuten se debe
al efecto de acumulacioacuten de pequentildeas dispersiones la probabilidad de dispersioacuten de una partiacutecula
hacia atraacutes era muy pequentildea
Despueacutes recuerdo que dos o tres diacuteas maacutes tarde Geiger vino hacia miacute con gran excitacioacuten
diciendo Hemos podido obtener algunas partiacuteculas yendo hacia atraacutes retrocediendo hacia
nosotros
Este era sin duda el hecho maacutes increiacuteble que habiacutea sucedido en mi vida Era casi tan
increiacuteble coacutemo si lanzases una concha de 15 pulgadas a un trozo de papel de seda y volviera hacia
ti y te golpease En consideracioacuten al hecho comprobeacute que esta dispersioacuten hacia atraacutes debe ser el
resultado de una colisioacuten simple y cuando hice los caacutelculos comprobeacute que era imposible obtener
nada de este orden de magnitud a menos que se coja un sistema en el cual la gran parte de la masa
del aacutetomo se concentreacute en un nuacutecleo diminuto Fue entonces cuando tuve la idea de un aacutetomo con
un centro de masa diminuto provisto de una cargardquo
Ernest Rutherford ( 1911)
Adaptado de DICKERSON R GRAY H y HAIGHT G (1980) Principios de Quiacutemica Reverteacute
Barcelona
ACTIVIDADES PARA COMENTAR EL TEXTO DEL EXPERIMENTO DE
RUTHERFORD
1 Lee el texto anterior iquestCuaacutel fue el origen del experimento
2 Completa la ficha de vocabulario con los teacuterminos cientiacuteficos que desconozcas
3 Haz un breve resumen utilizando tus propias palabras de las ideas maacutes importantes del texto
Pon un tiacutetulo adecuado al texto
4 A que se refiere el investigador cuando habla de los meacutetodos radiactivos Busca informacioacuten
sobre ello y descriacutebelo
5 Explica iquestqueacute son las partiacuteculas alfa iquestCoacutemo se obtienen iquestPara queacute las utilizo Rutherford
6 Sentildeala aplicaciones que conozcas de las reacciones nucleares
7 Localiza y sentildeala en el texto distintos aspectos de la metodologiacutea cientiacutefica que veas
reflejados en su lectura
8 Di el nombre y expoacuten la teoriacutea atoacutemica del cientiacutefico que en el siglo XIX pensaba que los
aacutetomos eran partiacuteculas indivisibles
9 Explica brevemente como se descubrieron las partiacuteculas fundamentales del aacutetomo
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
564
En el dibujo siguiente se muestra una representacioacuten esquemaacutetica del montaje experimental utilizado
por Rutherford para estudiar la ldquodispersioacuten de partiacuteculas
Comenta y describe la funcioacuten de cada uno de los elementos utilizados en el montaje experimental
Diferencia entre materiales y aparatos y completa un cuadro como el siguiente
ELEMENTOS DEL MONTAJE
EXPERIMENTAL
FUNCIOacuteN QUE DESEMPENtildeAN
MATERIALES
APARATOS
ACTIVIDAD Los resultados previsibles para este experimento deberaacuten ser interpretados en
funcioacuten de una teoriacutea la misma que guioacute el disentildeo experimental y las observaciones a realizar
1 ) iquestDe queacute teoriacutea se trata iquestQueacute investigador la elaboroacute Describe sus aspectos fundamentales
2) iquestQueacute modelos teoacutericos se utilizan en dicha teoriacutea para explicar los hechos observados
3) De acuerdo al montaje experimental realizado (esquematizado en el dibujo) iquestQueacute observaciones se espera
encontrar Razona sobre ello y descriacutebelas
4) Representa mediante un dibujo los resultados maacutes probables iquestRealmente se encontraron eacutestos Antildeade en
el dibujo las discrepancias encontradas
5)Analiza si existe contradiccioacuten entre los hechos experimentales y la teoriacutea desde la cual se planteoacute y guioacute el
experimento iquestEn queacute consiste esta discrepancia
6)iquestQueacute hizo Rutherford para explicar estos hechos
7) Resultoacute modificada la teoriacutea anterior iquestEn que sentido iquestSe han utilizado nuevos modelos teoacutericos
8)Explica el modelo atoacutemico de Rutherford iquestQueacute hechos consiguioacute explicar iquestCuaacuteles fueron sus
limitaciones iquestQueacute hechos no pudo explicar iquestPor queacute otro modelo atoacutemico fue sustituido
9) Sentildeala aspectos biograacuteficos de Rutherford Sentildealando cronoloacutegicamente hechos cientiacuteficos paralelamente
con los sociales resaltando las caracteriacutesticas de la sociedad de su eacutepoca y las relaciones ciencia tecnologiacutea y
Sociedad (CTS)
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
565
COMENTARIO DE TEXTO UN EXPERIMENTO HISTOacuteRICO CRUCIAL LA EXPERIENCIA DE RUTHERFORD El fiacutesico britaacutenico Ernest Rutherford y sus colaboradores Hans Geiger y Ernest Marsden en 1911 bombardearon con partiacuteculas alfa (con carga positiva) una laacutemina muy fina de oro y observaron que aunque la mayor parte de las partiacuteculas la atravesaban sin desviarse unas pocas sufriacutean una desviacioacuten bastante acusada e incluso algunas rebotaban al llegar a la laacutemina Para explicar estos resultados Rutherford propuso el modelo nuclear del aacutetomo seguacuten el cual la carga positiva de un aacutetomo y la mayoriacutea de su masa estaacuten concentradas en una pequentildea regioacuten central llamada nuacutecleo En este modelo los electrones con carga negativa giraban en oacuterbitas alrededor del nuacutecleo
Actividades
1 iquestQueacute resultados de la dispersioacuten de partiacuteculas alfa cabiacutea esperar seguacuten el modelo atoacutemico de Thomson (los aacutetomos son una esfera de masa y carga uniformes)
2 iquestQueacute resultados experimentales se obtuvieron 3 iquestCoacutemo interpreto Ruthehrford de los resultados inesperados 4 iquestQueacute conclusiones sobre la estructura del aacutetomo enuncio Rutherford 5 iquestQueacute limitaciones o fallos teniacutea el modelo de Rutherford
Las grandes desviaciones de algunas partiacuteculas alfa solo se podiacutean explicar por choque con una partiacutecula de gran masa y elevada carga positiva Eso hizo desechar a Rutherford el Modelo atoacutemico de Thomson el aacutetomo no puede ser una esfera de masa y carga uniformes (Lo que cabiacutea esperar seguacuten el modelo e Thomson que todo el haz de partiacuteculas alfa atravesase la lamina abrieacutendose algo maacutes dispersioacuten y al chocar con la pantalla se originase una mancha fluorescente en liacutenea con el haz) El mismo Rutherford describioacute su asombro ante el resultado con estas palabras ldquohellip Esto es lo maacutes increiacuteble que me ha ocurrido en mi vida Tan increiacuteble como si un proyectil de 15 pulgadas disparado contra una lamina de papel de seda saliese rebotado se volviera y lo golpease a uno helliprdquo De la interpretacioacuten del experimento crucial (1911) Rutherford concluyo que
Toda su carga positiva del aacutetomo estaba concentrada en un pequentildeo granulo central donde reside ademaacutes toda sus masa (el nuacutecleo)
Los electrones giran alrededor del nuacutecleo para no caer sobre eacutel por atraccioacuten electrostaacutetica
El aacutetomo estaba praacutecticamente hueco El anaacutelisis de los datos experimentales indicaba que el radio del nuacutecleo era maacutes de diez mil veces menor que el del aacutetomo
El nuacutemero de cargas positivas elementales en el nuacutecleo (nuacutemero de protones) coincide con el nuacutemero de orden del elemento en la tabla perioacutedica
Coacutemo la masa atoacutemica de los elementos tiene un valor mucho mayor que el calculado a base de los protones del nuacutecleo predice la existencia de otra partiacutecula nuclear sin carga que llamo neutrones (descubierto por Chadwick en 1932 al bombardear berilio con partiacuteculas alfa)
Modelo Nuclear del aacutetomo Fallos del modelo nuclear En contradiccioacuten con las leyes electromagneacuteticas claacutesicas (el electroacuten al girar emite
energiacutea radiante y acabariacutea cayendo sobre el nuacutecleo)
No explicaba los espectros de rayas discontinuos de los aacutetomos de unas frecuencias caracteriacutesticas
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
566
ACTIVIDAD Realiza un breve comentario de la siguiente carta de Niels Bohr a Rutherford
CORRESPONDENCIA RUTHERFORD - BOHR
hellip ldquoDentro le mando el primer capitulo de mi artiacuteculo sobre la constitucioacuten del aacutetomo Espero que
los proacuteximos le seguiraacuten en unos pocos diacuteas Uacuteltimamente he hecho grandes progresos en el trabajo y
espero tener eacutexito en extender las consideraciones empleadas a un nuacutemero de diferentes fenoacutemenos
tales como la emisioacuten de las liacuteneas espectrales magnetismo hellip y posiblemente una indicacioacuten de una
teoriacutea de la constitucioacuten de las estructuras cristalinas hellip Como podraacute observar el primer capiacutetulo trata
principalmente del problema de la emisioacuten de las liacuteneas del espectro considerado desde el punto de
vista esbozado en mi carta anterior Trato de demostrar que desde tal punto de vista parece posible
dar una interpretacioacuten simple a la ley del espectro de hidroacutegeno y que el caacutelculo parece estar
cuantitativamente de acuerdo con los experimentos hellip Espero se daraacute cuenta que he considerado
cuidadosamente el uso simultaacuteneo de la mecaacutenica claacutesica y de la nueva visioacuten sobre la teoriacutea de la
radiacioacuten introducida por Planck Estoy deseando saber que le parece todo estordquo
(Carta de Niels Bohr a Rutherford 6 de Marzo 1913)
Adaptado de Marco B (1992)
ACTIVIDAD Resume las ideas fundamentales que se recogen en los siguientes textos
originales de Rutherford
ldquohellipLa idea de la constitucioacuten del nuacutecleo de los aacutetomos surgioacute inicialmente del intento de contar la
dispersioacuten de partiacuteculas que formaban grandes aacutengulos en su paso a traveacutes de finas laacuteminas de
materia Cayendo en la cuenta de la gran masa y velocidad de las partiacuteculas esas desviaciones tan
grandes eran muy considerables e indicaban que un fuerte campo eleacutectrico o magneacutetico existiacutea en el
aacutetomo Teniendo en cuenta estos resultados parecioacute necesario asumir que e l aacutetomo consta de un
nuacutecleo con masa y carga de muy pequentildeas dimensiones comparado con la magnitud normalmente
aceptada del diaacutemetro del aacutetomo Este nuacutecleo cargado positivamente contiene la mayor parte de la masa
del aacutetomo y estaacute rodeado a una cierta distancia de un conjunto de electrones igual en nuacutemero a la
carga positiva del nuacutecleo En estas condiciones un intenso campo eleacutectrico existe cerca del nuacutecleo y
la gran desviacioacuten de las partiacuteculas en un choque con un aacutetomo simple tiene lugar cuando la
partiacutecula pasa cerca del nuacutecleo (Rutherford 1920)
Cuando un chorro de partiacuteculas incide sobre una laacutemina fina de oro u otro metal una
pequentildea cantidad de las partiacuteculas se dispersan hacia el punto de partida y desaparecen formando un aacutengulo de
maacutes de 9 0ordm El nuacutemero de estas partiacuteculas es enormemente grande mucho maacutes de lo esperado si el aacutengulo
pequentildeo de dispersioacuten del rayo principal se suma al efecto resultante de multitud de desviaciones pequentildeas
Parece claro que pasando a traveacutes de la materia las partiacuteculas a encontraban a veces un campo tan intenso en
el aacutetomo que rebotaban en su camino como resultado de la colisioacuten
Cuando consideramos la masa y la energiacutea de una partiacutecula la observacioacuten es maacutes
sorprendente pues indica que el aacutetomo es el lugar de campos de rebote gigantes Suponiendo que las fuerzas
que median en tales colisiones son del tipo electrostaacutetico se puede deducir que para ocasionar tales rebotes
de las partiacuteculas en un choque atoacutemico el aacutetomo debe contener un centro con masa cargada de muy
pequentildeas dimensiones De esto surgioacute la idea del ahora conocido nuacutecleo del aacutetomo en la cual se considera el
aacutetomo compuesto de un nuacutecleo cargado positivamente que contiene la mayor parte de la masa del aacutetomo
rodeado a unas distancias relativamente grandes por una distribucioacuten de electrones iguales en nuacutemero a las
unidades de carga positiva concentrada en su nuacutecleo
(Discurso de Rutherford a la Sclence Masters Association Cambriacutegde 1923 doce antildeos
despueacutes de sus observaciones)
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
567
DOCUMENTO BIOGRAacuteFICO EVOLUCIOacuteN HISTOacuteRICA DE LOS
MODELOS ATOacuteMICOS (Adaptado del almanaque del 2002 de la Sociedad Canaria de profesores de fiacutesica y quiacutemica)
En 1839 con las investigaciones de Faraday sobre el paso de la electricidad a traveacutes de las disoluciones
se pensoacute que los aacutetomos no eran indivisibles tal y como pensaba Dalton Estas investigaciones y las
realizadas en tubos de descargas de gases pusieron de manifiesto la naturaleza eleacutectrica de la materia
Thomson en 1897 mediante sus investigaciones con rayos catoacutedicos identifico el electroacuten tratando de
esbozar una imagen del aacutetomo que tenia en cuenta los nuevos datos Surgen asiacute los modelos atoacutemicos
Niels Bohr (1885-1962) fiacutesico daneacutes propuso el primer modelo precuaacutentico del aacutetomo basado
en tres postulados Recibioacute el Premio-Nobel de fiacutesica en 1922 por su investigacioacuten relativa a la
estructura de los aacutetomos y la radiacioacuten que emana de ellos Trabajoacute
como disciacutepulo de Thomson y Rutherford y cuando visitoacute Estados
Unidos en 1939 llevoacute la noticia de que Hahn Lise Meitner y
Strassman habiacutean descubierto la fisioacuten del uranio Este fue el cimiento
de la bomba atoacutemica desarrollada en Estados Unidos durante la 2ordf
Guerra Mundial
Antes de salir de Dinamarca en l943 perseguido por los nazis
disolvioacute en aacutecido las medallas de oro del Premio Nobel que le habla
dado a guardar Von Laue y Franck La botella con la solucioacuten de oro
se quedoacute en eacutel Laboratorio de Bohr durante la guerra y cuando
regresoacute a Copenhague precipitoacute el oro y mandoacute refundir las medallas
Despueacutes de la Guerra se comprometioacute en actividades humanitarias y
pacifistas asiacute obtuvo el premio Aacutetomos por la Paz en 1957
John Dalton (1766-1844) nacioacute en
Inglaterra en el seno de una familia
humilde A los 19 antildeos ya era director
de escuela y formuloacute su teoriacutea atoacutemica
en 1803 Fue el primero en publicar una
tabla de masas atoacutemicas relativas y en
dar una base cuantitativa de la teoriacutea
atoacutemica
Propuso su teoriacutea atoacutemica en 1808 asiacute
como una tabla de siacutembolos de
elementos maacutes tarde sustituida En
1826 recibioacute la medalla de oro de la
Royal Societyy de Londres y de la
Academia Francesa de Ciencias
Sir Joseph J
Thomson (1856-
1940) onsiderado
el descubridor del
electroacuten abrioacute el
campo de la fiacutesica
de las partiacuteculas
subatoacutemicas con
su trabajo sobre la
desviacioacuten de los
rayos catoacutedicos
(electrones) en un
campo eleacutectrico
Recibioacute el Premio
Nobel en 1906
Ernest Rutherford (1871-1937)
Fundamentoacute el modelo actual del
aacutetomo formado por un nuacutecleo muy
pequentildeo en el que se concentra la
mayor parte de la masa rodeado por
electrones que ocupan un volumen
mucho mayor Esto lo determinoacute en el
antildeo 1910 mediante la dispersioacuten de
partiacuteculas alfa por laacuteminas de oro con
la colaboracioacuten de Geiger y Mardsen
Al recibir el Premio Nobel de quiacutemica
en 1908 dijo y yo que me creiacutea fiacutesico
Erwin
Schroacutedinger
(1887-1961) nacioacute
en Austria y
publicoacute en 1925 su
famosa ecuacioacuten
de ondas que jugoacute
un papel crucial en
el desarrollo de la
mecaacutenica cuaacutentica
GUIacuteA DE LECTURA 1 Lee el documento biograacutefico y realiza un esquema que recoja las ideas fundamentales del mismo
2 Despueacutes de leer el documento biograacutefico elige uno de los cientiacuteficos que aparecen en el mismo y busca la
informacioacuten necesaria y completa sus aspectos biograacuteficos utilizando la ficha y los documentos de apoyo
entregados por el profesorado sentildealando sus principales aportaciones a la Ciencia y a la Sociedad
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
568
FICHA BIOGRAFIacuteAS DE CIENTIacuteFICOS
Nombre del alumnoa _____________________________ Grupo_____________________
ACTIVIDAD Despueacutes de leer la biografiacutea del cientiacutefico completa la siguiente ficha
Busca la informacioacuten necesaria y utiliza los documentos de apoyo entregados por el
profesorado
BIOGRAFIacuteA DEL CIENTIacuteFICO (___________ - __________)
1 PERFIL BIOGRAacuteFICO
(Cronologiacutea que recoja los principales aspectos de su vida y de su
obra Principales aportaciones realizadas Hechos maacutes destacados)
2 FORMACIOacuteN CIENTIacuteFICA
Principales influencias que recibioacute Ideas dominantes de la Ciencia en
la que se formo Cuaacuteles fueron sus maestros y marcos teoacutericos que
existiacutean en su eacutepoca y que influyeron en su formacioacuten Estado en que
se encontraban los problemas que maacutes tarde abordoacute
3 LA CIENCIA Y LA SOCIEDAD DE SU EacutePOCA
Contexto social y poliacutetico que se viviacutea Influencia de la sociedad de su
eacutepoca en los desarrollos cientiacuteficos Principales acontecimientos
ideas sociales y poliacuteticas de la sociedad de su eacutepoca
4 APORTACIONES A LA CIENCIA
Descubrimientos realizados y teoriacuteas elaboradas Principales obras
escritas por orden cronoloacutegico
5 RELACIONES CON SUS CONTEMPORANEOS
Otros cientiacuteficos o personas relevantes de la sociedad de su eacutepoca
6 APLICACIONES TECNOLOacuteGICAS E IMPLICACIONES SOCIALES DE
LOS DESCUBRIMIENTOS CIENTIacuteFICOS
Establecer un paralelismo cronoloacutegico que sentildeale las interrelaciones
entre la Ciencia la Tecnologiacutea y la Sociedad
7 BIBLIOGRAFIacuteA UTILIZADA
Libros o artiacuteculos de revistas utilizados materiales o documentos de
apoyo entregados por el profesorado y utilizados
Resentildear en la forma APELLIDO Nombre (antildeo) Titulo del libro o
artiacuteculo Ciudad Editorial o nombre nuacutemero y paacuteginas de la revista
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
569
DOCUMENTO BIOGRAacuteFICO SISTEMA PERIOacuteDICO Y ENLACE QUIacuteMICO (Adaptado del almanaque del 2002 de la Sociedad Canaria de profesores de fiacutesica y quiacutemica)
Dimitri Mendelegraveiev (1834-1907) nacioacute en Tobolsk (Siberia) y era el maacutes pequentildeo de trece
hermanos En 1856 terminoacute su carrera de quiacutemica y en 1867 fue
nombrado profesor de quiacutemica inorgaacutenica en la Universidad de
San Petersburgo En la formulacioacuten de su Ley Perioacutedica que
se recoge en el texto ldquoLos principios de la Quiacutemica consideroacute
que las propiedades de los aacutetomos se encontraban relacionadas
con sus masas atoacutemicas lo que constituyoacute una idea brillante por
aquella eacutepoca ya que no se conociacutea nada acerca de la estructura
atoacutemica Mendelegraveiev dejo huecos en su tabla y posteriormente
se comproboacute que tenla razoacuten con el descubrimiento de
elementos como el galio (1874) escandio (1879) y germanio
(1885) Hoy se sabe que la base fundamental de la periodicidad
es el nuacutemero atoacutemico y no la masa atoacutemica
En el antildeo 1890 renuncioacute a la Universidad por el trato opresivo
que el gobierno daba a los estudiantes algunos fueron exiliados
a Siberia por la falta de libertad acadeacutemica
Friedrich August Kekuleacute
(1829-1896) quiacutemico alemaacuten al
que se le reconoce el
establecimiento de las bases de
la moderna teoriacutea estructural de
la quiacutemica orgaacutenica En 1858
demostroacute que el carbono era
tetravalente y que sus aacutetomos
podiacutean unirse formando largas
cadenas lo que facilitoacute la
comprensioacuten de los compuestos
orgaacutenicos Descubrioacute la
estructura ciacuteclica de los
compuestos aromaacuteticos como el
benceno de gran importancia
para el desarrollo posterior de
los colorantes
Glibert Newton Lewis (1875-
1946) nacioacute en Massachusetts
En la universidad de Harvard
alcanzoacute el grado de doctor en
1899 y en 1912 fue nombrado
profesor en la Universidad de
Berkeley (California)
Contribuyoacute en diversas aacutereas de
la quiacutemica y fue el primero en
proponer que los aacutetomos
podriacutean mantenerse unidos por
medio de la comparacioacuten de
electrones De acuerdo con esta
idea introdujo el simbolismo de
las estructuras en las que los
electrones de valencia se
representan por puntos Linus Pauling nacioacute en Portland (USA)
en 1901 y se doctoroacute en quiacutemica en 1925
Ha realizado muchas contribuciones a la
comprensioacuten de la naturaleza del enlace
quiacutemico As introdujo conceptos como
electronegatividad y estructuras
resonantes En 1939 publicoacute sus ideas
sobre el enlace quiacutemico en un texto
titulado La Naturaleza del enlace
quiacutemico En 1954 recibioacute el premio
Nobel de quiacutemica por su trabajo de la
estructura molecular En 1962 recibioacute por
segunda vez el Premio Nobel ahora el de
la Paz
Wolfgang Pauil (1900-1958)
fiacutesico austriacuteaco que obtuvo el
Premio Nobel de fiacutesica en 1945
por el descubrimiento del
principio de exclusioacuten que lleva
su nombre Un artiacuteculo titulado
Los principios fundamentales de
la mecaacutenica cuaacutentica escrito en
1933 para el Handbuch der
Physik es reconocido como uno
de los mejores tratados de fiacutesica
cuaacutentica
GUIacuteA DE LECTURA 1 Lee el documento biograacutefico y realiza un esquema que recoja las ideas fundamentales del mismo
2 Despueacutes de leer el documento biograacutefico elige uno de los cientiacuteficos que aparecen en el mismo y busca la
informacioacuten necesaria y completa sus aspectos biograacuteficos utilizando la ficha y los documentos de apoyo
entregados por el profesorado sentildealando sus principales aportaciones a la Ciencia y a la Sociedad
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
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TEXTO MENDELEIEV Y LA CLASIFICACIOacuteN DE LOS ELEMENTOS
laquoLa clasificacioacuten maacutes corriente de los elementos en metales y no metales esta basada en las
diferencias fiacutesicas entre ellos pero dicha divisioacuten no es tan niacutetida como pareciacutea Por ejemplo el
foacutesforo y otros elementos actuacutean como metales o como no metales seguacuten las ocasiones
Algunos grupos de elementos sin duda forman un todo y representan una serie natural de
manifestaciones semejantes de la materia (haloacutegenos grupo del nitroacutegeno alcalino-teacuterreos etc)
pero el descubrimiento de nuevos elementos tales como el rubidio el cesio y el talio para los
que no se habiacutea previsto sitio en las familias de elementos hasta entonces elaboradas indicaba
lo limitados que eran nuestros conocimientos Por otra parte las propiedades fiacutesicas de los
elementos tales como las oacutepticas eleacutectricas magneacuteticas etc no pueden servir como guiacutea para
una clasificacioacuten de los mismos pues aunque muchas de dichas propiedades se han determinado
con precisioacuten para algunos de ellos lo cierto a que un mismo elemento puede presentar
enormes diferencias en sus propiedades seguacuten el estado en que se encuentre Asiacute por ejemplo
podemos citar el caso del grafito y el diamante
Sin embargo a pesar de las diferencias entre las propiedades que un elemento puede presentar
seguacuten el estado en que se encuentre existe laquoalgoraquo que no cambia que nos permite afirmar que
se trata del mismo elemento En este sentido el uacutenico valor que no cambia que es el mismo
tanto en elemento libre (cualquiera que sea su estado) como cuando se ha combinado con otros
formando compuestos es la masa atoacutemica del elemento Por esta razoacuten me he ocupado de
buscar un sistema de clasificacioacuten de los elementos quiacutemicos basaacutendome en las masas
atoacutemicas El primer intento que hice en esa direccioacuten fue el siguiente Seleccioneacute los elementos
de masa atoacutemica maacutes pequentildea y los ordeneacute de manera creciente Con esto vi que apareciacutea una
periodicidad en sus propiedades raquo
Ensayos de ordenacioacuten de los elementos Dimitri Ivanovich Mendeleieff (1834 - 1907)
ACTIVIDADES
0 Analiza el texto de Mendeleiev y extrae las ideas maacutes importantes 1 iquestQueacute otros intentos conoces de clasificacioacuten de los
elementos Descriacutebelos 2 iquestEn que propiedad se basaba la clasificacioacuten perioacutedica de
los elementos de Mendeleiev 3 iquestEn la actualidad que propiedad se utiliza para la
clasificacioacuten perioacutedica de los elementos 4 Lee la siguiente biografiacutea de Mendeleiev y realiza un
resumen sentildealando los aspectos fundamentales de la misma
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
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MENDELEacuteIEV DIMITRI IVAacuteNOVICH (1834-1907) Quiacutemico ruso conocido sobre todo por haber elaborado la tabla perioacutedica de los elementos quiacutemicos Esta
tabla expone una periodicidad (una cadencia regular) de las propiedades de los elementos cuando estaacuten
dispuestos seguacuten la masa atoacutemica
Mendeleacuteiev nacioacute en Tobolsk (Siberia) estudioacute quiacutemica en la Universidad de San Petersburgo y en 1859 fue
enviado a estudiar a la Universidad de Heidelberg Alliacute conocioacute al quiacutemico italiano Stanislao Cannizzaro
cuyos planteamientos sobre la masa atoacutemica determinaron su opinioacuten Participo con eacutel en eI I Congreso
Internacional de quiacutemica en Karlsruhe en 1860 Mendeleacuteiev regresoacute a San Petersburgo y fue profesor de
quiacutemica en el Instituto Teacutecnico en 1863 y profesor de quiacutemica general en la Universidad de San Petersburgo
en 1866 Escribioacute los dos voluacutemenes de Principios de quiacutemica (1868-1870) uno de los primeros libros de
texto sobre quiacutemica que se convirtioacute en un claacutesico traducido al ingleacutes en 1905 Durante la elaboracioacuten de este
libro Mendeleacuteiev intentoacute clasificar los elementos seguacuten sus propiedades quiacutemicas En 1869 publicoacute la
primera versioacuten de la tabla perioacutedica En 1871 publicoacute una versioacuten corregida en la que dejaba huecos
para elementos todaviacutea desconocidos Su tabla y sus teoriacuteas ganaron una mayor aceptacioacuten cuando
posteriormente se descubrieron tres de estos elementos el galio el germanio y el escandio Fue
galardonado con la medalla Davy por la Royal Society en 1882
Entre las investigaciones de Mendeleacuteiev tambieacuten hay que mencionar el estudio de la teoriacutea quiacutemica de la
disolucioacuten la expansioacuten teacutermica de los liacutequidos y la naturaleza del petroacuteleo de Bakuacute En 1887 emprendioacute un
viaje en globo en solitario para estudiar un eclipse solar
En 1890 abandonoacute la universidad como consecuencia de su postura poliacutetica partidaria de reformas sociales
En 1893 fue director del departamento de Pesas y Medidas de San Petersburgo cargo que desempentildeoacute hasta su
muerte
En su honor el elemento quiacutemico artificial de nuacutemero atoacutemico 101 obtenido en 1965 en el ciclotroacuten de
Berkeley por el equipo de Seaborg ha recibido el nombre de mendelevio
MENDELEIEV Y EL SISTEMA PERIOacuteDICO DE LOS ELEMENTOS
A mediados del siglo XIX se conociacutean ciertos elementos quiacutemicos como el hidroacutegeno el oxiacutegeno el
hierro el cloro etc hasta un nuacutemero de maacutes de cincuenta
Estos elementos diferiacutean mucho en sus propiedades y aparentemente pareciacutea existir poco o ninguacuten orden
entre ellos En estas circunstancias se celebroacute en la ciudad alemana de Karlsruhe el primer congreso
internacional de Quiacutemica era el antildeo 1860 A este congreso asistieron ciento cuarenta delegados de
todo el mundo y una de las conclusiones maacutes importantes del mismo fue la aceptacioacuten mayoritaria del
meacutetodo propuesto por Stanislao Cannizaro para la determinacioacuten de las masas de los aacutetomos de los
distintos elementos quiacutemicos (masas atoacutemicas)
Tambieacuten en dicho congreso Cannizaro defendioacute la hipoacutetesis de su maestro Avogadro (hoy ley por estar
perfectamente comprobada) mostrando pruebas experimentales que la apoyaban e hizo valer su
fecundidad 49 antildeos despueacutes de haber sido emitida y rechazada por sus contemporaacuteneos devolviendo asiacute
el meacuterito a Avogadro que habiacutea ya muerto haciacutea 4 antildeos
Entre los asistentes al congreso se encontraba el quiacutemico ruso Dimitri Mendeleiev quien impresionado
por los trabajos de Cannizaro comenzoacute a estudiar la lista de los elementos quiacutemicos conocidos
organizaacutendolos a partir de las regularidades en el comportamiento quiacutemico de los distintos elementos
obtenidos de modo experimental a lo largo de siglos Mendeleiev ordenoacute los 63 elementos conocidos
seguacuten el orden creciente de sus masas atoacutemicas Publicoacute esta ordenacioacuten en forma de tabla en 1869 a la
que llamoacute tabla perioacutedica de los elementos En su obra Principios de Quiacutemica describe su ley
Perioacutedica con las siguientes palabras
Disponiendo los elementos conforme a sus masas atoacutemicas crecientes se obtiene una repeticioacuten
perioacutedica de propiedades Esto es lo que anuncia la ley Perioacutedica las Propiedades de los cuerpos simples
y sus combinaciones son una funcioacuten perioacutedica de la masa atoacutemica del elemento
En dicha tabla Mendeleiev dejoacute algunos espacios vaciacuteos huecos que de acuerdo con el criterio seguido
(los elementos de una misma columna grupos o familias tienen las mismas propiedades) deberiacutean
corresponder a elementos que todaviacutea no se hablan descubierto y de los que eacutel predice sus propiedades
aproximadas Al verse confirmadas sus hipoacutetesis Mendeleiev es aclamado y su tabla universalmente
aceptada El Sistema Perioacutedico constituyoacute un eacutexito fundamental y espectacular de la teoriacutea atoacutemico-
molecular de la materia propuesta por Dalton Algo parecido a Mendeleiev hizo el alemaacuten Victor Meyer
por la misma eacutepoca pero menos completo
Elaboracioacuten propia
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
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EL SISTEMA PERIOacuteDICO ACTUAL
Debido a Werner y Paneth Esta basado en la tabla perioacutedica de Mendeleiev
Ordena los 105 elementos conocidos por orden creciente de su nuacutemero atoacutemico (nordm de
protones del nuacutecleo)
Los elementos
quiacutemicos estaacuten ordena
dos en 7 filas o periodos
y 18 columnas a grupos
Los elementos que
pertenecen a un mismo
grupo o familia tienen un
comportamiento quiacutemico
muy parecido es decir
son elementos que
reaccionan frente a las
demaacutes sustancias de un
modo similar
La mayoriacutea de los grupos reciben nombres especiales Grupo IA (1) o de los metales alcalinos grupo IIA (2) o de los metales alcalino - teacuterreos grupo VII A (17) o de los haloacutegenos etc
ACTIVIDADES
1 Realiza una atenta lectura del texto y extrae las ideas maacutes importantes
que encuentres
2 iquestCuaacutentos elementos ordeno Mendeleiev en su eacutepoca iquestPor queacute dejo
algunos espacios vaciacuteos o huecos en su tabla original iquestQueacute correcciones
principales han sido realizadas en la actualidad
3 iquestCoacutemo pudo Mendeleiev descubrir un principio adecuado de
clasificacioacuten de los elementos sin saber nada dela estructura electroacutenica de
los aacutetomos
4 iquestQueacute resultados aporto el primer congreso Internacional de quiacutemica de Karlsruhe en 1860
5 Busca la informacioacuten necesaria y contesta sentildealando el antildeo de descubrimiento el
descubridor y como se descubrioacute
a) Dos elementos que fueron descubiertos por espantildeoles
b) Los elementos conocidos desde la prehistoria c) Los elementos conocidos en la edad media
d) Los elementos descubiertos antes del siglo XVIII e) Los elementos s descubiertos en el
siglo XVIII f) Los elementos descubiertos en el siglo XIX g) Los elementos descubiertos a
partir de 1950 h) Los elementos transuraacutenidos i) Los elementos transactiacutenidos
6 iquestEn queacute siglo se ha descubierto mayor nuacutemero de elementos iquestCuaacutentos iquestPor queacute
crees que se produjo dicha explosioacuten demograacutefica de elementos 7 La primera cuarta parte del siglo XIX fue dominada por el quiacutemico britaacutenico Humphry Davy
y por el quiacutemico sueco Joumlns Jacob Berzelius
a) Busca informacioacuten y sentildeala los nombres de los elementos que descubrioacute cada uno de
ellos y el antildeo que los descubrioacute
b) Sentildeala el origen del nombre de cada elemento y el procedimiento de obtencioacuten de
algunos de ellos
c) Indica algunas de las publicaciones y las implicaciones sociales de dichos
descubrimientos
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ELEMENTOS QUIacuteMICOS DESCUBIERTOS POR ESPANtildeOLES
De los elementos naturales conocidos tres han sido descubiertos o identificados como tales por
espantildeoles El platino por Antonio de Ulloa en 1748 el wolframio por los hermanos Antonio y
Fausto de Elhuyar en 1783 y el vanadio por Andres Manuel del Rio en 1801 La importancia
de estos descubrimientos fue importantiacutesimo teniendo en cuenta que en
aquella eacutepoca uno de los objetivos fundamentales de la Quiacutemica que
orientaba el trabajo investigador de la mayoriacutea de los quiacutemicos era el
descubrimiento de los elementos quiacutemicos
El platino de platina plata fue descubierto por Antonio de Ulloa en
1735 en unas minas cuando iba en una expedicioacuten cientiacutefica de Colombia
a Peruacute
En el caso del wolframio tambieacuten llamado tungsteno la mayoriacutea de los
libros extranjeros atribuyen el descubrimiento a Scheele en 1781 Esto no
es cierto fueron los hermanos logrontildeeses Fausto y Juan Joseacute Elhuyar en 1783 quienes lo
aislaron por primera vez a partir de un mineral obtenido en Espantildea la Wolframita tratada con
carbono El propio Sheele reconocioacute en una carta la prioridad espantildeola del descubrimiento El
nombre proviene de woacutelfram quizaacute formado por wolf laquo loboraquo y ram laquo suciedadraquo aplicado tal
vez por los mineros despectivamente al encontrarlo en vez del estantildeo que buscaban
El tercer elemento es el vanadio del latiacuten moderno laquovanadiumraquo en memoria del sobrenombre
de Freya Vanadis nombre de una diosa del antiguo panteoacuten escandinavo El nombre de
vanadio le fue puesto en el antildeo 1830 atribuyeacutendoselo a un quiacutemico sueco pero su verdadero
descubridor fue el quiacutemico madrilentildeo Andreacutes Manuel del Riacuteo en 1801 quien lo denominoacute
eritronio pero no se le reconocioacute al creerse entonces que era cromo impuro
Portada de la memoria el
descubrimiento del
Wolframio
El nombre vulgar del
elemento wolframio en ingleacutes
y en franceacutes es ldquotungstenordquo
Sin embargo la IUPAC
recomienda que el nombre de
los compuestos sea en todos
los idiomas el derivado del
que propusieron los
descubridores del elemento
Dice el texto en ingleacutes del
acuerdo de la IUPAC
ldquowolframate and not
tungstaterdquo
Fausto de
Elhuyar
Juan Joseacute de
Elhuyar
Al final de su Memoria sobre el descubrimiento del wolframio escriben los hermanos Elhuyar
laquoDaremos a este nuevo metal el nombre de wolfram tomaacutendolo del de la materia de la que lo
hemos sacado Este nombre responde mejor que el de tungsteno por ser el wolfram un mineral
que se conociacutea mucho antes Mudamos su terminacioacuten m en n para acomodar mejor al
genio de nuestra lengua las denominaciones de las sales que se forman con esta sustancia
llamaacutendolas sales volfraacutemicasraquo Escribiacutean los nombres del mineral y del elemento obtenido de
eacutel con v porque la W (con la que se escribiacutea el mineral e lenguas) era inexistente en la lengua
espantildeola del XVIII
A1 Indica para los descubridores espantildeoles de elementos quiacutemicos Antonio de Ulloa los
hermanos Elhuyar y Andreacutes Manuel del Riacuteo que elementos descubrieron y coacutemo lo hicieron
Busca y realiza una pequentildea biografiacutea de cada uno de ellos
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COMENTARIOS DE TEXTOS ORIGINALES DE BLAS CABRERA
LOS AacuteTOMOS
Por uacuteltimo conviene insistir en que el cuadro de Mendelejeff al establecer las analogiacuteas y diferencias entre los aacutetomos revela una organizacioacuten de la distribucioacuten de los electrones que ciertamente no es caprichosa Sin salirnos de las noticias que nos suministran los fenoacutemenos eleacutectricos pongamos en evidencia que la condicioacuten de iones no es la normal de los aacutetomos de la materia en general El estado normal de equilibrio es siempre el neutro La presencia de iones simples o compuestos supone fuerzas entre ellos particularmente el grupo maacutes importante de las llamadas valencias La presencia de los electrones en los aacutetomos exige por tanto para su neutralizacioacuten la existencia de cargas positivas la cual hasta ahora no la hemos sentildealado sino en el caso de los cationes atribuidos a la peacuterdida de electrones El descubrimiento efectivo de su intervencioacuten como constituyente de la materia ha sido una de las obras fundamentales realizadas por Rutherford el sucesor de JJ Thomson en el laboratorio Cavendish de Cambridge Inglaterra El meacutetodo utilizado para este fin ha sido el bombardeo de los cuerpos mediante el tipo de radiaciones llamadas α de los cuerpos radiactivos proyectiles de fantaacutestica energiacutea que lanzan principalmente algunos de los aacutetomos de gran masa descubiertos por los esposos Curie y a cuyo conocimiento contribuyeron activamente Rutherford y sus disciacutepulos Tales proyectiles estaacuten electrizados positivamente y al penetrar de modo violento en los aacutetomos descubren en las profundidades de eacutestos un nuacutecleo que les desviacutea de su trayecto rectiliacuteneo precisamente porque estos estaacuten tambieacuten electrizados de modo positivo y repelen a las partiacuteculas α Asiacute se ha encontrado el lugar donde se oculta esta carga Precisamente las propias partiacuteculas α no son otra cosa que nuacutecleos de He desprovistos de sus dos electrones que le acompantildean en el estado neutro seguacuten indica el cuadro de Mendelejeff Esto nos fuerza a pensar que al menos los aacutetomos maacutes pesados contienen en su seno dichos nuacutecleos de He ya formados y aun se ha probado que estaacuten formando parte de los propios nuacutecleos denunciando que esta nueva regioacuten de los aacutetomos posee una organizacioacuten muy compleja A su conocimiento se ha llegado por el meacutetodo del bombardeo ya indicado Las quebraduras violentas de su trayectoria son la consecuencia de que en ellos se encierra la casi totalidad de la masa de cada aacutetomo y tambieacuten denuncia que precisamente por ser una carga positiva numeacutericamente igual que la que poseen los Z electrones que hemos dicho forman parte del aacutetomo que ocupa el lugar Z en el cuadro de Mendelejeff Seguacuten eacuteste puede ya darse una primera descripcioacuten de los aacutetomos distribuyendo en ellos un nuacutecleo que contiene casi toda la masa del aacutetomo y toda su carga positiva Todo ello concentrado en un volumen muy pequentildeo que para los aacutetomos maacutes masivos apenas alcanza un diezmileacutesimo del tamantildeo total del aacutetomo En el resto de eacutel que llamaremos zona cortical soacutelo existen los Z electrones de los que ya hemos hablado donde caben holgadamente puesto que cada uno seguacuten hemos visto poco maacutes arriba tiene apenas un radio del orden de un 100 mileacutesimo del aacutetomo completo y por tanto ocupan igual que una mosca en un saloacuten de algunos centenares de metros cuacutebicos de cabida
Clave de lectura del texto Los aacutetomos de Blas Cabrera 1 Realiza un resumen del texto Sentildealando las ideas principales 2 Estudiar los teacuterminos nuevos que aparecen en eacutel Realiza la correspondiente ficha de vocabulario 3 iquestQueacute es el cuadro de Mendelejeff iquestExisten otros similares Hacer un estudio sobre ello consultando la bibliografiacutea a su alcance 4 Definir el concepto de ioacuten y poner ejemplos
5 iquestQueacute son las partiacuteculas 6 iquest Coacutemo se entendiacutea en esta eacutepoca lo que era un aacutetomo iquest Existen diferencias con las creencias actuales Expliacutequelo detalladamente 7 iquestQueacute son los modelos atoacutemicos iquestCuantos modelos atoacutemicos conoces iquestEn que consiste el modelo atoacutemico de Rutherford En que ideas se baso que hechos consiguioacute explicar cuaacuteles son sus limitaciones Por que otros modelos ha sido sustituido 8 Realiza una pequentildea biografiacutea de Blas Cabrera sentildealando sus principales aportaciones a la Ciencia las principales instituciones en las que participo y los aspectos maacutes relevantes de la sociedad de su eacutepoca 9 Describe coacutemo era la situacioacuten de la ciencia y de los cientiacuteficos en Espantildea en la primera mitad del siglo XX Sentildeala la influencia de los diferentes momentos sociales en el desarrollo de la Ciencia 10 iquestQuieacutenes eran los esposos Curie Habla de ellos iquestCuaacuteles fueron sus aportaciones cientiacuteficas iquestQueacute aplicaciones han tenido sus descubrimientos iquestQueacute influencia han tenido las mismas en la sociedad
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AacuteTOMOS Y MOLEacuteCULAS1
Otra circunstancia interesante que conviene analizar cuando se estudia la nocioacuten de
materia y su evolucioacuten es la suerte que corrioacute el viejo problema del atomismo o continuidad que
dividioacute profundamente a los filoacutesofos del mundo griego Los aacutetomos de Anaxaacutegoras Demoacutecrito
y Leucipo significan la imposibilidad de la divisioacuten indefinida de la materia y en vez de ella la
seguridad de que existe un liacutemite inferior para el tamantildeo posible de las partiacuteculas separables de
un cuerpo con la condicioacuten de mostrar identidad de naturaleza con el cuerpo primitivo Cuando
la naturaleza de estas hipoteacuteticas partiacuteculas que limitan la divisioacuten es ideacutentica para todas se las
llama hoy moleacuteculas La divisioacuten de ellas es auacuten posible formando los aacutetomos y pueden ser
ideacutenticas o heterogeacuteneas En el primer supuesto el cuerpo se dice simple y en el segundo
compuesto El nuacutemero de cuerpos simples es pequentildeo no llegan a un centenar los aacutetomos que se
han podido obtener mientras que el de moleacuteculas compuestas con ellos es praacutecticamente
indefinido
Clave de lectura
Despueacutes de leer detenidamente este fragmento del mencionado artiacuteculo de Blas Cabrera intenta
contestar las siguientes cuestiones
1 Enuncia brevemente cada una de las teoriacuteas atoacutemicas que se han dado
2 iquestCoacutemo define Cabrera los cuerpos simples y los compuestos Expliacutecalo con claridad
3 Define con tus palabras aacutetomo moleacutecula elemento compuesto
4 iquestQuieacuten fue Blas Cabrera Haz una pequentildea biografiacutea del mismo iquestQueacute otros cientiacuteficos
espantildeoles o extranjeros fueron contemporaacuteneos de eacutel
1
CABRERA B (1943) Cincuenta antildeos en la concepcioacuten del concepto de materia Cuadernos Americanos2 nordm 5 74-93 Meacutexico
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Breve biografiacutea de Linus Pauling ldquoQuiacutemico y pacifistardquo
Linus Pauling
(Portland Oregoacuten 1901-Big Sur California 1994) Quiacutemico estadounidense
Profesor y director del instituto tecnoloacutegico de California investigoacute la
estructura molecular y los enlaces quiacutemicos de los compuestos complejos e
introdujo la mecaacutenica cuaacutentica en el estudio de la quiacutemica Sus trabajos le
valieron el premio Nobel de quiacutemica en 1954 Infatigable activista en favor de
la paz y contrario a las armas atoacutemicas por lo que recibioacute el premio Nobel de
la paz en 1962 y el premio Lenin de la paz en 1970 Reviste especial importancia su obra ldquoThe
Nature of the Chemical Bondrdquo (ldquoLa naturaleza del enlace quiacutemicordquo) (1939)
COMENTARIO DE TEXTO No maacutes guerra
Texto1 ldquoCreo que el descubrimiento de la fisioacuten controlada de nuacutecleos atoacutemicos y la liberacioacuten
controlada de energiacutea nuclear es el mayor hallazgo realizado desde que el hombre primitivo
descubrioacute el uso controlado del fuego Un solo kilo de material fisionable como fuente de energiacutea
equivale a maacutes de dos millones de kilogramos de carboacuten Si se tienen en cuenta la abundancia de
material fisionable en la naturaleza se comprende la promesa de energiacutea nuclear que representa
para el mundo del futuro y la posibilidad de que contribuya grandemente al bienestar humano si
la civilizacioacuten no es aniquilada antes por la guerra No podemos quedar impasibles ante la
posibilidad de que estos importantes descubrimientos cientiacuteficos puedan ser utilizados para el
sufrimiento y el exterminio de la humanidad Nos debemos oponer a toda costa a la escalada de
armamentos y al uso de la energiacutea nuclear para fines beacutelicos ldquo
Linus Pauling(1950) Quiacutemica General
Uno de los hombres maacutes activos en la campantildea contra las pruebas nucleares y uno de los de
mayor eacutexito en despertar la conciencia de la comunidad cientiacutefica fue Linus Pauling laureado con
el Premio Nobel de Quiacutemica y de la Paz En enero de 1958 Pauling entregoacute a Dag Hammaumlrshjoumlld
Secretario General de Las Naciones Unidas una peticioacuten firmada por 9235 cientiacuteficos (cantidad
que luego superoacute los 11000) correspondientes a 49 paiacuteses Entre los firmantes habiacutea muchos
premiados con el Nobel La peticioacuten era la siguiente
Texto 2 ldquoNosotros los cientiacuteficos abajo firmantes solicitamos que se realice ahora un acuerdo
internacional para detener las pruebas con armas nucleares
Cada ensayo de bomba nuclear difunde una carga adicional de elementos radioactivos sobre todo
territorio del mundo Cada suma adicional de radiacioacuten origina un dantildeo a la salud de los seres
humanos en el mundo entero y un dantildeo al plasma humano que importa la reproduccioacuten lo cual
lleva al aumento en la cantidad de nintildeos defectuosos que podraacuten nacer en futuras generaciones
Mientras estas armas soacutelo se encuentren en poder de tres potencias seraacute factible un acuerdo para
llegar a su control Si las pruebas continuacutean y si la posesioacuten de estas armas se extiende a otros
gobiernos aumentaraacute considerablemente el peligro de que estalle una catastroacutefica guerra nuclear
por la accioacuten irreflexivo de alguacuten liacuteder nacional irresponsable
Un acuerdo internacional que detenga ahora las pruebas de bombas nucleares podraacute servir como
primer paso hacia un desarme maacutes amplio y hacia la efectiva y final abolicioacuten de las armas
nucleares Terminar los experimentos con las bombas nucleares seraacute como los primeros rayos de
sol de la esperanza en que confiacutea la sufriente humanidadrdquo
(1958) Siguen 11000 firmas de eminentes cientiacuteficos de 49 paises PAULING L (1958) The Scientitists Petition to the United Nations in No More War Londres
Gollanez
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
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TRABAJOS PRAacuteCTICOS DE ESTRUCTURA ATOacuteMICA
ENSAYOS A LA LLAMA OBJETIVO Reconocer la presencia de un elemento por el color de la llama
MATERIAL PRODUCTOS
Hilo de nicromo
Mechero Bunsen
Espaacutetula
Caacutepsulas de porcelana
Aacutecido clorhiacutedrico concentrado Sales (por ejemplo nitratos o cloruros) de sodio potasio estroncio bario y cobre
PROCEDIMIENTO 1 Pon en una caacutepsula de porcelana de 10 a 15 mi- de aacutecido clorhiacutedrico Con una espaacutetula antildeade una pequentildea cantidad del compuesto de sodio disponible 2 Humedece el extremo de un hilo de nicromo en la disolucioacuten anterior y aceacutercalo a la llama de un mechero Bunsen Procura que dicha llama sea lo maacutes incolora posible 3 Anota el color que adquiere la llama 4 Limpia el hilo de nicromo introducieacutendolo en otra caacutepsula que contenga uacutenicamente aacutecido clorhiacutedrico concentrado Repite los tres pasos anteriores con cada uno de los otros compuestos suministrados Rellena la tabla siguiente
Compuesto Color de la llama
Compuesto de sodio
Compuesto de potasio
Compuesto de estroncio
Compuesto de bario
Compuesto de cobre
ACTIVIDADES 1 Explica por queacute los iones metaacutelicos colorean la llama 2 iquestPor queacute es importante limpiar el hilo de nicromo antes de un nuevo ensayo 3 iquestCoacutemo se podriacutea detectar la presencia de alguno de los elementos anteriores en una muestra problema
Trabajo praacutectico orientado como una pequentildea investigacioacuten
iquestCoacutemo variacutea el comportamiento quiacutemico de los aniones cloruro bromuro y yoduro y la
variacioacuten de la afinidad electroacutenica entre los elementos cloro bromo y yodo
El cloro el bromo y el yodo son sustancias que se disuelven en agua
y en tetracloruro de carbono dando disoluciones coloreadas
Vamos a estudiar el desplazamiento de de cloruros bromuros y
yoduros por los haloacutegenos obteniendo la variacioacuten de la afinidad
electroacutenica competitiva de los haloacutegenos
Disentildea una experiencia que te permita averiguar la variacioacuten
del comportamiento quiacutemico de los aniones cloruro bromuro
y yoduro y la variacioacuten de la afinidad electroacutenica entre los
elementos cloro bromo y yodordquo
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
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Espectros atoacutemicos
Objetivo
Observar el espectro continuo producido
por la luz solar
Observar el espectro discontinuo
producido por un tubo fluorescente y por
una laacutempara de sodio
Material
Espectroscopio de bolsillo o de laboratorio
Fundamento teoacuterico
Si hacemos pasar la luz solar a traveacutes del prisma oacuteptico de un
espectroscopio observamos que se desdobla y aparece a continuacioacuten una
serie de colores diferentes que llamamos espectro (lo que
comuacutenmente se denomina arco iris) Cada color corresponde a frecuencias
determinadas Asiacute la luz solar presenta un aspecto con todos los colores
que denominamos espectro continuo pues los liacutemites de
dichos colores no son niacutetidos y forman un todo ininterrumpido
Al analizar la radiacioacuten emitida por los aacutetomos se observa que cada aacutetomo soacutelo emite o absorbe radiacioacuten
de determinadas frecuencias que en los espectros aparecen como una serie de liacuteneas cuyo valor puede ser
medido mediante una escala superpuesta en ellos a tal efecto Se trata de espectros
discontinuos Un elemento quiacutemico emite siempre las mismas rayas cuyas frecuencias son
caracteriacutesticas de cada uno y sirven para identificarlo
Procedimiento
Observa la luz que proviene de una ventana analizaacutendola con el espectroscopio de
bolsillo y apreciaraacutes niacutetidamente el espectro continuo Dibuja en su cuaderno el espectro
obtenido
Baja las persianas y enciende un tubo fluorescente Observa y dibuja el espectro
Prepara la luz de sodio o de mercurio y observa y dibuja el espectro obtenido
Analiza y responde
Describe en cada caso tus observaciones sobre
El espectro de la luz solar
El espectro de la luz emitida por un tubo fluorescente
El espectro de la luz emitida por una laacutempara de sodio
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
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INVESTIGANDO ELEMENTOS QUIacuteMICOS
Observacioacuten y propiedades de metales y no metales Se trata de estudiar y reconocer diferentes sustancias y realizar ensayos con sus propiedades que permitan clasificarlos en metales y no metales Actividades previas
A1 Sentildeala las principales diferencias entre metales y no metales comparando sus propiedades
fiacutesicas y las quiacutemicas
A2 Busca informacioacuten y recoge en una tabla las principales propiedades de sodio magnesio
aluminio cinc azufre y yodo
Trabajo experimental
A3 Realiza las experiencias que te permitan responder las preguntas sobre las siguientes
sustancias y analiza los resultados
1 Sodio
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta
iquestTiene brillo metaacutelico
iquestEs blando iquestEs muy reactivo
Observa y describe su reaccioacuten con el agua
2 Magnesio
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta
iquestTiene brillo metaacutelico helliphellip
iquestEs blando iquestEs muy reactivo
Observa y describe su combustioacuten reaccioacuten con el oxiacutegeno
3 Aluminio
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta
iquestTiene brillo metaacutelico
iquestEs blando iquestEs muy reactivo
Reaccioacuten con los aacutecidos (HCl)
Cinc
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta
iquestTiene brillo metaacutelico
iquestEs blando
iquestEs muy reactivo
Observa y describe su reaccioacuten con el agua
Reaccioacuten con los aacutecidos (HCl)
4 Azufre
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta
iquestTiene brillo metaacutelico
iquestEs blando iquestEs muy reactivo
Observa y describe su reaccioacuten al calentarlo
7 Yodo
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta iquestTiene brillo metaacutelico helliphelliphelliphelliphellip
iquestEs blando Es muy reactivo
Observa y describe lo que ocurre al calentarlo
ACTIVIDADES POSTERIORES A LA EXPERIENCIA A4 Realiza un informe en el que recojas los objetivos del trabajo praacutectico los materiales de
laboratorio utilizados el procedimiento seguido las dificultades encontradas los datos
obtenidos y los resultados y conclusiones a las que llegues
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
580
INVESTIGANDO EL TIPO DE ENLACE DE LAS SUSTANCIAS QUIacuteMICAS
iquestQueacute tipos de enlace y que propiedades tienen las diferentes
sustancias quiacutemicas
Las propiedades que presentan las diferentes sustancia estaacuten
relacionadas con su tipo de enlace por lo que podemos usar algunas
propiedades para identificar el tipo de enlace que presentan ioacutenico
covalente o metaacutelico
1 ACTIVIDADES INICIALES (Antes de la experiencia)
11 Indica alguna forma de diferenciar las sustancias ioacutenicas
covalentes y metaacutelicas
12 Realiza una lista con las propiedades que caracterizan los diferentes tipos de enlaces y que
sirven para diferenciarlos
13 De todas las propiedades mencionadas anteriormente sentildeala iquestCuaacuteles de ellas podriacuteas
comprobar faacutecilmente en el laboratorio
2 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
Averiguar el tipo de enlace a traveacutes de las propiedades que presentan siete sustancias
desconocidas dadas (Se puede tratar de sal comuacuten azuacutecar limaduras de cobre yodo azufre
glucosa nitrato de plomo)
21 Analiza el problema y formula varios interrogantes o preguntas cuya respuesta se pueda
abordar experimentalmente y no permita determinar el tipo de enlace de cada sustancia
3 EMISIOacuteN DE HIPOacuteTESIS 31 Basaacutendote en su aspecto fiacutesico anticipa una solucioacuten a modo de hipoacutetesis y sentildeala que
sustancias seguacuten sus aspecto crees que presentaran enlace ioacutenico cuaacuteles el covalente y cuales
enlace metaacutelico
4 DISENtildeO EXPERIMENTAL
41 Explica con detalle como procederiacuteas en el laboratorio para identificar el tipo de enlace que
tienen varias sustancias desconocidas
42 Haz una lista con el material y los reactivos que necesitas para poder identificar el tipo de
enlace de las diferentes sustancias En especial indica el procedimiento para poder determinar
a) punto de fusioacuten o ebullicioacuten b) solubilidad en agua c) solubilidad en un disolvente
orgaacutenico d) conductividad eleacutectrica (soacutelido fundido en disolucioacuten)
43 Prepara una tabla que te permita recoger los resultados experimentales con las diferentes
propiedades de las siete sustancias y que nos permitan determinar el tipo de enlace Compaacuterala
con la suministrada
5 REALIZACIOacuteN EXPERIMENTAL
51 Con el visto bueno del profesor o profesora realiza la experiencia siguiendo el plan disentildeado y
anotando los resultados y las observaciones necesarias Recoge al menos los datos suministrados en la
siguiente tabla
Sustancia Aspecto
fiacutesico
Punto de
fusioacuten
Solubilidad
en agua
Solubilidad
en C Cl4
Conductividad
Fundida o en
disolucioacuten
Tipo de
enlace
A
B
C
D
E
F 6 RESULTADOS EXPERIMENTALES REALIZACIOacuteN DE UN INFORME
61 Identifica las sustancias problema de la praacutectica con la lista de sustancias que te indique el
profesor
62 La sal y el azuacutecar se disuelven de forma parecida en agua iquestPor queacute una disolucioacuten es
conductora y la otra no iquestPor queacute las sustancias ioacutenicas tienen un alto punto de fusioacuten
63 Realiza un informe completo de todo el proceso realizado desde el anaacutelisis del problema a
los resultados obtenidos y las conclusiones que obtengas
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
581
DOCUMENTO DE APOYO
Tipos de sustancias seguacuten sus enlaces
Compuestos
ioacutenicos
Compuestos
covalentes
moleculares
Compuestos
covalentes atoacutemicos Metales
Partiacuteculas en el
cristal (Especies
quiacutemicas enlazadas)
Iones Cationes y
aniones
(Cristales ioacutenicos)
Moleacuteculas
Aacutetomos
(cristales covalentes )
Cationes y
electrones
deslocalizados (cristales
metaacutelicos)
Fuerzas presentes Enlaces ioacutenicos
Enlaces covalentes
intramoleculares
Fuerzas
intermoleculares
(De Van der Waals o
de puentes de
Hidroacutegeno)
Enlaces covalentes Enlaces
metaacutelicos
Puntos de fusioacuten Altos por encima de
600 ordmC
Bajos en general de
-272 ordmC a 400 ordmC Elevados entre 1200 ordmC y
3600 ordmC Variados de -39
ordmC a 3400 ordmC
Solubilidad Solubles en agua y
otros disolventes
polares
Insolubles en agua
Las sustancias
apolares son
solubles en
disolventes apolares
(orgaacutenicos) Las
polares en
disolventes polares
(como el agua)
Insolubles
Insolubles
Solubles en otro
metal fundido
(aleaciones)
Conductividad
eleacutectrica
Conductores soacutelo en
disolucioacuten o
fundidos
(Electrolitos de 2ordm
orden)
Sustancias apolares
no conductoras
Sustancias polares
algo conductoras
No conductores Buenos
conductores en
estado soacutelido
(electrones
libres)
Otras
caracteriacutesticas
Forman redes
cristalinas de gran
estabilidad
La disolucioacuten de
los compuestos
ioacutenicos produce la
disociacioacuten ioacutenica de
eacutestos
Duros fraacutegiles y
quebradizos
En condiciones
ordinarias pueden
ser gases liacutequidos o
soacutelidos volaacutetiles
Soacutelidos muy blandos
Puntos de fusioacuten y
de ebullicioacuten bajos
porque al fundir o
hervir soacutelo se
rompen las
atracciones
intermoleculares
Los maacutes duros de todos
los soacutelidos como
consecuencia de la gran
estabilidad de sus
enlaces
No conducen la
electricidad ya que no
tienen iones y sus
electrones de valencia
claramente localizados
carecen de libertad de
desplazamiento
Los valores maacutes
altos de puntos
de fusioacuten
corresponden a
los metales de
las series de
transicioacuten
Densidades
elevadas debido
a sus estructuras
compactas
Buenas
propiedades
mecaacutenicas
tenaces duacutectiles
y maleables
Ejemplos NaCl CaBr2 KI
Ca O K2O K2SO4
H20 (s) I2 S8
C10 H8 (naftaleno)
C12H22O11 (sacarosa)
C6H1206 (glucosa)
Gases H2 O2 N2
NH3 HF
C (diamante)
Si O2 (cuarzo) SiC (carborundo)
Al Na Ca Fe
Cu Au Ag
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
582
DOCUMENTO DE APOYO
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
583
DOCUMENTO DE APOYO MAPA CONCEPTUAL
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
561
Otras direcciones para el bloque I Estructura atoacutemica
Una direccioacuten muy interesante de estructura atoacutemica con numerosas animaciones interactivas en flash
Leccioacuten 3 ldquoLeccioacuten interactiva sobre el Sistema Perioacutedicordquo
httpeoscnicemecdesmem2002quimicaindexhtml Aquiacute puedes ver lo siguiente
Evolucioacuten histoacuterica de la tabla perioacutedica
Orbitales atoacutemicos y estructura electroacutenica
Todos los espectros atoacutemicos de los elementos quiacutemicos (hasta Z=98)
Caracteriacutesticas de los elementos quiacutemicos
Historia de la Ciencia
Tabla perioacutedica actual Caracteriacutesticas
Propiedades perioacutedicas
Juegos
Etc
No olvides trabajar en esta direccioacuten Te ayudaraacute a comprender el bloque de estructura atoacutemica de
quiacutemica Sobre todo analiza los apartados subrayados
Leccioacuten 4 ldquoLeccioacuten interactiva sobre el Sistema Perioacutedico y propiedades perioacutedicasrdquo
Teclea la direccioacuten o pulsa con control sobre el graacutefico
httpeoscnicemecdesmem2000tablapindexhtm
Aquiacute encontraraacutes
Concepto del aacutetomo a lo largo de la historia
Propiedades perioacutedicas
Tabla perioacutedica
Actividades tipo test y actividades a desarrollar Actividades
Usando el programa determinar y describir razonadamente el elemento de mayor energiacutea de ionizacioacuten
el elemento de menor energiacutea de ionizacioacuten
el elemento de mayor radio atoacutemico
el grupo al que pertenecen los elementos que presentan mayor potencial de ionizacioacuten en
cada periacuteodo
una regla general que indique la variacioacuten del radio atoacutemico dentro de un mismo grupo y
dentro de un mismo periodo
una regla general que indique la variacioacuten del potencial de ionizacioacuten en el sistema
perioacutedico
coacutemo variacutea de forma general el radio atoacutemico en los grupos
cuaacuteles son los elementos de mayor y menor valor de electronegatividad
una regla general que indique la variacioacuten de la electronegatividad en los periacuteodos del
sistema perioacutedico
una regla general que indique la variacioacuten de la electronegatividad en los diferentes grupos
del sistema perioacutedico
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
562
Otra direccioacuten maacutes
Leccioacuten 5 ldquoLeccioacuten interactiva sobre los nuacutemeros
cuaacutenticos y los orbiacutetales atoacutemicosrdquo Entra en la siguiente
direccioacuten
httpwebphysicsdavidsoneduAppletsHydrogenicdefault
html
(Haz clic sobre el grafico pulsando control)
En esta direccioacuten podraacutes dibujar todos los orbitales
atoacutemicos (s p d y f) y veraacutes como medida que ldquonrdquo
aumenta tambieacuten lo hace el orbital asiacute 1s lt 2s lt3s
2plt3plt4p etc Se puede ver a los orbitales de tres formas
distintas radial angular y mapa de densidad
electroacutenica (nube de carga)
Desde un punto de vista mecano-cuaacutentico los nuacutemeros cuaacutenticos son soluciones de la ecuacioacuten
de Schroumlndinger
nordmcuaacutentico posibles valores
n principal 123 l secundario 0(n-1)
m magneacutetico -l 0+l
Modifica los tres nuacutemeros cuaacutenticos y observa su representacioacuten
En la columna o tabla puedes modificar los valores de los nuacutemeros cuaacutenticos (nlm) del aacutetomo
de Hidroacutegeno Al hacer clic sobre Dibuja o ldquoPlotrdquo se representaraacuten Despueacutes de familiarizarte con el funcionamiento del applet realiza las siguientes actividades
ACTIVIDADES
1 Indica cuaacutentos orbitales pueden existir a) en el primer nivel de energiacutea b) en el segundo nivel
de energiacutea Escribe coacutemo se denominan dibujalos e indica los tres nuacutemeros cuaacutenticos que
caracterizan a cada uno de ellos Comprueba tus respuestas por medio del applet y realiza un
informe con los resultados obtenidos
2 Describe la forma geomeacutetrica y el nuacutemero de orbitales s p y d que hay en el tercer nivel de
energiacutea Describe los tres nuacutemeros cuaacutenticos que caracterizan a cada uno de ellos Comprueacutebalo
mediante el applet
3 Indica razonadamente si las siguientes ternas de nuacutemeros cuaacutenticos (nlm) pueden representar
a un orbital Indica en cada caso a cuaacutel y comprueacutebalo mediante el applet
a) (100) b) (000) c) (111) d) (200) e) (201) f)(210) g) (211)h) (21-1) i)
(220) j)(31-1) k) (321) l) (123) Comprueba tus respuestas mediante el applet y
justifica los resultados obtenidos
Volver a la paacutegina proncipal
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
563
EL EXPERIMENTO DE DISPERSIOacuteN DE LAS PARTIacuteCULAS ALFA
ERNEST RUTHERFORD (1871-1937)
ldquohellip Habiacutea observado la dispersioacuten de partiacuteculas y el doctor Geiger en mi laboratorio lo habiacutea
examinado con detalle Encontroacute que en laminas de metales pesados que
la dispersioacuten era normalmente pequentildea del orden de un grado Un diacutea
Geiger vino y me dijo iquestNo piensa que el joven Marsden a quien estoy
formando en meacutetodos radiactivos debe empezar una pequentildea
investigacioacuten Por entonces yo habiacutea pensado tambieacuten en eso y dije iquestPor
queacute no lo dejamos ver si una partiacutecula puede escapar formando un
aacutengulo grande Puedo decirle en confianza que no creiacute que esto tuviera
lugar pues sabiacuteamos que las partiacuteculas eran partiacuteculas muy raacutepidas con
gran masa y una gran cantidad de energiacutea cineacutetica y puede demostrarse que si la dispersioacuten se debe
al efecto de acumulacioacuten de pequentildeas dispersiones la probabilidad de dispersioacuten de una partiacutecula
hacia atraacutes era muy pequentildea
Despueacutes recuerdo que dos o tres diacuteas maacutes tarde Geiger vino hacia miacute con gran excitacioacuten
diciendo Hemos podido obtener algunas partiacuteculas yendo hacia atraacutes retrocediendo hacia
nosotros
Este era sin duda el hecho maacutes increiacuteble que habiacutea sucedido en mi vida Era casi tan
increiacuteble coacutemo si lanzases una concha de 15 pulgadas a un trozo de papel de seda y volviera hacia
ti y te golpease En consideracioacuten al hecho comprobeacute que esta dispersioacuten hacia atraacutes debe ser el
resultado de una colisioacuten simple y cuando hice los caacutelculos comprobeacute que era imposible obtener
nada de este orden de magnitud a menos que se coja un sistema en el cual la gran parte de la masa
del aacutetomo se concentreacute en un nuacutecleo diminuto Fue entonces cuando tuve la idea de un aacutetomo con
un centro de masa diminuto provisto de una cargardquo
Ernest Rutherford ( 1911)
Adaptado de DICKERSON R GRAY H y HAIGHT G (1980) Principios de Quiacutemica Reverteacute
Barcelona
ACTIVIDADES PARA COMENTAR EL TEXTO DEL EXPERIMENTO DE
RUTHERFORD
1 Lee el texto anterior iquestCuaacutel fue el origen del experimento
2 Completa la ficha de vocabulario con los teacuterminos cientiacuteficos que desconozcas
3 Haz un breve resumen utilizando tus propias palabras de las ideas maacutes importantes del texto
Pon un tiacutetulo adecuado al texto
4 A que se refiere el investigador cuando habla de los meacutetodos radiactivos Busca informacioacuten
sobre ello y descriacutebelo
5 Explica iquestqueacute son las partiacuteculas alfa iquestCoacutemo se obtienen iquestPara queacute las utilizo Rutherford
6 Sentildeala aplicaciones que conozcas de las reacciones nucleares
7 Localiza y sentildeala en el texto distintos aspectos de la metodologiacutea cientiacutefica que veas
reflejados en su lectura
8 Di el nombre y expoacuten la teoriacutea atoacutemica del cientiacutefico que en el siglo XIX pensaba que los
aacutetomos eran partiacuteculas indivisibles
9 Explica brevemente como se descubrieron las partiacuteculas fundamentales del aacutetomo
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
564
En el dibujo siguiente se muestra una representacioacuten esquemaacutetica del montaje experimental utilizado
por Rutherford para estudiar la ldquodispersioacuten de partiacuteculas
Comenta y describe la funcioacuten de cada uno de los elementos utilizados en el montaje experimental
Diferencia entre materiales y aparatos y completa un cuadro como el siguiente
ELEMENTOS DEL MONTAJE
EXPERIMENTAL
FUNCIOacuteN QUE DESEMPENtildeAN
MATERIALES
APARATOS
ACTIVIDAD Los resultados previsibles para este experimento deberaacuten ser interpretados en
funcioacuten de una teoriacutea la misma que guioacute el disentildeo experimental y las observaciones a realizar
1 ) iquestDe queacute teoriacutea se trata iquestQueacute investigador la elaboroacute Describe sus aspectos fundamentales
2) iquestQueacute modelos teoacutericos se utilizan en dicha teoriacutea para explicar los hechos observados
3) De acuerdo al montaje experimental realizado (esquematizado en el dibujo) iquestQueacute observaciones se espera
encontrar Razona sobre ello y descriacutebelas
4) Representa mediante un dibujo los resultados maacutes probables iquestRealmente se encontraron eacutestos Antildeade en
el dibujo las discrepancias encontradas
5)Analiza si existe contradiccioacuten entre los hechos experimentales y la teoriacutea desde la cual se planteoacute y guioacute el
experimento iquestEn queacute consiste esta discrepancia
6)iquestQueacute hizo Rutherford para explicar estos hechos
7) Resultoacute modificada la teoriacutea anterior iquestEn que sentido iquestSe han utilizado nuevos modelos teoacutericos
8)Explica el modelo atoacutemico de Rutherford iquestQueacute hechos consiguioacute explicar iquestCuaacuteles fueron sus
limitaciones iquestQueacute hechos no pudo explicar iquestPor queacute otro modelo atoacutemico fue sustituido
9) Sentildeala aspectos biograacuteficos de Rutherford Sentildealando cronoloacutegicamente hechos cientiacuteficos paralelamente
con los sociales resaltando las caracteriacutesticas de la sociedad de su eacutepoca y las relaciones ciencia tecnologiacutea y
Sociedad (CTS)
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
565
COMENTARIO DE TEXTO UN EXPERIMENTO HISTOacuteRICO CRUCIAL LA EXPERIENCIA DE RUTHERFORD El fiacutesico britaacutenico Ernest Rutherford y sus colaboradores Hans Geiger y Ernest Marsden en 1911 bombardearon con partiacuteculas alfa (con carga positiva) una laacutemina muy fina de oro y observaron que aunque la mayor parte de las partiacuteculas la atravesaban sin desviarse unas pocas sufriacutean una desviacioacuten bastante acusada e incluso algunas rebotaban al llegar a la laacutemina Para explicar estos resultados Rutherford propuso el modelo nuclear del aacutetomo seguacuten el cual la carga positiva de un aacutetomo y la mayoriacutea de su masa estaacuten concentradas en una pequentildea regioacuten central llamada nuacutecleo En este modelo los electrones con carga negativa giraban en oacuterbitas alrededor del nuacutecleo
Actividades
1 iquestQueacute resultados de la dispersioacuten de partiacuteculas alfa cabiacutea esperar seguacuten el modelo atoacutemico de Thomson (los aacutetomos son una esfera de masa y carga uniformes)
2 iquestQueacute resultados experimentales se obtuvieron 3 iquestCoacutemo interpreto Ruthehrford de los resultados inesperados 4 iquestQueacute conclusiones sobre la estructura del aacutetomo enuncio Rutherford 5 iquestQueacute limitaciones o fallos teniacutea el modelo de Rutherford
Las grandes desviaciones de algunas partiacuteculas alfa solo se podiacutean explicar por choque con una partiacutecula de gran masa y elevada carga positiva Eso hizo desechar a Rutherford el Modelo atoacutemico de Thomson el aacutetomo no puede ser una esfera de masa y carga uniformes (Lo que cabiacutea esperar seguacuten el modelo e Thomson que todo el haz de partiacuteculas alfa atravesase la lamina abrieacutendose algo maacutes dispersioacuten y al chocar con la pantalla se originase una mancha fluorescente en liacutenea con el haz) El mismo Rutherford describioacute su asombro ante el resultado con estas palabras ldquohellip Esto es lo maacutes increiacuteble que me ha ocurrido en mi vida Tan increiacuteble como si un proyectil de 15 pulgadas disparado contra una lamina de papel de seda saliese rebotado se volviera y lo golpease a uno helliprdquo De la interpretacioacuten del experimento crucial (1911) Rutherford concluyo que
Toda su carga positiva del aacutetomo estaba concentrada en un pequentildeo granulo central donde reside ademaacutes toda sus masa (el nuacutecleo)
Los electrones giran alrededor del nuacutecleo para no caer sobre eacutel por atraccioacuten electrostaacutetica
El aacutetomo estaba praacutecticamente hueco El anaacutelisis de los datos experimentales indicaba que el radio del nuacutecleo era maacutes de diez mil veces menor que el del aacutetomo
El nuacutemero de cargas positivas elementales en el nuacutecleo (nuacutemero de protones) coincide con el nuacutemero de orden del elemento en la tabla perioacutedica
Coacutemo la masa atoacutemica de los elementos tiene un valor mucho mayor que el calculado a base de los protones del nuacutecleo predice la existencia de otra partiacutecula nuclear sin carga que llamo neutrones (descubierto por Chadwick en 1932 al bombardear berilio con partiacuteculas alfa)
Modelo Nuclear del aacutetomo Fallos del modelo nuclear En contradiccioacuten con las leyes electromagneacuteticas claacutesicas (el electroacuten al girar emite
energiacutea radiante y acabariacutea cayendo sobre el nuacutecleo)
No explicaba los espectros de rayas discontinuos de los aacutetomos de unas frecuencias caracteriacutesticas
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
566
ACTIVIDAD Realiza un breve comentario de la siguiente carta de Niels Bohr a Rutherford
CORRESPONDENCIA RUTHERFORD - BOHR
hellip ldquoDentro le mando el primer capitulo de mi artiacuteculo sobre la constitucioacuten del aacutetomo Espero que
los proacuteximos le seguiraacuten en unos pocos diacuteas Uacuteltimamente he hecho grandes progresos en el trabajo y
espero tener eacutexito en extender las consideraciones empleadas a un nuacutemero de diferentes fenoacutemenos
tales como la emisioacuten de las liacuteneas espectrales magnetismo hellip y posiblemente una indicacioacuten de una
teoriacutea de la constitucioacuten de las estructuras cristalinas hellip Como podraacute observar el primer capiacutetulo trata
principalmente del problema de la emisioacuten de las liacuteneas del espectro considerado desde el punto de
vista esbozado en mi carta anterior Trato de demostrar que desde tal punto de vista parece posible
dar una interpretacioacuten simple a la ley del espectro de hidroacutegeno y que el caacutelculo parece estar
cuantitativamente de acuerdo con los experimentos hellip Espero se daraacute cuenta que he considerado
cuidadosamente el uso simultaacuteneo de la mecaacutenica claacutesica y de la nueva visioacuten sobre la teoriacutea de la
radiacioacuten introducida por Planck Estoy deseando saber que le parece todo estordquo
(Carta de Niels Bohr a Rutherford 6 de Marzo 1913)
Adaptado de Marco B (1992)
ACTIVIDAD Resume las ideas fundamentales que se recogen en los siguientes textos
originales de Rutherford
ldquohellipLa idea de la constitucioacuten del nuacutecleo de los aacutetomos surgioacute inicialmente del intento de contar la
dispersioacuten de partiacuteculas que formaban grandes aacutengulos en su paso a traveacutes de finas laacuteminas de
materia Cayendo en la cuenta de la gran masa y velocidad de las partiacuteculas esas desviaciones tan
grandes eran muy considerables e indicaban que un fuerte campo eleacutectrico o magneacutetico existiacutea en el
aacutetomo Teniendo en cuenta estos resultados parecioacute necesario asumir que e l aacutetomo consta de un
nuacutecleo con masa y carga de muy pequentildeas dimensiones comparado con la magnitud normalmente
aceptada del diaacutemetro del aacutetomo Este nuacutecleo cargado positivamente contiene la mayor parte de la masa
del aacutetomo y estaacute rodeado a una cierta distancia de un conjunto de electrones igual en nuacutemero a la
carga positiva del nuacutecleo En estas condiciones un intenso campo eleacutectrico existe cerca del nuacutecleo y
la gran desviacioacuten de las partiacuteculas en un choque con un aacutetomo simple tiene lugar cuando la
partiacutecula pasa cerca del nuacutecleo (Rutherford 1920)
Cuando un chorro de partiacuteculas incide sobre una laacutemina fina de oro u otro metal una
pequentildea cantidad de las partiacuteculas se dispersan hacia el punto de partida y desaparecen formando un aacutengulo de
maacutes de 9 0ordm El nuacutemero de estas partiacuteculas es enormemente grande mucho maacutes de lo esperado si el aacutengulo
pequentildeo de dispersioacuten del rayo principal se suma al efecto resultante de multitud de desviaciones pequentildeas
Parece claro que pasando a traveacutes de la materia las partiacuteculas a encontraban a veces un campo tan intenso en
el aacutetomo que rebotaban en su camino como resultado de la colisioacuten
Cuando consideramos la masa y la energiacutea de una partiacutecula la observacioacuten es maacutes
sorprendente pues indica que el aacutetomo es el lugar de campos de rebote gigantes Suponiendo que las fuerzas
que median en tales colisiones son del tipo electrostaacutetico se puede deducir que para ocasionar tales rebotes
de las partiacuteculas en un choque atoacutemico el aacutetomo debe contener un centro con masa cargada de muy
pequentildeas dimensiones De esto surgioacute la idea del ahora conocido nuacutecleo del aacutetomo en la cual se considera el
aacutetomo compuesto de un nuacutecleo cargado positivamente que contiene la mayor parte de la masa del aacutetomo
rodeado a unas distancias relativamente grandes por una distribucioacuten de electrones iguales en nuacutemero a las
unidades de carga positiva concentrada en su nuacutecleo
(Discurso de Rutherford a la Sclence Masters Association Cambriacutegde 1923 doce antildeos
despueacutes de sus observaciones)
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
567
DOCUMENTO BIOGRAacuteFICO EVOLUCIOacuteN HISTOacuteRICA DE LOS
MODELOS ATOacuteMICOS (Adaptado del almanaque del 2002 de la Sociedad Canaria de profesores de fiacutesica y quiacutemica)
En 1839 con las investigaciones de Faraday sobre el paso de la electricidad a traveacutes de las disoluciones
se pensoacute que los aacutetomos no eran indivisibles tal y como pensaba Dalton Estas investigaciones y las
realizadas en tubos de descargas de gases pusieron de manifiesto la naturaleza eleacutectrica de la materia
Thomson en 1897 mediante sus investigaciones con rayos catoacutedicos identifico el electroacuten tratando de
esbozar una imagen del aacutetomo que tenia en cuenta los nuevos datos Surgen asiacute los modelos atoacutemicos
Niels Bohr (1885-1962) fiacutesico daneacutes propuso el primer modelo precuaacutentico del aacutetomo basado
en tres postulados Recibioacute el Premio-Nobel de fiacutesica en 1922 por su investigacioacuten relativa a la
estructura de los aacutetomos y la radiacioacuten que emana de ellos Trabajoacute
como disciacutepulo de Thomson y Rutherford y cuando visitoacute Estados
Unidos en 1939 llevoacute la noticia de que Hahn Lise Meitner y
Strassman habiacutean descubierto la fisioacuten del uranio Este fue el cimiento
de la bomba atoacutemica desarrollada en Estados Unidos durante la 2ordf
Guerra Mundial
Antes de salir de Dinamarca en l943 perseguido por los nazis
disolvioacute en aacutecido las medallas de oro del Premio Nobel que le habla
dado a guardar Von Laue y Franck La botella con la solucioacuten de oro
se quedoacute en eacutel Laboratorio de Bohr durante la guerra y cuando
regresoacute a Copenhague precipitoacute el oro y mandoacute refundir las medallas
Despueacutes de la Guerra se comprometioacute en actividades humanitarias y
pacifistas asiacute obtuvo el premio Aacutetomos por la Paz en 1957
John Dalton (1766-1844) nacioacute en
Inglaterra en el seno de una familia
humilde A los 19 antildeos ya era director
de escuela y formuloacute su teoriacutea atoacutemica
en 1803 Fue el primero en publicar una
tabla de masas atoacutemicas relativas y en
dar una base cuantitativa de la teoriacutea
atoacutemica
Propuso su teoriacutea atoacutemica en 1808 asiacute
como una tabla de siacutembolos de
elementos maacutes tarde sustituida En
1826 recibioacute la medalla de oro de la
Royal Societyy de Londres y de la
Academia Francesa de Ciencias
Sir Joseph J
Thomson (1856-
1940) onsiderado
el descubridor del
electroacuten abrioacute el
campo de la fiacutesica
de las partiacuteculas
subatoacutemicas con
su trabajo sobre la
desviacioacuten de los
rayos catoacutedicos
(electrones) en un
campo eleacutectrico
Recibioacute el Premio
Nobel en 1906
Ernest Rutherford (1871-1937)
Fundamentoacute el modelo actual del
aacutetomo formado por un nuacutecleo muy
pequentildeo en el que se concentra la
mayor parte de la masa rodeado por
electrones que ocupan un volumen
mucho mayor Esto lo determinoacute en el
antildeo 1910 mediante la dispersioacuten de
partiacuteculas alfa por laacuteminas de oro con
la colaboracioacuten de Geiger y Mardsen
Al recibir el Premio Nobel de quiacutemica
en 1908 dijo y yo que me creiacutea fiacutesico
Erwin
Schroacutedinger
(1887-1961) nacioacute
en Austria y
publicoacute en 1925 su
famosa ecuacioacuten
de ondas que jugoacute
un papel crucial en
el desarrollo de la
mecaacutenica cuaacutentica
GUIacuteA DE LECTURA 1 Lee el documento biograacutefico y realiza un esquema que recoja las ideas fundamentales del mismo
2 Despueacutes de leer el documento biograacutefico elige uno de los cientiacuteficos que aparecen en el mismo y busca la
informacioacuten necesaria y completa sus aspectos biograacuteficos utilizando la ficha y los documentos de apoyo
entregados por el profesorado sentildealando sus principales aportaciones a la Ciencia y a la Sociedad
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
568
FICHA BIOGRAFIacuteAS DE CIENTIacuteFICOS
Nombre del alumnoa _____________________________ Grupo_____________________
ACTIVIDAD Despueacutes de leer la biografiacutea del cientiacutefico completa la siguiente ficha
Busca la informacioacuten necesaria y utiliza los documentos de apoyo entregados por el
profesorado
BIOGRAFIacuteA DEL CIENTIacuteFICO (___________ - __________)
1 PERFIL BIOGRAacuteFICO
(Cronologiacutea que recoja los principales aspectos de su vida y de su
obra Principales aportaciones realizadas Hechos maacutes destacados)
2 FORMACIOacuteN CIENTIacuteFICA
Principales influencias que recibioacute Ideas dominantes de la Ciencia en
la que se formo Cuaacuteles fueron sus maestros y marcos teoacutericos que
existiacutean en su eacutepoca y que influyeron en su formacioacuten Estado en que
se encontraban los problemas que maacutes tarde abordoacute
3 LA CIENCIA Y LA SOCIEDAD DE SU EacutePOCA
Contexto social y poliacutetico que se viviacutea Influencia de la sociedad de su
eacutepoca en los desarrollos cientiacuteficos Principales acontecimientos
ideas sociales y poliacuteticas de la sociedad de su eacutepoca
4 APORTACIONES A LA CIENCIA
Descubrimientos realizados y teoriacuteas elaboradas Principales obras
escritas por orden cronoloacutegico
5 RELACIONES CON SUS CONTEMPORANEOS
Otros cientiacuteficos o personas relevantes de la sociedad de su eacutepoca
6 APLICACIONES TECNOLOacuteGICAS E IMPLICACIONES SOCIALES DE
LOS DESCUBRIMIENTOS CIENTIacuteFICOS
Establecer un paralelismo cronoloacutegico que sentildeale las interrelaciones
entre la Ciencia la Tecnologiacutea y la Sociedad
7 BIBLIOGRAFIacuteA UTILIZADA
Libros o artiacuteculos de revistas utilizados materiales o documentos de
apoyo entregados por el profesorado y utilizados
Resentildear en la forma APELLIDO Nombre (antildeo) Titulo del libro o
artiacuteculo Ciudad Editorial o nombre nuacutemero y paacuteginas de la revista
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
569
DOCUMENTO BIOGRAacuteFICO SISTEMA PERIOacuteDICO Y ENLACE QUIacuteMICO (Adaptado del almanaque del 2002 de la Sociedad Canaria de profesores de fiacutesica y quiacutemica)
Dimitri Mendelegraveiev (1834-1907) nacioacute en Tobolsk (Siberia) y era el maacutes pequentildeo de trece
hermanos En 1856 terminoacute su carrera de quiacutemica y en 1867 fue
nombrado profesor de quiacutemica inorgaacutenica en la Universidad de
San Petersburgo En la formulacioacuten de su Ley Perioacutedica que
se recoge en el texto ldquoLos principios de la Quiacutemica consideroacute
que las propiedades de los aacutetomos se encontraban relacionadas
con sus masas atoacutemicas lo que constituyoacute una idea brillante por
aquella eacutepoca ya que no se conociacutea nada acerca de la estructura
atoacutemica Mendelegraveiev dejo huecos en su tabla y posteriormente
se comproboacute que tenla razoacuten con el descubrimiento de
elementos como el galio (1874) escandio (1879) y germanio
(1885) Hoy se sabe que la base fundamental de la periodicidad
es el nuacutemero atoacutemico y no la masa atoacutemica
En el antildeo 1890 renuncioacute a la Universidad por el trato opresivo
que el gobierno daba a los estudiantes algunos fueron exiliados
a Siberia por la falta de libertad acadeacutemica
Friedrich August Kekuleacute
(1829-1896) quiacutemico alemaacuten al
que se le reconoce el
establecimiento de las bases de
la moderna teoriacutea estructural de
la quiacutemica orgaacutenica En 1858
demostroacute que el carbono era
tetravalente y que sus aacutetomos
podiacutean unirse formando largas
cadenas lo que facilitoacute la
comprensioacuten de los compuestos
orgaacutenicos Descubrioacute la
estructura ciacuteclica de los
compuestos aromaacuteticos como el
benceno de gran importancia
para el desarrollo posterior de
los colorantes
Glibert Newton Lewis (1875-
1946) nacioacute en Massachusetts
En la universidad de Harvard
alcanzoacute el grado de doctor en
1899 y en 1912 fue nombrado
profesor en la Universidad de
Berkeley (California)
Contribuyoacute en diversas aacutereas de
la quiacutemica y fue el primero en
proponer que los aacutetomos
podriacutean mantenerse unidos por
medio de la comparacioacuten de
electrones De acuerdo con esta
idea introdujo el simbolismo de
las estructuras en las que los
electrones de valencia se
representan por puntos Linus Pauling nacioacute en Portland (USA)
en 1901 y se doctoroacute en quiacutemica en 1925
Ha realizado muchas contribuciones a la
comprensioacuten de la naturaleza del enlace
quiacutemico As introdujo conceptos como
electronegatividad y estructuras
resonantes En 1939 publicoacute sus ideas
sobre el enlace quiacutemico en un texto
titulado La Naturaleza del enlace
quiacutemico En 1954 recibioacute el premio
Nobel de quiacutemica por su trabajo de la
estructura molecular En 1962 recibioacute por
segunda vez el Premio Nobel ahora el de
la Paz
Wolfgang Pauil (1900-1958)
fiacutesico austriacuteaco que obtuvo el
Premio Nobel de fiacutesica en 1945
por el descubrimiento del
principio de exclusioacuten que lleva
su nombre Un artiacuteculo titulado
Los principios fundamentales de
la mecaacutenica cuaacutentica escrito en
1933 para el Handbuch der
Physik es reconocido como uno
de los mejores tratados de fiacutesica
cuaacutentica
GUIacuteA DE LECTURA 1 Lee el documento biograacutefico y realiza un esquema que recoja las ideas fundamentales del mismo
2 Despueacutes de leer el documento biograacutefico elige uno de los cientiacuteficos que aparecen en el mismo y busca la
informacioacuten necesaria y completa sus aspectos biograacuteficos utilizando la ficha y los documentos de apoyo
entregados por el profesorado sentildealando sus principales aportaciones a la Ciencia y a la Sociedad
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
570
TEXTO MENDELEIEV Y LA CLASIFICACIOacuteN DE LOS ELEMENTOS
laquoLa clasificacioacuten maacutes corriente de los elementos en metales y no metales esta basada en las
diferencias fiacutesicas entre ellos pero dicha divisioacuten no es tan niacutetida como pareciacutea Por ejemplo el
foacutesforo y otros elementos actuacutean como metales o como no metales seguacuten las ocasiones
Algunos grupos de elementos sin duda forman un todo y representan una serie natural de
manifestaciones semejantes de la materia (haloacutegenos grupo del nitroacutegeno alcalino-teacuterreos etc)
pero el descubrimiento de nuevos elementos tales como el rubidio el cesio y el talio para los
que no se habiacutea previsto sitio en las familias de elementos hasta entonces elaboradas indicaba
lo limitados que eran nuestros conocimientos Por otra parte las propiedades fiacutesicas de los
elementos tales como las oacutepticas eleacutectricas magneacuteticas etc no pueden servir como guiacutea para
una clasificacioacuten de los mismos pues aunque muchas de dichas propiedades se han determinado
con precisioacuten para algunos de ellos lo cierto a que un mismo elemento puede presentar
enormes diferencias en sus propiedades seguacuten el estado en que se encuentre Asiacute por ejemplo
podemos citar el caso del grafito y el diamante
Sin embargo a pesar de las diferencias entre las propiedades que un elemento puede presentar
seguacuten el estado en que se encuentre existe laquoalgoraquo que no cambia que nos permite afirmar que
se trata del mismo elemento En este sentido el uacutenico valor que no cambia que es el mismo
tanto en elemento libre (cualquiera que sea su estado) como cuando se ha combinado con otros
formando compuestos es la masa atoacutemica del elemento Por esta razoacuten me he ocupado de
buscar un sistema de clasificacioacuten de los elementos quiacutemicos basaacutendome en las masas
atoacutemicas El primer intento que hice en esa direccioacuten fue el siguiente Seleccioneacute los elementos
de masa atoacutemica maacutes pequentildea y los ordeneacute de manera creciente Con esto vi que apareciacutea una
periodicidad en sus propiedades raquo
Ensayos de ordenacioacuten de los elementos Dimitri Ivanovich Mendeleieff (1834 - 1907)
ACTIVIDADES
0 Analiza el texto de Mendeleiev y extrae las ideas maacutes importantes 1 iquestQueacute otros intentos conoces de clasificacioacuten de los
elementos Descriacutebelos 2 iquestEn que propiedad se basaba la clasificacioacuten perioacutedica de
los elementos de Mendeleiev 3 iquestEn la actualidad que propiedad se utiliza para la
clasificacioacuten perioacutedica de los elementos 4 Lee la siguiente biografiacutea de Mendeleiev y realiza un
resumen sentildealando los aspectos fundamentales de la misma
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
571
MENDELEacuteIEV DIMITRI IVAacuteNOVICH (1834-1907) Quiacutemico ruso conocido sobre todo por haber elaborado la tabla perioacutedica de los elementos quiacutemicos Esta
tabla expone una periodicidad (una cadencia regular) de las propiedades de los elementos cuando estaacuten
dispuestos seguacuten la masa atoacutemica
Mendeleacuteiev nacioacute en Tobolsk (Siberia) estudioacute quiacutemica en la Universidad de San Petersburgo y en 1859 fue
enviado a estudiar a la Universidad de Heidelberg Alliacute conocioacute al quiacutemico italiano Stanislao Cannizzaro
cuyos planteamientos sobre la masa atoacutemica determinaron su opinioacuten Participo con eacutel en eI I Congreso
Internacional de quiacutemica en Karlsruhe en 1860 Mendeleacuteiev regresoacute a San Petersburgo y fue profesor de
quiacutemica en el Instituto Teacutecnico en 1863 y profesor de quiacutemica general en la Universidad de San Petersburgo
en 1866 Escribioacute los dos voluacutemenes de Principios de quiacutemica (1868-1870) uno de los primeros libros de
texto sobre quiacutemica que se convirtioacute en un claacutesico traducido al ingleacutes en 1905 Durante la elaboracioacuten de este
libro Mendeleacuteiev intentoacute clasificar los elementos seguacuten sus propiedades quiacutemicas En 1869 publicoacute la
primera versioacuten de la tabla perioacutedica En 1871 publicoacute una versioacuten corregida en la que dejaba huecos
para elementos todaviacutea desconocidos Su tabla y sus teoriacuteas ganaron una mayor aceptacioacuten cuando
posteriormente se descubrieron tres de estos elementos el galio el germanio y el escandio Fue
galardonado con la medalla Davy por la Royal Society en 1882
Entre las investigaciones de Mendeleacuteiev tambieacuten hay que mencionar el estudio de la teoriacutea quiacutemica de la
disolucioacuten la expansioacuten teacutermica de los liacutequidos y la naturaleza del petroacuteleo de Bakuacute En 1887 emprendioacute un
viaje en globo en solitario para estudiar un eclipse solar
En 1890 abandonoacute la universidad como consecuencia de su postura poliacutetica partidaria de reformas sociales
En 1893 fue director del departamento de Pesas y Medidas de San Petersburgo cargo que desempentildeoacute hasta su
muerte
En su honor el elemento quiacutemico artificial de nuacutemero atoacutemico 101 obtenido en 1965 en el ciclotroacuten de
Berkeley por el equipo de Seaborg ha recibido el nombre de mendelevio
MENDELEIEV Y EL SISTEMA PERIOacuteDICO DE LOS ELEMENTOS
A mediados del siglo XIX se conociacutean ciertos elementos quiacutemicos como el hidroacutegeno el oxiacutegeno el
hierro el cloro etc hasta un nuacutemero de maacutes de cincuenta
Estos elementos diferiacutean mucho en sus propiedades y aparentemente pareciacutea existir poco o ninguacuten orden
entre ellos En estas circunstancias se celebroacute en la ciudad alemana de Karlsruhe el primer congreso
internacional de Quiacutemica era el antildeo 1860 A este congreso asistieron ciento cuarenta delegados de
todo el mundo y una de las conclusiones maacutes importantes del mismo fue la aceptacioacuten mayoritaria del
meacutetodo propuesto por Stanislao Cannizaro para la determinacioacuten de las masas de los aacutetomos de los
distintos elementos quiacutemicos (masas atoacutemicas)
Tambieacuten en dicho congreso Cannizaro defendioacute la hipoacutetesis de su maestro Avogadro (hoy ley por estar
perfectamente comprobada) mostrando pruebas experimentales que la apoyaban e hizo valer su
fecundidad 49 antildeos despueacutes de haber sido emitida y rechazada por sus contemporaacuteneos devolviendo asiacute
el meacuterito a Avogadro que habiacutea ya muerto haciacutea 4 antildeos
Entre los asistentes al congreso se encontraba el quiacutemico ruso Dimitri Mendeleiev quien impresionado
por los trabajos de Cannizaro comenzoacute a estudiar la lista de los elementos quiacutemicos conocidos
organizaacutendolos a partir de las regularidades en el comportamiento quiacutemico de los distintos elementos
obtenidos de modo experimental a lo largo de siglos Mendeleiev ordenoacute los 63 elementos conocidos
seguacuten el orden creciente de sus masas atoacutemicas Publicoacute esta ordenacioacuten en forma de tabla en 1869 a la
que llamoacute tabla perioacutedica de los elementos En su obra Principios de Quiacutemica describe su ley
Perioacutedica con las siguientes palabras
Disponiendo los elementos conforme a sus masas atoacutemicas crecientes se obtiene una repeticioacuten
perioacutedica de propiedades Esto es lo que anuncia la ley Perioacutedica las Propiedades de los cuerpos simples
y sus combinaciones son una funcioacuten perioacutedica de la masa atoacutemica del elemento
En dicha tabla Mendeleiev dejoacute algunos espacios vaciacuteos huecos que de acuerdo con el criterio seguido
(los elementos de una misma columna grupos o familias tienen las mismas propiedades) deberiacutean
corresponder a elementos que todaviacutea no se hablan descubierto y de los que eacutel predice sus propiedades
aproximadas Al verse confirmadas sus hipoacutetesis Mendeleiev es aclamado y su tabla universalmente
aceptada El Sistema Perioacutedico constituyoacute un eacutexito fundamental y espectacular de la teoriacutea atoacutemico-
molecular de la materia propuesta por Dalton Algo parecido a Mendeleiev hizo el alemaacuten Victor Meyer
por la misma eacutepoca pero menos completo
Elaboracioacuten propia
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
572
EL SISTEMA PERIOacuteDICO ACTUAL
Debido a Werner y Paneth Esta basado en la tabla perioacutedica de Mendeleiev
Ordena los 105 elementos conocidos por orden creciente de su nuacutemero atoacutemico (nordm de
protones del nuacutecleo)
Los elementos
quiacutemicos estaacuten ordena
dos en 7 filas o periodos
y 18 columnas a grupos
Los elementos que
pertenecen a un mismo
grupo o familia tienen un
comportamiento quiacutemico
muy parecido es decir
son elementos que
reaccionan frente a las
demaacutes sustancias de un
modo similar
La mayoriacutea de los grupos reciben nombres especiales Grupo IA (1) o de los metales alcalinos grupo IIA (2) o de los metales alcalino - teacuterreos grupo VII A (17) o de los haloacutegenos etc
ACTIVIDADES
1 Realiza una atenta lectura del texto y extrae las ideas maacutes importantes
que encuentres
2 iquestCuaacutentos elementos ordeno Mendeleiev en su eacutepoca iquestPor queacute dejo
algunos espacios vaciacuteos o huecos en su tabla original iquestQueacute correcciones
principales han sido realizadas en la actualidad
3 iquestCoacutemo pudo Mendeleiev descubrir un principio adecuado de
clasificacioacuten de los elementos sin saber nada dela estructura electroacutenica de
los aacutetomos
4 iquestQueacute resultados aporto el primer congreso Internacional de quiacutemica de Karlsruhe en 1860
5 Busca la informacioacuten necesaria y contesta sentildealando el antildeo de descubrimiento el
descubridor y como se descubrioacute
a) Dos elementos que fueron descubiertos por espantildeoles
b) Los elementos conocidos desde la prehistoria c) Los elementos conocidos en la edad media
d) Los elementos descubiertos antes del siglo XVIII e) Los elementos s descubiertos en el
siglo XVIII f) Los elementos descubiertos en el siglo XIX g) Los elementos descubiertos a
partir de 1950 h) Los elementos transuraacutenidos i) Los elementos transactiacutenidos
6 iquestEn queacute siglo se ha descubierto mayor nuacutemero de elementos iquestCuaacutentos iquestPor queacute
crees que se produjo dicha explosioacuten demograacutefica de elementos 7 La primera cuarta parte del siglo XIX fue dominada por el quiacutemico britaacutenico Humphry Davy
y por el quiacutemico sueco Joumlns Jacob Berzelius
a) Busca informacioacuten y sentildeala los nombres de los elementos que descubrioacute cada uno de
ellos y el antildeo que los descubrioacute
b) Sentildeala el origen del nombre de cada elemento y el procedimiento de obtencioacuten de
algunos de ellos
c) Indica algunas de las publicaciones y las implicaciones sociales de dichos
descubrimientos
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
573
ELEMENTOS QUIacuteMICOS DESCUBIERTOS POR ESPANtildeOLES
De los elementos naturales conocidos tres han sido descubiertos o identificados como tales por
espantildeoles El platino por Antonio de Ulloa en 1748 el wolframio por los hermanos Antonio y
Fausto de Elhuyar en 1783 y el vanadio por Andres Manuel del Rio en 1801 La importancia
de estos descubrimientos fue importantiacutesimo teniendo en cuenta que en
aquella eacutepoca uno de los objetivos fundamentales de la Quiacutemica que
orientaba el trabajo investigador de la mayoriacutea de los quiacutemicos era el
descubrimiento de los elementos quiacutemicos
El platino de platina plata fue descubierto por Antonio de Ulloa en
1735 en unas minas cuando iba en una expedicioacuten cientiacutefica de Colombia
a Peruacute
En el caso del wolframio tambieacuten llamado tungsteno la mayoriacutea de los
libros extranjeros atribuyen el descubrimiento a Scheele en 1781 Esto no
es cierto fueron los hermanos logrontildeeses Fausto y Juan Joseacute Elhuyar en 1783 quienes lo
aislaron por primera vez a partir de un mineral obtenido en Espantildea la Wolframita tratada con
carbono El propio Sheele reconocioacute en una carta la prioridad espantildeola del descubrimiento El
nombre proviene de woacutelfram quizaacute formado por wolf laquo loboraquo y ram laquo suciedadraquo aplicado tal
vez por los mineros despectivamente al encontrarlo en vez del estantildeo que buscaban
El tercer elemento es el vanadio del latiacuten moderno laquovanadiumraquo en memoria del sobrenombre
de Freya Vanadis nombre de una diosa del antiguo panteoacuten escandinavo El nombre de
vanadio le fue puesto en el antildeo 1830 atribuyeacutendoselo a un quiacutemico sueco pero su verdadero
descubridor fue el quiacutemico madrilentildeo Andreacutes Manuel del Riacuteo en 1801 quien lo denominoacute
eritronio pero no se le reconocioacute al creerse entonces que era cromo impuro
Portada de la memoria el
descubrimiento del
Wolframio
El nombre vulgar del
elemento wolframio en ingleacutes
y en franceacutes es ldquotungstenordquo
Sin embargo la IUPAC
recomienda que el nombre de
los compuestos sea en todos
los idiomas el derivado del
que propusieron los
descubridores del elemento
Dice el texto en ingleacutes del
acuerdo de la IUPAC
ldquowolframate and not
tungstaterdquo
Fausto de
Elhuyar
Juan Joseacute de
Elhuyar
Al final de su Memoria sobre el descubrimiento del wolframio escriben los hermanos Elhuyar
laquoDaremos a este nuevo metal el nombre de wolfram tomaacutendolo del de la materia de la que lo
hemos sacado Este nombre responde mejor que el de tungsteno por ser el wolfram un mineral
que se conociacutea mucho antes Mudamos su terminacioacuten m en n para acomodar mejor al
genio de nuestra lengua las denominaciones de las sales que se forman con esta sustancia
llamaacutendolas sales volfraacutemicasraquo Escribiacutean los nombres del mineral y del elemento obtenido de
eacutel con v porque la W (con la que se escribiacutea el mineral e lenguas) era inexistente en la lengua
espantildeola del XVIII
A1 Indica para los descubridores espantildeoles de elementos quiacutemicos Antonio de Ulloa los
hermanos Elhuyar y Andreacutes Manuel del Riacuteo que elementos descubrieron y coacutemo lo hicieron
Busca y realiza una pequentildea biografiacutea de cada uno de ellos
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
574
COMENTARIOS DE TEXTOS ORIGINALES DE BLAS CABRERA
LOS AacuteTOMOS
Por uacuteltimo conviene insistir en que el cuadro de Mendelejeff al establecer las analogiacuteas y diferencias entre los aacutetomos revela una organizacioacuten de la distribucioacuten de los electrones que ciertamente no es caprichosa Sin salirnos de las noticias que nos suministran los fenoacutemenos eleacutectricos pongamos en evidencia que la condicioacuten de iones no es la normal de los aacutetomos de la materia en general El estado normal de equilibrio es siempre el neutro La presencia de iones simples o compuestos supone fuerzas entre ellos particularmente el grupo maacutes importante de las llamadas valencias La presencia de los electrones en los aacutetomos exige por tanto para su neutralizacioacuten la existencia de cargas positivas la cual hasta ahora no la hemos sentildealado sino en el caso de los cationes atribuidos a la peacuterdida de electrones El descubrimiento efectivo de su intervencioacuten como constituyente de la materia ha sido una de las obras fundamentales realizadas por Rutherford el sucesor de JJ Thomson en el laboratorio Cavendish de Cambridge Inglaterra El meacutetodo utilizado para este fin ha sido el bombardeo de los cuerpos mediante el tipo de radiaciones llamadas α de los cuerpos radiactivos proyectiles de fantaacutestica energiacutea que lanzan principalmente algunos de los aacutetomos de gran masa descubiertos por los esposos Curie y a cuyo conocimiento contribuyeron activamente Rutherford y sus disciacutepulos Tales proyectiles estaacuten electrizados positivamente y al penetrar de modo violento en los aacutetomos descubren en las profundidades de eacutestos un nuacutecleo que les desviacutea de su trayecto rectiliacuteneo precisamente porque estos estaacuten tambieacuten electrizados de modo positivo y repelen a las partiacuteculas α Asiacute se ha encontrado el lugar donde se oculta esta carga Precisamente las propias partiacuteculas α no son otra cosa que nuacutecleos de He desprovistos de sus dos electrones que le acompantildean en el estado neutro seguacuten indica el cuadro de Mendelejeff Esto nos fuerza a pensar que al menos los aacutetomos maacutes pesados contienen en su seno dichos nuacutecleos de He ya formados y aun se ha probado que estaacuten formando parte de los propios nuacutecleos denunciando que esta nueva regioacuten de los aacutetomos posee una organizacioacuten muy compleja A su conocimiento se ha llegado por el meacutetodo del bombardeo ya indicado Las quebraduras violentas de su trayectoria son la consecuencia de que en ellos se encierra la casi totalidad de la masa de cada aacutetomo y tambieacuten denuncia que precisamente por ser una carga positiva numeacutericamente igual que la que poseen los Z electrones que hemos dicho forman parte del aacutetomo que ocupa el lugar Z en el cuadro de Mendelejeff Seguacuten eacuteste puede ya darse una primera descripcioacuten de los aacutetomos distribuyendo en ellos un nuacutecleo que contiene casi toda la masa del aacutetomo y toda su carga positiva Todo ello concentrado en un volumen muy pequentildeo que para los aacutetomos maacutes masivos apenas alcanza un diezmileacutesimo del tamantildeo total del aacutetomo En el resto de eacutel que llamaremos zona cortical soacutelo existen los Z electrones de los que ya hemos hablado donde caben holgadamente puesto que cada uno seguacuten hemos visto poco maacutes arriba tiene apenas un radio del orden de un 100 mileacutesimo del aacutetomo completo y por tanto ocupan igual que una mosca en un saloacuten de algunos centenares de metros cuacutebicos de cabida
Clave de lectura del texto Los aacutetomos de Blas Cabrera 1 Realiza un resumen del texto Sentildealando las ideas principales 2 Estudiar los teacuterminos nuevos que aparecen en eacutel Realiza la correspondiente ficha de vocabulario 3 iquestQueacute es el cuadro de Mendelejeff iquestExisten otros similares Hacer un estudio sobre ello consultando la bibliografiacutea a su alcance 4 Definir el concepto de ioacuten y poner ejemplos
5 iquestQueacute son las partiacuteculas 6 iquest Coacutemo se entendiacutea en esta eacutepoca lo que era un aacutetomo iquest Existen diferencias con las creencias actuales Expliacutequelo detalladamente 7 iquestQueacute son los modelos atoacutemicos iquestCuantos modelos atoacutemicos conoces iquestEn que consiste el modelo atoacutemico de Rutherford En que ideas se baso que hechos consiguioacute explicar cuaacuteles son sus limitaciones Por que otros modelos ha sido sustituido 8 Realiza una pequentildea biografiacutea de Blas Cabrera sentildealando sus principales aportaciones a la Ciencia las principales instituciones en las que participo y los aspectos maacutes relevantes de la sociedad de su eacutepoca 9 Describe coacutemo era la situacioacuten de la ciencia y de los cientiacuteficos en Espantildea en la primera mitad del siglo XX Sentildeala la influencia de los diferentes momentos sociales en el desarrollo de la Ciencia 10 iquestQuieacutenes eran los esposos Curie Habla de ellos iquestCuaacuteles fueron sus aportaciones cientiacuteficas iquestQueacute aplicaciones han tenido sus descubrimientos iquestQueacute influencia han tenido las mismas en la sociedad
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
575
AacuteTOMOS Y MOLEacuteCULAS1
Otra circunstancia interesante que conviene analizar cuando se estudia la nocioacuten de
materia y su evolucioacuten es la suerte que corrioacute el viejo problema del atomismo o continuidad que
dividioacute profundamente a los filoacutesofos del mundo griego Los aacutetomos de Anaxaacutegoras Demoacutecrito
y Leucipo significan la imposibilidad de la divisioacuten indefinida de la materia y en vez de ella la
seguridad de que existe un liacutemite inferior para el tamantildeo posible de las partiacuteculas separables de
un cuerpo con la condicioacuten de mostrar identidad de naturaleza con el cuerpo primitivo Cuando
la naturaleza de estas hipoteacuteticas partiacuteculas que limitan la divisioacuten es ideacutentica para todas se las
llama hoy moleacuteculas La divisioacuten de ellas es auacuten posible formando los aacutetomos y pueden ser
ideacutenticas o heterogeacuteneas En el primer supuesto el cuerpo se dice simple y en el segundo
compuesto El nuacutemero de cuerpos simples es pequentildeo no llegan a un centenar los aacutetomos que se
han podido obtener mientras que el de moleacuteculas compuestas con ellos es praacutecticamente
indefinido
Clave de lectura
Despueacutes de leer detenidamente este fragmento del mencionado artiacuteculo de Blas Cabrera intenta
contestar las siguientes cuestiones
1 Enuncia brevemente cada una de las teoriacuteas atoacutemicas que se han dado
2 iquestCoacutemo define Cabrera los cuerpos simples y los compuestos Expliacutecalo con claridad
3 Define con tus palabras aacutetomo moleacutecula elemento compuesto
4 iquestQuieacuten fue Blas Cabrera Haz una pequentildea biografiacutea del mismo iquestQueacute otros cientiacuteficos
espantildeoles o extranjeros fueron contemporaacuteneos de eacutel
1
CABRERA B (1943) Cincuenta antildeos en la concepcioacuten del concepto de materia Cuadernos Americanos2 nordm 5 74-93 Meacutexico
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
576
Breve biografiacutea de Linus Pauling ldquoQuiacutemico y pacifistardquo
Linus Pauling
(Portland Oregoacuten 1901-Big Sur California 1994) Quiacutemico estadounidense
Profesor y director del instituto tecnoloacutegico de California investigoacute la
estructura molecular y los enlaces quiacutemicos de los compuestos complejos e
introdujo la mecaacutenica cuaacutentica en el estudio de la quiacutemica Sus trabajos le
valieron el premio Nobel de quiacutemica en 1954 Infatigable activista en favor de
la paz y contrario a las armas atoacutemicas por lo que recibioacute el premio Nobel de
la paz en 1962 y el premio Lenin de la paz en 1970 Reviste especial importancia su obra ldquoThe
Nature of the Chemical Bondrdquo (ldquoLa naturaleza del enlace quiacutemicordquo) (1939)
COMENTARIO DE TEXTO No maacutes guerra
Texto1 ldquoCreo que el descubrimiento de la fisioacuten controlada de nuacutecleos atoacutemicos y la liberacioacuten
controlada de energiacutea nuclear es el mayor hallazgo realizado desde que el hombre primitivo
descubrioacute el uso controlado del fuego Un solo kilo de material fisionable como fuente de energiacutea
equivale a maacutes de dos millones de kilogramos de carboacuten Si se tienen en cuenta la abundancia de
material fisionable en la naturaleza se comprende la promesa de energiacutea nuclear que representa
para el mundo del futuro y la posibilidad de que contribuya grandemente al bienestar humano si
la civilizacioacuten no es aniquilada antes por la guerra No podemos quedar impasibles ante la
posibilidad de que estos importantes descubrimientos cientiacuteficos puedan ser utilizados para el
sufrimiento y el exterminio de la humanidad Nos debemos oponer a toda costa a la escalada de
armamentos y al uso de la energiacutea nuclear para fines beacutelicos ldquo
Linus Pauling(1950) Quiacutemica General
Uno de los hombres maacutes activos en la campantildea contra las pruebas nucleares y uno de los de
mayor eacutexito en despertar la conciencia de la comunidad cientiacutefica fue Linus Pauling laureado con
el Premio Nobel de Quiacutemica y de la Paz En enero de 1958 Pauling entregoacute a Dag Hammaumlrshjoumlld
Secretario General de Las Naciones Unidas una peticioacuten firmada por 9235 cientiacuteficos (cantidad
que luego superoacute los 11000) correspondientes a 49 paiacuteses Entre los firmantes habiacutea muchos
premiados con el Nobel La peticioacuten era la siguiente
Texto 2 ldquoNosotros los cientiacuteficos abajo firmantes solicitamos que se realice ahora un acuerdo
internacional para detener las pruebas con armas nucleares
Cada ensayo de bomba nuclear difunde una carga adicional de elementos radioactivos sobre todo
territorio del mundo Cada suma adicional de radiacioacuten origina un dantildeo a la salud de los seres
humanos en el mundo entero y un dantildeo al plasma humano que importa la reproduccioacuten lo cual
lleva al aumento en la cantidad de nintildeos defectuosos que podraacuten nacer en futuras generaciones
Mientras estas armas soacutelo se encuentren en poder de tres potencias seraacute factible un acuerdo para
llegar a su control Si las pruebas continuacutean y si la posesioacuten de estas armas se extiende a otros
gobiernos aumentaraacute considerablemente el peligro de que estalle una catastroacutefica guerra nuclear
por la accioacuten irreflexivo de alguacuten liacuteder nacional irresponsable
Un acuerdo internacional que detenga ahora las pruebas de bombas nucleares podraacute servir como
primer paso hacia un desarme maacutes amplio y hacia la efectiva y final abolicioacuten de las armas
nucleares Terminar los experimentos con las bombas nucleares seraacute como los primeros rayos de
sol de la esperanza en que confiacutea la sufriente humanidadrdquo
(1958) Siguen 11000 firmas de eminentes cientiacuteficos de 49 paises PAULING L (1958) The Scientitists Petition to the United Nations in No More War Londres
Gollanez
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
577
TRABAJOS PRAacuteCTICOS DE ESTRUCTURA ATOacuteMICA
ENSAYOS A LA LLAMA OBJETIVO Reconocer la presencia de un elemento por el color de la llama
MATERIAL PRODUCTOS
Hilo de nicromo
Mechero Bunsen
Espaacutetula
Caacutepsulas de porcelana
Aacutecido clorhiacutedrico concentrado Sales (por ejemplo nitratos o cloruros) de sodio potasio estroncio bario y cobre
PROCEDIMIENTO 1 Pon en una caacutepsula de porcelana de 10 a 15 mi- de aacutecido clorhiacutedrico Con una espaacutetula antildeade una pequentildea cantidad del compuesto de sodio disponible 2 Humedece el extremo de un hilo de nicromo en la disolucioacuten anterior y aceacutercalo a la llama de un mechero Bunsen Procura que dicha llama sea lo maacutes incolora posible 3 Anota el color que adquiere la llama 4 Limpia el hilo de nicromo introducieacutendolo en otra caacutepsula que contenga uacutenicamente aacutecido clorhiacutedrico concentrado Repite los tres pasos anteriores con cada uno de los otros compuestos suministrados Rellena la tabla siguiente
Compuesto Color de la llama
Compuesto de sodio
Compuesto de potasio
Compuesto de estroncio
Compuesto de bario
Compuesto de cobre
ACTIVIDADES 1 Explica por queacute los iones metaacutelicos colorean la llama 2 iquestPor queacute es importante limpiar el hilo de nicromo antes de un nuevo ensayo 3 iquestCoacutemo se podriacutea detectar la presencia de alguno de los elementos anteriores en una muestra problema
Trabajo praacutectico orientado como una pequentildea investigacioacuten
iquestCoacutemo variacutea el comportamiento quiacutemico de los aniones cloruro bromuro y yoduro y la
variacioacuten de la afinidad electroacutenica entre los elementos cloro bromo y yodo
El cloro el bromo y el yodo son sustancias que se disuelven en agua
y en tetracloruro de carbono dando disoluciones coloreadas
Vamos a estudiar el desplazamiento de de cloruros bromuros y
yoduros por los haloacutegenos obteniendo la variacioacuten de la afinidad
electroacutenica competitiva de los haloacutegenos
Disentildea una experiencia que te permita averiguar la variacioacuten
del comportamiento quiacutemico de los aniones cloruro bromuro
y yoduro y la variacioacuten de la afinidad electroacutenica entre los
elementos cloro bromo y yodordquo
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
578
Espectros atoacutemicos
Objetivo
Observar el espectro continuo producido
por la luz solar
Observar el espectro discontinuo
producido por un tubo fluorescente y por
una laacutempara de sodio
Material
Espectroscopio de bolsillo o de laboratorio
Fundamento teoacuterico
Si hacemos pasar la luz solar a traveacutes del prisma oacuteptico de un
espectroscopio observamos que se desdobla y aparece a continuacioacuten una
serie de colores diferentes que llamamos espectro (lo que
comuacutenmente se denomina arco iris) Cada color corresponde a frecuencias
determinadas Asiacute la luz solar presenta un aspecto con todos los colores
que denominamos espectro continuo pues los liacutemites de
dichos colores no son niacutetidos y forman un todo ininterrumpido
Al analizar la radiacioacuten emitida por los aacutetomos se observa que cada aacutetomo soacutelo emite o absorbe radiacioacuten
de determinadas frecuencias que en los espectros aparecen como una serie de liacuteneas cuyo valor puede ser
medido mediante una escala superpuesta en ellos a tal efecto Se trata de espectros
discontinuos Un elemento quiacutemico emite siempre las mismas rayas cuyas frecuencias son
caracteriacutesticas de cada uno y sirven para identificarlo
Procedimiento
Observa la luz que proviene de una ventana analizaacutendola con el espectroscopio de
bolsillo y apreciaraacutes niacutetidamente el espectro continuo Dibuja en su cuaderno el espectro
obtenido
Baja las persianas y enciende un tubo fluorescente Observa y dibuja el espectro
Prepara la luz de sodio o de mercurio y observa y dibuja el espectro obtenido
Analiza y responde
Describe en cada caso tus observaciones sobre
El espectro de la luz solar
El espectro de la luz emitida por un tubo fluorescente
El espectro de la luz emitida por una laacutempara de sodio
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
579
INVESTIGANDO ELEMENTOS QUIacuteMICOS
Observacioacuten y propiedades de metales y no metales Se trata de estudiar y reconocer diferentes sustancias y realizar ensayos con sus propiedades que permitan clasificarlos en metales y no metales Actividades previas
A1 Sentildeala las principales diferencias entre metales y no metales comparando sus propiedades
fiacutesicas y las quiacutemicas
A2 Busca informacioacuten y recoge en una tabla las principales propiedades de sodio magnesio
aluminio cinc azufre y yodo
Trabajo experimental
A3 Realiza las experiencias que te permitan responder las preguntas sobre las siguientes
sustancias y analiza los resultados
1 Sodio
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta
iquestTiene brillo metaacutelico
iquestEs blando iquestEs muy reactivo
Observa y describe su reaccioacuten con el agua
2 Magnesio
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta
iquestTiene brillo metaacutelico helliphellip
iquestEs blando iquestEs muy reactivo
Observa y describe su combustioacuten reaccioacuten con el oxiacutegeno
3 Aluminio
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta
iquestTiene brillo metaacutelico
iquestEs blando iquestEs muy reactivo
Reaccioacuten con los aacutecidos (HCl)
Cinc
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta
iquestTiene brillo metaacutelico
iquestEs blando
iquestEs muy reactivo
Observa y describe su reaccioacuten con el agua
Reaccioacuten con los aacutecidos (HCl)
4 Azufre
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta
iquestTiene brillo metaacutelico
iquestEs blando iquestEs muy reactivo
Observa y describe su reaccioacuten al calentarlo
7 Yodo
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta iquestTiene brillo metaacutelico helliphelliphelliphelliphellip
iquestEs blando Es muy reactivo
Observa y describe lo que ocurre al calentarlo
ACTIVIDADES POSTERIORES A LA EXPERIENCIA A4 Realiza un informe en el que recojas los objetivos del trabajo praacutectico los materiales de
laboratorio utilizados el procedimiento seguido las dificultades encontradas los datos
obtenidos y los resultados y conclusiones a las que llegues
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
580
INVESTIGANDO EL TIPO DE ENLACE DE LAS SUSTANCIAS QUIacuteMICAS
iquestQueacute tipos de enlace y que propiedades tienen las diferentes
sustancias quiacutemicas
Las propiedades que presentan las diferentes sustancia estaacuten
relacionadas con su tipo de enlace por lo que podemos usar algunas
propiedades para identificar el tipo de enlace que presentan ioacutenico
covalente o metaacutelico
1 ACTIVIDADES INICIALES (Antes de la experiencia)
11 Indica alguna forma de diferenciar las sustancias ioacutenicas
covalentes y metaacutelicas
12 Realiza una lista con las propiedades que caracterizan los diferentes tipos de enlaces y que
sirven para diferenciarlos
13 De todas las propiedades mencionadas anteriormente sentildeala iquestCuaacuteles de ellas podriacuteas
comprobar faacutecilmente en el laboratorio
2 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
Averiguar el tipo de enlace a traveacutes de las propiedades que presentan siete sustancias
desconocidas dadas (Se puede tratar de sal comuacuten azuacutecar limaduras de cobre yodo azufre
glucosa nitrato de plomo)
21 Analiza el problema y formula varios interrogantes o preguntas cuya respuesta se pueda
abordar experimentalmente y no permita determinar el tipo de enlace de cada sustancia
3 EMISIOacuteN DE HIPOacuteTESIS 31 Basaacutendote en su aspecto fiacutesico anticipa una solucioacuten a modo de hipoacutetesis y sentildeala que
sustancias seguacuten sus aspecto crees que presentaran enlace ioacutenico cuaacuteles el covalente y cuales
enlace metaacutelico
4 DISENtildeO EXPERIMENTAL
41 Explica con detalle como procederiacuteas en el laboratorio para identificar el tipo de enlace que
tienen varias sustancias desconocidas
42 Haz una lista con el material y los reactivos que necesitas para poder identificar el tipo de
enlace de las diferentes sustancias En especial indica el procedimiento para poder determinar
a) punto de fusioacuten o ebullicioacuten b) solubilidad en agua c) solubilidad en un disolvente
orgaacutenico d) conductividad eleacutectrica (soacutelido fundido en disolucioacuten)
43 Prepara una tabla que te permita recoger los resultados experimentales con las diferentes
propiedades de las siete sustancias y que nos permitan determinar el tipo de enlace Compaacuterala
con la suministrada
5 REALIZACIOacuteN EXPERIMENTAL
51 Con el visto bueno del profesor o profesora realiza la experiencia siguiendo el plan disentildeado y
anotando los resultados y las observaciones necesarias Recoge al menos los datos suministrados en la
siguiente tabla
Sustancia Aspecto
fiacutesico
Punto de
fusioacuten
Solubilidad
en agua
Solubilidad
en C Cl4
Conductividad
Fundida o en
disolucioacuten
Tipo de
enlace
A
B
C
D
E
F 6 RESULTADOS EXPERIMENTALES REALIZACIOacuteN DE UN INFORME
61 Identifica las sustancias problema de la praacutectica con la lista de sustancias que te indique el
profesor
62 La sal y el azuacutecar se disuelven de forma parecida en agua iquestPor queacute una disolucioacuten es
conductora y la otra no iquestPor queacute las sustancias ioacutenicas tienen un alto punto de fusioacuten
63 Realiza un informe completo de todo el proceso realizado desde el anaacutelisis del problema a
los resultados obtenidos y las conclusiones que obtengas
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
581
DOCUMENTO DE APOYO
Tipos de sustancias seguacuten sus enlaces
Compuestos
ioacutenicos
Compuestos
covalentes
moleculares
Compuestos
covalentes atoacutemicos Metales
Partiacuteculas en el
cristal (Especies
quiacutemicas enlazadas)
Iones Cationes y
aniones
(Cristales ioacutenicos)
Moleacuteculas
Aacutetomos
(cristales covalentes )
Cationes y
electrones
deslocalizados (cristales
metaacutelicos)
Fuerzas presentes Enlaces ioacutenicos
Enlaces covalentes
intramoleculares
Fuerzas
intermoleculares
(De Van der Waals o
de puentes de
Hidroacutegeno)
Enlaces covalentes Enlaces
metaacutelicos
Puntos de fusioacuten Altos por encima de
600 ordmC
Bajos en general de
-272 ordmC a 400 ordmC Elevados entre 1200 ordmC y
3600 ordmC Variados de -39
ordmC a 3400 ordmC
Solubilidad Solubles en agua y
otros disolventes
polares
Insolubles en agua
Las sustancias
apolares son
solubles en
disolventes apolares
(orgaacutenicos) Las
polares en
disolventes polares
(como el agua)
Insolubles
Insolubles
Solubles en otro
metal fundido
(aleaciones)
Conductividad
eleacutectrica
Conductores soacutelo en
disolucioacuten o
fundidos
(Electrolitos de 2ordm
orden)
Sustancias apolares
no conductoras
Sustancias polares
algo conductoras
No conductores Buenos
conductores en
estado soacutelido
(electrones
libres)
Otras
caracteriacutesticas
Forman redes
cristalinas de gran
estabilidad
La disolucioacuten de
los compuestos
ioacutenicos produce la
disociacioacuten ioacutenica de
eacutestos
Duros fraacutegiles y
quebradizos
En condiciones
ordinarias pueden
ser gases liacutequidos o
soacutelidos volaacutetiles
Soacutelidos muy blandos
Puntos de fusioacuten y
de ebullicioacuten bajos
porque al fundir o
hervir soacutelo se
rompen las
atracciones
intermoleculares
Los maacutes duros de todos
los soacutelidos como
consecuencia de la gran
estabilidad de sus
enlaces
No conducen la
electricidad ya que no
tienen iones y sus
electrones de valencia
claramente localizados
carecen de libertad de
desplazamiento
Los valores maacutes
altos de puntos
de fusioacuten
corresponden a
los metales de
las series de
transicioacuten
Densidades
elevadas debido
a sus estructuras
compactas
Buenas
propiedades
mecaacutenicas
tenaces duacutectiles
y maleables
Ejemplos NaCl CaBr2 KI
Ca O K2O K2SO4
H20 (s) I2 S8
C10 H8 (naftaleno)
C12H22O11 (sacarosa)
C6H1206 (glucosa)
Gases H2 O2 N2
NH3 HF
C (diamante)
Si O2 (cuarzo) SiC (carborundo)
Al Na Ca Fe
Cu Au Ag
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
582
DOCUMENTO DE APOYO
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
583
DOCUMENTO DE APOYO MAPA CONCEPTUAL
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
562
Otra direccioacuten maacutes
Leccioacuten 5 ldquoLeccioacuten interactiva sobre los nuacutemeros
cuaacutenticos y los orbiacutetales atoacutemicosrdquo Entra en la siguiente
direccioacuten
httpwebphysicsdavidsoneduAppletsHydrogenicdefault
html
(Haz clic sobre el grafico pulsando control)
En esta direccioacuten podraacutes dibujar todos los orbitales
atoacutemicos (s p d y f) y veraacutes como medida que ldquonrdquo
aumenta tambieacuten lo hace el orbital asiacute 1s lt 2s lt3s
2plt3plt4p etc Se puede ver a los orbitales de tres formas
distintas radial angular y mapa de densidad
electroacutenica (nube de carga)
Desde un punto de vista mecano-cuaacutentico los nuacutemeros cuaacutenticos son soluciones de la ecuacioacuten
de Schroumlndinger
nordmcuaacutentico posibles valores
n principal 123 l secundario 0(n-1)
m magneacutetico -l 0+l
Modifica los tres nuacutemeros cuaacutenticos y observa su representacioacuten
En la columna o tabla puedes modificar los valores de los nuacutemeros cuaacutenticos (nlm) del aacutetomo
de Hidroacutegeno Al hacer clic sobre Dibuja o ldquoPlotrdquo se representaraacuten Despueacutes de familiarizarte con el funcionamiento del applet realiza las siguientes actividades
ACTIVIDADES
1 Indica cuaacutentos orbitales pueden existir a) en el primer nivel de energiacutea b) en el segundo nivel
de energiacutea Escribe coacutemo se denominan dibujalos e indica los tres nuacutemeros cuaacutenticos que
caracterizan a cada uno de ellos Comprueba tus respuestas por medio del applet y realiza un
informe con los resultados obtenidos
2 Describe la forma geomeacutetrica y el nuacutemero de orbitales s p y d que hay en el tercer nivel de
energiacutea Describe los tres nuacutemeros cuaacutenticos que caracterizan a cada uno de ellos Comprueacutebalo
mediante el applet
3 Indica razonadamente si las siguientes ternas de nuacutemeros cuaacutenticos (nlm) pueden representar
a un orbital Indica en cada caso a cuaacutel y comprueacutebalo mediante el applet
a) (100) b) (000) c) (111) d) (200) e) (201) f)(210) g) (211)h) (21-1) i)
(220) j)(31-1) k) (321) l) (123) Comprueba tus respuestas mediante el applet y
justifica los resultados obtenidos
Volver a la paacutegina proncipal
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
563
EL EXPERIMENTO DE DISPERSIOacuteN DE LAS PARTIacuteCULAS ALFA
ERNEST RUTHERFORD (1871-1937)
ldquohellip Habiacutea observado la dispersioacuten de partiacuteculas y el doctor Geiger en mi laboratorio lo habiacutea
examinado con detalle Encontroacute que en laminas de metales pesados que
la dispersioacuten era normalmente pequentildea del orden de un grado Un diacutea
Geiger vino y me dijo iquestNo piensa que el joven Marsden a quien estoy
formando en meacutetodos radiactivos debe empezar una pequentildea
investigacioacuten Por entonces yo habiacutea pensado tambieacuten en eso y dije iquestPor
queacute no lo dejamos ver si una partiacutecula puede escapar formando un
aacutengulo grande Puedo decirle en confianza que no creiacute que esto tuviera
lugar pues sabiacuteamos que las partiacuteculas eran partiacuteculas muy raacutepidas con
gran masa y una gran cantidad de energiacutea cineacutetica y puede demostrarse que si la dispersioacuten se debe
al efecto de acumulacioacuten de pequentildeas dispersiones la probabilidad de dispersioacuten de una partiacutecula
hacia atraacutes era muy pequentildea
Despueacutes recuerdo que dos o tres diacuteas maacutes tarde Geiger vino hacia miacute con gran excitacioacuten
diciendo Hemos podido obtener algunas partiacuteculas yendo hacia atraacutes retrocediendo hacia
nosotros
Este era sin duda el hecho maacutes increiacuteble que habiacutea sucedido en mi vida Era casi tan
increiacuteble coacutemo si lanzases una concha de 15 pulgadas a un trozo de papel de seda y volviera hacia
ti y te golpease En consideracioacuten al hecho comprobeacute que esta dispersioacuten hacia atraacutes debe ser el
resultado de una colisioacuten simple y cuando hice los caacutelculos comprobeacute que era imposible obtener
nada de este orden de magnitud a menos que se coja un sistema en el cual la gran parte de la masa
del aacutetomo se concentreacute en un nuacutecleo diminuto Fue entonces cuando tuve la idea de un aacutetomo con
un centro de masa diminuto provisto de una cargardquo
Ernest Rutherford ( 1911)
Adaptado de DICKERSON R GRAY H y HAIGHT G (1980) Principios de Quiacutemica Reverteacute
Barcelona
ACTIVIDADES PARA COMENTAR EL TEXTO DEL EXPERIMENTO DE
RUTHERFORD
1 Lee el texto anterior iquestCuaacutel fue el origen del experimento
2 Completa la ficha de vocabulario con los teacuterminos cientiacuteficos que desconozcas
3 Haz un breve resumen utilizando tus propias palabras de las ideas maacutes importantes del texto
Pon un tiacutetulo adecuado al texto
4 A que se refiere el investigador cuando habla de los meacutetodos radiactivos Busca informacioacuten
sobre ello y descriacutebelo
5 Explica iquestqueacute son las partiacuteculas alfa iquestCoacutemo se obtienen iquestPara queacute las utilizo Rutherford
6 Sentildeala aplicaciones que conozcas de las reacciones nucleares
7 Localiza y sentildeala en el texto distintos aspectos de la metodologiacutea cientiacutefica que veas
reflejados en su lectura
8 Di el nombre y expoacuten la teoriacutea atoacutemica del cientiacutefico que en el siglo XIX pensaba que los
aacutetomos eran partiacuteculas indivisibles
9 Explica brevemente como se descubrieron las partiacuteculas fundamentales del aacutetomo
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
564
En el dibujo siguiente se muestra una representacioacuten esquemaacutetica del montaje experimental utilizado
por Rutherford para estudiar la ldquodispersioacuten de partiacuteculas
Comenta y describe la funcioacuten de cada uno de los elementos utilizados en el montaje experimental
Diferencia entre materiales y aparatos y completa un cuadro como el siguiente
ELEMENTOS DEL MONTAJE
EXPERIMENTAL
FUNCIOacuteN QUE DESEMPENtildeAN
MATERIALES
APARATOS
ACTIVIDAD Los resultados previsibles para este experimento deberaacuten ser interpretados en
funcioacuten de una teoriacutea la misma que guioacute el disentildeo experimental y las observaciones a realizar
1 ) iquestDe queacute teoriacutea se trata iquestQueacute investigador la elaboroacute Describe sus aspectos fundamentales
2) iquestQueacute modelos teoacutericos se utilizan en dicha teoriacutea para explicar los hechos observados
3) De acuerdo al montaje experimental realizado (esquematizado en el dibujo) iquestQueacute observaciones se espera
encontrar Razona sobre ello y descriacutebelas
4) Representa mediante un dibujo los resultados maacutes probables iquestRealmente se encontraron eacutestos Antildeade en
el dibujo las discrepancias encontradas
5)Analiza si existe contradiccioacuten entre los hechos experimentales y la teoriacutea desde la cual se planteoacute y guioacute el
experimento iquestEn queacute consiste esta discrepancia
6)iquestQueacute hizo Rutherford para explicar estos hechos
7) Resultoacute modificada la teoriacutea anterior iquestEn que sentido iquestSe han utilizado nuevos modelos teoacutericos
8)Explica el modelo atoacutemico de Rutherford iquestQueacute hechos consiguioacute explicar iquestCuaacuteles fueron sus
limitaciones iquestQueacute hechos no pudo explicar iquestPor queacute otro modelo atoacutemico fue sustituido
9) Sentildeala aspectos biograacuteficos de Rutherford Sentildealando cronoloacutegicamente hechos cientiacuteficos paralelamente
con los sociales resaltando las caracteriacutesticas de la sociedad de su eacutepoca y las relaciones ciencia tecnologiacutea y
Sociedad (CTS)
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
565
COMENTARIO DE TEXTO UN EXPERIMENTO HISTOacuteRICO CRUCIAL LA EXPERIENCIA DE RUTHERFORD El fiacutesico britaacutenico Ernest Rutherford y sus colaboradores Hans Geiger y Ernest Marsden en 1911 bombardearon con partiacuteculas alfa (con carga positiva) una laacutemina muy fina de oro y observaron que aunque la mayor parte de las partiacuteculas la atravesaban sin desviarse unas pocas sufriacutean una desviacioacuten bastante acusada e incluso algunas rebotaban al llegar a la laacutemina Para explicar estos resultados Rutherford propuso el modelo nuclear del aacutetomo seguacuten el cual la carga positiva de un aacutetomo y la mayoriacutea de su masa estaacuten concentradas en una pequentildea regioacuten central llamada nuacutecleo En este modelo los electrones con carga negativa giraban en oacuterbitas alrededor del nuacutecleo
Actividades
1 iquestQueacute resultados de la dispersioacuten de partiacuteculas alfa cabiacutea esperar seguacuten el modelo atoacutemico de Thomson (los aacutetomos son una esfera de masa y carga uniformes)
2 iquestQueacute resultados experimentales se obtuvieron 3 iquestCoacutemo interpreto Ruthehrford de los resultados inesperados 4 iquestQueacute conclusiones sobre la estructura del aacutetomo enuncio Rutherford 5 iquestQueacute limitaciones o fallos teniacutea el modelo de Rutherford
Las grandes desviaciones de algunas partiacuteculas alfa solo se podiacutean explicar por choque con una partiacutecula de gran masa y elevada carga positiva Eso hizo desechar a Rutherford el Modelo atoacutemico de Thomson el aacutetomo no puede ser una esfera de masa y carga uniformes (Lo que cabiacutea esperar seguacuten el modelo e Thomson que todo el haz de partiacuteculas alfa atravesase la lamina abrieacutendose algo maacutes dispersioacuten y al chocar con la pantalla se originase una mancha fluorescente en liacutenea con el haz) El mismo Rutherford describioacute su asombro ante el resultado con estas palabras ldquohellip Esto es lo maacutes increiacuteble que me ha ocurrido en mi vida Tan increiacuteble como si un proyectil de 15 pulgadas disparado contra una lamina de papel de seda saliese rebotado se volviera y lo golpease a uno helliprdquo De la interpretacioacuten del experimento crucial (1911) Rutherford concluyo que
Toda su carga positiva del aacutetomo estaba concentrada en un pequentildeo granulo central donde reside ademaacutes toda sus masa (el nuacutecleo)
Los electrones giran alrededor del nuacutecleo para no caer sobre eacutel por atraccioacuten electrostaacutetica
El aacutetomo estaba praacutecticamente hueco El anaacutelisis de los datos experimentales indicaba que el radio del nuacutecleo era maacutes de diez mil veces menor que el del aacutetomo
El nuacutemero de cargas positivas elementales en el nuacutecleo (nuacutemero de protones) coincide con el nuacutemero de orden del elemento en la tabla perioacutedica
Coacutemo la masa atoacutemica de los elementos tiene un valor mucho mayor que el calculado a base de los protones del nuacutecleo predice la existencia de otra partiacutecula nuclear sin carga que llamo neutrones (descubierto por Chadwick en 1932 al bombardear berilio con partiacuteculas alfa)
Modelo Nuclear del aacutetomo Fallos del modelo nuclear En contradiccioacuten con las leyes electromagneacuteticas claacutesicas (el electroacuten al girar emite
energiacutea radiante y acabariacutea cayendo sobre el nuacutecleo)
No explicaba los espectros de rayas discontinuos de los aacutetomos de unas frecuencias caracteriacutesticas
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
566
ACTIVIDAD Realiza un breve comentario de la siguiente carta de Niels Bohr a Rutherford
CORRESPONDENCIA RUTHERFORD - BOHR
hellip ldquoDentro le mando el primer capitulo de mi artiacuteculo sobre la constitucioacuten del aacutetomo Espero que
los proacuteximos le seguiraacuten en unos pocos diacuteas Uacuteltimamente he hecho grandes progresos en el trabajo y
espero tener eacutexito en extender las consideraciones empleadas a un nuacutemero de diferentes fenoacutemenos
tales como la emisioacuten de las liacuteneas espectrales magnetismo hellip y posiblemente una indicacioacuten de una
teoriacutea de la constitucioacuten de las estructuras cristalinas hellip Como podraacute observar el primer capiacutetulo trata
principalmente del problema de la emisioacuten de las liacuteneas del espectro considerado desde el punto de
vista esbozado en mi carta anterior Trato de demostrar que desde tal punto de vista parece posible
dar una interpretacioacuten simple a la ley del espectro de hidroacutegeno y que el caacutelculo parece estar
cuantitativamente de acuerdo con los experimentos hellip Espero se daraacute cuenta que he considerado
cuidadosamente el uso simultaacuteneo de la mecaacutenica claacutesica y de la nueva visioacuten sobre la teoriacutea de la
radiacioacuten introducida por Planck Estoy deseando saber que le parece todo estordquo
(Carta de Niels Bohr a Rutherford 6 de Marzo 1913)
Adaptado de Marco B (1992)
ACTIVIDAD Resume las ideas fundamentales que se recogen en los siguientes textos
originales de Rutherford
ldquohellipLa idea de la constitucioacuten del nuacutecleo de los aacutetomos surgioacute inicialmente del intento de contar la
dispersioacuten de partiacuteculas que formaban grandes aacutengulos en su paso a traveacutes de finas laacuteminas de
materia Cayendo en la cuenta de la gran masa y velocidad de las partiacuteculas esas desviaciones tan
grandes eran muy considerables e indicaban que un fuerte campo eleacutectrico o magneacutetico existiacutea en el
aacutetomo Teniendo en cuenta estos resultados parecioacute necesario asumir que e l aacutetomo consta de un
nuacutecleo con masa y carga de muy pequentildeas dimensiones comparado con la magnitud normalmente
aceptada del diaacutemetro del aacutetomo Este nuacutecleo cargado positivamente contiene la mayor parte de la masa
del aacutetomo y estaacute rodeado a una cierta distancia de un conjunto de electrones igual en nuacutemero a la
carga positiva del nuacutecleo En estas condiciones un intenso campo eleacutectrico existe cerca del nuacutecleo y
la gran desviacioacuten de las partiacuteculas en un choque con un aacutetomo simple tiene lugar cuando la
partiacutecula pasa cerca del nuacutecleo (Rutherford 1920)
Cuando un chorro de partiacuteculas incide sobre una laacutemina fina de oro u otro metal una
pequentildea cantidad de las partiacuteculas se dispersan hacia el punto de partida y desaparecen formando un aacutengulo de
maacutes de 9 0ordm El nuacutemero de estas partiacuteculas es enormemente grande mucho maacutes de lo esperado si el aacutengulo
pequentildeo de dispersioacuten del rayo principal se suma al efecto resultante de multitud de desviaciones pequentildeas
Parece claro que pasando a traveacutes de la materia las partiacuteculas a encontraban a veces un campo tan intenso en
el aacutetomo que rebotaban en su camino como resultado de la colisioacuten
Cuando consideramos la masa y la energiacutea de una partiacutecula la observacioacuten es maacutes
sorprendente pues indica que el aacutetomo es el lugar de campos de rebote gigantes Suponiendo que las fuerzas
que median en tales colisiones son del tipo electrostaacutetico se puede deducir que para ocasionar tales rebotes
de las partiacuteculas en un choque atoacutemico el aacutetomo debe contener un centro con masa cargada de muy
pequentildeas dimensiones De esto surgioacute la idea del ahora conocido nuacutecleo del aacutetomo en la cual se considera el
aacutetomo compuesto de un nuacutecleo cargado positivamente que contiene la mayor parte de la masa del aacutetomo
rodeado a unas distancias relativamente grandes por una distribucioacuten de electrones iguales en nuacutemero a las
unidades de carga positiva concentrada en su nuacutecleo
(Discurso de Rutherford a la Sclence Masters Association Cambriacutegde 1923 doce antildeos
despueacutes de sus observaciones)
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
567
DOCUMENTO BIOGRAacuteFICO EVOLUCIOacuteN HISTOacuteRICA DE LOS
MODELOS ATOacuteMICOS (Adaptado del almanaque del 2002 de la Sociedad Canaria de profesores de fiacutesica y quiacutemica)
En 1839 con las investigaciones de Faraday sobre el paso de la electricidad a traveacutes de las disoluciones
se pensoacute que los aacutetomos no eran indivisibles tal y como pensaba Dalton Estas investigaciones y las
realizadas en tubos de descargas de gases pusieron de manifiesto la naturaleza eleacutectrica de la materia
Thomson en 1897 mediante sus investigaciones con rayos catoacutedicos identifico el electroacuten tratando de
esbozar una imagen del aacutetomo que tenia en cuenta los nuevos datos Surgen asiacute los modelos atoacutemicos
Niels Bohr (1885-1962) fiacutesico daneacutes propuso el primer modelo precuaacutentico del aacutetomo basado
en tres postulados Recibioacute el Premio-Nobel de fiacutesica en 1922 por su investigacioacuten relativa a la
estructura de los aacutetomos y la radiacioacuten que emana de ellos Trabajoacute
como disciacutepulo de Thomson y Rutherford y cuando visitoacute Estados
Unidos en 1939 llevoacute la noticia de que Hahn Lise Meitner y
Strassman habiacutean descubierto la fisioacuten del uranio Este fue el cimiento
de la bomba atoacutemica desarrollada en Estados Unidos durante la 2ordf
Guerra Mundial
Antes de salir de Dinamarca en l943 perseguido por los nazis
disolvioacute en aacutecido las medallas de oro del Premio Nobel que le habla
dado a guardar Von Laue y Franck La botella con la solucioacuten de oro
se quedoacute en eacutel Laboratorio de Bohr durante la guerra y cuando
regresoacute a Copenhague precipitoacute el oro y mandoacute refundir las medallas
Despueacutes de la Guerra se comprometioacute en actividades humanitarias y
pacifistas asiacute obtuvo el premio Aacutetomos por la Paz en 1957
John Dalton (1766-1844) nacioacute en
Inglaterra en el seno de una familia
humilde A los 19 antildeos ya era director
de escuela y formuloacute su teoriacutea atoacutemica
en 1803 Fue el primero en publicar una
tabla de masas atoacutemicas relativas y en
dar una base cuantitativa de la teoriacutea
atoacutemica
Propuso su teoriacutea atoacutemica en 1808 asiacute
como una tabla de siacutembolos de
elementos maacutes tarde sustituida En
1826 recibioacute la medalla de oro de la
Royal Societyy de Londres y de la
Academia Francesa de Ciencias
Sir Joseph J
Thomson (1856-
1940) onsiderado
el descubridor del
electroacuten abrioacute el
campo de la fiacutesica
de las partiacuteculas
subatoacutemicas con
su trabajo sobre la
desviacioacuten de los
rayos catoacutedicos
(electrones) en un
campo eleacutectrico
Recibioacute el Premio
Nobel en 1906
Ernest Rutherford (1871-1937)
Fundamentoacute el modelo actual del
aacutetomo formado por un nuacutecleo muy
pequentildeo en el que se concentra la
mayor parte de la masa rodeado por
electrones que ocupan un volumen
mucho mayor Esto lo determinoacute en el
antildeo 1910 mediante la dispersioacuten de
partiacuteculas alfa por laacuteminas de oro con
la colaboracioacuten de Geiger y Mardsen
Al recibir el Premio Nobel de quiacutemica
en 1908 dijo y yo que me creiacutea fiacutesico
Erwin
Schroacutedinger
(1887-1961) nacioacute
en Austria y
publicoacute en 1925 su
famosa ecuacioacuten
de ondas que jugoacute
un papel crucial en
el desarrollo de la
mecaacutenica cuaacutentica
GUIacuteA DE LECTURA 1 Lee el documento biograacutefico y realiza un esquema que recoja las ideas fundamentales del mismo
2 Despueacutes de leer el documento biograacutefico elige uno de los cientiacuteficos que aparecen en el mismo y busca la
informacioacuten necesaria y completa sus aspectos biograacuteficos utilizando la ficha y los documentos de apoyo
entregados por el profesorado sentildealando sus principales aportaciones a la Ciencia y a la Sociedad
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
568
FICHA BIOGRAFIacuteAS DE CIENTIacuteFICOS
Nombre del alumnoa _____________________________ Grupo_____________________
ACTIVIDAD Despueacutes de leer la biografiacutea del cientiacutefico completa la siguiente ficha
Busca la informacioacuten necesaria y utiliza los documentos de apoyo entregados por el
profesorado
BIOGRAFIacuteA DEL CIENTIacuteFICO (___________ - __________)
1 PERFIL BIOGRAacuteFICO
(Cronologiacutea que recoja los principales aspectos de su vida y de su
obra Principales aportaciones realizadas Hechos maacutes destacados)
2 FORMACIOacuteN CIENTIacuteFICA
Principales influencias que recibioacute Ideas dominantes de la Ciencia en
la que se formo Cuaacuteles fueron sus maestros y marcos teoacutericos que
existiacutean en su eacutepoca y que influyeron en su formacioacuten Estado en que
se encontraban los problemas que maacutes tarde abordoacute
3 LA CIENCIA Y LA SOCIEDAD DE SU EacutePOCA
Contexto social y poliacutetico que se viviacutea Influencia de la sociedad de su
eacutepoca en los desarrollos cientiacuteficos Principales acontecimientos
ideas sociales y poliacuteticas de la sociedad de su eacutepoca
4 APORTACIONES A LA CIENCIA
Descubrimientos realizados y teoriacuteas elaboradas Principales obras
escritas por orden cronoloacutegico
5 RELACIONES CON SUS CONTEMPORANEOS
Otros cientiacuteficos o personas relevantes de la sociedad de su eacutepoca
6 APLICACIONES TECNOLOacuteGICAS E IMPLICACIONES SOCIALES DE
LOS DESCUBRIMIENTOS CIENTIacuteFICOS
Establecer un paralelismo cronoloacutegico que sentildeale las interrelaciones
entre la Ciencia la Tecnologiacutea y la Sociedad
7 BIBLIOGRAFIacuteA UTILIZADA
Libros o artiacuteculos de revistas utilizados materiales o documentos de
apoyo entregados por el profesorado y utilizados
Resentildear en la forma APELLIDO Nombre (antildeo) Titulo del libro o
artiacuteculo Ciudad Editorial o nombre nuacutemero y paacuteginas de la revista
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
569
DOCUMENTO BIOGRAacuteFICO SISTEMA PERIOacuteDICO Y ENLACE QUIacuteMICO (Adaptado del almanaque del 2002 de la Sociedad Canaria de profesores de fiacutesica y quiacutemica)
Dimitri Mendelegraveiev (1834-1907) nacioacute en Tobolsk (Siberia) y era el maacutes pequentildeo de trece
hermanos En 1856 terminoacute su carrera de quiacutemica y en 1867 fue
nombrado profesor de quiacutemica inorgaacutenica en la Universidad de
San Petersburgo En la formulacioacuten de su Ley Perioacutedica que
se recoge en el texto ldquoLos principios de la Quiacutemica consideroacute
que las propiedades de los aacutetomos se encontraban relacionadas
con sus masas atoacutemicas lo que constituyoacute una idea brillante por
aquella eacutepoca ya que no se conociacutea nada acerca de la estructura
atoacutemica Mendelegraveiev dejo huecos en su tabla y posteriormente
se comproboacute que tenla razoacuten con el descubrimiento de
elementos como el galio (1874) escandio (1879) y germanio
(1885) Hoy se sabe que la base fundamental de la periodicidad
es el nuacutemero atoacutemico y no la masa atoacutemica
En el antildeo 1890 renuncioacute a la Universidad por el trato opresivo
que el gobierno daba a los estudiantes algunos fueron exiliados
a Siberia por la falta de libertad acadeacutemica
Friedrich August Kekuleacute
(1829-1896) quiacutemico alemaacuten al
que se le reconoce el
establecimiento de las bases de
la moderna teoriacutea estructural de
la quiacutemica orgaacutenica En 1858
demostroacute que el carbono era
tetravalente y que sus aacutetomos
podiacutean unirse formando largas
cadenas lo que facilitoacute la
comprensioacuten de los compuestos
orgaacutenicos Descubrioacute la
estructura ciacuteclica de los
compuestos aromaacuteticos como el
benceno de gran importancia
para el desarrollo posterior de
los colorantes
Glibert Newton Lewis (1875-
1946) nacioacute en Massachusetts
En la universidad de Harvard
alcanzoacute el grado de doctor en
1899 y en 1912 fue nombrado
profesor en la Universidad de
Berkeley (California)
Contribuyoacute en diversas aacutereas de
la quiacutemica y fue el primero en
proponer que los aacutetomos
podriacutean mantenerse unidos por
medio de la comparacioacuten de
electrones De acuerdo con esta
idea introdujo el simbolismo de
las estructuras en las que los
electrones de valencia se
representan por puntos Linus Pauling nacioacute en Portland (USA)
en 1901 y se doctoroacute en quiacutemica en 1925
Ha realizado muchas contribuciones a la
comprensioacuten de la naturaleza del enlace
quiacutemico As introdujo conceptos como
electronegatividad y estructuras
resonantes En 1939 publicoacute sus ideas
sobre el enlace quiacutemico en un texto
titulado La Naturaleza del enlace
quiacutemico En 1954 recibioacute el premio
Nobel de quiacutemica por su trabajo de la
estructura molecular En 1962 recibioacute por
segunda vez el Premio Nobel ahora el de
la Paz
Wolfgang Pauil (1900-1958)
fiacutesico austriacuteaco que obtuvo el
Premio Nobel de fiacutesica en 1945
por el descubrimiento del
principio de exclusioacuten que lleva
su nombre Un artiacuteculo titulado
Los principios fundamentales de
la mecaacutenica cuaacutentica escrito en
1933 para el Handbuch der
Physik es reconocido como uno
de los mejores tratados de fiacutesica
cuaacutentica
GUIacuteA DE LECTURA 1 Lee el documento biograacutefico y realiza un esquema que recoja las ideas fundamentales del mismo
2 Despueacutes de leer el documento biograacutefico elige uno de los cientiacuteficos que aparecen en el mismo y busca la
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Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
570
TEXTO MENDELEIEV Y LA CLASIFICACIOacuteN DE LOS ELEMENTOS
laquoLa clasificacioacuten maacutes corriente de los elementos en metales y no metales esta basada en las
diferencias fiacutesicas entre ellos pero dicha divisioacuten no es tan niacutetida como pareciacutea Por ejemplo el
foacutesforo y otros elementos actuacutean como metales o como no metales seguacuten las ocasiones
Algunos grupos de elementos sin duda forman un todo y representan una serie natural de
manifestaciones semejantes de la materia (haloacutegenos grupo del nitroacutegeno alcalino-teacuterreos etc)
pero el descubrimiento de nuevos elementos tales como el rubidio el cesio y el talio para los
que no se habiacutea previsto sitio en las familias de elementos hasta entonces elaboradas indicaba
lo limitados que eran nuestros conocimientos Por otra parte las propiedades fiacutesicas de los
elementos tales como las oacutepticas eleacutectricas magneacuteticas etc no pueden servir como guiacutea para
una clasificacioacuten de los mismos pues aunque muchas de dichas propiedades se han determinado
con precisioacuten para algunos de ellos lo cierto a que un mismo elemento puede presentar
enormes diferencias en sus propiedades seguacuten el estado en que se encuentre Asiacute por ejemplo
podemos citar el caso del grafito y el diamante
Sin embargo a pesar de las diferencias entre las propiedades que un elemento puede presentar
seguacuten el estado en que se encuentre existe laquoalgoraquo que no cambia que nos permite afirmar que
se trata del mismo elemento En este sentido el uacutenico valor que no cambia que es el mismo
tanto en elemento libre (cualquiera que sea su estado) como cuando se ha combinado con otros
formando compuestos es la masa atoacutemica del elemento Por esta razoacuten me he ocupado de
buscar un sistema de clasificacioacuten de los elementos quiacutemicos basaacutendome en las masas
atoacutemicas El primer intento que hice en esa direccioacuten fue el siguiente Seleccioneacute los elementos
de masa atoacutemica maacutes pequentildea y los ordeneacute de manera creciente Con esto vi que apareciacutea una
periodicidad en sus propiedades raquo
Ensayos de ordenacioacuten de los elementos Dimitri Ivanovich Mendeleieff (1834 - 1907)
ACTIVIDADES
0 Analiza el texto de Mendeleiev y extrae las ideas maacutes importantes 1 iquestQueacute otros intentos conoces de clasificacioacuten de los
elementos Descriacutebelos 2 iquestEn que propiedad se basaba la clasificacioacuten perioacutedica de
los elementos de Mendeleiev 3 iquestEn la actualidad que propiedad se utiliza para la
clasificacioacuten perioacutedica de los elementos 4 Lee la siguiente biografiacutea de Mendeleiev y realiza un
resumen sentildealando los aspectos fundamentales de la misma
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
571
MENDELEacuteIEV DIMITRI IVAacuteNOVICH (1834-1907) Quiacutemico ruso conocido sobre todo por haber elaborado la tabla perioacutedica de los elementos quiacutemicos Esta
tabla expone una periodicidad (una cadencia regular) de las propiedades de los elementos cuando estaacuten
dispuestos seguacuten la masa atoacutemica
Mendeleacuteiev nacioacute en Tobolsk (Siberia) estudioacute quiacutemica en la Universidad de San Petersburgo y en 1859 fue
enviado a estudiar a la Universidad de Heidelberg Alliacute conocioacute al quiacutemico italiano Stanislao Cannizzaro
cuyos planteamientos sobre la masa atoacutemica determinaron su opinioacuten Participo con eacutel en eI I Congreso
Internacional de quiacutemica en Karlsruhe en 1860 Mendeleacuteiev regresoacute a San Petersburgo y fue profesor de
quiacutemica en el Instituto Teacutecnico en 1863 y profesor de quiacutemica general en la Universidad de San Petersburgo
en 1866 Escribioacute los dos voluacutemenes de Principios de quiacutemica (1868-1870) uno de los primeros libros de
texto sobre quiacutemica que se convirtioacute en un claacutesico traducido al ingleacutes en 1905 Durante la elaboracioacuten de este
libro Mendeleacuteiev intentoacute clasificar los elementos seguacuten sus propiedades quiacutemicas En 1869 publicoacute la
primera versioacuten de la tabla perioacutedica En 1871 publicoacute una versioacuten corregida en la que dejaba huecos
para elementos todaviacutea desconocidos Su tabla y sus teoriacuteas ganaron una mayor aceptacioacuten cuando
posteriormente se descubrieron tres de estos elementos el galio el germanio y el escandio Fue
galardonado con la medalla Davy por la Royal Society en 1882
Entre las investigaciones de Mendeleacuteiev tambieacuten hay que mencionar el estudio de la teoriacutea quiacutemica de la
disolucioacuten la expansioacuten teacutermica de los liacutequidos y la naturaleza del petroacuteleo de Bakuacute En 1887 emprendioacute un
viaje en globo en solitario para estudiar un eclipse solar
En 1890 abandonoacute la universidad como consecuencia de su postura poliacutetica partidaria de reformas sociales
En 1893 fue director del departamento de Pesas y Medidas de San Petersburgo cargo que desempentildeoacute hasta su
muerte
En su honor el elemento quiacutemico artificial de nuacutemero atoacutemico 101 obtenido en 1965 en el ciclotroacuten de
Berkeley por el equipo de Seaborg ha recibido el nombre de mendelevio
MENDELEIEV Y EL SISTEMA PERIOacuteDICO DE LOS ELEMENTOS
A mediados del siglo XIX se conociacutean ciertos elementos quiacutemicos como el hidroacutegeno el oxiacutegeno el
hierro el cloro etc hasta un nuacutemero de maacutes de cincuenta
Estos elementos diferiacutean mucho en sus propiedades y aparentemente pareciacutea existir poco o ninguacuten orden
entre ellos En estas circunstancias se celebroacute en la ciudad alemana de Karlsruhe el primer congreso
internacional de Quiacutemica era el antildeo 1860 A este congreso asistieron ciento cuarenta delegados de
todo el mundo y una de las conclusiones maacutes importantes del mismo fue la aceptacioacuten mayoritaria del
meacutetodo propuesto por Stanislao Cannizaro para la determinacioacuten de las masas de los aacutetomos de los
distintos elementos quiacutemicos (masas atoacutemicas)
Tambieacuten en dicho congreso Cannizaro defendioacute la hipoacutetesis de su maestro Avogadro (hoy ley por estar
perfectamente comprobada) mostrando pruebas experimentales que la apoyaban e hizo valer su
fecundidad 49 antildeos despueacutes de haber sido emitida y rechazada por sus contemporaacuteneos devolviendo asiacute
el meacuterito a Avogadro que habiacutea ya muerto haciacutea 4 antildeos
Entre los asistentes al congreso se encontraba el quiacutemico ruso Dimitri Mendeleiev quien impresionado
por los trabajos de Cannizaro comenzoacute a estudiar la lista de los elementos quiacutemicos conocidos
organizaacutendolos a partir de las regularidades en el comportamiento quiacutemico de los distintos elementos
obtenidos de modo experimental a lo largo de siglos Mendeleiev ordenoacute los 63 elementos conocidos
seguacuten el orden creciente de sus masas atoacutemicas Publicoacute esta ordenacioacuten en forma de tabla en 1869 a la
que llamoacute tabla perioacutedica de los elementos En su obra Principios de Quiacutemica describe su ley
Perioacutedica con las siguientes palabras
Disponiendo los elementos conforme a sus masas atoacutemicas crecientes se obtiene una repeticioacuten
perioacutedica de propiedades Esto es lo que anuncia la ley Perioacutedica las Propiedades de los cuerpos simples
y sus combinaciones son una funcioacuten perioacutedica de la masa atoacutemica del elemento
En dicha tabla Mendeleiev dejoacute algunos espacios vaciacuteos huecos que de acuerdo con el criterio seguido
(los elementos de una misma columna grupos o familias tienen las mismas propiedades) deberiacutean
corresponder a elementos que todaviacutea no se hablan descubierto y de los que eacutel predice sus propiedades
aproximadas Al verse confirmadas sus hipoacutetesis Mendeleiev es aclamado y su tabla universalmente
aceptada El Sistema Perioacutedico constituyoacute un eacutexito fundamental y espectacular de la teoriacutea atoacutemico-
molecular de la materia propuesta por Dalton Algo parecido a Mendeleiev hizo el alemaacuten Victor Meyer
por la misma eacutepoca pero menos completo
Elaboracioacuten propia
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
572
EL SISTEMA PERIOacuteDICO ACTUAL
Debido a Werner y Paneth Esta basado en la tabla perioacutedica de Mendeleiev
Ordena los 105 elementos conocidos por orden creciente de su nuacutemero atoacutemico (nordm de
protones del nuacutecleo)
Los elementos
quiacutemicos estaacuten ordena
dos en 7 filas o periodos
y 18 columnas a grupos
Los elementos que
pertenecen a un mismo
grupo o familia tienen un
comportamiento quiacutemico
muy parecido es decir
son elementos que
reaccionan frente a las
demaacutes sustancias de un
modo similar
La mayoriacutea de los grupos reciben nombres especiales Grupo IA (1) o de los metales alcalinos grupo IIA (2) o de los metales alcalino - teacuterreos grupo VII A (17) o de los haloacutegenos etc
ACTIVIDADES
1 Realiza una atenta lectura del texto y extrae las ideas maacutes importantes
que encuentres
2 iquestCuaacutentos elementos ordeno Mendeleiev en su eacutepoca iquestPor queacute dejo
algunos espacios vaciacuteos o huecos en su tabla original iquestQueacute correcciones
principales han sido realizadas en la actualidad
3 iquestCoacutemo pudo Mendeleiev descubrir un principio adecuado de
clasificacioacuten de los elementos sin saber nada dela estructura electroacutenica de
los aacutetomos
4 iquestQueacute resultados aporto el primer congreso Internacional de quiacutemica de Karlsruhe en 1860
5 Busca la informacioacuten necesaria y contesta sentildealando el antildeo de descubrimiento el
descubridor y como se descubrioacute
a) Dos elementos que fueron descubiertos por espantildeoles
b) Los elementos conocidos desde la prehistoria c) Los elementos conocidos en la edad media
d) Los elementos descubiertos antes del siglo XVIII e) Los elementos s descubiertos en el
siglo XVIII f) Los elementos descubiertos en el siglo XIX g) Los elementos descubiertos a
partir de 1950 h) Los elementos transuraacutenidos i) Los elementos transactiacutenidos
6 iquestEn queacute siglo se ha descubierto mayor nuacutemero de elementos iquestCuaacutentos iquestPor queacute
crees que se produjo dicha explosioacuten demograacutefica de elementos 7 La primera cuarta parte del siglo XIX fue dominada por el quiacutemico britaacutenico Humphry Davy
y por el quiacutemico sueco Joumlns Jacob Berzelius
a) Busca informacioacuten y sentildeala los nombres de los elementos que descubrioacute cada uno de
ellos y el antildeo que los descubrioacute
b) Sentildeala el origen del nombre de cada elemento y el procedimiento de obtencioacuten de
algunos de ellos
c) Indica algunas de las publicaciones y las implicaciones sociales de dichos
descubrimientos
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
573
ELEMENTOS QUIacuteMICOS DESCUBIERTOS POR ESPANtildeOLES
De los elementos naturales conocidos tres han sido descubiertos o identificados como tales por
espantildeoles El platino por Antonio de Ulloa en 1748 el wolframio por los hermanos Antonio y
Fausto de Elhuyar en 1783 y el vanadio por Andres Manuel del Rio en 1801 La importancia
de estos descubrimientos fue importantiacutesimo teniendo en cuenta que en
aquella eacutepoca uno de los objetivos fundamentales de la Quiacutemica que
orientaba el trabajo investigador de la mayoriacutea de los quiacutemicos era el
descubrimiento de los elementos quiacutemicos
El platino de platina plata fue descubierto por Antonio de Ulloa en
1735 en unas minas cuando iba en una expedicioacuten cientiacutefica de Colombia
a Peruacute
En el caso del wolframio tambieacuten llamado tungsteno la mayoriacutea de los
libros extranjeros atribuyen el descubrimiento a Scheele en 1781 Esto no
es cierto fueron los hermanos logrontildeeses Fausto y Juan Joseacute Elhuyar en 1783 quienes lo
aislaron por primera vez a partir de un mineral obtenido en Espantildea la Wolframita tratada con
carbono El propio Sheele reconocioacute en una carta la prioridad espantildeola del descubrimiento El
nombre proviene de woacutelfram quizaacute formado por wolf laquo loboraquo y ram laquo suciedadraquo aplicado tal
vez por los mineros despectivamente al encontrarlo en vez del estantildeo que buscaban
El tercer elemento es el vanadio del latiacuten moderno laquovanadiumraquo en memoria del sobrenombre
de Freya Vanadis nombre de una diosa del antiguo panteoacuten escandinavo El nombre de
vanadio le fue puesto en el antildeo 1830 atribuyeacutendoselo a un quiacutemico sueco pero su verdadero
descubridor fue el quiacutemico madrilentildeo Andreacutes Manuel del Riacuteo en 1801 quien lo denominoacute
eritronio pero no se le reconocioacute al creerse entonces que era cromo impuro
Portada de la memoria el
descubrimiento del
Wolframio
El nombre vulgar del
elemento wolframio en ingleacutes
y en franceacutes es ldquotungstenordquo
Sin embargo la IUPAC
recomienda que el nombre de
los compuestos sea en todos
los idiomas el derivado del
que propusieron los
descubridores del elemento
Dice el texto en ingleacutes del
acuerdo de la IUPAC
ldquowolframate and not
tungstaterdquo
Fausto de
Elhuyar
Juan Joseacute de
Elhuyar
Al final de su Memoria sobre el descubrimiento del wolframio escriben los hermanos Elhuyar
laquoDaremos a este nuevo metal el nombre de wolfram tomaacutendolo del de la materia de la que lo
hemos sacado Este nombre responde mejor que el de tungsteno por ser el wolfram un mineral
que se conociacutea mucho antes Mudamos su terminacioacuten m en n para acomodar mejor al
genio de nuestra lengua las denominaciones de las sales que se forman con esta sustancia
llamaacutendolas sales volfraacutemicasraquo Escribiacutean los nombres del mineral y del elemento obtenido de
eacutel con v porque la W (con la que se escribiacutea el mineral e lenguas) era inexistente en la lengua
espantildeola del XVIII
A1 Indica para los descubridores espantildeoles de elementos quiacutemicos Antonio de Ulloa los
hermanos Elhuyar y Andreacutes Manuel del Riacuteo que elementos descubrieron y coacutemo lo hicieron
Busca y realiza una pequentildea biografiacutea de cada uno de ellos
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
574
COMENTARIOS DE TEXTOS ORIGINALES DE BLAS CABRERA
LOS AacuteTOMOS
Por uacuteltimo conviene insistir en que el cuadro de Mendelejeff al establecer las analogiacuteas y diferencias entre los aacutetomos revela una organizacioacuten de la distribucioacuten de los electrones que ciertamente no es caprichosa Sin salirnos de las noticias que nos suministran los fenoacutemenos eleacutectricos pongamos en evidencia que la condicioacuten de iones no es la normal de los aacutetomos de la materia en general El estado normal de equilibrio es siempre el neutro La presencia de iones simples o compuestos supone fuerzas entre ellos particularmente el grupo maacutes importante de las llamadas valencias La presencia de los electrones en los aacutetomos exige por tanto para su neutralizacioacuten la existencia de cargas positivas la cual hasta ahora no la hemos sentildealado sino en el caso de los cationes atribuidos a la peacuterdida de electrones El descubrimiento efectivo de su intervencioacuten como constituyente de la materia ha sido una de las obras fundamentales realizadas por Rutherford el sucesor de JJ Thomson en el laboratorio Cavendish de Cambridge Inglaterra El meacutetodo utilizado para este fin ha sido el bombardeo de los cuerpos mediante el tipo de radiaciones llamadas α de los cuerpos radiactivos proyectiles de fantaacutestica energiacutea que lanzan principalmente algunos de los aacutetomos de gran masa descubiertos por los esposos Curie y a cuyo conocimiento contribuyeron activamente Rutherford y sus disciacutepulos Tales proyectiles estaacuten electrizados positivamente y al penetrar de modo violento en los aacutetomos descubren en las profundidades de eacutestos un nuacutecleo que les desviacutea de su trayecto rectiliacuteneo precisamente porque estos estaacuten tambieacuten electrizados de modo positivo y repelen a las partiacuteculas α Asiacute se ha encontrado el lugar donde se oculta esta carga Precisamente las propias partiacuteculas α no son otra cosa que nuacutecleos de He desprovistos de sus dos electrones que le acompantildean en el estado neutro seguacuten indica el cuadro de Mendelejeff Esto nos fuerza a pensar que al menos los aacutetomos maacutes pesados contienen en su seno dichos nuacutecleos de He ya formados y aun se ha probado que estaacuten formando parte de los propios nuacutecleos denunciando que esta nueva regioacuten de los aacutetomos posee una organizacioacuten muy compleja A su conocimiento se ha llegado por el meacutetodo del bombardeo ya indicado Las quebraduras violentas de su trayectoria son la consecuencia de que en ellos se encierra la casi totalidad de la masa de cada aacutetomo y tambieacuten denuncia que precisamente por ser una carga positiva numeacutericamente igual que la que poseen los Z electrones que hemos dicho forman parte del aacutetomo que ocupa el lugar Z en el cuadro de Mendelejeff Seguacuten eacuteste puede ya darse una primera descripcioacuten de los aacutetomos distribuyendo en ellos un nuacutecleo que contiene casi toda la masa del aacutetomo y toda su carga positiva Todo ello concentrado en un volumen muy pequentildeo que para los aacutetomos maacutes masivos apenas alcanza un diezmileacutesimo del tamantildeo total del aacutetomo En el resto de eacutel que llamaremos zona cortical soacutelo existen los Z electrones de los que ya hemos hablado donde caben holgadamente puesto que cada uno seguacuten hemos visto poco maacutes arriba tiene apenas un radio del orden de un 100 mileacutesimo del aacutetomo completo y por tanto ocupan igual que una mosca en un saloacuten de algunos centenares de metros cuacutebicos de cabida
Clave de lectura del texto Los aacutetomos de Blas Cabrera 1 Realiza un resumen del texto Sentildealando las ideas principales 2 Estudiar los teacuterminos nuevos que aparecen en eacutel Realiza la correspondiente ficha de vocabulario 3 iquestQueacute es el cuadro de Mendelejeff iquestExisten otros similares Hacer un estudio sobre ello consultando la bibliografiacutea a su alcance 4 Definir el concepto de ioacuten y poner ejemplos
5 iquestQueacute son las partiacuteculas 6 iquest Coacutemo se entendiacutea en esta eacutepoca lo que era un aacutetomo iquest Existen diferencias con las creencias actuales Expliacutequelo detalladamente 7 iquestQueacute son los modelos atoacutemicos iquestCuantos modelos atoacutemicos conoces iquestEn que consiste el modelo atoacutemico de Rutherford En que ideas se baso que hechos consiguioacute explicar cuaacuteles son sus limitaciones Por que otros modelos ha sido sustituido 8 Realiza una pequentildea biografiacutea de Blas Cabrera sentildealando sus principales aportaciones a la Ciencia las principales instituciones en las que participo y los aspectos maacutes relevantes de la sociedad de su eacutepoca 9 Describe coacutemo era la situacioacuten de la ciencia y de los cientiacuteficos en Espantildea en la primera mitad del siglo XX Sentildeala la influencia de los diferentes momentos sociales en el desarrollo de la Ciencia 10 iquestQuieacutenes eran los esposos Curie Habla de ellos iquestCuaacuteles fueron sus aportaciones cientiacuteficas iquestQueacute aplicaciones han tenido sus descubrimientos iquestQueacute influencia han tenido las mismas en la sociedad
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
575
AacuteTOMOS Y MOLEacuteCULAS1
Otra circunstancia interesante que conviene analizar cuando se estudia la nocioacuten de
materia y su evolucioacuten es la suerte que corrioacute el viejo problema del atomismo o continuidad que
dividioacute profundamente a los filoacutesofos del mundo griego Los aacutetomos de Anaxaacutegoras Demoacutecrito
y Leucipo significan la imposibilidad de la divisioacuten indefinida de la materia y en vez de ella la
seguridad de que existe un liacutemite inferior para el tamantildeo posible de las partiacuteculas separables de
un cuerpo con la condicioacuten de mostrar identidad de naturaleza con el cuerpo primitivo Cuando
la naturaleza de estas hipoteacuteticas partiacuteculas que limitan la divisioacuten es ideacutentica para todas se las
llama hoy moleacuteculas La divisioacuten de ellas es auacuten posible formando los aacutetomos y pueden ser
ideacutenticas o heterogeacuteneas En el primer supuesto el cuerpo se dice simple y en el segundo
compuesto El nuacutemero de cuerpos simples es pequentildeo no llegan a un centenar los aacutetomos que se
han podido obtener mientras que el de moleacuteculas compuestas con ellos es praacutecticamente
indefinido
Clave de lectura
Despueacutes de leer detenidamente este fragmento del mencionado artiacuteculo de Blas Cabrera intenta
contestar las siguientes cuestiones
1 Enuncia brevemente cada una de las teoriacuteas atoacutemicas que se han dado
2 iquestCoacutemo define Cabrera los cuerpos simples y los compuestos Expliacutecalo con claridad
3 Define con tus palabras aacutetomo moleacutecula elemento compuesto
4 iquestQuieacuten fue Blas Cabrera Haz una pequentildea biografiacutea del mismo iquestQueacute otros cientiacuteficos
espantildeoles o extranjeros fueron contemporaacuteneos de eacutel
1
CABRERA B (1943) Cincuenta antildeos en la concepcioacuten del concepto de materia Cuadernos Americanos2 nordm 5 74-93 Meacutexico
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
576
Breve biografiacutea de Linus Pauling ldquoQuiacutemico y pacifistardquo
Linus Pauling
(Portland Oregoacuten 1901-Big Sur California 1994) Quiacutemico estadounidense
Profesor y director del instituto tecnoloacutegico de California investigoacute la
estructura molecular y los enlaces quiacutemicos de los compuestos complejos e
introdujo la mecaacutenica cuaacutentica en el estudio de la quiacutemica Sus trabajos le
valieron el premio Nobel de quiacutemica en 1954 Infatigable activista en favor de
la paz y contrario a las armas atoacutemicas por lo que recibioacute el premio Nobel de
la paz en 1962 y el premio Lenin de la paz en 1970 Reviste especial importancia su obra ldquoThe
Nature of the Chemical Bondrdquo (ldquoLa naturaleza del enlace quiacutemicordquo) (1939)
COMENTARIO DE TEXTO No maacutes guerra
Texto1 ldquoCreo que el descubrimiento de la fisioacuten controlada de nuacutecleos atoacutemicos y la liberacioacuten
controlada de energiacutea nuclear es el mayor hallazgo realizado desde que el hombre primitivo
descubrioacute el uso controlado del fuego Un solo kilo de material fisionable como fuente de energiacutea
equivale a maacutes de dos millones de kilogramos de carboacuten Si se tienen en cuenta la abundancia de
material fisionable en la naturaleza se comprende la promesa de energiacutea nuclear que representa
para el mundo del futuro y la posibilidad de que contribuya grandemente al bienestar humano si
la civilizacioacuten no es aniquilada antes por la guerra No podemos quedar impasibles ante la
posibilidad de que estos importantes descubrimientos cientiacuteficos puedan ser utilizados para el
sufrimiento y el exterminio de la humanidad Nos debemos oponer a toda costa a la escalada de
armamentos y al uso de la energiacutea nuclear para fines beacutelicos ldquo
Linus Pauling(1950) Quiacutemica General
Uno de los hombres maacutes activos en la campantildea contra las pruebas nucleares y uno de los de
mayor eacutexito en despertar la conciencia de la comunidad cientiacutefica fue Linus Pauling laureado con
el Premio Nobel de Quiacutemica y de la Paz En enero de 1958 Pauling entregoacute a Dag Hammaumlrshjoumlld
Secretario General de Las Naciones Unidas una peticioacuten firmada por 9235 cientiacuteficos (cantidad
que luego superoacute los 11000) correspondientes a 49 paiacuteses Entre los firmantes habiacutea muchos
premiados con el Nobel La peticioacuten era la siguiente
Texto 2 ldquoNosotros los cientiacuteficos abajo firmantes solicitamos que se realice ahora un acuerdo
internacional para detener las pruebas con armas nucleares
Cada ensayo de bomba nuclear difunde una carga adicional de elementos radioactivos sobre todo
territorio del mundo Cada suma adicional de radiacioacuten origina un dantildeo a la salud de los seres
humanos en el mundo entero y un dantildeo al plasma humano que importa la reproduccioacuten lo cual
lleva al aumento en la cantidad de nintildeos defectuosos que podraacuten nacer en futuras generaciones
Mientras estas armas soacutelo se encuentren en poder de tres potencias seraacute factible un acuerdo para
llegar a su control Si las pruebas continuacutean y si la posesioacuten de estas armas se extiende a otros
gobiernos aumentaraacute considerablemente el peligro de que estalle una catastroacutefica guerra nuclear
por la accioacuten irreflexivo de alguacuten liacuteder nacional irresponsable
Un acuerdo internacional que detenga ahora las pruebas de bombas nucleares podraacute servir como
primer paso hacia un desarme maacutes amplio y hacia la efectiva y final abolicioacuten de las armas
nucleares Terminar los experimentos con las bombas nucleares seraacute como los primeros rayos de
sol de la esperanza en que confiacutea la sufriente humanidadrdquo
(1958) Siguen 11000 firmas de eminentes cientiacuteficos de 49 paises PAULING L (1958) The Scientitists Petition to the United Nations in No More War Londres
Gollanez
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
577
TRABAJOS PRAacuteCTICOS DE ESTRUCTURA ATOacuteMICA
ENSAYOS A LA LLAMA OBJETIVO Reconocer la presencia de un elemento por el color de la llama
MATERIAL PRODUCTOS
Hilo de nicromo
Mechero Bunsen
Espaacutetula
Caacutepsulas de porcelana
Aacutecido clorhiacutedrico concentrado Sales (por ejemplo nitratos o cloruros) de sodio potasio estroncio bario y cobre
PROCEDIMIENTO 1 Pon en una caacutepsula de porcelana de 10 a 15 mi- de aacutecido clorhiacutedrico Con una espaacutetula antildeade una pequentildea cantidad del compuesto de sodio disponible 2 Humedece el extremo de un hilo de nicromo en la disolucioacuten anterior y aceacutercalo a la llama de un mechero Bunsen Procura que dicha llama sea lo maacutes incolora posible 3 Anota el color que adquiere la llama 4 Limpia el hilo de nicromo introducieacutendolo en otra caacutepsula que contenga uacutenicamente aacutecido clorhiacutedrico concentrado Repite los tres pasos anteriores con cada uno de los otros compuestos suministrados Rellena la tabla siguiente
Compuesto Color de la llama
Compuesto de sodio
Compuesto de potasio
Compuesto de estroncio
Compuesto de bario
Compuesto de cobre
ACTIVIDADES 1 Explica por queacute los iones metaacutelicos colorean la llama 2 iquestPor queacute es importante limpiar el hilo de nicromo antes de un nuevo ensayo 3 iquestCoacutemo se podriacutea detectar la presencia de alguno de los elementos anteriores en una muestra problema
Trabajo praacutectico orientado como una pequentildea investigacioacuten
iquestCoacutemo variacutea el comportamiento quiacutemico de los aniones cloruro bromuro y yoduro y la
variacioacuten de la afinidad electroacutenica entre los elementos cloro bromo y yodo
El cloro el bromo y el yodo son sustancias que se disuelven en agua
y en tetracloruro de carbono dando disoluciones coloreadas
Vamos a estudiar el desplazamiento de de cloruros bromuros y
yoduros por los haloacutegenos obteniendo la variacioacuten de la afinidad
electroacutenica competitiva de los haloacutegenos
Disentildea una experiencia que te permita averiguar la variacioacuten
del comportamiento quiacutemico de los aniones cloruro bromuro
y yoduro y la variacioacuten de la afinidad electroacutenica entre los
elementos cloro bromo y yodordquo
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
578
Espectros atoacutemicos
Objetivo
Observar el espectro continuo producido
por la luz solar
Observar el espectro discontinuo
producido por un tubo fluorescente y por
una laacutempara de sodio
Material
Espectroscopio de bolsillo o de laboratorio
Fundamento teoacuterico
Si hacemos pasar la luz solar a traveacutes del prisma oacuteptico de un
espectroscopio observamos que se desdobla y aparece a continuacioacuten una
serie de colores diferentes que llamamos espectro (lo que
comuacutenmente se denomina arco iris) Cada color corresponde a frecuencias
determinadas Asiacute la luz solar presenta un aspecto con todos los colores
que denominamos espectro continuo pues los liacutemites de
dichos colores no son niacutetidos y forman un todo ininterrumpido
Al analizar la radiacioacuten emitida por los aacutetomos se observa que cada aacutetomo soacutelo emite o absorbe radiacioacuten
de determinadas frecuencias que en los espectros aparecen como una serie de liacuteneas cuyo valor puede ser
medido mediante una escala superpuesta en ellos a tal efecto Se trata de espectros
discontinuos Un elemento quiacutemico emite siempre las mismas rayas cuyas frecuencias son
caracteriacutesticas de cada uno y sirven para identificarlo
Procedimiento
Observa la luz que proviene de una ventana analizaacutendola con el espectroscopio de
bolsillo y apreciaraacutes niacutetidamente el espectro continuo Dibuja en su cuaderno el espectro
obtenido
Baja las persianas y enciende un tubo fluorescente Observa y dibuja el espectro
Prepara la luz de sodio o de mercurio y observa y dibuja el espectro obtenido
Analiza y responde
Describe en cada caso tus observaciones sobre
El espectro de la luz solar
El espectro de la luz emitida por un tubo fluorescente
El espectro de la luz emitida por una laacutempara de sodio
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
579
INVESTIGANDO ELEMENTOS QUIacuteMICOS
Observacioacuten y propiedades de metales y no metales Se trata de estudiar y reconocer diferentes sustancias y realizar ensayos con sus propiedades que permitan clasificarlos en metales y no metales Actividades previas
A1 Sentildeala las principales diferencias entre metales y no metales comparando sus propiedades
fiacutesicas y las quiacutemicas
A2 Busca informacioacuten y recoge en una tabla las principales propiedades de sodio magnesio
aluminio cinc azufre y yodo
Trabajo experimental
A3 Realiza las experiencias que te permitan responder las preguntas sobre las siguientes
sustancias y analiza los resultados
1 Sodio
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta
iquestTiene brillo metaacutelico
iquestEs blando iquestEs muy reactivo
Observa y describe su reaccioacuten con el agua
2 Magnesio
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta
iquestTiene brillo metaacutelico helliphellip
iquestEs blando iquestEs muy reactivo
Observa y describe su combustioacuten reaccioacuten con el oxiacutegeno
3 Aluminio
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta
iquestTiene brillo metaacutelico
iquestEs blando iquestEs muy reactivo
Reaccioacuten con los aacutecidos (HCl)
Cinc
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta
iquestTiene brillo metaacutelico
iquestEs blando
iquestEs muy reactivo
Observa y describe su reaccioacuten con el agua
Reaccioacuten con los aacutecidos (HCl)
4 Azufre
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta
iquestTiene brillo metaacutelico
iquestEs blando iquestEs muy reactivo
Observa y describe su reaccioacuten al calentarlo
7 Yodo
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta iquestTiene brillo metaacutelico helliphelliphelliphelliphellip
iquestEs blando Es muy reactivo
Observa y describe lo que ocurre al calentarlo
ACTIVIDADES POSTERIORES A LA EXPERIENCIA A4 Realiza un informe en el que recojas los objetivos del trabajo praacutectico los materiales de
laboratorio utilizados el procedimiento seguido las dificultades encontradas los datos
obtenidos y los resultados y conclusiones a las que llegues
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
580
INVESTIGANDO EL TIPO DE ENLACE DE LAS SUSTANCIAS QUIacuteMICAS
iquestQueacute tipos de enlace y que propiedades tienen las diferentes
sustancias quiacutemicas
Las propiedades que presentan las diferentes sustancia estaacuten
relacionadas con su tipo de enlace por lo que podemos usar algunas
propiedades para identificar el tipo de enlace que presentan ioacutenico
covalente o metaacutelico
1 ACTIVIDADES INICIALES (Antes de la experiencia)
11 Indica alguna forma de diferenciar las sustancias ioacutenicas
covalentes y metaacutelicas
12 Realiza una lista con las propiedades que caracterizan los diferentes tipos de enlaces y que
sirven para diferenciarlos
13 De todas las propiedades mencionadas anteriormente sentildeala iquestCuaacuteles de ellas podriacuteas
comprobar faacutecilmente en el laboratorio
2 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
Averiguar el tipo de enlace a traveacutes de las propiedades que presentan siete sustancias
desconocidas dadas (Se puede tratar de sal comuacuten azuacutecar limaduras de cobre yodo azufre
glucosa nitrato de plomo)
21 Analiza el problema y formula varios interrogantes o preguntas cuya respuesta se pueda
abordar experimentalmente y no permita determinar el tipo de enlace de cada sustancia
3 EMISIOacuteN DE HIPOacuteTESIS 31 Basaacutendote en su aspecto fiacutesico anticipa una solucioacuten a modo de hipoacutetesis y sentildeala que
sustancias seguacuten sus aspecto crees que presentaran enlace ioacutenico cuaacuteles el covalente y cuales
enlace metaacutelico
4 DISENtildeO EXPERIMENTAL
41 Explica con detalle como procederiacuteas en el laboratorio para identificar el tipo de enlace que
tienen varias sustancias desconocidas
42 Haz una lista con el material y los reactivos que necesitas para poder identificar el tipo de
enlace de las diferentes sustancias En especial indica el procedimiento para poder determinar
a) punto de fusioacuten o ebullicioacuten b) solubilidad en agua c) solubilidad en un disolvente
orgaacutenico d) conductividad eleacutectrica (soacutelido fundido en disolucioacuten)
43 Prepara una tabla que te permita recoger los resultados experimentales con las diferentes
propiedades de las siete sustancias y que nos permitan determinar el tipo de enlace Compaacuterala
con la suministrada
5 REALIZACIOacuteN EXPERIMENTAL
51 Con el visto bueno del profesor o profesora realiza la experiencia siguiendo el plan disentildeado y
anotando los resultados y las observaciones necesarias Recoge al menos los datos suministrados en la
siguiente tabla
Sustancia Aspecto
fiacutesico
Punto de
fusioacuten
Solubilidad
en agua
Solubilidad
en C Cl4
Conductividad
Fundida o en
disolucioacuten
Tipo de
enlace
A
B
C
D
E
F 6 RESULTADOS EXPERIMENTALES REALIZACIOacuteN DE UN INFORME
61 Identifica las sustancias problema de la praacutectica con la lista de sustancias que te indique el
profesor
62 La sal y el azuacutecar se disuelven de forma parecida en agua iquestPor queacute una disolucioacuten es
conductora y la otra no iquestPor queacute las sustancias ioacutenicas tienen un alto punto de fusioacuten
63 Realiza un informe completo de todo el proceso realizado desde el anaacutelisis del problema a
los resultados obtenidos y las conclusiones que obtengas
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
581
DOCUMENTO DE APOYO
Tipos de sustancias seguacuten sus enlaces
Compuestos
ioacutenicos
Compuestos
covalentes
moleculares
Compuestos
covalentes atoacutemicos Metales
Partiacuteculas en el
cristal (Especies
quiacutemicas enlazadas)
Iones Cationes y
aniones
(Cristales ioacutenicos)
Moleacuteculas
Aacutetomos
(cristales covalentes )
Cationes y
electrones
deslocalizados (cristales
metaacutelicos)
Fuerzas presentes Enlaces ioacutenicos
Enlaces covalentes
intramoleculares
Fuerzas
intermoleculares
(De Van der Waals o
de puentes de
Hidroacutegeno)
Enlaces covalentes Enlaces
metaacutelicos
Puntos de fusioacuten Altos por encima de
600 ordmC
Bajos en general de
-272 ordmC a 400 ordmC Elevados entre 1200 ordmC y
3600 ordmC Variados de -39
ordmC a 3400 ordmC
Solubilidad Solubles en agua y
otros disolventes
polares
Insolubles en agua
Las sustancias
apolares son
solubles en
disolventes apolares
(orgaacutenicos) Las
polares en
disolventes polares
(como el agua)
Insolubles
Insolubles
Solubles en otro
metal fundido
(aleaciones)
Conductividad
eleacutectrica
Conductores soacutelo en
disolucioacuten o
fundidos
(Electrolitos de 2ordm
orden)
Sustancias apolares
no conductoras
Sustancias polares
algo conductoras
No conductores Buenos
conductores en
estado soacutelido
(electrones
libres)
Otras
caracteriacutesticas
Forman redes
cristalinas de gran
estabilidad
La disolucioacuten de
los compuestos
ioacutenicos produce la
disociacioacuten ioacutenica de
eacutestos
Duros fraacutegiles y
quebradizos
En condiciones
ordinarias pueden
ser gases liacutequidos o
soacutelidos volaacutetiles
Soacutelidos muy blandos
Puntos de fusioacuten y
de ebullicioacuten bajos
porque al fundir o
hervir soacutelo se
rompen las
atracciones
intermoleculares
Los maacutes duros de todos
los soacutelidos como
consecuencia de la gran
estabilidad de sus
enlaces
No conducen la
electricidad ya que no
tienen iones y sus
electrones de valencia
claramente localizados
carecen de libertad de
desplazamiento
Los valores maacutes
altos de puntos
de fusioacuten
corresponden a
los metales de
las series de
transicioacuten
Densidades
elevadas debido
a sus estructuras
compactas
Buenas
propiedades
mecaacutenicas
tenaces duacutectiles
y maleables
Ejemplos NaCl CaBr2 KI
Ca O K2O K2SO4
H20 (s) I2 S8
C10 H8 (naftaleno)
C12H22O11 (sacarosa)
C6H1206 (glucosa)
Gases H2 O2 N2
NH3 HF
C (diamante)
Si O2 (cuarzo) SiC (carborundo)
Al Na Ca Fe
Cu Au Ag
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
582
DOCUMENTO DE APOYO
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
583
DOCUMENTO DE APOYO MAPA CONCEPTUAL
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
563
EL EXPERIMENTO DE DISPERSIOacuteN DE LAS PARTIacuteCULAS ALFA
ERNEST RUTHERFORD (1871-1937)
ldquohellip Habiacutea observado la dispersioacuten de partiacuteculas y el doctor Geiger en mi laboratorio lo habiacutea
examinado con detalle Encontroacute que en laminas de metales pesados que
la dispersioacuten era normalmente pequentildea del orden de un grado Un diacutea
Geiger vino y me dijo iquestNo piensa que el joven Marsden a quien estoy
formando en meacutetodos radiactivos debe empezar una pequentildea
investigacioacuten Por entonces yo habiacutea pensado tambieacuten en eso y dije iquestPor
queacute no lo dejamos ver si una partiacutecula puede escapar formando un
aacutengulo grande Puedo decirle en confianza que no creiacute que esto tuviera
lugar pues sabiacuteamos que las partiacuteculas eran partiacuteculas muy raacutepidas con
gran masa y una gran cantidad de energiacutea cineacutetica y puede demostrarse que si la dispersioacuten se debe
al efecto de acumulacioacuten de pequentildeas dispersiones la probabilidad de dispersioacuten de una partiacutecula
hacia atraacutes era muy pequentildea
Despueacutes recuerdo que dos o tres diacuteas maacutes tarde Geiger vino hacia miacute con gran excitacioacuten
diciendo Hemos podido obtener algunas partiacuteculas yendo hacia atraacutes retrocediendo hacia
nosotros
Este era sin duda el hecho maacutes increiacuteble que habiacutea sucedido en mi vida Era casi tan
increiacuteble coacutemo si lanzases una concha de 15 pulgadas a un trozo de papel de seda y volviera hacia
ti y te golpease En consideracioacuten al hecho comprobeacute que esta dispersioacuten hacia atraacutes debe ser el
resultado de una colisioacuten simple y cuando hice los caacutelculos comprobeacute que era imposible obtener
nada de este orden de magnitud a menos que se coja un sistema en el cual la gran parte de la masa
del aacutetomo se concentreacute en un nuacutecleo diminuto Fue entonces cuando tuve la idea de un aacutetomo con
un centro de masa diminuto provisto de una cargardquo
Ernest Rutherford ( 1911)
Adaptado de DICKERSON R GRAY H y HAIGHT G (1980) Principios de Quiacutemica Reverteacute
Barcelona
ACTIVIDADES PARA COMENTAR EL TEXTO DEL EXPERIMENTO DE
RUTHERFORD
1 Lee el texto anterior iquestCuaacutel fue el origen del experimento
2 Completa la ficha de vocabulario con los teacuterminos cientiacuteficos que desconozcas
3 Haz un breve resumen utilizando tus propias palabras de las ideas maacutes importantes del texto
Pon un tiacutetulo adecuado al texto
4 A que se refiere el investigador cuando habla de los meacutetodos radiactivos Busca informacioacuten
sobre ello y descriacutebelo
5 Explica iquestqueacute son las partiacuteculas alfa iquestCoacutemo se obtienen iquestPara queacute las utilizo Rutherford
6 Sentildeala aplicaciones que conozcas de las reacciones nucleares
7 Localiza y sentildeala en el texto distintos aspectos de la metodologiacutea cientiacutefica que veas
reflejados en su lectura
8 Di el nombre y expoacuten la teoriacutea atoacutemica del cientiacutefico que en el siglo XIX pensaba que los
aacutetomos eran partiacuteculas indivisibles
9 Explica brevemente como se descubrieron las partiacuteculas fundamentales del aacutetomo
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
564
En el dibujo siguiente se muestra una representacioacuten esquemaacutetica del montaje experimental utilizado
por Rutherford para estudiar la ldquodispersioacuten de partiacuteculas
Comenta y describe la funcioacuten de cada uno de los elementos utilizados en el montaje experimental
Diferencia entre materiales y aparatos y completa un cuadro como el siguiente
ELEMENTOS DEL MONTAJE
EXPERIMENTAL
FUNCIOacuteN QUE DESEMPENtildeAN
MATERIALES
APARATOS
ACTIVIDAD Los resultados previsibles para este experimento deberaacuten ser interpretados en
funcioacuten de una teoriacutea la misma que guioacute el disentildeo experimental y las observaciones a realizar
1 ) iquestDe queacute teoriacutea se trata iquestQueacute investigador la elaboroacute Describe sus aspectos fundamentales
2) iquestQueacute modelos teoacutericos se utilizan en dicha teoriacutea para explicar los hechos observados
3) De acuerdo al montaje experimental realizado (esquematizado en el dibujo) iquestQueacute observaciones se espera
encontrar Razona sobre ello y descriacutebelas
4) Representa mediante un dibujo los resultados maacutes probables iquestRealmente se encontraron eacutestos Antildeade en
el dibujo las discrepancias encontradas
5)Analiza si existe contradiccioacuten entre los hechos experimentales y la teoriacutea desde la cual se planteoacute y guioacute el
experimento iquestEn queacute consiste esta discrepancia
6)iquestQueacute hizo Rutherford para explicar estos hechos
7) Resultoacute modificada la teoriacutea anterior iquestEn que sentido iquestSe han utilizado nuevos modelos teoacutericos
8)Explica el modelo atoacutemico de Rutherford iquestQueacute hechos consiguioacute explicar iquestCuaacuteles fueron sus
limitaciones iquestQueacute hechos no pudo explicar iquestPor queacute otro modelo atoacutemico fue sustituido
9) Sentildeala aspectos biograacuteficos de Rutherford Sentildealando cronoloacutegicamente hechos cientiacuteficos paralelamente
con los sociales resaltando las caracteriacutesticas de la sociedad de su eacutepoca y las relaciones ciencia tecnologiacutea y
Sociedad (CTS)
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
565
COMENTARIO DE TEXTO UN EXPERIMENTO HISTOacuteRICO CRUCIAL LA EXPERIENCIA DE RUTHERFORD El fiacutesico britaacutenico Ernest Rutherford y sus colaboradores Hans Geiger y Ernest Marsden en 1911 bombardearon con partiacuteculas alfa (con carga positiva) una laacutemina muy fina de oro y observaron que aunque la mayor parte de las partiacuteculas la atravesaban sin desviarse unas pocas sufriacutean una desviacioacuten bastante acusada e incluso algunas rebotaban al llegar a la laacutemina Para explicar estos resultados Rutherford propuso el modelo nuclear del aacutetomo seguacuten el cual la carga positiva de un aacutetomo y la mayoriacutea de su masa estaacuten concentradas en una pequentildea regioacuten central llamada nuacutecleo En este modelo los electrones con carga negativa giraban en oacuterbitas alrededor del nuacutecleo
Actividades
1 iquestQueacute resultados de la dispersioacuten de partiacuteculas alfa cabiacutea esperar seguacuten el modelo atoacutemico de Thomson (los aacutetomos son una esfera de masa y carga uniformes)
2 iquestQueacute resultados experimentales se obtuvieron 3 iquestCoacutemo interpreto Ruthehrford de los resultados inesperados 4 iquestQueacute conclusiones sobre la estructura del aacutetomo enuncio Rutherford 5 iquestQueacute limitaciones o fallos teniacutea el modelo de Rutherford
Las grandes desviaciones de algunas partiacuteculas alfa solo se podiacutean explicar por choque con una partiacutecula de gran masa y elevada carga positiva Eso hizo desechar a Rutherford el Modelo atoacutemico de Thomson el aacutetomo no puede ser una esfera de masa y carga uniformes (Lo que cabiacutea esperar seguacuten el modelo e Thomson que todo el haz de partiacuteculas alfa atravesase la lamina abrieacutendose algo maacutes dispersioacuten y al chocar con la pantalla se originase una mancha fluorescente en liacutenea con el haz) El mismo Rutherford describioacute su asombro ante el resultado con estas palabras ldquohellip Esto es lo maacutes increiacuteble que me ha ocurrido en mi vida Tan increiacuteble como si un proyectil de 15 pulgadas disparado contra una lamina de papel de seda saliese rebotado se volviera y lo golpease a uno helliprdquo De la interpretacioacuten del experimento crucial (1911) Rutherford concluyo que
Toda su carga positiva del aacutetomo estaba concentrada en un pequentildeo granulo central donde reside ademaacutes toda sus masa (el nuacutecleo)
Los electrones giran alrededor del nuacutecleo para no caer sobre eacutel por atraccioacuten electrostaacutetica
El aacutetomo estaba praacutecticamente hueco El anaacutelisis de los datos experimentales indicaba que el radio del nuacutecleo era maacutes de diez mil veces menor que el del aacutetomo
El nuacutemero de cargas positivas elementales en el nuacutecleo (nuacutemero de protones) coincide con el nuacutemero de orden del elemento en la tabla perioacutedica
Coacutemo la masa atoacutemica de los elementos tiene un valor mucho mayor que el calculado a base de los protones del nuacutecleo predice la existencia de otra partiacutecula nuclear sin carga que llamo neutrones (descubierto por Chadwick en 1932 al bombardear berilio con partiacuteculas alfa)
Modelo Nuclear del aacutetomo Fallos del modelo nuclear En contradiccioacuten con las leyes electromagneacuteticas claacutesicas (el electroacuten al girar emite
energiacutea radiante y acabariacutea cayendo sobre el nuacutecleo)
No explicaba los espectros de rayas discontinuos de los aacutetomos de unas frecuencias caracteriacutesticas
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
566
ACTIVIDAD Realiza un breve comentario de la siguiente carta de Niels Bohr a Rutherford
CORRESPONDENCIA RUTHERFORD - BOHR
hellip ldquoDentro le mando el primer capitulo de mi artiacuteculo sobre la constitucioacuten del aacutetomo Espero que
los proacuteximos le seguiraacuten en unos pocos diacuteas Uacuteltimamente he hecho grandes progresos en el trabajo y
espero tener eacutexito en extender las consideraciones empleadas a un nuacutemero de diferentes fenoacutemenos
tales como la emisioacuten de las liacuteneas espectrales magnetismo hellip y posiblemente una indicacioacuten de una
teoriacutea de la constitucioacuten de las estructuras cristalinas hellip Como podraacute observar el primer capiacutetulo trata
principalmente del problema de la emisioacuten de las liacuteneas del espectro considerado desde el punto de
vista esbozado en mi carta anterior Trato de demostrar que desde tal punto de vista parece posible
dar una interpretacioacuten simple a la ley del espectro de hidroacutegeno y que el caacutelculo parece estar
cuantitativamente de acuerdo con los experimentos hellip Espero se daraacute cuenta que he considerado
cuidadosamente el uso simultaacuteneo de la mecaacutenica claacutesica y de la nueva visioacuten sobre la teoriacutea de la
radiacioacuten introducida por Planck Estoy deseando saber que le parece todo estordquo
(Carta de Niels Bohr a Rutherford 6 de Marzo 1913)
Adaptado de Marco B (1992)
ACTIVIDAD Resume las ideas fundamentales que se recogen en los siguientes textos
originales de Rutherford
ldquohellipLa idea de la constitucioacuten del nuacutecleo de los aacutetomos surgioacute inicialmente del intento de contar la
dispersioacuten de partiacuteculas que formaban grandes aacutengulos en su paso a traveacutes de finas laacuteminas de
materia Cayendo en la cuenta de la gran masa y velocidad de las partiacuteculas esas desviaciones tan
grandes eran muy considerables e indicaban que un fuerte campo eleacutectrico o magneacutetico existiacutea en el
aacutetomo Teniendo en cuenta estos resultados parecioacute necesario asumir que e l aacutetomo consta de un
nuacutecleo con masa y carga de muy pequentildeas dimensiones comparado con la magnitud normalmente
aceptada del diaacutemetro del aacutetomo Este nuacutecleo cargado positivamente contiene la mayor parte de la masa
del aacutetomo y estaacute rodeado a una cierta distancia de un conjunto de electrones igual en nuacutemero a la
carga positiva del nuacutecleo En estas condiciones un intenso campo eleacutectrico existe cerca del nuacutecleo y
la gran desviacioacuten de las partiacuteculas en un choque con un aacutetomo simple tiene lugar cuando la
partiacutecula pasa cerca del nuacutecleo (Rutherford 1920)
Cuando un chorro de partiacuteculas incide sobre una laacutemina fina de oro u otro metal una
pequentildea cantidad de las partiacuteculas se dispersan hacia el punto de partida y desaparecen formando un aacutengulo de
maacutes de 9 0ordm El nuacutemero de estas partiacuteculas es enormemente grande mucho maacutes de lo esperado si el aacutengulo
pequentildeo de dispersioacuten del rayo principal se suma al efecto resultante de multitud de desviaciones pequentildeas
Parece claro que pasando a traveacutes de la materia las partiacuteculas a encontraban a veces un campo tan intenso en
el aacutetomo que rebotaban en su camino como resultado de la colisioacuten
Cuando consideramos la masa y la energiacutea de una partiacutecula la observacioacuten es maacutes
sorprendente pues indica que el aacutetomo es el lugar de campos de rebote gigantes Suponiendo que las fuerzas
que median en tales colisiones son del tipo electrostaacutetico se puede deducir que para ocasionar tales rebotes
de las partiacuteculas en un choque atoacutemico el aacutetomo debe contener un centro con masa cargada de muy
pequentildeas dimensiones De esto surgioacute la idea del ahora conocido nuacutecleo del aacutetomo en la cual se considera el
aacutetomo compuesto de un nuacutecleo cargado positivamente que contiene la mayor parte de la masa del aacutetomo
rodeado a unas distancias relativamente grandes por una distribucioacuten de electrones iguales en nuacutemero a las
unidades de carga positiva concentrada en su nuacutecleo
(Discurso de Rutherford a la Sclence Masters Association Cambriacutegde 1923 doce antildeos
despueacutes de sus observaciones)
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
567
DOCUMENTO BIOGRAacuteFICO EVOLUCIOacuteN HISTOacuteRICA DE LOS
MODELOS ATOacuteMICOS (Adaptado del almanaque del 2002 de la Sociedad Canaria de profesores de fiacutesica y quiacutemica)
En 1839 con las investigaciones de Faraday sobre el paso de la electricidad a traveacutes de las disoluciones
se pensoacute que los aacutetomos no eran indivisibles tal y como pensaba Dalton Estas investigaciones y las
realizadas en tubos de descargas de gases pusieron de manifiesto la naturaleza eleacutectrica de la materia
Thomson en 1897 mediante sus investigaciones con rayos catoacutedicos identifico el electroacuten tratando de
esbozar una imagen del aacutetomo que tenia en cuenta los nuevos datos Surgen asiacute los modelos atoacutemicos
Niels Bohr (1885-1962) fiacutesico daneacutes propuso el primer modelo precuaacutentico del aacutetomo basado
en tres postulados Recibioacute el Premio-Nobel de fiacutesica en 1922 por su investigacioacuten relativa a la
estructura de los aacutetomos y la radiacioacuten que emana de ellos Trabajoacute
como disciacutepulo de Thomson y Rutherford y cuando visitoacute Estados
Unidos en 1939 llevoacute la noticia de que Hahn Lise Meitner y
Strassman habiacutean descubierto la fisioacuten del uranio Este fue el cimiento
de la bomba atoacutemica desarrollada en Estados Unidos durante la 2ordf
Guerra Mundial
Antes de salir de Dinamarca en l943 perseguido por los nazis
disolvioacute en aacutecido las medallas de oro del Premio Nobel que le habla
dado a guardar Von Laue y Franck La botella con la solucioacuten de oro
se quedoacute en eacutel Laboratorio de Bohr durante la guerra y cuando
regresoacute a Copenhague precipitoacute el oro y mandoacute refundir las medallas
Despueacutes de la Guerra se comprometioacute en actividades humanitarias y
pacifistas asiacute obtuvo el premio Aacutetomos por la Paz en 1957
John Dalton (1766-1844) nacioacute en
Inglaterra en el seno de una familia
humilde A los 19 antildeos ya era director
de escuela y formuloacute su teoriacutea atoacutemica
en 1803 Fue el primero en publicar una
tabla de masas atoacutemicas relativas y en
dar una base cuantitativa de la teoriacutea
atoacutemica
Propuso su teoriacutea atoacutemica en 1808 asiacute
como una tabla de siacutembolos de
elementos maacutes tarde sustituida En
1826 recibioacute la medalla de oro de la
Royal Societyy de Londres y de la
Academia Francesa de Ciencias
Sir Joseph J
Thomson (1856-
1940) onsiderado
el descubridor del
electroacuten abrioacute el
campo de la fiacutesica
de las partiacuteculas
subatoacutemicas con
su trabajo sobre la
desviacioacuten de los
rayos catoacutedicos
(electrones) en un
campo eleacutectrico
Recibioacute el Premio
Nobel en 1906
Ernest Rutherford (1871-1937)
Fundamentoacute el modelo actual del
aacutetomo formado por un nuacutecleo muy
pequentildeo en el que se concentra la
mayor parte de la masa rodeado por
electrones que ocupan un volumen
mucho mayor Esto lo determinoacute en el
antildeo 1910 mediante la dispersioacuten de
partiacuteculas alfa por laacuteminas de oro con
la colaboracioacuten de Geiger y Mardsen
Al recibir el Premio Nobel de quiacutemica
en 1908 dijo y yo que me creiacutea fiacutesico
Erwin
Schroacutedinger
(1887-1961) nacioacute
en Austria y
publicoacute en 1925 su
famosa ecuacioacuten
de ondas que jugoacute
un papel crucial en
el desarrollo de la
mecaacutenica cuaacutentica
GUIacuteA DE LECTURA 1 Lee el documento biograacutefico y realiza un esquema que recoja las ideas fundamentales del mismo
2 Despueacutes de leer el documento biograacutefico elige uno de los cientiacuteficos que aparecen en el mismo y busca la
informacioacuten necesaria y completa sus aspectos biograacuteficos utilizando la ficha y los documentos de apoyo
entregados por el profesorado sentildealando sus principales aportaciones a la Ciencia y a la Sociedad
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
568
FICHA BIOGRAFIacuteAS DE CIENTIacuteFICOS
Nombre del alumnoa _____________________________ Grupo_____________________
ACTIVIDAD Despueacutes de leer la biografiacutea del cientiacutefico completa la siguiente ficha
Busca la informacioacuten necesaria y utiliza los documentos de apoyo entregados por el
profesorado
BIOGRAFIacuteA DEL CIENTIacuteFICO (___________ - __________)
1 PERFIL BIOGRAacuteFICO
(Cronologiacutea que recoja los principales aspectos de su vida y de su
obra Principales aportaciones realizadas Hechos maacutes destacados)
2 FORMACIOacuteN CIENTIacuteFICA
Principales influencias que recibioacute Ideas dominantes de la Ciencia en
la que se formo Cuaacuteles fueron sus maestros y marcos teoacutericos que
existiacutean en su eacutepoca y que influyeron en su formacioacuten Estado en que
se encontraban los problemas que maacutes tarde abordoacute
3 LA CIENCIA Y LA SOCIEDAD DE SU EacutePOCA
Contexto social y poliacutetico que se viviacutea Influencia de la sociedad de su
eacutepoca en los desarrollos cientiacuteficos Principales acontecimientos
ideas sociales y poliacuteticas de la sociedad de su eacutepoca
4 APORTACIONES A LA CIENCIA
Descubrimientos realizados y teoriacuteas elaboradas Principales obras
escritas por orden cronoloacutegico
5 RELACIONES CON SUS CONTEMPORANEOS
Otros cientiacuteficos o personas relevantes de la sociedad de su eacutepoca
6 APLICACIONES TECNOLOacuteGICAS E IMPLICACIONES SOCIALES DE
LOS DESCUBRIMIENTOS CIENTIacuteFICOS
Establecer un paralelismo cronoloacutegico que sentildeale las interrelaciones
entre la Ciencia la Tecnologiacutea y la Sociedad
7 BIBLIOGRAFIacuteA UTILIZADA
Libros o artiacuteculos de revistas utilizados materiales o documentos de
apoyo entregados por el profesorado y utilizados
Resentildear en la forma APELLIDO Nombre (antildeo) Titulo del libro o
artiacuteculo Ciudad Editorial o nombre nuacutemero y paacuteginas de la revista
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
569
DOCUMENTO BIOGRAacuteFICO SISTEMA PERIOacuteDICO Y ENLACE QUIacuteMICO (Adaptado del almanaque del 2002 de la Sociedad Canaria de profesores de fiacutesica y quiacutemica)
Dimitri Mendelegraveiev (1834-1907) nacioacute en Tobolsk (Siberia) y era el maacutes pequentildeo de trece
hermanos En 1856 terminoacute su carrera de quiacutemica y en 1867 fue
nombrado profesor de quiacutemica inorgaacutenica en la Universidad de
San Petersburgo En la formulacioacuten de su Ley Perioacutedica que
se recoge en el texto ldquoLos principios de la Quiacutemica consideroacute
que las propiedades de los aacutetomos se encontraban relacionadas
con sus masas atoacutemicas lo que constituyoacute una idea brillante por
aquella eacutepoca ya que no se conociacutea nada acerca de la estructura
atoacutemica Mendelegraveiev dejo huecos en su tabla y posteriormente
se comproboacute que tenla razoacuten con el descubrimiento de
elementos como el galio (1874) escandio (1879) y germanio
(1885) Hoy se sabe que la base fundamental de la periodicidad
es el nuacutemero atoacutemico y no la masa atoacutemica
En el antildeo 1890 renuncioacute a la Universidad por el trato opresivo
que el gobierno daba a los estudiantes algunos fueron exiliados
a Siberia por la falta de libertad acadeacutemica
Friedrich August Kekuleacute
(1829-1896) quiacutemico alemaacuten al
que se le reconoce el
establecimiento de las bases de
la moderna teoriacutea estructural de
la quiacutemica orgaacutenica En 1858
demostroacute que el carbono era
tetravalente y que sus aacutetomos
podiacutean unirse formando largas
cadenas lo que facilitoacute la
comprensioacuten de los compuestos
orgaacutenicos Descubrioacute la
estructura ciacuteclica de los
compuestos aromaacuteticos como el
benceno de gran importancia
para el desarrollo posterior de
los colorantes
Glibert Newton Lewis (1875-
1946) nacioacute en Massachusetts
En la universidad de Harvard
alcanzoacute el grado de doctor en
1899 y en 1912 fue nombrado
profesor en la Universidad de
Berkeley (California)
Contribuyoacute en diversas aacutereas de
la quiacutemica y fue el primero en
proponer que los aacutetomos
podriacutean mantenerse unidos por
medio de la comparacioacuten de
electrones De acuerdo con esta
idea introdujo el simbolismo de
las estructuras en las que los
electrones de valencia se
representan por puntos Linus Pauling nacioacute en Portland (USA)
en 1901 y se doctoroacute en quiacutemica en 1925
Ha realizado muchas contribuciones a la
comprensioacuten de la naturaleza del enlace
quiacutemico As introdujo conceptos como
electronegatividad y estructuras
resonantes En 1939 publicoacute sus ideas
sobre el enlace quiacutemico en un texto
titulado La Naturaleza del enlace
quiacutemico En 1954 recibioacute el premio
Nobel de quiacutemica por su trabajo de la
estructura molecular En 1962 recibioacute por
segunda vez el Premio Nobel ahora el de
la Paz
Wolfgang Pauil (1900-1958)
fiacutesico austriacuteaco que obtuvo el
Premio Nobel de fiacutesica en 1945
por el descubrimiento del
principio de exclusioacuten que lleva
su nombre Un artiacuteculo titulado
Los principios fundamentales de
la mecaacutenica cuaacutentica escrito en
1933 para el Handbuch der
Physik es reconocido como uno
de los mejores tratados de fiacutesica
cuaacutentica
GUIacuteA DE LECTURA 1 Lee el documento biograacutefico y realiza un esquema que recoja las ideas fundamentales del mismo
2 Despueacutes de leer el documento biograacutefico elige uno de los cientiacuteficos que aparecen en el mismo y busca la
informacioacuten necesaria y completa sus aspectos biograacuteficos utilizando la ficha y los documentos de apoyo
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Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
570
TEXTO MENDELEIEV Y LA CLASIFICACIOacuteN DE LOS ELEMENTOS
laquoLa clasificacioacuten maacutes corriente de los elementos en metales y no metales esta basada en las
diferencias fiacutesicas entre ellos pero dicha divisioacuten no es tan niacutetida como pareciacutea Por ejemplo el
foacutesforo y otros elementos actuacutean como metales o como no metales seguacuten las ocasiones
Algunos grupos de elementos sin duda forman un todo y representan una serie natural de
manifestaciones semejantes de la materia (haloacutegenos grupo del nitroacutegeno alcalino-teacuterreos etc)
pero el descubrimiento de nuevos elementos tales como el rubidio el cesio y el talio para los
que no se habiacutea previsto sitio en las familias de elementos hasta entonces elaboradas indicaba
lo limitados que eran nuestros conocimientos Por otra parte las propiedades fiacutesicas de los
elementos tales como las oacutepticas eleacutectricas magneacuteticas etc no pueden servir como guiacutea para
una clasificacioacuten de los mismos pues aunque muchas de dichas propiedades se han determinado
con precisioacuten para algunos de ellos lo cierto a que un mismo elemento puede presentar
enormes diferencias en sus propiedades seguacuten el estado en que se encuentre Asiacute por ejemplo
podemos citar el caso del grafito y el diamante
Sin embargo a pesar de las diferencias entre las propiedades que un elemento puede presentar
seguacuten el estado en que se encuentre existe laquoalgoraquo que no cambia que nos permite afirmar que
se trata del mismo elemento En este sentido el uacutenico valor que no cambia que es el mismo
tanto en elemento libre (cualquiera que sea su estado) como cuando se ha combinado con otros
formando compuestos es la masa atoacutemica del elemento Por esta razoacuten me he ocupado de
buscar un sistema de clasificacioacuten de los elementos quiacutemicos basaacutendome en las masas
atoacutemicas El primer intento que hice en esa direccioacuten fue el siguiente Seleccioneacute los elementos
de masa atoacutemica maacutes pequentildea y los ordeneacute de manera creciente Con esto vi que apareciacutea una
periodicidad en sus propiedades raquo
Ensayos de ordenacioacuten de los elementos Dimitri Ivanovich Mendeleieff (1834 - 1907)
ACTIVIDADES
0 Analiza el texto de Mendeleiev y extrae las ideas maacutes importantes 1 iquestQueacute otros intentos conoces de clasificacioacuten de los
elementos Descriacutebelos 2 iquestEn que propiedad se basaba la clasificacioacuten perioacutedica de
los elementos de Mendeleiev 3 iquestEn la actualidad que propiedad se utiliza para la
clasificacioacuten perioacutedica de los elementos 4 Lee la siguiente biografiacutea de Mendeleiev y realiza un
resumen sentildealando los aspectos fundamentales de la misma
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
571
MENDELEacuteIEV DIMITRI IVAacuteNOVICH (1834-1907) Quiacutemico ruso conocido sobre todo por haber elaborado la tabla perioacutedica de los elementos quiacutemicos Esta
tabla expone una periodicidad (una cadencia regular) de las propiedades de los elementos cuando estaacuten
dispuestos seguacuten la masa atoacutemica
Mendeleacuteiev nacioacute en Tobolsk (Siberia) estudioacute quiacutemica en la Universidad de San Petersburgo y en 1859 fue
enviado a estudiar a la Universidad de Heidelberg Alliacute conocioacute al quiacutemico italiano Stanislao Cannizzaro
cuyos planteamientos sobre la masa atoacutemica determinaron su opinioacuten Participo con eacutel en eI I Congreso
Internacional de quiacutemica en Karlsruhe en 1860 Mendeleacuteiev regresoacute a San Petersburgo y fue profesor de
quiacutemica en el Instituto Teacutecnico en 1863 y profesor de quiacutemica general en la Universidad de San Petersburgo
en 1866 Escribioacute los dos voluacutemenes de Principios de quiacutemica (1868-1870) uno de los primeros libros de
texto sobre quiacutemica que se convirtioacute en un claacutesico traducido al ingleacutes en 1905 Durante la elaboracioacuten de este
libro Mendeleacuteiev intentoacute clasificar los elementos seguacuten sus propiedades quiacutemicas En 1869 publicoacute la
primera versioacuten de la tabla perioacutedica En 1871 publicoacute una versioacuten corregida en la que dejaba huecos
para elementos todaviacutea desconocidos Su tabla y sus teoriacuteas ganaron una mayor aceptacioacuten cuando
posteriormente se descubrieron tres de estos elementos el galio el germanio y el escandio Fue
galardonado con la medalla Davy por la Royal Society en 1882
Entre las investigaciones de Mendeleacuteiev tambieacuten hay que mencionar el estudio de la teoriacutea quiacutemica de la
disolucioacuten la expansioacuten teacutermica de los liacutequidos y la naturaleza del petroacuteleo de Bakuacute En 1887 emprendioacute un
viaje en globo en solitario para estudiar un eclipse solar
En 1890 abandonoacute la universidad como consecuencia de su postura poliacutetica partidaria de reformas sociales
En 1893 fue director del departamento de Pesas y Medidas de San Petersburgo cargo que desempentildeoacute hasta su
muerte
En su honor el elemento quiacutemico artificial de nuacutemero atoacutemico 101 obtenido en 1965 en el ciclotroacuten de
Berkeley por el equipo de Seaborg ha recibido el nombre de mendelevio
MENDELEIEV Y EL SISTEMA PERIOacuteDICO DE LOS ELEMENTOS
A mediados del siglo XIX se conociacutean ciertos elementos quiacutemicos como el hidroacutegeno el oxiacutegeno el
hierro el cloro etc hasta un nuacutemero de maacutes de cincuenta
Estos elementos diferiacutean mucho en sus propiedades y aparentemente pareciacutea existir poco o ninguacuten orden
entre ellos En estas circunstancias se celebroacute en la ciudad alemana de Karlsruhe el primer congreso
internacional de Quiacutemica era el antildeo 1860 A este congreso asistieron ciento cuarenta delegados de
todo el mundo y una de las conclusiones maacutes importantes del mismo fue la aceptacioacuten mayoritaria del
meacutetodo propuesto por Stanislao Cannizaro para la determinacioacuten de las masas de los aacutetomos de los
distintos elementos quiacutemicos (masas atoacutemicas)
Tambieacuten en dicho congreso Cannizaro defendioacute la hipoacutetesis de su maestro Avogadro (hoy ley por estar
perfectamente comprobada) mostrando pruebas experimentales que la apoyaban e hizo valer su
fecundidad 49 antildeos despueacutes de haber sido emitida y rechazada por sus contemporaacuteneos devolviendo asiacute
el meacuterito a Avogadro que habiacutea ya muerto haciacutea 4 antildeos
Entre los asistentes al congreso se encontraba el quiacutemico ruso Dimitri Mendeleiev quien impresionado
por los trabajos de Cannizaro comenzoacute a estudiar la lista de los elementos quiacutemicos conocidos
organizaacutendolos a partir de las regularidades en el comportamiento quiacutemico de los distintos elementos
obtenidos de modo experimental a lo largo de siglos Mendeleiev ordenoacute los 63 elementos conocidos
seguacuten el orden creciente de sus masas atoacutemicas Publicoacute esta ordenacioacuten en forma de tabla en 1869 a la
que llamoacute tabla perioacutedica de los elementos En su obra Principios de Quiacutemica describe su ley
Perioacutedica con las siguientes palabras
Disponiendo los elementos conforme a sus masas atoacutemicas crecientes se obtiene una repeticioacuten
perioacutedica de propiedades Esto es lo que anuncia la ley Perioacutedica las Propiedades de los cuerpos simples
y sus combinaciones son una funcioacuten perioacutedica de la masa atoacutemica del elemento
En dicha tabla Mendeleiev dejoacute algunos espacios vaciacuteos huecos que de acuerdo con el criterio seguido
(los elementos de una misma columna grupos o familias tienen las mismas propiedades) deberiacutean
corresponder a elementos que todaviacutea no se hablan descubierto y de los que eacutel predice sus propiedades
aproximadas Al verse confirmadas sus hipoacutetesis Mendeleiev es aclamado y su tabla universalmente
aceptada El Sistema Perioacutedico constituyoacute un eacutexito fundamental y espectacular de la teoriacutea atoacutemico-
molecular de la materia propuesta por Dalton Algo parecido a Mendeleiev hizo el alemaacuten Victor Meyer
por la misma eacutepoca pero menos completo
Elaboracioacuten propia
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
572
EL SISTEMA PERIOacuteDICO ACTUAL
Debido a Werner y Paneth Esta basado en la tabla perioacutedica de Mendeleiev
Ordena los 105 elementos conocidos por orden creciente de su nuacutemero atoacutemico (nordm de
protones del nuacutecleo)
Los elementos
quiacutemicos estaacuten ordena
dos en 7 filas o periodos
y 18 columnas a grupos
Los elementos que
pertenecen a un mismo
grupo o familia tienen un
comportamiento quiacutemico
muy parecido es decir
son elementos que
reaccionan frente a las
demaacutes sustancias de un
modo similar
La mayoriacutea de los grupos reciben nombres especiales Grupo IA (1) o de los metales alcalinos grupo IIA (2) o de los metales alcalino - teacuterreos grupo VII A (17) o de los haloacutegenos etc
ACTIVIDADES
1 Realiza una atenta lectura del texto y extrae las ideas maacutes importantes
que encuentres
2 iquestCuaacutentos elementos ordeno Mendeleiev en su eacutepoca iquestPor queacute dejo
algunos espacios vaciacuteos o huecos en su tabla original iquestQueacute correcciones
principales han sido realizadas en la actualidad
3 iquestCoacutemo pudo Mendeleiev descubrir un principio adecuado de
clasificacioacuten de los elementos sin saber nada dela estructura electroacutenica de
los aacutetomos
4 iquestQueacute resultados aporto el primer congreso Internacional de quiacutemica de Karlsruhe en 1860
5 Busca la informacioacuten necesaria y contesta sentildealando el antildeo de descubrimiento el
descubridor y como se descubrioacute
a) Dos elementos que fueron descubiertos por espantildeoles
b) Los elementos conocidos desde la prehistoria c) Los elementos conocidos en la edad media
d) Los elementos descubiertos antes del siglo XVIII e) Los elementos s descubiertos en el
siglo XVIII f) Los elementos descubiertos en el siglo XIX g) Los elementos descubiertos a
partir de 1950 h) Los elementos transuraacutenidos i) Los elementos transactiacutenidos
6 iquestEn queacute siglo se ha descubierto mayor nuacutemero de elementos iquestCuaacutentos iquestPor queacute
crees que se produjo dicha explosioacuten demograacutefica de elementos 7 La primera cuarta parte del siglo XIX fue dominada por el quiacutemico britaacutenico Humphry Davy
y por el quiacutemico sueco Joumlns Jacob Berzelius
a) Busca informacioacuten y sentildeala los nombres de los elementos que descubrioacute cada uno de
ellos y el antildeo que los descubrioacute
b) Sentildeala el origen del nombre de cada elemento y el procedimiento de obtencioacuten de
algunos de ellos
c) Indica algunas de las publicaciones y las implicaciones sociales de dichos
descubrimientos
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
573
ELEMENTOS QUIacuteMICOS DESCUBIERTOS POR ESPANtildeOLES
De los elementos naturales conocidos tres han sido descubiertos o identificados como tales por
espantildeoles El platino por Antonio de Ulloa en 1748 el wolframio por los hermanos Antonio y
Fausto de Elhuyar en 1783 y el vanadio por Andres Manuel del Rio en 1801 La importancia
de estos descubrimientos fue importantiacutesimo teniendo en cuenta que en
aquella eacutepoca uno de los objetivos fundamentales de la Quiacutemica que
orientaba el trabajo investigador de la mayoriacutea de los quiacutemicos era el
descubrimiento de los elementos quiacutemicos
El platino de platina plata fue descubierto por Antonio de Ulloa en
1735 en unas minas cuando iba en una expedicioacuten cientiacutefica de Colombia
a Peruacute
En el caso del wolframio tambieacuten llamado tungsteno la mayoriacutea de los
libros extranjeros atribuyen el descubrimiento a Scheele en 1781 Esto no
es cierto fueron los hermanos logrontildeeses Fausto y Juan Joseacute Elhuyar en 1783 quienes lo
aislaron por primera vez a partir de un mineral obtenido en Espantildea la Wolframita tratada con
carbono El propio Sheele reconocioacute en una carta la prioridad espantildeola del descubrimiento El
nombre proviene de woacutelfram quizaacute formado por wolf laquo loboraquo y ram laquo suciedadraquo aplicado tal
vez por los mineros despectivamente al encontrarlo en vez del estantildeo que buscaban
El tercer elemento es el vanadio del latiacuten moderno laquovanadiumraquo en memoria del sobrenombre
de Freya Vanadis nombre de una diosa del antiguo panteoacuten escandinavo El nombre de
vanadio le fue puesto en el antildeo 1830 atribuyeacutendoselo a un quiacutemico sueco pero su verdadero
descubridor fue el quiacutemico madrilentildeo Andreacutes Manuel del Riacuteo en 1801 quien lo denominoacute
eritronio pero no se le reconocioacute al creerse entonces que era cromo impuro
Portada de la memoria el
descubrimiento del
Wolframio
El nombre vulgar del
elemento wolframio en ingleacutes
y en franceacutes es ldquotungstenordquo
Sin embargo la IUPAC
recomienda que el nombre de
los compuestos sea en todos
los idiomas el derivado del
que propusieron los
descubridores del elemento
Dice el texto en ingleacutes del
acuerdo de la IUPAC
ldquowolframate and not
tungstaterdquo
Fausto de
Elhuyar
Juan Joseacute de
Elhuyar
Al final de su Memoria sobre el descubrimiento del wolframio escriben los hermanos Elhuyar
laquoDaremos a este nuevo metal el nombre de wolfram tomaacutendolo del de la materia de la que lo
hemos sacado Este nombre responde mejor que el de tungsteno por ser el wolfram un mineral
que se conociacutea mucho antes Mudamos su terminacioacuten m en n para acomodar mejor al
genio de nuestra lengua las denominaciones de las sales que se forman con esta sustancia
llamaacutendolas sales volfraacutemicasraquo Escribiacutean los nombres del mineral y del elemento obtenido de
eacutel con v porque la W (con la que se escribiacutea el mineral e lenguas) era inexistente en la lengua
espantildeola del XVIII
A1 Indica para los descubridores espantildeoles de elementos quiacutemicos Antonio de Ulloa los
hermanos Elhuyar y Andreacutes Manuel del Riacuteo que elementos descubrieron y coacutemo lo hicieron
Busca y realiza una pequentildea biografiacutea de cada uno de ellos
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
574
COMENTARIOS DE TEXTOS ORIGINALES DE BLAS CABRERA
LOS AacuteTOMOS
Por uacuteltimo conviene insistir en que el cuadro de Mendelejeff al establecer las analogiacuteas y diferencias entre los aacutetomos revela una organizacioacuten de la distribucioacuten de los electrones que ciertamente no es caprichosa Sin salirnos de las noticias que nos suministran los fenoacutemenos eleacutectricos pongamos en evidencia que la condicioacuten de iones no es la normal de los aacutetomos de la materia en general El estado normal de equilibrio es siempre el neutro La presencia de iones simples o compuestos supone fuerzas entre ellos particularmente el grupo maacutes importante de las llamadas valencias La presencia de los electrones en los aacutetomos exige por tanto para su neutralizacioacuten la existencia de cargas positivas la cual hasta ahora no la hemos sentildealado sino en el caso de los cationes atribuidos a la peacuterdida de electrones El descubrimiento efectivo de su intervencioacuten como constituyente de la materia ha sido una de las obras fundamentales realizadas por Rutherford el sucesor de JJ Thomson en el laboratorio Cavendish de Cambridge Inglaterra El meacutetodo utilizado para este fin ha sido el bombardeo de los cuerpos mediante el tipo de radiaciones llamadas α de los cuerpos radiactivos proyectiles de fantaacutestica energiacutea que lanzan principalmente algunos de los aacutetomos de gran masa descubiertos por los esposos Curie y a cuyo conocimiento contribuyeron activamente Rutherford y sus disciacutepulos Tales proyectiles estaacuten electrizados positivamente y al penetrar de modo violento en los aacutetomos descubren en las profundidades de eacutestos un nuacutecleo que les desviacutea de su trayecto rectiliacuteneo precisamente porque estos estaacuten tambieacuten electrizados de modo positivo y repelen a las partiacuteculas α Asiacute se ha encontrado el lugar donde se oculta esta carga Precisamente las propias partiacuteculas α no son otra cosa que nuacutecleos de He desprovistos de sus dos electrones que le acompantildean en el estado neutro seguacuten indica el cuadro de Mendelejeff Esto nos fuerza a pensar que al menos los aacutetomos maacutes pesados contienen en su seno dichos nuacutecleos de He ya formados y aun se ha probado que estaacuten formando parte de los propios nuacutecleos denunciando que esta nueva regioacuten de los aacutetomos posee una organizacioacuten muy compleja A su conocimiento se ha llegado por el meacutetodo del bombardeo ya indicado Las quebraduras violentas de su trayectoria son la consecuencia de que en ellos se encierra la casi totalidad de la masa de cada aacutetomo y tambieacuten denuncia que precisamente por ser una carga positiva numeacutericamente igual que la que poseen los Z electrones que hemos dicho forman parte del aacutetomo que ocupa el lugar Z en el cuadro de Mendelejeff Seguacuten eacuteste puede ya darse una primera descripcioacuten de los aacutetomos distribuyendo en ellos un nuacutecleo que contiene casi toda la masa del aacutetomo y toda su carga positiva Todo ello concentrado en un volumen muy pequentildeo que para los aacutetomos maacutes masivos apenas alcanza un diezmileacutesimo del tamantildeo total del aacutetomo En el resto de eacutel que llamaremos zona cortical soacutelo existen los Z electrones de los que ya hemos hablado donde caben holgadamente puesto que cada uno seguacuten hemos visto poco maacutes arriba tiene apenas un radio del orden de un 100 mileacutesimo del aacutetomo completo y por tanto ocupan igual que una mosca en un saloacuten de algunos centenares de metros cuacutebicos de cabida
Clave de lectura del texto Los aacutetomos de Blas Cabrera 1 Realiza un resumen del texto Sentildealando las ideas principales 2 Estudiar los teacuterminos nuevos que aparecen en eacutel Realiza la correspondiente ficha de vocabulario 3 iquestQueacute es el cuadro de Mendelejeff iquestExisten otros similares Hacer un estudio sobre ello consultando la bibliografiacutea a su alcance 4 Definir el concepto de ioacuten y poner ejemplos
5 iquestQueacute son las partiacuteculas 6 iquest Coacutemo se entendiacutea en esta eacutepoca lo que era un aacutetomo iquest Existen diferencias con las creencias actuales Expliacutequelo detalladamente 7 iquestQueacute son los modelos atoacutemicos iquestCuantos modelos atoacutemicos conoces iquestEn que consiste el modelo atoacutemico de Rutherford En que ideas se baso que hechos consiguioacute explicar cuaacuteles son sus limitaciones Por que otros modelos ha sido sustituido 8 Realiza una pequentildea biografiacutea de Blas Cabrera sentildealando sus principales aportaciones a la Ciencia las principales instituciones en las que participo y los aspectos maacutes relevantes de la sociedad de su eacutepoca 9 Describe coacutemo era la situacioacuten de la ciencia y de los cientiacuteficos en Espantildea en la primera mitad del siglo XX Sentildeala la influencia de los diferentes momentos sociales en el desarrollo de la Ciencia 10 iquestQuieacutenes eran los esposos Curie Habla de ellos iquestCuaacuteles fueron sus aportaciones cientiacuteficas iquestQueacute aplicaciones han tenido sus descubrimientos iquestQueacute influencia han tenido las mismas en la sociedad
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
575
AacuteTOMOS Y MOLEacuteCULAS1
Otra circunstancia interesante que conviene analizar cuando se estudia la nocioacuten de
materia y su evolucioacuten es la suerte que corrioacute el viejo problema del atomismo o continuidad que
dividioacute profundamente a los filoacutesofos del mundo griego Los aacutetomos de Anaxaacutegoras Demoacutecrito
y Leucipo significan la imposibilidad de la divisioacuten indefinida de la materia y en vez de ella la
seguridad de que existe un liacutemite inferior para el tamantildeo posible de las partiacuteculas separables de
un cuerpo con la condicioacuten de mostrar identidad de naturaleza con el cuerpo primitivo Cuando
la naturaleza de estas hipoteacuteticas partiacuteculas que limitan la divisioacuten es ideacutentica para todas se las
llama hoy moleacuteculas La divisioacuten de ellas es auacuten posible formando los aacutetomos y pueden ser
ideacutenticas o heterogeacuteneas En el primer supuesto el cuerpo se dice simple y en el segundo
compuesto El nuacutemero de cuerpos simples es pequentildeo no llegan a un centenar los aacutetomos que se
han podido obtener mientras que el de moleacuteculas compuestas con ellos es praacutecticamente
indefinido
Clave de lectura
Despueacutes de leer detenidamente este fragmento del mencionado artiacuteculo de Blas Cabrera intenta
contestar las siguientes cuestiones
1 Enuncia brevemente cada una de las teoriacuteas atoacutemicas que se han dado
2 iquestCoacutemo define Cabrera los cuerpos simples y los compuestos Expliacutecalo con claridad
3 Define con tus palabras aacutetomo moleacutecula elemento compuesto
4 iquestQuieacuten fue Blas Cabrera Haz una pequentildea biografiacutea del mismo iquestQueacute otros cientiacuteficos
espantildeoles o extranjeros fueron contemporaacuteneos de eacutel
1
CABRERA B (1943) Cincuenta antildeos en la concepcioacuten del concepto de materia Cuadernos Americanos2 nordm 5 74-93 Meacutexico
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
576
Breve biografiacutea de Linus Pauling ldquoQuiacutemico y pacifistardquo
Linus Pauling
(Portland Oregoacuten 1901-Big Sur California 1994) Quiacutemico estadounidense
Profesor y director del instituto tecnoloacutegico de California investigoacute la
estructura molecular y los enlaces quiacutemicos de los compuestos complejos e
introdujo la mecaacutenica cuaacutentica en el estudio de la quiacutemica Sus trabajos le
valieron el premio Nobel de quiacutemica en 1954 Infatigable activista en favor de
la paz y contrario a las armas atoacutemicas por lo que recibioacute el premio Nobel de
la paz en 1962 y el premio Lenin de la paz en 1970 Reviste especial importancia su obra ldquoThe
Nature of the Chemical Bondrdquo (ldquoLa naturaleza del enlace quiacutemicordquo) (1939)
COMENTARIO DE TEXTO No maacutes guerra
Texto1 ldquoCreo que el descubrimiento de la fisioacuten controlada de nuacutecleos atoacutemicos y la liberacioacuten
controlada de energiacutea nuclear es el mayor hallazgo realizado desde que el hombre primitivo
descubrioacute el uso controlado del fuego Un solo kilo de material fisionable como fuente de energiacutea
equivale a maacutes de dos millones de kilogramos de carboacuten Si se tienen en cuenta la abundancia de
material fisionable en la naturaleza se comprende la promesa de energiacutea nuclear que representa
para el mundo del futuro y la posibilidad de que contribuya grandemente al bienestar humano si
la civilizacioacuten no es aniquilada antes por la guerra No podemos quedar impasibles ante la
posibilidad de que estos importantes descubrimientos cientiacuteficos puedan ser utilizados para el
sufrimiento y el exterminio de la humanidad Nos debemos oponer a toda costa a la escalada de
armamentos y al uso de la energiacutea nuclear para fines beacutelicos ldquo
Linus Pauling(1950) Quiacutemica General
Uno de los hombres maacutes activos en la campantildea contra las pruebas nucleares y uno de los de
mayor eacutexito en despertar la conciencia de la comunidad cientiacutefica fue Linus Pauling laureado con
el Premio Nobel de Quiacutemica y de la Paz En enero de 1958 Pauling entregoacute a Dag Hammaumlrshjoumlld
Secretario General de Las Naciones Unidas una peticioacuten firmada por 9235 cientiacuteficos (cantidad
que luego superoacute los 11000) correspondientes a 49 paiacuteses Entre los firmantes habiacutea muchos
premiados con el Nobel La peticioacuten era la siguiente
Texto 2 ldquoNosotros los cientiacuteficos abajo firmantes solicitamos que se realice ahora un acuerdo
internacional para detener las pruebas con armas nucleares
Cada ensayo de bomba nuclear difunde una carga adicional de elementos radioactivos sobre todo
territorio del mundo Cada suma adicional de radiacioacuten origina un dantildeo a la salud de los seres
humanos en el mundo entero y un dantildeo al plasma humano que importa la reproduccioacuten lo cual
lleva al aumento en la cantidad de nintildeos defectuosos que podraacuten nacer en futuras generaciones
Mientras estas armas soacutelo se encuentren en poder de tres potencias seraacute factible un acuerdo para
llegar a su control Si las pruebas continuacutean y si la posesioacuten de estas armas se extiende a otros
gobiernos aumentaraacute considerablemente el peligro de que estalle una catastroacutefica guerra nuclear
por la accioacuten irreflexivo de alguacuten liacuteder nacional irresponsable
Un acuerdo internacional que detenga ahora las pruebas de bombas nucleares podraacute servir como
primer paso hacia un desarme maacutes amplio y hacia la efectiva y final abolicioacuten de las armas
nucleares Terminar los experimentos con las bombas nucleares seraacute como los primeros rayos de
sol de la esperanza en que confiacutea la sufriente humanidadrdquo
(1958) Siguen 11000 firmas de eminentes cientiacuteficos de 49 paises PAULING L (1958) The Scientitists Petition to the United Nations in No More War Londres
Gollanez
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
577
TRABAJOS PRAacuteCTICOS DE ESTRUCTURA ATOacuteMICA
ENSAYOS A LA LLAMA OBJETIVO Reconocer la presencia de un elemento por el color de la llama
MATERIAL PRODUCTOS
Hilo de nicromo
Mechero Bunsen
Espaacutetula
Caacutepsulas de porcelana
Aacutecido clorhiacutedrico concentrado Sales (por ejemplo nitratos o cloruros) de sodio potasio estroncio bario y cobre
PROCEDIMIENTO 1 Pon en una caacutepsula de porcelana de 10 a 15 mi- de aacutecido clorhiacutedrico Con una espaacutetula antildeade una pequentildea cantidad del compuesto de sodio disponible 2 Humedece el extremo de un hilo de nicromo en la disolucioacuten anterior y aceacutercalo a la llama de un mechero Bunsen Procura que dicha llama sea lo maacutes incolora posible 3 Anota el color que adquiere la llama 4 Limpia el hilo de nicromo introducieacutendolo en otra caacutepsula que contenga uacutenicamente aacutecido clorhiacutedrico concentrado Repite los tres pasos anteriores con cada uno de los otros compuestos suministrados Rellena la tabla siguiente
Compuesto Color de la llama
Compuesto de sodio
Compuesto de potasio
Compuesto de estroncio
Compuesto de bario
Compuesto de cobre
ACTIVIDADES 1 Explica por queacute los iones metaacutelicos colorean la llama 2 iquestPor queacute es importante limpiar el hilo de nicromo antes de un nuevo ensayo 3 iquestCoacutemo se podriacutea detectar la presencia de alguno de los elementos anteriores en una muestra problema
Trabajo praacutectico orientado como una pequentildea investigacioacuten
iquestCoacutemo variacutea el comportamiento quiacutemico de los aniones cloruro bromuro y yoduro y la
variacioacuten de la afinidad electroacutenica entre los elementos cloro bromo y yodo
El cloro el bromo y el yodo son sustancias que se disuelven en agua
y en tetracloruro de carbono dando disoluciones coloreadas
Vamos a estudiar el desplazamiento de de cloruros bromuros y
yoduros por los haloacutegenos obteniendo la variacioacuten de la afinidad
electroacutenica competitiva de los haloacutegenos
Disentildea una experiencia que te permita averiguar la variacioacuten
del comportamiento quiacutemico de los aniones cloruro bromuro
y yoduro y la variacioacuten de la afinidad electroacutenica entre los
elementos cloro bromo y yodordquo
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
578
Espectros atoacutemicos
Objetivo
Observar el espectro continuo producido
por la luz solar
Observar el espectro discontinuo
producido por un tubo fluorescente y por
una laacutempara de sodio
Material
Espectroscopio de bolsillo o de laboratorio
Fundamento teoacuterico
Si hacemos pasar la luz solar a traveacutes del prisma oacuteptico de un
espectroscopio observamos que se desdobla y aparece a continuacioacuten una
serie de colores diferentes que llamamos espectro (lo que
comuacutenmente se denomina arco iris) Cada color corresponde a frecuencias
determinadas Asiacute la luz solar presenta un aspecto con todos los colores
que denominamos espectro continuo pues los liacutemites de
dichos colores no son niacutetidos y forman un todo ininterrumpido
Al analizar la radiacioacuten emitida por los aacutetomos se observa que cada aacutetomo soacutelo emite o absorbe radiacioacuten
de determinadas frecuencias que en los espectros aparecen como una serie de liacuteneas cuyo valor puede ser
medido mediante una escala superpuesta en ellos a tal efecto Se trata de espectros
discontinuos Un elemento quiacutemico emite siempre las mismas rayas cuyas frecuencias son
caracteriacutesticas de cada uno y sirven para identificarlo
Procedimiento
Observa la luz que proviene de una ventana analizaacutendola con el espectroscopio de
bolsillo y apreciaraacutes niacutetidamente el espectro continuo Dibuja en su cuaderno el espectro
obtenido
Baja las persianas y enciende un tubo fluorescente Observa y dibuja el espectro
Prepara la luz de sodio o de mercurio y observa y dibuja el espectro obtenido
Analiza y responde
Describe en cada caso tus observaciones sobre
El espectro de la luz solar
El espectro de la luz emitida por un tubo fluorescente
El espectro de la luz emitida por una laacutempara de sodio
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
579
INVESTIGANDO ELEMENTOS QUIacuteMICOS
Observacioacuten y propiedades de metales y no metales Se trata de estudiar y reconocer diferentes sustancias y realizar ensayos con sus propiedades que permitan clasificarlos en metales y no metales Actividades previas
A1 Sentildeala las principales diferencias entre metales y no metales comparando sus propiedades
fiacutesicas y las quiacutemicas
A2 Busca informacioacuten y recoge en una tabla las principales propiedades de sodio magnesio
aluminio cinc azufre y yodo
Trabajo experimental
A3 Realiza las experiencias que te permitan responder las preguntas sobre las siguientes
sustancias y analiza los resultados
1 Sodio
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta
iquestTiene brillo metaacutelico
iquestEs blando iquestEs muy reactivo
Observa y describe su reaccioacuten con el agua
2 Magnesio
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta
iquestTiene brillo metaacutelico helliphellip
iquestEs blando iquestEs muy reactivo
Observa y describe su combustioacuten reaccioacuten con el oxiacutegeno
3 Aluminio
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta
iquestTiene brillo metaacutelico
iquestEs blando iquestEs muy reactivo
Reaccioacuten con los aacutecidos (HCl)
Cinc
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta
iquestTiene brillo metaacutelico
iquestEs blando
iquestEs muy reactivo
Observa y describe su reaccioacuten con el agua
Reaccioacuten con los aacutecidos (HCl)
4 Azufre
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta
iquestTiene brillo metaacutelico
iquestEs blando iquestEs muy reactivo
Observa y describe su reaccioacuten al calentarlo
7 Yodo
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta iquestTiene brillo metaacutelico helliphelliphelliphelliphellip
iquestEs blando Es muy reactivo
Observa y describe lo que ocurre al calentarlo
ACTIVIDADES POSTERIORES A LA EXPERIENCIA A4 Realiza un informe en el que recojas los objetivos del trabajo praacutectico los materiales de
laboratorio utilizados el procedimiento seguido las dificultades encontradas los datos
obtenidos y los resultados y conclusiones a las que llegues
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
580
INVESTIGANDO EL TIPO DE ENLACE DE LAS SUSTANCIAS QUIacuteMICAS
iquestQueacute tipos de enlace y que propiedades tienen las diferentes
sustancias quiacutemicas
Las propiedades que presentan las diferentes sustancia estaacuten
relacionadas con su tipo de enlace por lo que podemos usar algunas
propiedades para identificar el tipo de enlace que presentan ioacutenico
covalente o metaacutelico
1 ACTIVIDADES INICIALES (Antes de la experiencia)
11 Indica alguna forma de diferenciar las sustancias ioacutenicas
covalentes y metaacutelicas
12 Realiza una lista con las propiedades que caracterizan los diferentes tipos de enlaces y que
sirven para diferenciarlos
13 De todas las propiedades mencionadas anteriormente sentildeala iquestCuaacuteles de ellas podriacuteas
comprobar faacutecilmente en el laboratorio
2 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
Averiguar el tipo de enlace a traveacutes de las propiedades que presentan siete sustancias
desconocidas dadas (Se puede tratar de sal comuacuten azuacutecar limaduras de cobre yodo azufre
glucosa nitrato de plomo)
21 Analiza el problema y formula varios interrogantes o preguntas cuya respuesta se pueda
abordar experimentalmente y no permita determinar el tipo de enlace de cada sustancia
3 EMISIOacuteN DE HIPOacuteTESIS 31 Basaacutendote en su aspecto fiacutesico anticipa una solucioacuten a modo de hipoacutetesis y sentildeala que
sustancias seguacuten sus aspecto crees que presentaran enlace ioacutenico cuaacuteles el covalente y cuales
enlace metaacutelico
4 DISENtildeO EXPERIMENTAL
41 Explica con detalle como procederiacuteas en el laboratorio para identificar el tipo de enlace que
tienen varias sustancias desconocidas
42 Haz una lista con el material y los reactivos que necesitas para poder identificar el tipo de
enlace de las diferentes sustancias En especial indica el procedimiento para poder determinar
a) punto de fusioacuten o ebullicioacuten b) solubilidad en agua c) solubilidad en un disolvente
orgaacutenico d) conductividad eleacutectrica (soacutelido fundido en disolucioacuten)
43 Prepara una tabla que te permita recoger los resultados experimentales con las diferentes
propiedades de las siete sustancias y que nos permitan determinar el tipo de enlace Compaacuterala
con la suministrada
5 REALIZACIOacuteN EXPERIMENTAL
51 Con el visto bueno del profesor o profesora realiza la experiencia siguiendo el plan disentildeado y
anotando los resultados y las observaciones necesarias Recoge al menos los datos suministrados en la
siguiente tabla
Sustancia Aspecto
fiacutesico
Punto de
fusioacuten
Solubilidad
en agua
Solubilidad
en C Cl4
Conductividad
Fundida o en
disolucioacuten
Tipo de
enlace
A
B
C
D
E
F 6 RESULTADOS EXPERIMENTALES REALIZACIOacuteN DE UN INFORME
61 Identifica las sustancias problema de la praacutectica con la lista de sustancias que te indique el
profesor
62 La sal y el azuacutecar se disuelven de forma parecida en agua iquestPor queacute una disolucioacuten es
conductora y la otra no iquestPor queacute las sustancias ioacutenicas tienen un alto punto de fusioacuten
63 Realiza un informe completo de todo el proceso realizado desde el anaacutelisis del problema a
los resultados obtenidos y las conclusiones que obtengas
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
581
DOCUMENTO DE APOYO
Tipos de sustancias seguacuten sus enlaces
Compuestos
ioacutenicos
Compuestos
covalentes
moleculares
Compuestos
covalentes atoacutemicos Metales
Partiacuteculas en el
cristal (Especies
quiacutemicas enlazadas)
Iones Cationes y
aniones
(Cristales ioacutenicos)
Moleacuteculas
Aacutetomos
(cristales covalentes )
Cationes y
electrones
deslocalizados (cristales
metaacutelicos)
Fuerzas presentes Enlaces ioacutenicos
Enlaces covalentes
intramoleculares
Fuerzas
intermoleculares
(De Van der Waals o
de puentes de
Hidroacutegeno)
Enlaces covalentes Enlaces
metaacutelicos
Puntos de fusioacuten Altos por encima de
600 ordmC
Bajos en general de
-272 ordmC a 400 ordmC Elevados entre 1200 ordmC y
3600 ordmC Variados de -39
ordmC a 3400 ordmC
Solubilidad Solubles en agua y
otros disolventes
polares
Insolubles en agua
Las sustancias
apolares son
solubles en
disolventes apolares
(orgaacutenicos) Las
polares en
disolventes polares
(como el agua)
Insolubles
Insolubles
Solubles en otro
metal fundido
(aleaciones)
Conductividad
eleacutectrica
Conductores soacutelo en
disolucioacuten o
fundidos
(Electrolitos de 2ordm
orden)
Sustancias apolares
no conductoras
Sustancias polares
algo conductoras
No conductores Buenos
conductores en
estado soacutelido
(electrones
libres)
Otras
caracteriacutesticas
Forman redes
cristalinas de gran
estabilidad
La disolucioacuten de
los compuestos
ioacutenicos produce la
disociacioacuten ioacutenica de
eacutestos
Duros fraacutegiles y
quebradizos
En condiciones
ordinarias pueden
ser gases liacutequidos o
soacutelidos volaacutetiles
Soacutelidos muy blandos
Puntos de fusioacuten y
de ebullicioacuten bajos
porque al fundir o
hervir soacutelo se
rompen las
atracciones
intermoleculares
Los maacutes duros de todos
los soacutelidos como
consecuencia de la gran
estabilidad de sus
enlaces
No conducen la
electricidad ya que no
tienen iones y sus
electrones de valencia
claramente localizados
carecen de libertad de
desplazamiento
Los valores maacutes
altos de puntos
de fusioacuten
corresponden a
los metales de
las series de
transicioacuten
Densidades
elevadas debido
a sus estructuras
compactas
Buenas
propiedades
mecaacutenicas
tenaces duacutectiles
y maleables
Ejemplos NaCl CaBr2 KI
Ca O K2O K2SO4
H20 (s) I2 S8
C10 H8 (naftaleno)
C12H22O11 (sacarosa)
C6H1206 (glucosa)
Gases H2 O2 N2
NH3 HF
C (diamante)
Si O2 (cuarzo) SiC (carborundo)
Al Na Ca Fe
Cu Au Ag
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
582
DOCUMENTO DE APOYO
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
583
DOCUMENTO DE APOYO MAPA CONCEPTUAL
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
564
En el dibujo siguiente se muestra una representacioacuten esquemaacutetica del montaje experimental utilizado
por Rutherford para estudiar la ldquodispersioacuten de partiacuteculas
Comenta y describe la funcioacuten de cada uno de los elementos utilizados en el montaje experimental
Diferencia entre materiales y aparatos y completa un cuadro como el siguiente
ELEMENTOS DEL MONTAJE
EXPERIMENTAL
FUNCIOacuteN QUE DESEMPENtildeAN
MATERIALES
APARATOS
ACTIVIDAD Los resultados previsibles para este experimento deberaacuten ser interpretados en
funcioacuten de una teoriacutea la misma que guioacute el disentildeo experimental y las observaciones a realizar
1 ) iquestDe queacute teoriacutea se trata iquestQueacute investigador la elaboroacute Describe sus aspectos fundamentales
2) iquestQueacute modelos teoacutericos se utilizan en dicha teoriacutea para explicar los hechos observados
3) De acuerdo al montaje experimental realizado (esquematizado en el dibujo) iquestQueacute observaciones se espera
encontrar Razona sobre ello y descriacutebelas
4) Representa mediante un dibujo los resultados maacutes probables iquestRealmente se encontraron eacutestos Antildeade en
el dibujo las discrepancias encontradas
5)Analiza si existe contradiccioacuten entre los hechos experimentales y la teoriacutea desde la cual se planteoacute y guioacute el
experimento iquestEn queacute consiste esta discrepancia
6)iquestQueacute hizo Rutherford para explicar estos hechos
7) Resultoacute modificada la teoriacutea anterior iquestEn que sentido iquestSe han utilizado nuevos modelos teoacutericos
8)Explica el modelo atoacutemico de Rutherford iquestQueacute hechos consiguioacute explicar iquestCuaacuteles fueron sus
limitaciones iquestQueacute hechos no pudo explicar iquestPor queacute otro modelo atoacutemico fue sustituido
9) Sentildeala aspectos biograacuteficos de Rutherford Sentildealando cronoloacutegicamente hechos cientiacuteficos paralelamente
con los sociales resaltando las caracteriacutesticas de la sociedad de su eacutepoca y las relaciones ciencia tecnologiacutea y
Sociedad (CTS)
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
565
COMENTARIO DE TEXTO UN EXPERIMENTO HISTOacuteRICO CRUCIAL LA EXPERIENCIA DE RUTHERFORD El fiacutesico britaacutenico Ernest Rutherford y sus colaboradores Hans Geiger y Ernest Marsden en 1911 bombardearon con partiacuteculas alfa (con carga positiva) una laacutemina muy fina de oro y observaron que aunque la mayor parte de las partiacuteculas la atravesaban sin desviarse unas pocas sufriacutean una desviacioacuten bastante acusada e incluso algunas rebotaban al llegar a la laacutemina Para explicar estos resultados Rutherford propuso el modelo nuclear del aacutetomo seguacuten el cual la carga positiva de un aacutetomo y la mayoriacutea de su masa estaacuten concentradas en una pequentildea regioacuten central llamada nuacutecleo En este modelo los electrones con carga negativa giraban en oacuterbitas alrededor del nuacutecleo
Actividades
1 iquestQueacute resultados de la dispersioacuten de partiacuteculas alfa cabiacutea esperar seguacuten el modelo atoacutemico de Thomson (los aacutetomos son una esfera de masa y carga uniformes)
2 iquestQueacute resultados experimentales se obtuvieron 3 iquestCoacutemo interpreto Ruthehrford de los resultados inesperados 4 iquestQueacute conclusiones sobre la estructura del aacutetomo enuncio Rutherford 5 iquestQueacute limitaciones o fallos teniacutea el modelo de Rutherford
Las grandes desviaciones de algunas partiacuteculas alfa solo se podiacutean explicar por choque con una partiacutecula de gran masa y elevada carga positiva Eso hizo desechar a Rutherford el Modelo atoacutemico de Thomson el aacutetomo no puede ser una esfera de masa y carga uniformes (Lo que cabiacutea esperar seguacuten el modelo e Thomson que todo el haz de partiacuteculas alfa atravesase la lamina abrieacutendose algo maacutes dispersioacuten y al chocar con la pantalla se originase una mancha fluorescente en liacutenea con el haz) El mismo Rutherford describioacute su asombro ante el resultado con estas palabras ldquohellip Esto es lo maacutes increiacuteble que me ha ocurrido en mi vida Tan increiacuteble como si un proyectil de 15 pulgadas disparado contra una lamina de papel de seda saliese rebotado se volviera y lo golpease a uno helliprdquo De la interpretacioacuten del experimento crucial (1911) Rutherford concluyo que
Toda su carga positiva del aacutetomo estaba concentrada en un pequentildeo granulo central donde reside ademaacutes toda sus masa (el nuacutecleo)
Los electrones giran alrededor del nuacutecleo para no caer sobre eacutel por atraccioacuten electrostaacutetica
El aacutetomo estaba praacutecticamente hueco El anaacutelisis de los datos experimentales indicaba que el radio del nuacutecleo era maacutes de diez mil veces menor que el del aacutetomo
El nuacutemero de cargas positivas elementales en el nuacutecleo (nuacutemero de protones) coincide con el nuacutemero de orden del elemento en la tabla perioacutedica
Coacutemo la masa atoacutemica de los elementos tiene un valor mucho mayor que el calculado a base de los protones del nuacutecleo predice la existencia de otra partiacutecula nuclear sin carga que llamo neutrones (descubierto por Chadwick en 1932 al bombardear berilio con partiacuteculas alfa)
Modelo Nuclear del aacutetomo Fallos del modelo nuclear En contradiccioacuten con las leyes electromagneacuteticas claacutesicas (el electroacuten al girar emite
energiacutea radiante y acabariacutea cayendo sobre el nuacutecleo)
No explicaba los espectros de rayas discontinuos de los aacutetomos de unas frecuencias caracteriacutesticas
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
566
ACTIVIDAD Realiza un breve comentario de la siguiente carta de Niels Bohr a Rutherford
CORRESPONDENCIA RUTHERFORD - BOHR
hellip ldquoDentro le mando el primer capitulo de mi artiacuteculo sobre la constitucioacuten del aacutetomo Espero que
los proacuteximos le seguiraacuten en unos pocos diacuteas Uacuteltimamente he hecho grandes progresos en el trabajo y
espero tener eacutexito en extender las consideraciones empleadas a un nuacutemero de diferentes fenoacutemenos
tales como la emisioacuten de las liacuteneas espectrales magnetismo hellip y posiblemente una indicacioacuten de una
teoriacutea de la constitucioacuten de las estructuras cristalinas hellip Como podraacute observar el primer capiacutetulo trata
principalmente del problema de la emisioacuten de las liacuteneas del espectro considerado desde el punto de
vista esbozado en mi carta anterior Trato de demostrar que desde tal punto de vista parece posible
dar una interpretacioacuten simple a la ley del espectro de hidroacutegeno y que el caacutelculo parece estar
cuantitativamente de acuerdo con los experimentos hellip Espero se daraacute cuenta que he considerado
cuidadosamente el uso simultaacuteneo de la mecaacutenica claacutesica y de la nueva visioacuten sobre la teoriacutea de la
radiacioacuten introducida por Planck Estoy deseando saber que le parece todo estordquo
(Carta de Niels Bohr a Rutherford 6 de Marzo 1913)
Adaptado de Marco B (1992)
ACTIVIDAD Resume las ideas fundamentales que se recogen en los siguientes textos
originales de Rutherford
ldquohellipLa idea de la constitucioacuten del nuacutecleo de los aacutetomos surgioacute inicialmente del intento de contar la
dispersioacuten de partiacuteculas que formaban grandes aacutengulos en su paso a traveacutes de finas laacuteminas de
materia Cayendo en la cuenta de la gran masa y velocidad de las partiacuteculas esas desviaciones tan
grandes eran muy considerables e indicaban que un fuerte campo eleacutectrico o magneacutetico existiacutea en el
aacutetomo Teniendo en cuenta estos resultados parecioacute necesario asumir que e l aacutetomo consta de un
nuacutecleo con masa y carga de muy pequentildeas dimensiones comparado con la magnitud normalmente
aceptada del diaacutemetro del aacutetomo Este nuacutecleo cargado positivamente contiene la mayor parte de la masa
del aacutetomo y estaacute rodeado a una cierta distancia de un conjunto de electrones igual en nuacutemero a la
carga positiva del nuacutecleo En estas condiciones un intenso campo eleacutectrico existe cerca del nuacutecleo y
la gran desviacioacuten de las partiacuteculas en un choque con un aacutetomo simple tiene lugar cuando la
partiacutecula pasa cerca del nuacutecleo (Rutherford 1920)
Cuando un chorro de partiacuteculas incide sobre una laacutemina fina de oro u otro metal una
pequentildea cantidad de las partiacuteculas se dispersan hacia el punto de partida y desaparecen formando un aacutengulo de
maacutes de 9 0ordm El nuacutemero de estas partiacuteculas es enormemente grande mucho maacutes de lo esperado si el aacutengulo
pequentildeo de dispersioacuten del rayo principal se suma al efecto resultante de multitud de desviaciones pequentildeas
Parece claro que pasando a traveacutes de la materia las partiacuteculas a encontraban a veces un campo tan intenso en
el aacutetomo que rebotaban en su camino como resultado de la colisioacuten
Cuando consideramos la masa y la energiacutea de una partiacutecula la observacioacuten es maacutes
sorprendente pues indica que el aacutetomo es el lugar de campos de rebote gigantes Suponiendo que las fuerzas
que median en tales colisiones son del tipo electrostaacutetico se puede deducir que para ocasionar tales rebotes
de las partiacuteculas en un choque atoacutemico el aacutetomo debe contener un centro con masa cargada de muy
pequentildeas dimensiones De esto surgioacute la idea del ahora conocido nuacutecleo del aacutetomo en la cual se considera el
aacutetomo compuesto de un nuacutecleo cargado positivamente que contiene la mayor parte de la masa del aacutetomo
rodeado a unas distancias relativamente grandes por una distribucioacuten de electrones iguales en nuacutemero a las
unidades de carga positiva concentrada en su nuacutecleo
(Discurso de Rutherford a la Sclence Masters Association Cambriacutegde 1923 doce antildeos
despueacutes de sus observaciones)
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
567
DOCUMENTO BIOGRAacuteFICO EVOLUCIOacuteN HISTOacuteRICA DE LOS
MODELOS ATOacuteMICOS (Adaptado del almanaque del 2002 de la Sociedad Canaria de profesores de fiacutesica y quiacutemica)
En 1839 con las investigaciones de Faraday sobre el paso de la electricidad a traveacutes de las disoluciones
se pensoacute que los aacutetomos no eran indivisibles tal y como pensaba Dalton Estas investigaciones y las
realizadas en tubos de descargas de gases pusieron de manifiesto la naturaleza eleacutectrica de la materia
Thomson en 1897 mediante sus investigaciones con rayos catoacutedicos identifico el electroacuten tratando de
esbozar una imagen del aacutetomo que tenia en cuenta los nuevos datos Surgen asiacute los modelos atoacutemicos
Niels Bohr (1885-1962) fiacutesico daneacutes propuso el primer modelo precuaacutentico del aacutetomo basado
en tres postulados Recibioacute el Premio-Nobel de fiacutesica en 1922 por su investigacioacuten relativa a la
estructura de los aacutetomos y la radiacioacuten que emana de ellos Trabajoacute
como disciacutepulo de Thomson y Rutherford y cuando visitoacute Estados
Unidos en 1939 llevoacute la noticia de que Hahn Lise Meitner y
Strassman habiacutean descubierto la fisioacuten del uranio Este fue el cimiento
de la bomba atoacutemica desarrollada en Estados Unidos durante la 2ordf
Guerra Mundial
Antes de salir de Dinamarca en l943 perseguido por los nazis
disolvioacute en aacutecido las medallas de oro del Premio Nobel que le habla
dado a guardar Von Laue y Franck La botella con la solucioacuten de oro
se quedoacute en eacutel Laboratorio de Bohr durante la guerra y cuando
regresoacute a Copenhague precipitoacute el oro y mandoacute refundir las medallas
Despueacutes de la Guerra se comprometioacute en actividades humanitarias y
pacifistas asiacute obtuvo el premio Aacutetomos por la Paz en 1957
John Dalton (1766-1844) nacioacute en
Inglaterra en el seno de una familia
humilde A los 19 antildeos ya era director
de escuela y formuloacute su teoriacutea atoacutemica
en 1803 Fue el primero en publicar una
tabla de masas atoacutemicas relativas y en
dar una base cuantitativa de la teoriacutea
atoacutemica
Propuso su teoriacutea atoacutemica en 1808 asiacute
como una tabla de siacutembolos de
elementos maacutes tarde sustituida En
1826 recibioacute la medalla de oro de la
Royal Societyy de Londres y de la
Academia Francesa de Ciencias
Sir Joseph J
Thomson (1856-
1940) onsiderado
el descubridor del
electroacuten abrioacute el
campo de la fiacutesica
de las partiacuteculas
subatoacutemicas con
su trabajo sobre la
desviacioacuten de los
rayos catoacutedicos
(electrones) en un
campo eleacutectrico
Recibioacute el Premio
Nobel en 1906
Ernest Rutherford (1871-1937)
Fundamentoacute el modelo actual del
aacutetomo formado por un nuacutecleo muy
pequentildeo en el que se concentra la
mayor parte de la masa rodeado por
electrones que ocupan un volumen
mucho mayor Esto lo determinoacute en el
antildeo 1910 mediante la dispersioacuten de
partiacuteculas alfa por laacuteminas de oro con
la colaboracioacuten de Geiger y Mardsen
Al recibir el Premio Nobel de quiacutemica
en 1908 dijo y yo que me creiacutea fiacutesico
Erwin
Schroacutedinger
(1887-1961) nacioacute
en Austria y
publicoacute en 1925 su
famosa ecuacioacuten
de ondas que jugoacute
un papel crucial en
el desarrollo de la
mecaacutenica cuaacutentica
GUIacuteA DE LECTURA 1 Lee el documento biograacutefico y realiza un esquema que recoja las ideas fundamentales del mismo
2 Despueacutes de leer el documento biograacutefico elige uno de los cientiacuteficos que aparecen en el mismo y busca la
informacioacuten necesaria y completa sus aspectos biograacuteficos utilizando la ficha y los documentos de apoyo
entregados por el profesorado sentildealando sus principales aportaciones a la Ciencia y a la Sociedad
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
568
FICHA BIOGRAFIacuteAS DE CIENTIacuteFICOS
Nombre del alumnoa _____________________________ Grupo_____________________
ACTIVIDAD Despueacutes de leer la biografiacutea del cientiacutefico completa la siguiente ficha
Busca la informacioacuten necesaria y utiliza los documentos de apoyo entregados por el
profesorado
BIOGRAFIacuteA DEL CIENTIacuteFICO (___________ - __________)
1 PERFIL BIOGRAacuteFICO
(Cronologiacutea que recoja los principales aspectos de su vida y de su
obra Principales aportaciones realizadas Hechos maacutes destacados)
2 FORMACIOacuteN CIENTIacuteFICA
Principales influencias que recibioacute Ideas dominantes de la Ciencia en
la que se formo Cuaacuteles fueron sus maestros y marcos teoacutericos que
existiacutean en su eacutepoca y que influyeron en su formacioacuten Estado en que
se encontraban los problemas que maacutes tarde abordoacute
3 LA CIENCIA Y LA SOCIEDAD DE SU EacutePOCA
Contexto social y poliacutetico que se viviacutea Influencia de la sociedad de su
eacutepoca en los desarrollos cientiacuteficos Principales acontecimientos
ideas sociales y poliacuteticas de la sociedad de su eacutepoca
4 APORTACIONES A LA CIENCIA
Descubrimientos realizados y teoriacuteas elaboradas Principales obras
escritas por orden cronoloacutegico
5 RELACIONES CON SUS CONTEMPORANEOS
Otros cientiacuteficos o personas relevantes de la sociedad de su eacutepoca
6 APLICACIONES TECNOLOacuteGICAS E IMPLICACIONES SOCIALES DE
LOS DESCUBRIMIENTOS CIENTIacuteFICOS
Establecer un paralelismo cronoloacutegico que sentildeale las interrelaciones
entre la Ciencia la Tecnologiacutea y la Sociedad
7 BIBLIOGRAFIacuteA UTILIZADA
Libros o artiacuteculos de revistas utilizados materiales o documentos de
apoyo entregados por el profesorado y utilizados
Resentildear en la forma APELLIDO Nombre (antildeo) Titulo del libro o
artiacuteculo Ciudad Editorial o nombre nuacutemero y paacuteginas de la revista
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
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DOCUMENTO BIOGRAacuteFICO SISTEMA PERIOacuteDICO Y ENLACE QUIacuteMICO (Adaptado del almanaque del 2002 de la Sociedad Canaria de profesores de fiacutesica y quiacutemica)
Dimitri Mendelegraveiev (1834-1907) nacioacute en Tobolsk (Siberia) y era el maacutes pequentildeo de trece
hermanos En 1856 terminoacute su carrera de quiacutemica y en 1867 fue
nombrado profesor de quiacutemica inorgaacutenica en la Universidad de
San Petersburgo En la formulacioacuten de su Ley Perioacutedica que
se recoge en el texto ldquoLos principios de la Quiacutemica consideroacute
que las propiedades de los aacutetomos se encontraban relacionadas
con sus masas atoacutemicas lo que constituyoacute una idea brillante por
aquella eacutepoca ya que no se conociacutea nada acerca de la estructura
atoacutemica Mendelegraveiev dejo huecos en su tabla y posteriormente
se comproboacute que tenla razoacuten con el descubrimiento de
elementos como el galio (1874) escandio (1879) y germanio
(1885) Hoy se sabe que la base fundamental de la periodicidad
es el nuacutemero atoacutemico y no la masa atoacutemica
En el antildeo 1890 renuncioacute a la Universidad por el trato opresivo
que el gobierno daba a los estudiantes algunos fueron exiliados
a Siberia por la falta de libertad acadeacutemica
Friedrich August Kekuleacute
(1829-1896) quiacutemico alemaacuten al
que se le reconoce el
establecimiento de las bases de
la moderna teoriacutea estructural de
la quiacutemica orgaacutenica En 1858
demostroacute que el carbono era
tetravalente y que sus aacutetomos
podiacutean unirse formando largas
cadenas lo que facilitoacute la
comprensioacuten de los compuestos
orgaacutenicos Descubrioacute la
estructura ciacuteclica de los
compuestos aromaacuteticos como el
benceno de gran importancia
para el desarrollo posterior de
los colorantes
Glibert Newton Lewis (1875-
1946) nacioacute en Massachusetts
En la universidad de Harvard
alcanzoacute el grado de doctor en
1899 y en 1912 fue nombrado
profesor en la Universidad de
Berkeley (California)
Contribuyoacute en diversas aacutereas de
la quiacutemica y fue el primero en
proponer que los aacutetomos
podriacutean mantenerse unidos por
medio de la comparacioacuten de
electrones De acuerdo con esta
idea introdujo el simbolismo de
las estructuras en las que los
electrones de valencia se
representan por puntos Linus Pauling nacioacute en Portland (USA)
en 1901 y se doctoroacute en quiacutemica en 1925
Ha realizado muchas contribuciones a la
comprensioacuten de la naturaleza del enlace
quiacutemico As introdujo conceptos como
electronegatividad y estructuras
resonantes En 1939 publicoacute sus ideas
sobre el enlace quiacutemico en un texto
titulado La Naturaleza del enlace
quiacutemico En 1954 recibioacute el premio
Nobel de quiacutemica por su trabajo de la
estructura molecular En 1962 recibioacute por
segunda vez el Premio Nobel ahora el de
la Paz
Wolfgang Pauil (1900-1958)
fiacutesico austriacuteaco que obtuvo el
Premio Nobel de fiacutesica en 1945
por el descubrimiento del
principio de exclusioacuten que lleva
su nombre Un artiacuteculo titulado
Los principios fundamentales de
la mecaacutenica cuaacutentica escrito en
1933 para el Handbuch der
Physik es reconocido como uno
de los mejores tratados de fiacutesica
cuaacutentica
GUIacuteA DE LECTURA 1 Lee el documento biograacutefico y realiza un esquema que recoja las ideas fundamentales del mismo
2 Despueacutes de leer el documento biograacutefico elige uno de los cientiacuteficos que aparecen en el mismo y busca la
informacioacuten necesaria y completa sus aspectos biograacuteficos utilizando la ficha y los documentos de apoyo
entregados por el profesorado sentildealando sus principales aportaciones a la Ciencia y a la Sociedad
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
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TEXTO MENDELEIEV Y LA CLASIFICACIOacuteN DE LOS ELEMENTOS
laquoLa clasificacioacuten maacutes corriente de los elementos en metales y no metales esta basada en las
diferencias fiacutesicas entre ellos pero dicha divisioacuten no es tan niacutetida como pareciacutea Por ejemplo el
foacutesforo y otros elementos actuacutean como metales o como no metales seguacuten las ocasiones
Algunos grupos de elementos sin duda forman un todo y representan una serie natural de
manifestaciones semejantes de la materia (haloacutegenos grupo del nitroacutegeno alcalino-teacuterreos etc)
pero el descubrimiento de nuevos elementos tales como el rubidio el cesio y el talio para los
que no se habiacutea previsto sitio en las familias de elementos hasta entonces elaboradas indicaba
lo limitados que eran nuestros conocimientos Por otra parte las propiedades fiacutesicas de los
elementos tales como las oacutepticas eleacutectricas magneacuteticas etc no pueden servir como guiacutea para
una clasificacioacuten de los mismos pues aunque muchas de dichas propiedades se han determinado
con precisioacuten para algunos de ellos lo cierto a que un mismo elemento puede presentar
enormes diferencias en sus propiedades seguacuten el estado en que se encuentre Asiacute por ejemplo
podemos citar el caso del grafito y el diamante
Sin embargo a pesar de las diferencias entre las propiedades que un elemento puede presentar
seguacuten el estado en que se encuentre existe laquoalgoraquo que no cambia que nos permite afirmar que
se trata del mismo elemento En este sentido el uacutenico valor que no cambia que es el mismo
tanto en elemento libre (cualquiera que sea su estado) como cuando se ha combinado con otros
formando compuestos es la masa atoacutemica del elemento Por esta razoacuten me he ocupado de
buscar un sistema de clasificacioacuten de los elementos quiacutemicos basaacutendome en las masas
atoacutemicas El primer intento que hice en esa direccioacuten fue el siguiente Seleccioneacute los elementos
de masa atoacutemica maacutes pequentildea y los ordeneacute de manera creciente Con esto vi que apareciacutea una
periodicidad en sus propiedades raquo
Ensayos de ordenacioacuten de los elementos Dimitri Ivanovich Mendeleieff (1834 - 1907)
ACTIVIDADES
0 Analiza el texto de Mendeleiev y extrae las ideas maacutes importantes 1 iquestQueacute otros intentos conoces de clasificacioacuten de los
elementos Descriacutebelos 2 iquestEn que propiedad se basaba la clasificacioacuten perioacutedica de
los elementos de Mendeleiev 3 iquestEn la actualidad que propiedad se utiliza para la
clasificacioacuten perioacutedica de los elementos 4 Lee la siguiente biografiacutea de Mendeleiev y realiza un
resumen sentildealando los aspectos fundamentales de la misma
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
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MENDELEacuteIEV DIMITRI IVAacuteNOVICH (1834-1907) Quiacutemico ruso conocido sobre todo por haber elaborado la tabla perioacutedica de los elementos quiacutemicos Esta
tabla expone una periodicidad (una cadencia regular) de las propiedades de los elementos cuando estaacuten
dispuestos seguacuten la masa atoacutemica
Mendeleacuteiev nacioacute en Tobolsk (Siberia) estudioacute quiacutemica en la Universidad de San Petersburgo y en 1859 fue
enviado a estudiar a la Universidad de Heidelberg Alliacute conocioacute al quiacutemico italiano Stanislao Cannizzaro
cuyos planteamientos sobre la masa atoacutemica determinaron su opinioacuten Participo con eacutel en eI I Congreso
Internacional de quiacutemica en Karlsruhe en 1860 Mendeleacuteiev regresoacute a San Petersburgo y fue profesor de
quiacutemica en el Instituto Teacutecnico en 1863 y profesor de quiacutemica general en la Universidad de San Petersburgo
en 1866 Escribioacute los dos voluacutemenes de Principios de quiacutemica (1868-1870) uno de los primeros libros de
texto sobre quiacutemica que se convirtioacute en un claacutesico traducido al ingleacutes en 1905 Durante la elaboracioacuten de este
libro Mendeleacuteiev intentoacute clasificar los elementos seguacuten sus propiedades quiacutemicas En 1869 publicoacute la
primera versioacuten de la tabla perioacutedica En 1871 publicoacute una versioacuten corregida en la que dejaba huecos
para elementos todaviacutea desconocidos Su tabla y sus teoriacuteas ganaron una mayor aceptacioacuten cuando
posteriormente se descubrieron tres de estos elementos el galio el germanio y el escandio Fue
galardonado con la medalla Davy por la Royal Society en 1882
Entre las investigaciones de Mendeleacuteiev tambieacuten hay que mencionar el estudio de la teoriacutea quiacutemica de la
disolucioacuten la expansioacuten teacutermica de los liacutequidos y la naturaleza del petroacuteleo de Bakuacute En 1887 emprendioacute un
viaje en globo en solitario para estudiar un eclipse solar
En 1890 abandonoacute la universidad como consecuencia de su postura poliacutetica partidaria de reformas sociales
En 1893 fue director del departamento de Pesas y Medidas de San Petersburgo cargo que desempentildeoacute hasta su
muerte
En su honor el elemento quiacutemico artificial de nuacutemero atoacutemico 101 obtenido en 1965 en el ciclotroacuten de
Berkeley por el equipo de Seaborg ha recibido el nombre de mendelevio
MENDELEIEV Y EL SISTEMA PERIOacuteDICO DE LOS ELEMENTOS
A mediados del siglo XIX se conociacutean ciertos elementos quiacutemicos como el hidroacutegeno el oxiacutegeno el
hierro el cloro etc hasta un nuacutemero de maacutes de cincuenta
Estos elementos diferiacutean mucho en sus propiedades y aparentemente pareciacutea existir poco o ninguacuten orden
entre ellos En estas circunstancias se celebroacute en la ciudad alemana de Karlsruhe el primer congreso
internacional de Quiacutemica era el antildeo 1860 A este congreso asistieron ciento cuarenta delegados de
todo el mundo y una de las conclusiones maacutes importantes del mismo fue la aceptacioacuten mayoritaria del
meacutetodo propuesto por Stanislao Cannizaro para la determinacioacuten de las masas de los aacutetomos de los
distintos elementos quiacutemicos (masas atoacutemicas)
Tambieacuten en dicho congreso Cannizaro defendioacute la hipoacutetesis de su maestro Avogadro (hoy ley por estar
perfectamente comprobada) mostrando pruebas experimentales que la apoyaban e hizo valer su
fecundidad 49 antildeos despueacutes de haber sido emitida y rechazada por sus contemporaacuteneos devolviendo asiacute
el meacuterito a Avogadro que habiacutea ya muerto haciacutea 4 antildeos
Entre los asistentes al congreso se encontraba el quiacutemico ruso Dimitri Mendeleiev quien impresionado
por los trabajos de Cannizaro comenzoacute a estudiar la lista de los elementos quiacutemicos conocidos
organizaacutendolos a partir de las regularidades en el comportamiento quiacutemico de los distintos elementos
obtenidos de modo experimental a lo largo de siglos Mendeleiev ordenoacute los 63 elementos conocidos
seguacuten el orden creciente de sus masas atoacutemicas Publicoacute esta ordenacioacuten en forma de tabla en 1869 a la
que llamoacute tabla perioacutedica de los elementos En su obra Principios de Quiacutemica describe su ley
Perioacutedica con las siguientes palabras
Disponiendo los elementos conforme a sus masas atoacutemicas crecientes se obtiene una repeticioacuten
perioacutedica de propiedades Esto es lo que anuncia la ley Perioacutedica las Propiedades de los cuerpos simples
y sus combinaciones son una funcioacuten perioacutedica de la masa atoacutemica del elemento
En dicha tabla Mendeleiev dejoacute algunos espacios vaciacuteos huecos que de acuerdo con el criterio seguido
(los elementos de una misma columna grupos o familias tienen las mismas propiedades) deberiacutean
corresponder a elementos que todaviacutea no se hablan descubierto y de los que eacutel predice sus propiedades
aproximadas Al verse confirmadas sus hipoacutetesis Mendeleiev es aclamado y su tabla universalmente
aceptada El Sistema Perioacutedico constituyoacute un eacutexito fundamental y espectacular de la teoriacutea atoacutemico-
molecular de la materia propuesta por Dalton Algo parecido a Mendeleiev hizo el alemaacuten Victor Meyer
por la misma eacutepoca pero menos completo
Elaboracioacuten propia
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
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EL SISTEMA PERIOacuteDICO ACTUAL
Debido a Werner y Paneth Esta basado en la tabla perioacutedica de Mendeleiev
Ordena los 105 elementos conocidos por orden creciente de su nuacutemero atoacutemico (nordm de
protones del nuacutecleo)
Los elementos
quiacutemicos estaacuten ordena
dos en 7 filas o periodos
y 18 columnas a grupos
Los elementos que
pertenecen a un mismo
grupo o familia tienen un
comportamiento quiacutemico
muy parecido es decir
son elementos que
reaccionan frente a las
demaacutes sustancias de un
modo similar
La mayoriacutea de los grupos reciben nombres especiales Grupo IA (1) o de los metales alcalinos grupo IIA (2) o de los metales alcalino - teacuterreos grupo VII A (17) o de los haloacutegenos etc
ACTIVIDADES
1 Realiza una atenta lectura del texto y extrae las ideas maacutes importantes
que encuentres
2 iquestCuaacutentos elementos ordeno Mendeleiev en su eacutepoca iquestPor queacute dejo
algunos espacios vaciacuteos o huecos en su tabla original iquestQueacute correcciones
principales han sido realizadas en la actualidad
3 iquestCoacutemo pudo Mendeleiev descubrir un principio adecuado de
clasificacioacuten de los elementos sin saber nada dela estructura electroacutenica de
los aacutetomos
4 iquestQueacute resultados aporto el primer congreso Internacional de quiacutemica de Karlsruhe en 1860
5 Busca la informacioacuten necesaria y contesta sentildealando el antildeo de descubrimiento el
descubridor y como se descubrioacute
a) Dos elementos que fueron descubiertos por espantildeoles
b) Los elementos conocidos desde la prehistoria c) Los elementos conocidos en la edad media
d) Los elementos descubiertos antes del siglo XVIII e) Los elementos s descubiertos en el
siglo XVIII f) Los elementos descubiertos en el siglo XIX g) Los elementos descubiertos a
partir de 1950 h) Los elementos transuraacutenidos i) Los elementos transactiacutenidos
6 iquestEn queacute siglo se ha descubierto mayor nuacutemero de elementos iquestCuaacutentos iquestPor queacute
crees que se produjo dicha explosioacuten demograacutefica de elementos 7 La primera cuarta parte del siglo XIX fue dominada por el quiacutemico britaacutenico Humphry Davy
y por el quiacutemico sueco Joumlns Jacob Berzelius
a) Busca informacioacuten y sentildeala los nombres de los elementos que descubrioacute cada uno de
ellos y el antildeo que los descubrioacute
b) Sentildeala el origen del nombre de cada elemento y el procedimiento de obtencioacuten de
algunos de ellos
c) Indica algunas de las publicaciones y las implicaciones sociales de dichos
descubrimientos
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
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ELEMENTOS QUIacuteMICOS DESCUBIERTOS POR ESPANtildeOLES
De los elementos naturales conocidos tres han sido descubiertos o identificados como tales por
espantildeoles El platino por Antonio de Ulloa en 1748 el wolframio por los hermanos Antonio y
Fausto de Elhuyar en 1783 y el vanadio por Andres Manuel del Rio en 1801 La importancia
de estos descubrimientos fue importantiacutesimo teniendo en cuenta que en
aquella eacutepoca uno de los objetivos fundamentales de la Quiacutemica que
orientaba el trabajo investigador de la mayoriacutea de los quiacutemicos era el
descubrimiento de los elementos quiacutemicos
El platino de platina plata fue descubierto por Antonio de Ulloa en
1735 en unas minas cuando iba en una expedicioacuten cientiacutefica de Colombia
a Peruacute
En el caso del wolframio tambieacuten llamado tungsteno la mayoriacutea de los
libros extranjeros atribuyen el descubrimiento a Scheele en 1781 Esto no
es cierto fueron los hermanos logrontildeeses Fausto y Juan Joseacute Elhuyar en 1783 quienes lo
aislaron por primera vez a partir de un mineral obtenido en Espantildea la Wolframita tratada con
carbono El propio Sheele reconocioacute en una carta la prioridad espantildeola del descubrimiento El
nombre proviene de woacutelfram quizaacute formado por wolf laquo loboraquo y ram laquo suciedadraquo aplicado tal
vez por los mineros despectivamente al encontrarlo en vez del estantildeo que buscaban
El tercer elemento es el vanadio del latiacuten moderno laquovanadiumraquo en memoria del sobrenombre
de Freya Vanadis nombre de una diosa del antiguo panteoacuten escandinavo El nombre de
vanadio le fue puesto en el antildeo 1830 atribuyeacutendoselo a un quiacutemico sueco pero su verdadero
descubridor fue el quiacutemico madrilentildeo Andreacutes Manuel del Riacuteo en 1801 quien lo denominoacute
eritronio pero no se le reconocioacute al creerse entonces que era cromo impuro
Portada de la memoria el
descubrimiento del
Wolframio
El nombre vulgar del
elemento wolframio en ingleacutes
y en franceacutes es ldquotungstenordquo
Sin embargo la IUPAC
recomienda que el nombre de
los compuestos sea en todos
los idiomas el derivado del
que propusieron los
descubridores del elemento
Dice el texto en ingleacutes del
acuerdo de la IUPAC
ldquowolframate and not
tungstaterdquo
Fausto de
Elhuyar
Juan Joseacute de
Elhuyar
Al final de su Memoria sobre el descubrimiento del wolframio escriben los hermanos Elhuyar
laquoDaremos a este nuevo metal el nombre de wolfram tomaacutendolo del de la materia de la que lo
hemos sacado Este nombre responde mejor que el de tungsteno por ser el wolfram un mineral
que se conociacutea mucho antes Mudamos su terminacioacuten m en n para acomodar mejor al
genio de nuestra lengua las denominaciones de las sales que se forman con esta sustancia
llamaacutendolas sales volfraacutemicasraquo Escribiacutean los nombres del mineral y del elemento obtenido de
eacutel con v porque la W (con la que se escribiacutea el mineral e lenguas) era inexistente en la lengua
espantildeola del XVIII
A1 Indica para los descubridores espantildeoles de elementos quiacutemicos Antonio de Ulloa los
hermanos Elhuyar y Andreacutes Manuel del Riacuteo que elementos descubrieron y coacutemo lo hicieron
Busca y realiza una pequentildea biografiacutea de cada uno de ellos
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
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COMENTARIOS DE TEXTOS ORIGINALES DE BLAS CABRERA
LOS AacuteTOMOS
Por uacuteltimo conviene insistir en que el cuadro de Mendelejeff al establecer las analogiacuteas y diferencias entre los aacutetomos revela una organizacioacuten de la distribucioacuten de los electrones que ciertamente no es caprichosa Sin salirnos de las noticias que nos suministran los fenoacutemenos eleacutectricos pongamos en evidencia que la condicioacuten de iones no es la normal de los aacutetomos de la materia en general El estado normal de equilibrio es siempre el neutro La presencia de iones simples o compuestos supone fuerzas entre ellos particularmente el grupo maacutes importante de las llamadas valencias La presencia de los electrones en los aacutetomos exige por tanto para su neutralizacioacuten la existencia de cargas positivas la cual hasta ahora no la hemos sentildealado sino en el caso de los cationes atribuidos a la peacuterdida de electrones El descubrimiento efectivo de su intervencioacuten como constituyente de la materia ha sido una de las obras fundamentales realizadas por Rutherford el sucesor de JJ Thomson en el laboratorio Cavendish de Cambridge Inglaterra El meacutetodo utilizado para este fin ha sido el bombardeo de los cuerpos mediante el tipo de radiaciones llamadas α de los cuerpos radiactivos proyectiles de fantaacutestica energiacutea que lanzan principalmente algunos de los aacutetomos de gran masa descubiertos por los esposos Curie y a cuyo conocimiento contribuyeron activamente Rutherford y sus disciacutepulos Tales proyectiles estaacuten electrizados positivamente y al penetrar de modo violento en los aacutetomos descubren en las profundidades de eacutestos un nuacutecleo que les desviacutea de su trayecto rectiliacuteneo precisamente porque estos estaacuten tambieacuten electrizados de modo positivo y repelen a las partiacuteculas α Asiacute se ha encontrado el lugar donde se oculta esta carga Precisamente las propias partiacuteculas α no son otra cosa que nuacutecleos de He desprovistos de sus dos electrones que le acompantildean en el estado neutro seguacuten indica el cuadro de Mendelejeff Esto nos fuerza a pensar que al menos los aacutetomos maacutes pesados contienen en su seno dichos nuacutecleos de He ya formados y aun se ha probado que estaacuten formando parte de los propios nuacutecleos denunciando que esta nueva regioacuten de los aacutetomos posee una organizacioacuten muy compleja A su conocimiento se ha llegado por el meacutetodo del bombardeo ya indicado Las quebraduras violentas de su trayectoria son la consecuencia de que en ellos se encierra la casi totalidad de la masa de cada aacutetomo y tambieacuten denuncia que precisamente por ser una carga positiva numeacutericamente igual que la que poseen los Z electrones que hemos dicho forman parte del aacutetomo que ocupa el lugar Z en el cuadro de Mendelejeff Seguacuten eacuteste puede ya darse una primera descripcioacuten de los aacutetomos distribuyendo en ellos un nuacutecleo que contiene casi toda la masa del aacutetomo y toda su carga positiva Todo ello concentrado en un volumen muy pequentildeo que para los aacutetomos maacutes masivos apenas alcanza un diezmileacutesimo del tamantildeo total del aacutetomo En el resto de eacutel que llamaremos zona cortical soacutelo existen los Z electrones de los que ya hemos hablado donde caben holgadamente puesto que cada uno seguacuten hemos visto poco maacutes arriba tiene apenas un radio del orden de un 100 mileacutesimo del aacutetomo completo y por tanto ocupan igual que una mosca en un saloacuten de algunos centenares de metros cuacutebicos de cabida
Clave de lectura del texto Los aacutetomos de Blas Cabrera 1 Realiza un resumen del texto Sentildealando las ideas principales 2 Estudiar los teacuterminos nuevos que aparecen en eacutel Realiza la correspondiente ficha de vocabulario 3 iquestQueacute es el cuadro de Mendelejeff iquestExisten otros similares Hacer un estudio sobre ello consultando la bibliografiacutea a su alcance 4 Definir el concepto de ioacuten y poner ejemplos
5 iquestQueacute son las partiacuteculas 6 iquest Coacutemo se entendiacutea en esta eacutepoca lo que era un aacutetomo iquest Existen diferencias con las creencias actuales Expliacutequelo detalladamente 7 iquestQueacute son los modelos atoacutemicos iquestCuantos modelos atoacutemicos conoces iquestEn que consiste el modelo atoacutemico de Rutherford En que ideas se baso que hechos consiguioacute explicar cuaacuteles son sus limitaciones Por que otros modelos ha sido sustituido 8 Realiza una pequentildea biografiacutea de Blas Cabrera sentildealando sus principales aportaciones a la Ciencia las principales instituciones en las que participo y los aspectos maacutes relevantes de la sociedad de su eacutepoca 9 Describe coacutemo era la situacioacuten de la ciencia y de los cientiacuteficos en Espantildea en la primera mitad del siglo XX Sentildeala la influencia de los diferentes momentos sociales en el desarrollo de la Ciencia 10 iquestQuieacutenes eran los esposos Curie Habla de ellos iquestCuaacuteles fueron sus aportaciones cientiacuteficas iquestQueacute aplicaciones han tenido sus descubrimientos iquestQueacute influencia han tenido las mismas en la sociedad
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
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AacuteTOMOS Y MOLEacuteCULAS1
Otra circunstancia interesante que conviene analizar cuando se estudia la nocioacuten de
materia y su evolucioacuten es la suerte que corrioacute el viejo problema del atomismo o continuidad que
dividioacute profundamente a los filoacutesofos del mundo griego Los aacutetomos de Anaxaacutegoras Demoacutecrito
y Leucipo significan la imposibilidad de la divisioacuten indefinida de la materia y en vez de ella la
seguridad de que existe un liacutemite inferior para el tamantildeo posible de las partiacuteculas separables de
un cuerpo con la condicioacuten de mostrar identidad de naturaleza con el cuerpo primitivo Cuando
la naturaleza de estas hipoteacuteticas partiacuteculas que limitan la divisioacuten es ideacutentica para todas se las
llama hoy moleacuteculas La divisioacuten de ellas es auacuten posible formando los aacutetomos y pueden ser
ideacutenticas o heterogeacuteneas En el primer supuesto el cuerpo se dice simple y en el segundo
compuesto El nuacutemero de cuerpos simples es pequentildeo no llegan a un centenar los aacutetomos que se
han podido obtener mientras que el de moleacuteculas compuestas con ellos es praacutecticamente
indefinido
Clave de lectura
Despueacutes de leer detenidamente este fragmento del mencionado artiacuteculo de Blas Cabrera intenta
contestar las siguientes cuestiones
1 Enuncia brevemente cada una de las teoriacuteas atoacutemicas que se han dado
2 iquestCoacutemo define Cabrera los cuerpos simples y los compuestos Expliacutecalo con claridad
3 Define con tus palabras aacutetomo moleacutecula elemento compuesto
4 iquestQuieacuten fue Blas Cabrera Haz una pequentildea biografiacutea del mismo iquestQueacute otros cientiacuteficos
espantildeoles o extranjeros fueron contemporaacuteneos de eacutel
1
CABRERA B (1943) Cincuenta antildeos en la concepcioacuten del concepto de materia Cuadernos Americanos2 nordm 5 74-93 Meacutexico
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
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Breve biografiacutea de Linus Pauling ldquoQuiacutemico y pacifistardquo
Linus Pauling
(Portland Oregoacuten 1901-Big Sur California 1994) Quiacutemico estadounidense
Profesor y director del instituto tecnoloacutegico de California investigoacute la
estructura molecular y los enlaces quiacutemicos de los compuestos complejos e
introdujo la mecaacutenica cuaacutentica en el estudio de la quiacutemica Sus trabajos le
valieron el premio Nobel de quiacutemica en 1954 Infatigable activista en favor de
la paz y contrario a las armas atoacutemicas por lo que recibioacute el premio Nobel de
la paz en 1962 y el premio Lenin de la paz en 1970 Reviste especial importancia su obra ldquoThe
Nature of the Chemical Bondrdquo (ldquoLa naturaleza del enlace quiacutemicordquo) (1939)
COMENTARIO DE TEXTO No maacutes guerra
Texto1 ldquoCreo que el descubrimiento de la fisioacuten controlada de nuacutecleos atoacutemicos y la liberacioacuten
controlada de energiacutea nuclear es el mayor hallazgo realizado desde que el hombre primitivo
descubrioacute el uso controlado del fuego Un solo kilo de material fisionable como fuente de energiacutea
equivale a maacutes de dos millones de kilogramos de carboacuten Si se tienen en cuenta la abundancia de
material fisionable en la naturaleza se comprende la promesa de energiacutea nuclear que representa
para el mundo del futuro y la posibilidad de que contribuya grandemente al bienestar humano si
la civilizacioacuten no es aniquilada antes por la guerra No podemos quedar impasibles ante la
posibilidad de que estos importantes descubrimientos cientiacuteficos puedan ser utilizados para el
sufrimiento y el exterminio de la humanidad Nos debemos oponer a toda costa a la escalada de
armamentos y al uso de la energiacutea nuclear para fines beacutelicos ldquo
Linus Pauling(1950) Quiacutemica General
Uno de los hombres maacutes activos en la campantildea contra las pruebas nucleares y uno de los de
mayor eacutexito en despertar la conciencia de la comunidad cientiacutefica fue Linus Pauling laureado con
el Premio Nobel de Quiacutemica y de la Paz En enero de 1958 Pauling entregoacute a Dag Hammaumlrshjoumlld
Secretario General de Las Naciones Unidas una peticioacuten firmada por 9235 cientiacuteficos (cantidad
que luego superoacute los 11000) correspondientes a 49 paiacuteses Entre los firmantes habiacutea muchos
premiados con el Nobel La peticioacuten era la siguiente
Texto 2 ldquoNosotros los cientiacuteficos abajo firmantes solicitamos que se realice ahora un acuerdo
internacional para detener las pruebas con armas nucleares
Cada ensayo de bomba nuclear difunde una carga adicional de elementos radioactivos sobre todo
territorio del mundo Cada suma adicional de radiacioacuten origina un dantildeo a la salud de los seres
humanos en el mundo entero y un dantildeo al plasma humano que importa la reproduccioacuten lo cual
lleva al aumento en la cantidad de nintildeos defectuosos que podraacuten nacer en futuras generaciones
Mientras estas armas soacutelo se encuentren en poder de tres potencias seraacute factible un acuerdo para
llegar a su control Si las pruebas continuacutean y si la posesioacuten de estas armas se extiende a otros
gobiernos aumentaraacute considerablemente el peligro de que estalle una catastroacutefica guerra nuclear
por la accioacuten irreflexivo de alguacuten liacuteder nacional irresponsable
Un acuerdo internacional que detenga ahora las pruebas de bombas nucleares podraacute servir como
primer paso hacia un desarme maacutes amplio y hacia la efectiva y final abolicioacuten de las armas
nucleares Terminar los experimentos con las bombas nucleares seraacute como los primeros rayos de
sol de la esperanza en que confiacutea la sufriente humanidadrdquo
(1958) Siguen 11000 firmas de eminentes cientiacuteficos de 49 paises PAULING L (1958) The Scientitists Petition to the United Nations in No More War Londres
Gollanez
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
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TRABAJOS PRAacuteCTICOS DE ESTRUCTURA ATOacuteMICA
ENSAYOS A LA LLAMA OBJETIVO Reconocer la presencia de un elemento por el color de la llama
MATERIAL PRODUCTOS
Hilo de nicromo
Mechero Bunsen
Espaacutetula
Caacutepsulas de porcelana
Aacutecido clorhiacutedrico concentrado Sales (por ejemplo nitratos o cloruros) de sodio potasio estroncio bario y cobre
PROCEDIMIENTO 1 Pon en una caacutepsula de porcelana de 10 a 15 mi- de aacutecido clorhiacutedrico Con una espaacutetula antildeade una pequentildea cantidad del compuesto de sodio disponible 2 Humedece el extremo de un hilo de nicromo en la disolucioacuten anterior y aceacutercalo a la llama de un mechero Bunsen Procura que dicha llama sea lo maacutes incolora posible 3 Anota el color que adquiere la llama 4 Limpia el hilo de nicromo introducieacutendolo en otra caacutepsula que contenga uacutenicamente aacutecido clorhiacutedrico concentrado Repite los tres pasos anteriores con cada uno de los otros compuestos suministrados Rellena la tabla siguiente
Compuesto Color de la llama
Compuesto de sodio
Compuesto de potasio
Compuesto de estroncio
Compuesto de bario
Compuesto de cobre
ACTIVIDADES 1 Explica por queacute los iones metaacutelicos colorean la llama 2 iquestPor queacute es importante limpiar el hilo de nicromo antes de un nuevo ensayo 3 iquestCoacutemo se podriacutea detectar la presencia de alguno de los elementos anteriores en una muestra problema
Trabajo praacutectico orientado como una pequentildea investigacioacuten
iquestCoacutemo variacutea el comportamiento quiacutemico de los aniones cloruro bromuro y yoduro y la
variacioacuten de la afinidad electroacutenica entre los elementos cloro bromo y yodo
El cloro el bromo y el yodo son sustancias que se disuelven en agua
y en tetracloruro de carbono dando disoluciones coloreadas
Vamos a estudiar el desplazamiento de de cloruros bromuros y
yoduros por los haloacutegenos obteniendo la variacioacuten de la afinidad
electroacutenica competitiva de los haloacutegenos
Disentildea una experiencia que te permita averiguar la variacioacuten
del comportamiento quiacutemico de los aniones cloruro bromuro
y yoduro y la variacioacuten de la afinidad electroacutenica entre los
elementos cloro bromo y yodordquo
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
578
Espectros atoacutemicos
Objetivo
Observar el espectro continuo producido
por la luz solar
Observar el espectro discontinuo
producido por un tubo fluorescente y por
una laacutempara de sodio
Material
Espectroscopio de bolsillo o de laboratorio
Fundamento teoacuterico
Si hacemos pasar la luz solar a traveacutes del prisma oacuteptico de un
espectroscopio observamos que se desdobla y aparece a continuacioacuten una
serie de colores diferentes que llamamos espectro (lo que
comuacutenmente se denomina arco iris) Cada color corresponde a frecuencias
determinadas Asiacute la luz solar presenta un aspecto con todos los colores
que denominamos espectro continuo pues los liacutemites de
dichos colores no son niacutetidos y forman un todo ininterrumpido
Al analizar la radiacioacuten emitida por los aacutetomos se observa que cada aacutetomo soacutelo emite o absorbe radiacioacuten
de determinadas frecuencias que en los espectros aparecen como una serie de liacuteneas cuyo valor puede ser
medido mediante una escala superpuesta en ellos a tal efecto Se trata de espectros
discontinuos Un elemento quiacutemico emite siempre las mismas rayas cuyas frecuencias son
caracteriacutesticas de cada uno y sirven para identificarlo
Procedimiento
Observa la luz que proviene de una ventana analizaacutendola con el espectroscopio de
bolsillo y apreciaraacutes niacutetidamente el espectro continuo Dibuja en su cuaderno el espectro
obtenido
Baja las persianas y enciende un tubo fluorescente Observa y dibuja el espectro
Prepara la luz de sodio o de mercurio y observa y dibuja el espectro obtenido
Analiza y responde
Describe en cada caso tus observaciones sobre
El espectro de la luz solar
El espectro de la luz emitida por un tubo fluorescente
El espectro de la luz emitida por una laacutempara de sodio
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
579
INVESTIGANDO ELEMENTOS QUIacuteMICOS
Observacioacuten y propiedades de metales y no metales Se trata de estudiar y reconocer diferentes sustancias y realizar ensayos con sus propiedades que permitan clasificarlos en metales y no metales Actividades previas
A1 Sentildeala las principales diferencias entre metales y no metales comparando sus propiedades
fiacutesicas y las quiacutemicas
A2 Busca informacioacuten y recoge en una tabla las principales propiedades de sodio magnesio
aluminio cinc azufre y yodo
Trabajo experimental
A3 Realiza las experiencias que te permitan responder las preguntas sobre las siguientes
sustancias y analiza los resultados
1 Sodio
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta
iquestTiene brillo metaacutelico
iquestEs blando iquestEs muy reactivo
Observa y describe su reaccioacuten con el agua
2 Magnesio
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta
iquestTiene brillo metaacutelico helliphellip
iquestEs blando iquestEs muy reactivo
Observa y describe su combustioacuten reaccioacuten con el oxiacutegeno
3 Aluminio
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta
iquestTiene brillo metaacutelico
iquestEs blando iquestEs muy reactivo
Reaccioacuten con los aacutecidos (HCl)
Cinc
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta
iquestTiene brillo metaacutelico
iquestEs blando
iquestEs muy reactivo
Observa y describe su reaccioacuten con el agua
Reaccioacuten con los aacutecidos (HCl)
4 Azufre
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta
iquestTiene brillo metaacutelico
iquestEs blando iquestEs muy reactivo
Observa y describe su reaccioacuten al calentarlo
7 Yodo
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta iquestTiene brillo metaacutelico helliphelliphelliphelliphellip
iquestEs blando Es muy reactivo
Observa y describe lo que ocurre al calentarlo
ACTIVIDADES POSTERIORES A LA EXPERIENCIA A4 Realiza un informe en el que recojas los objetivos del trabajo praacutectico los materiales de
laboratorio utilizados el procedimiento seguido las dificultades encontradas los datos
obtenidos y los resultados y conclusiones a las que llegues
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
580
INVESTIGANDO EL TIPO DE ENLACE DE LAS SUSTANCIAS QUIacuteMICAS
iquestQueacute tipos de enlace y que propiedades tienen las diferentes
sustancias quiacutemicas
Las propiedades que presentan las diferentes sustancia estaacuten
relacionadas con su tipo de enlace por lo que podemos usar algunas
propiedades para identificar el tipo de enlace que presentan ioacutenico
covalente o metaacutelico
1 ACTIVIDADES INICIALES (Antes de la experiencia)
11 Indica alguna forma de diferenciar las sustancias ioacutenicas
covalentes y metaacutelicas
12 Realiza una lista con las propiedades que caracterizan los diferentes tipos de enlaces y que
sirven para diferenciarlos
13 De todas las propiedades mencionadas anteriormente sentildeala iquestCuaacuteles de ellas podriacuteas
comprobar faacutecilmente en el laboratorio
2 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
Averiguar el tipo de enlace a traveacutes de las propiedades que presentan siete sustancias
desconocidas dadas (Se puede tratar de sal comuacuten azuacutecar limaduras de cobre yodo azufre
glucosa nitrato de plomo)
21 Analiza el problema y formula varios interrogantes o preguntas cuya respuesta se pueda
abordar experimentalmente y no permita determinar el tipo de enlace de cada sustancia
3 EMISIOacuteN DE HIPOacuteTESIS 31 Basaacutendote en su aspecto fiacutesico anticipa una solucioacuten a modo de hipoacutetesis y sentildeala que
sustancias seguacuten sus aspecto crees que presentaran enlace ioacutenico cuaacuteles el covalente y cuales
enlace metaacutelico
4 DISENtildeO EXPERIMENTAL
41 Explica con detalle como procederiacuteas en el laboratorio para identificar el tipo de enlace que
tienen varias sustancias desconocidas
42 Haz una lista con el material y los reactivos que necesitas para poder identificar el tipo de
enlace de las diferentes sustancias En especial indica el procedimiento para poder determinar
a) punto de fusioacuten o ebullicioacuten b) solubilidad en agua c) solubilidad en un disolvente
orgaacutenico d) conductividad eleacutectrica (soacutelido fundido en disolucioacuten)
43 Prepara una tabla que te permita recoger los resultados experimentales con las diferentes
propiedades de las siete sustancias y que nos permitan determinar el tipo de enlace Compaacuterala
con la suministrada
5 REALIZACIOacuteN EXPERIMENTAL
51 Con el visto bueno del profesor o profesora realiza la experiencia siguiendo el plan disentildeado y
anotando los resultados y las observaciones necesarias Recoge al menos los datos suministrados en la
siguiente tabla
Sustancia Aspecto
fiacutesico
Punto de
fusioacuten
Solubilidad
en agua
Solubilidad
en C Cl4
Conductividad
Fundida o en
disolucioacuten
Tipo de
enlace
A
B
C
D
E
F 6 RESULTADOS EXPERIMENTALES REALIZACIOacuteN DE UN INFORME
61 Identifica las sustancias problema de la praacutectica con la lista de sustancias que te indique el
profesor
62 La sal y el azuacutecar se disuelven de forma parecida en agua iquestPor queacute una disolucioacuten es
conductora y la otra no iquestPor queacute las sustancias ioacutenicas tienen un alto punto de fusioacuten
63 Realiza un informe completo de todo el proceso realizado desde el anaacutelisis del problema a
los resultados obtenidos y las conclusiones que obtengas
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
581
DOCUMENTO DE APOYO
Tipos de sustancias seguacuten sus enlaces
Compuestos
ioacutenicos
Compuestos
covalentes
moleculares
Compuestos
covalentes atoacutemicos Metales
Partiacuteculas en el
cristal (Especies
quiacutemicas enlazadas)
Iones Cationes y
aniones
(Cristales ioacutenicos)
Moleacuteculas
Aacutetomos
(cristales covalentes )
Cationes y
electrones
deslocalizados (cristales
metaacutelicos)
Fuerzas presentes Enlaces ioacutenicos
Enlaces covalentes
intramoleculares
Fuerzas
intermoleculares
(De Van der Waals o
de puentes de
Hidroacutegeno)
Enlaces covalentes Enlaces
metaacutelicos
Puntos de fusioacuten Altos por encima de
600 ordmC
Bajos en general de
-272 ordmC a 400 ordmC Elevados entre 1200 ordmC y
3600 ordmC Variados de -39
ordmC a 3400 ordmC
Solubilidad Solubles en agua y
otros disolventes
polares
Insolubles en agua
Las sustancias
apolares son
solubles en
disolventes apolares
(orgaacutenicos) Las
polares en
disolventes polares
(como el agua)
Insolubles
Insolubles
Solubles en otro
metal fundido
(aleaciones)
Conductividad
eleacutectrica
Conductores soacutelo en
disolucioacuten o
fundidos
(Electrolitos de 2ordm
orden)
Sustancias apolares
no conductoras
Sustancias polares
algo conductoras
No conductores Buenos
conductores en
estado soacutelido
(electrones
libres)
Otras
caracteriacutesticas
Forman redes
cristalinas de gran
estabilidad
La disolucioacuten de
los compuestos
ioacutenicos produce la
disociacioacuten ioacutenica de
eacutestos
Duros fraacutegiles y
quebradizos
En condiciones
ordinarias pueden
ser gases liacutequidos o
soacutelidos volaacutetiles
Soacutelidos muy blandos
Puntos de fusioacuten y
de ebullicioacuten bajos
porque al fundir o
hervir soacutelo se
rompen las
atracciones
intermoleculares
Los maacutes duros de todos
los soacutelidos como
consecuencia de la gran
estabilidad de sus
enlaces
No conducen la
electricidad ya que no
tienen iones y sus
electrones de valencia
claramente localizados
carecen de libertad de
desplazamiento
Los valores maacutes
altos de puntos
de fusioacuten
corresponden a
los metales de
las series de
transicioacuten
Densidades
elevadas debido
a sus estructuras
compactas
Buenas
propiedades
mecaacutenicas
tenaces duacutectiles
y maleables
Ejemplos NaCl CaBr2 KI
Ca O K2O K2SO4
H20 (s) I2 S8
C10 H8 (naftaleno)
C12H22O11 (sacarosa)
C6H1206 (glucosa)
Gases H2 O2 N2
NH3 HF
C (diamante)
Si O2 (cuarzo) SiC (carborundo)
Al Na Ca Fe
Cu Au Ag
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
582
DOCUMENTO DE APOYO
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
583
DOCUMENTO DE APOYO MAPA CONCEPTUAL
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
565
COMENTARIO DE TEXTO UN EXPERIMENTO HISTOacuteRICO CRUCIAL LA EXPERIENCIA DE RUTHERFORD El fiacutesico britaacutenico Ernest Rutherford y sus colaboradores Hans Geiger y Ernest Marsden en 1911 bombardearon con partiacuteculas alfa (con carga positiva) una laacutemina muy fina de oro y observaron que aunque la mayor parte de las partiacuteculas la atravesaban sin desviarse unas pocas sufriacutean una desviacioacuten bastante acusada e incluso algunas rebotaban al llegar a la laacutemina Para explicar estos resultados Rutherford propuso el modelo nuclear del aacutetomo seguacuten el cual la carga positiva de un aacutetomo y la mayoriacutea de su masa estaacuten concentradas en una pequentildea regioacuten central llamada nuacutecleo En este modelo los electrones con carga negativa giraban en oacuterbitas alrededor del nuacutecleo
Actividades
1 iquestQueacute resultados de la dispersioacuten de partiacuteculas alfa cabiacutea esperar seguacuten el modelo atoacutemico de Thomson (los aacutetomos son una esfera de masa y carga uniformes)
2 iquestQueacute resultados experimentales se obtuvieron 3 iquestCoacutemo interpreto Ruthehrford de los resultados inesperados 4 iquestQueacute conclusiones sobre la estructura del aacutetomo enuncio Rutherford 5 iquestQueacute limitaciones o fallos teniacutea el modelo de Rutherford
Las grandes desviaciones de algunas partiacuteculas alfa solo se podiacutean explicar por choque con una partiacutecula de gran masa y elevada carga positiva Eso hizo desechar a Rutherford el Modelo atoacutemico de Thomson el aacutetomo no puede ser una esfera de masa y carga uniformes (Lo que cabiacutea esperar seguacuten el modelo e Thomson que todo el haz de partiacuteculas alfa atravesase la lamina abrieacutendose algo maacutes dispersioacuten y al chocar con la pantalla se originase una mancha fluorescente en liacutenea con el haz) El mismo Rutherford describioacute su asombro ante el resultado con estas palabras ldquohellip Esto es lo maacutes increiacuteble que me ha ocurrido en mi vida Tan increiacuteble como si un proyectil de 15 pulgadas disparado contra una lamina de papel de seda saliese rebotado se volviera y lo golpease a uno helliprdquo De la interpretacioacuten del experimento crucial (1911) Rutherford concluyo que
Toda su carga positiva del aacutetomo estaba concentrada en un pequentildeo granulo central donde reside ademaacutes toda sus masa (el nuacutecleo)
Los electrones giran alrededor del nuacutecleo para no caer sobre eacutel por atraccioacuten electrostaacutetica
El aacutetomo estaba praacutecticamente hueco El anaacutelisis de los datos experimentales indicaba que el radio del nuacutecleo era maacutes de diez mil veces menor que el del aacutetomo
El nuacutemero de cargas positivas elementales en el nuacutecleo (nuacutemero de protones) coincide con el nuacutemero de orden del elemento en la tabla perioacutedica
Coacutemo la masa atoacutemica de los elementos tiene un valor mucho mayor que el calculado a base de los protones del nuacutecleo predice la existencia de otra partiacutecula nuclear sin carga que llamo neutrones (descubierto por Chadwick en 1932 al bombardear berilio con partiacuteculas alfa)
Modelo Nuclear del aacutetomo Fallos del modelo nuclear En contradiccioacuten con las leyes electromagneacuteticas claacutesicas (el electroacuten al girar emite
energiacutea radiante y acabariacutea cayendo sobre el nuacutecleo)
No explicaba los espectros de rayas discontinuos de los aacutetomos de unas frecuencias caracteriacutesticas
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
566
ACTIVIDAD Realiza un breve comentario de la siguiente carta de Niels Bohr a Rutherford
CORRESPONDENCIA RUTHERFORD - BOHR
hellip ldquoDentro le mando el primer capitulo de mi artiacuteculo sobre la constitucioacuten del aacutetomo Espero que
los proacuteximos le seguiraacuten en unos pocos diacuteas Uacuteltimamente he hecho grandes progresos en el trabajo y
espero tener eacutexito en extender las consideraciones empleadas a un nuacutemero de diferentes fenoacutemenos
tales como la emisioacuten de las liacuteneas espectrales magnetismo hellip y posiblemente una indicacioacuten de una
teoriacutea de la constitucioacuten de las estructuras cristalinas hellip Como podraacute observar el primer capiacutetulo trata
principalmente del problema de la emisioacuten de las liacuteneas del espectro considerado desde el punto de
vista esbozado en mi carta anterior Trato de demostrar que desde tal punto de vista parece posible
dar una interpretacioacuten simple a la ley del espectro de hidroacutegeno y que el caacutelculo parece estar
cuantitativamente de acuerdo con los experimentos hellip Espero se daraacute cuenta que he considerado
cuidadosamente el uso simultaacuteneo de la mecaacutenica claacutesica y de la nueva visioacuten sobre la teoriacutea de la
radiacioacuten introducida por Planck Estoy deseando saber que le parece todo estordquo
(Carta de Niels Bohr a Rutherford 6 de Marzo 1913)
Adaptado de Marco B (1992)
ACTIVIDAD Resume las ideas fundamentales que se recogen en los siguientes textos
originales de Rutherford
ldquohellipLa idea de la constitucioacuten del nuacutecleo de los aacutetomos surgioacute inicialmente del intento de contar la
dispersioacuten de partiacuteculas que formaban grandes aacutengulos en su paso a traveacutes de finas laacuteminas de
materia Cayendo en la cuenta de la gran masa y velocidad de las partiacuteculas esas desviaciones tan
grandes eran muy considerables e indicaban que un fuerte campo eleacutectrico o magneacutetico existiacutea en el
aacutetomo Teniendo en cuenta estos resultados parecioacute necesario asumir que e l aacutetomo consta de un
nuacutecleo con masa y carga de muy pequentildeas dimensiones comparado con la magnitud normalmente
aceptada del diaacutemetro del aacutetomo Este nuacutecleo cargado positivamente contiene la mayor parte de la masa
del aacutetomo y estaacute rodeado a una cierta distancia de un conjunto de electrones igual en nuacutemero a la
carga positiva del nuacutecleo En estas condiciones un intenso campo eleacutectrico existe cerca del nuacutecleo y
la gran desviacioacuten de las partiacuteculas en un choque con un aacutetomo simple tiene lugar cuando la
partiacutecula pasa cerca del nuacutecleo (Rutherford 1920)
Cuando un chorro de partiacuteculas incide sobre una laacutemina fina de oro u otro metal una
pequentildea cantidad de las partiacuteculas se dispersan hacia el punto de partida y desaparecen formando un aacutengulo de
maacutes de 9 0ordm El nuacutemero de estas partiacuteculas es enormemente grande mucho maacutes de lo esperado si el aacutengulo
pequentildeo de dispersioacuten del rayo principal se suma al efecto resultante de multitud de desviaciones pequentildeas
Parece claro que pasando a traveacutes de la materia las partiacuteculas a encontraban a veces un campo tan intenso en
el aacutetomo que rebotaban en su camino como resultado de la colisioacuten
Cuando consideramos la masa y la energiacutea de una partiacutecula la observacioacuten es maacutes
sorprendente pues indica que el aacutetomo es el lugar de campos de rebote gigantes Suponiendo que las fuerzas
que median en tales colisiones son del tipo electrostaacutetico se puede deducir que para ocasionar tales rebotes
de las partiacuteculas en un choque atoacutemico el aacutetomo debe contener un centro con masa cargada de muy
pequentildeas dimensiones De esto surgioacute la idea del ahora conocido nuacutecleo del aacutetomo en la cual se considera el
aacutetomo compuesto de un nuacutecleo cargado positivamente que contiene la mayor parte de la masa del aacutetomo
rodeado a unas distancias relativamente grandes por una distribucioacuten de electrones iguales en nuacutemero a las
unidades de carga positiva concentrada en su nuacutecleo
(Discurso de Rutherford a la Sclence Masters Association Cambriacutegde 1923 doce antildeos
despueacutes de sus observaciones)
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
567
DOCUMENTO BIOGRAacuteFICO EVOLUCIOacuteN HISTOacuteRICA DE LOS
MODELOS ATOacuteMICOS (Adaptado del almanaque del 2002 de la Sociedad Canaria de profesores de fiacutesica y quiacutemica)
En 1839 con las investigaciones de Faraday sobre el paso de la electricidad a traveacutes de las disoluciones
se pensoacute que los aacutetomos no eran indivisibles tal y como pensaba Dalton Estas investigaciones y las
realizadas en tubos de descargas de gases pusieron de manifiesto la naturaleza eleacutectrica de la materia
Thomson en 1897 mediante sus investigaciones con rayos catoacutedicos identifico el electroacuten tratando de
esbozar una imagen del aacutetomo que tenia en cuenta los nuevos datos Surgen asiacute los modelos atoacutemicos
Niels Bohr (1885-1962) fiacutesico daneacutes propuso el primer modelo precuaacutentico del aacutetomo basado
en tres postulados Recibioacute el Premio-Nobel de fiacutesica en 1922 por su investigacioacuten relativa a la
estructura de los aacutetomos y la radiacioacuten que emana de ellos Trabajoacute
como disciacutepulo de Thomson y Rutherford y cuando visitoacute Estados
Unidos en 1939 llevoacute la noticia de que Hahn Lise Meitner y
Strassman habiacutean descubierto la fisioacuten del uranio Este fue el cimiento
de la bomba atoacutemica desarrollada en Estados Unidos durante la 2ordf
Guerra Mundial
Antes de salir de Dinamarca en l943 perseguido por los nazis
disolvioacute en aacutecido las medallas de oro del Premio Nobel que le habla
dado a guardar Von Laue y Franck La botella con la solucioacuten de oro
se quedoacute en eacutel Laboratorio de Bohr durante la guerra y cuando
regresoacute a Copenhague precipitoacute el oro y mandoacute refundir las medallas
Despueacutes de la Guerra se comprometioacute en actividades humanitarias y
pacifistas asiacute obtuvo el premio Aacutetomos por la Paz en 1957
John Dalton (1766-1844) nacioacute en
Inglaterra en el seno de una familia
humilde A los 19 antildeos ya era director
de escuela y formuloacute su teoriacutea atoacutemica
en 1803 Fue el primero en publicar una
tabla de masas atoacutemicas relativas y en
dar una base cuantitativa de la teoriacutea
atoacutemica
Propuso su teoriacutea atoacutemica en 1808 asiacute
como una tabla de siacutembolos de
elementos maacutes tarde sustituida En
1826 recibioacute la medalla de oro de la
Royal Societyy de Londres y de la
Academia Francesa de Ciencias
Sir Joseph J
Thomson (1856-
1940) onsiderado
el descubridor del
electroacuten abrioacute el
campo de la fiacutesica
de las partiacuteculas
subatoacutemicas con
su trabajo sobre la
desviacioacuten de los
rayos catoacutedicos
(electrones) en un
campo eleacutectrico
Recibioacute el Premio
Nobel en 1906
Ernest Rutherford (1871-1937)
Fundamentoacute el modelo actual del
aacutetomo formado por un nuacutecleo muy
pequentildeo en el que se concentra la
mayor parte de la masa rodeado por
electrones que ocupan un volumen
mucho mayor Esto lo determinoacute en el
antildeo 1910 mediante la dispersioacuten de
partiacuteculas alfa por laacuteminas de oro con
la colaboracioacuten de Geiger y Mardsen
Al recibir el Premio Nobel de quiacutemica
en 1908 dijo y yo que me creiacutea fiacutesico
Erwin
Schroacutedinger
(1887-1961) nacioacute
en Austria y
publicoacute en 1925 su
famosa ecuacioacuten
de ondas que jugoacute
un papel crucial en
el desarrollo de la
mecaacutenica cuaacutentica
GUIacuteA DE LECTURA 1 Lee el documento biograacutefico y realiza un esquema que recoja las ideas fundamentales del mismo
2 Despueacutes de leer el documento biograacutefico elige uno de los cientiacuteficos que aparecen en el mismo y busca la
informacioacuten necesaria y completa sus aspectos biograacuteficos utilizando la ficha y los documentos de apoyo
entregados por el profesorado sentildealando sus principales aportaciones a la Ciencia y a la Sociedad
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
568
FICHA BIOGRAFIacuteAS DE CIENTIacuteFICOS
Nombre del alumnoa _____________________________ Grupo_____________________
ACTIVIDAD Despueacutes de leer la biografiacutea del cientiacutefico completa la siguiente ficha
Busca la informacioacuten necesaria y utiliza los documentos de apoyo entregados por el
profesorado
BIOGRAFIacuteA DEL CIENTIacuteFICO (___________ - __________)
1 PERFIL BIOGRAacuteFICO
(Cronologiacutea que recoja los principales aspectos de su vida y de su
obra Principales aportaciones realizadas Hechos maacutes destacados)
2 FORMACIOacuteN CIENTIacuteFICA
Principales influencias que recibioacute Ideas dominantes de la Ciencia en
la que se formo Cuaacuteles fueron sus maestros y marcos teoacutericos que
existiacutean en su eacutepoca y que influyeron en su formacioacuten Estado en que
se encontraban los problemas que maacutes tarde abordoacute
3 LA CIENCIA Y LA SOCIEDAD DE SU EacutePOCA
Contexto social y poliacutetico que se viviacutea Influencia de la sociedad de su
eacutepoca en los desarrollos cientiacuteficos Principales acontecimientos
ideas sociales y poliacuteticas de la sociedad de su eacutepoca
4 APORTACIONES A LA CIENCIA
Descubrimientos realizados y teoriacuteas elaboradas Principales obras
escritas por orden cronoloacutegico
5 RELACIONES CON SUS CONTEMPORANEOS
Otros cientiacuteficos o personas relevantes de la sociedad de su eacutepoca
6 APLICACIONES TECNOLOacuteGICAS E IMPLICACIONES SOCIALES DE
LOS DESCUBRIMIENTOS CIENTIacuteFICOS
Establecer un paralelismo cronoloacutegico que sentildeale las interrelaciones
entre la Ciencia la Tecnologiacutea y la Sociedad
7 BIBLIOGRAFIacuteA UTILIZADA
Libros o artiacuteculos de revistas utilizados materiales o documentos de
apoyo entregados por el profesorado y utilizados
Resentildear en la forma APELLIDO Nombre (antildeo) Titulo del libro o
artiacuteculo Ciudad Editorial o nombre nuacutemero y paacuteginas de la revista
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
569
DOCUMENTO BIOGRAacuteFICO SISTEMA PERIOacuteDICO Y ENLACE QUIacuteMICO (Adaptado del almanaque del 2002 de la Sociedad Canaria de profesores de fiacutesica y quiacutemica)
Dimitri Mendelegraveiev (1834-1907) nacioacute en Tobolsk (Siberia) y era el maacutes pequentildeo de trece
hermanos En 1856 terminoacute su carrera de quiacutemica y en 1867 fue
nombrado profesor de quiacutemica inorgaacutenica en la Universidad de
San Petersburgo En la formulacioacuten de su Ley Perioacutedica que
se recoge en el texto ldquoLos principios de la Quiacutemica consideroacute
que las propiedades de los aacutetomos se encontraban relacionadas
con sus masas atoacutemicas lo que constituyoacute una idea brillante por
aquella eacutepoca ya que no se conociacutea nada acerca de la estructura
atoacutemica Mendelegraveiev dejo huecos en su tabla y posteriormente
se comproboacute que tenla razoacuten con el descubrimiento de
elementos como el galio (1874) escandio (1879) y germanio
(1885) Hoy se sabe que la base fundamental de la periodicidad
es el nuacutemero atoacutemico y no la masa atoacutemica
En el antildeo 1890 renuncioacute a la Universidad por el trato opresivo
que el gobierno daba a los estudiantes algunos fueron exiliados
a Siberia por la falta de libertad acadeacutemica
Friedrich August Kekuleacute
(1829-1896) quiacutemico alemaacuten al
que se le reconoce el
establecimiento de las bases de
la moderna teoriacutea estructural de
la quiacutemica orgaacutenica En 1858
demostroacute que el carbono era
tetravalente y que sus aacutetomos
podiacutean unirse formando largas
cadenas lo que facilitoacute la
comprensioacuten de los compuestos
orgaacutenicos Descubrioacute la
estructura ciacuteclica de los
compuestos aromaacuteticos como el
benceno de gran importancia
para el desarrollo posterior de
los colorantes
Glibert Newton Lewis (1875-
1946) nacioacute en Massachusetts
En la universidad de Harvard
alcanzoacute el grado de doctor en
1899 y en 1912 fue nombrado
profesor en la Universidad de
Berkeley (California)
Contribuyoacute en diversas aacutereas de
la quiacutemica y fue el primero en
proponer que los aacutetomos
podriacutean mantenerse unidos por
medio de la comparacioacuten de
electrones De acuerdo con esta
idea introdujo el simbolismo de
las estructuras en las que los
electrones de valencia se
representan por puntos Linus Pauling nacioacute en Portland (USA)
en 1901 y se doctoroacute en quiacutemica en 1925
Ha realizado muchas contribuciones a la
comprensioacuten de la naturaleza del enlace
quiacutemico As introdujo conceptos como
electronegatividad y estructuras
resonantes En 1939 publicoacute sus ideas
sobre el enlace quiacutemico en un texto
titulado La Naturaleza del enlace
quiacutemico En 1954 recibioacute el premio
Nobel de quiacutemica por su trabajo de la
estructura molecular En 1962 recibioacute por
segunda vez el Premio Nobel ahora el de
la Paz
Wolfgang Pauil (1900-1958)
fiacutesico austriacuteaco que obtuvo el
Premio Nobel de fiacutesica en 1945
por el descubrimiento del
principio de exclusioacuten que lleva
su nombre Un artiacuteculo titulado
Los principios fundamentales de
la mecaacutenica cuaacutentica escrito en
1933 para el Handbuch der
Physik es reconocido como uno
de los mejores tratados de fiacutesica
cuaacutentica
GUIacuteA DE LECTURA 1 Lee el documento biograacutefico y realiza un esquema que recoja las ideas fundamentales del mismo
2 Despueacutes de leer el documento biograacutefico elige uno de los cientiacuteficos que aparecen en el mismo y busca la
informacioacuten necesaria y completa sus aspectos biograacuteficos utilizando la ficha y los documentos de apoyo
entregados por el profesorado sentildealando sus principales aportaciones a la Ciencia y a la Sociedad
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
570
TEXTO MENDELEIEV Y LA CLASIFICACIOacuteN DE LOS ELEMENTOS
laquoLa clasificacioacuten maacutes corriente de los elementos en metales y no metales esta basada en las
diferencias fiacutesicas entre ellos pero dicha divisioacuten no es tan niacutetida como pareciacutea Por ejemplo el
foacutesforo y otros elementos actuacutean como metales o como no metales seguacuten las ocasiones
Algunos grupos de elementos sin duda forman un todo y representan una serie natural de
manifestaciones semejantes de la materia (haloacutegenos grupo del nitroacutegeno alcalino-teacuterreos etc)
pero el descubrimiento de nuevos elementos tales como el rubidio el cesio y el talio para los
que no se habiacutea previsto sitio en las familias de elementos hasta entonces elaboradas indicaba
lo limitados que eran nuestros conocimientos Por otra parte las propiedades fiacutesicas de los
elementos tales como las oacutepticas eleacutectricas magneacuteticas etc no pueden servir como guiacutea para
una clasificacioacuten de los mismos pues aunque muchas de dichas propiedades se han determinado
con precisioacuten para algunos de ellos lo cierto a que un mismo elemento puede presentar
enormes diferencias en sus propiedades seguacuten el estado en que se encuentre Asiacute por ejemplo
podemos citar el caso del grafito y el diamante
Sin embargo a pesar de las diferencias entre las propiedades que un elemento puede presentar
seguacuten el estado en que se encuentre existe laquoalgoraquo que no cambia que nos permite afirmar que
se trata del mismo elemento En este sentido el uacutenico valor que no cambia que es el mismo
tanto en elemento libre (cualquiera que sea su estado) como cuando se ha combinado con otros
formando compuestos es la masa atoacutemica del elemento Por esta razoacuten me he ocupado de
buscar un sistema de clasificacioacuten de los elementos quiacutemicos basaacutendome en las masas
atoacutemicas El primer intento que hice en esa direccioacuten fue el siguiente Seleccioneacute los elementos
de masa atoacutemica maacutes pequentildea y los ordeneacute de manera creciente Con esto vi que apareciacutea una
periodicidad en sus propiedades raquo
Ensayos de ordenacioacuten de los elementos Dimitri Ivanovich Mendeleieff (1834 - 1907)
ACTIVIDADES
0 Analiza el texto de Mendeleiev y extrae las ideas maacutes importantes 1 iquestQueacute otros intentos conoces de clasificacioacuten de los
elementos Descriacutebelos 2 iquestEn que propiedad se basaba la clasificacioacuten perioacutedica de
los elementos de Mendeleiev 3 iquestEn la actualidad que propiedad se utiliza para la
clasificacioacuten perioacutedica de los elementos 4 Lee la siguiente biografiacutea de Mendeleiev y realiza un
resumen sentildealando los aspectos fundamentales de la misma
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
571
MENDELEacuteIEV DIMITRI IVAacuteNOVICH (1834-1907) Quiacutemico ruso conocido sobre todo por haber elaborado la tabla perioacutedica de los elementos quiacutemicos Esta
tabla expone una periodicidad (una cadencia regular) de las propiedades de los elementos cuando estaacuten
dispuestos seguacuten la masa atoacutemica
Mendeleacuteiev nacioacute en Tobolsk (Siberia) estudioacute quiacutemica en la Universidad de San Petersburgo y en 1859 fue
enviado a estudiar a la Universidad de Heidelberg Alliacute conocioacute al quiacutemico italiano Stanislao Cannizzaro
cuyos planteamientos sobre la masa atoacutemica determinaron su opinioacuten Participo con eacutel en eI I Congreso
Internacional de quiacutemica en Karlsruhe en 1860 Mendeleacuteiev regresoacute a San Petersburgo y fue profesor de
quiacutemica en el Instituto Teacutecnico en 1863 y profesor de quiacutemica general en la Universidad de San Petersburgo
en 1866 Escribioacute los dos voluacutemenes de Principios de quiacutemica (1868-1870) uno de los primeros libros de
texto sobre quiacutemica que se convirtioacute en un claacutesico traducido al ingleacutes en 1905 Durante la elaboracioacuten de este
libro Mendeleacuteiev intentoacute clasificar los elementos seguacuten sus propiedades quiacutemicas En 1869 publicoacute la
primera versioacuten de la tabla perioacutedica En 1871 publicoacute una versioacuten corregida en la que dejaba huecos
para elementos todaviacutea desconocidos Su tabla y sus teoriacuteas ganaron una mayor aceptacioacuten cuando
posteriormente se descubrieron tres de estos elementos el galio el germanio y el escandio Fue
galardonado con la medalla Davy por la Royal Society en 1882
Entre las investigaciones de Mendeleacuteiev tambieacuten hay que mencionar el estudio de la teoriacutea quiacutemica de la
disolucioacuten la expansioacuten teacutermica de los liacutequidos y la naturaleza del petroacuteleo de Bakuacute En 1887 emprendioacute un
viaje en globo en solitario para estudiar un eclipse solar
En 1890 abandonoacute la universidad como consecuencia de su postura poliacutetica partidaria de reformas sociales
En 1893 fue director del departamento de Pesas y Medidas de San Petersburgo cargo que desempentildeoacute hasta su
muerte
En su honor el elemento quiacutemico artificial de nuacutemero atoacutemico 101 obtenido en 1965 en el ciclotroacuten de
Berkeley por el equipo de Seaborg ha recibido el nombre de mendelevio
MENDELEIEV Y EL SISTEMA PERIOacuteDICO DE LOS ELEMENTOS
A mediados del siglo XIX se conociacutean ciertos elementos quiacutemicos como el hidroacutegeno el oxiacutegeno el
hierro el cloro etc hasta un nuacutemero de maacutes de cincuenta
Estos elementos diferiacutean mucho en sus propiedades y aparentemente pareciacutea existir poco o ninguacuten orden
entre ellos En estas circunstancias se celebroacute en la ciudad alemana de Karlsruhe el primer congreso
internacional de Quiacutemica era el antildeo 1860 A este congreso asistieron ciento cuarenta delegados de
todo el mundo y una de las conclusiones maacutes importantes del mismo fue la aceptacioacuten mayoritaria del
meacutetodo propuesto por Stanislao Cannizaro para la determinacioacuten de las masas de los aacutetomos de los
distintos elementos quiacutemicos (masas atoacutemicas)
Tambieacuten en dicho congreso Cannizaro defendioacute la hipoacutetesis de su maestro Avogadro (hoy ley por estar
perfectamente comprobada) mostrando pruebas experimentales que la apoyaban e hizo valer su
fecundidad 49 antildeos despueacutes de haber sido emitida y rechazada por sus contemporaacuteneos devolviendo asiacute
el meacuterito a Avogadro que habiacutea ya muerto haciacutea 4 antildeos
Entre los asistentes al congreso se encontraba el quiacutemico ruso Dimitri Mendeleiev quien impresionado
por los trabajos de Cannizaro comenzoacute a estudiar la lista de los elementos quiacutemicos conocidos
organizaacutendolos a partir de las regularidades en el comportamiento quiacutemico de los distintos elementos
obtenidos de modo experimental a lo largo de siglos Mendeleiev ordenoacute los 63 elementos conocidos
seguacuten el orden creciente de sus masas atoacutemicas Publicoacute esta ordenacioacuten en forma de tabla en 1869 a la
que llamoacute tabla perioacutedica de los elementos En su obra Principios de Quiacutemica describe su ley
Perioacutedica con las siguientes palabras
Disponiendo los elementos conforme a sus masas atoacutemicas crecientes se obtiene una repeticioacuten
perioacutedica de propiedades Esto es lo que anuncia la ley Perioacutedica las Propiedades de los cuerpos simples
y sus combinaciones son una funcioacuten perioacutedica de la masa atoacutemica del elemento
En dicha tabla Mendeleiev dejoacute algunos espacios vaciacuteos huecos que de acuerdo con el criterio seguido
(los elementos de una misma columna grupos o familias tienen las mismas propiedades) deberiacutean
corresponder a elementos que todaviacutea no se hablan descubierto y de los que eacutel predice sus propiedades
aproximadas Al verse confirmadas sus hipoacutetesis Mendeleiev es aclamado y su tabla universalmente
aceptada El Sistema Perioacutedico constituyoacute un eacutexito fundamental y espectacular de la teoriacutea atoacutemico-
molecular de la materia propuesta por Dalton Algo parecido a Mendeleiev hizo el alemaacuten Victor Meyer
por la misma eacutepoca pero menos completo
Elaboracioacuten propia
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
572
EL SISTEMA PERIOacuteDICO ACTUAL
Debido a Werner y Paneth Esta basado en la tabla perioacutedica de Mendeleiev
Ordena los 105 elementos conocidos por orden creciente de su nuacutemero atoacutemico (nordm de
protones del nuacutecleo)
Los elementos
quiacutemicos estaacuten ordena
dos en 7 filas o periodos
y 18 columnas a grupos
Los elementos que
pertenecen a un mismo
grupo o familia tienen un
comportamiento quiacutemico
muy parecido es decir
son elementos que
reaccionan frente a las
demaacutes sustancias de un
modo similar
La mayoriacutea de los grupos reciben nombres especiales Grupo IA (1) o de los metales alcalinos grupo IIA (2) o de los metales alcalino - teacuterreos grupo VII A (17) o de los haloacutegenos etc
ACTIVIDADES
1 Realiza una atenta lectura del texto y extrae las ideas maacutes importantes
que encuentres
2 iquestCuaacutentos elementos ordeno Mendeleiev en su eacutepoca iquestPor queacute dejo
algunos espacios vaciacuteos o huecos en su tabla original iquestQueacute correcciones
principales han sido realizadas en la actualidad
3 iquestCoacutemo pudo Mendeleiev descubrir un principio adecuado de
clasificacioacuten de los elementos sin saber nada dela estructura electroacutenica de
los aacutetomos
4 iquestQueacute resultados aporto el primer congreso Internacional de quiacutemica de Karlsruhe en 1860
5 Busca la informacioacuten necesaria y contesta sentildealando el antildeo de descubrimiento el
descubridor y como se descubrioacute
a) Dos elementos que fueron descubiertos por espantildeoles
b) Los elementos conocidos desde la prehistoria c) Los elementos conocidos en la edad media
d) Los elementos descubiertos antes del siglo XVIII e) Los elementos s descubiertos en el
siglo XVIII f) Los elementos descubiertos en el siglo XIX g) Los elementos descubiertos a
partir de 1950 h) Los elementos transuraacutenidos i) Los elementos transactiacutenidos
6 iquestEn queacute siglo se ha descubierto mayor nuacutemero de elementos iquestCuaacutentos iquestPor queacute
crees que se produjo dicha explosioacuten demograacutefica de elementos 7 La primera cuarta parte del siglo XIX fue dominada por el quiacutemico britaacutenico Humphry Davy
y por el quiacutemico sueco Joumlns Jacob Berzelius
a) Busca informacioacuten y sentildeala los nombres de los elementos que descubrioacute cada uno de
ellos y el antildeo que los descubrioacute
b) Sentildeala el origen del nombre de cada elemento y el procedimiento de obtencioacuten de
algunos de ellos
c) Indica algunas de las publicaciones y las implicaciones sociales de dichos
descubrimientos
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
573
ELEMENTOS QUIacuteMICOS DESCUBIERTOS POR ESPANtildeOLES
De los elementos naturales conocidos tres han sido descubiertos o identificados como tales por
espantildeoles El platino por Antonio de Ulloa en 1748 el wolframio por los hermanos Antonio y
Fausto de Elhuyar en 1783 y el vanadio por Andres Manuel del Rio en 1801 La importancia
de estos descubrimientos fue importantiacutesimo teniendo en cuenta que en
aquella eacutepoca uno de los objetivos fundamentales de la Quiacutemica que
orientaba el trabajo investigador de la mayoriacutea de los quiacutemicos era el
descubrimiento de los elementos quiacutemicos
El platino de platina plata fue descubierto por Antonio de Ulloa en
1735 en unas minas cuando iba en una expedicioacuten cientiacutefica de Colombia
a Peruacute
En el caso del wolframio tambieacuten llamado tungsteno la mayoriacutea de los
libros extranjeros atribuyen el descubrimiento a Scheele en 1781 Esto no
es cierto fueron los hermanos logrontildeeses Fausto y Juan Joseacute Elhuyar en 1783 quienes lo
aislaron por primera vez a partir de un mineral obtenido en Espantildea la Wolframita tratada con
carbono El propio Sheele reconocioacute en una carta la prioridad espantildeola del descubrimiento El
nombre proviene de woacutelfram quizaacute formado por wolf laquo loboraquo y ram laquo suciedadraquo aplicado tal
vez por los mineros despectivamente al encontrarlo en vez del estantildeo que buscaban
El tercer elemento es el vanadio del latiacuten moderno laquovanadiumraquo en memoria del sobrenombre
de Freya Vanadis nombre de una diosa del antiguo panteoacuten escandinavo El nombre de
vanadio le fue puesto en el antildeo 1830 atribuyeacutendoselo a un quiacutemico sueco pero su verdadero
descubridor fue el quiacutemico madrilentildeo Andreacutes Manuel del Riacuteo en 1801 quien lo denominoacute
eritronio pero no se le reconocioacute al creerse entonces que era cromo impuro
Portada de la memoria el
descubrimiento del
Wolframio
El nombre vulgar del
elemento wolframio en ingleacutes
y en franceacutes es ldquotungstenordquo
Sin embargo la IUPAC
recomienda que el nombre de
los compuestos sea en todos
los idiomas el derivado del
que propusieron los
descubridores del elemento
Dice el texto en ingleacutes del
acuerdo de la IUPAC
ldquowolframate and not
tungstaterdquo
Fausto de
Elhuyar
Juan Joseacute de
Elhuyar
Al final de su Memoria sobre el descubrimiento del wolframio escriben los hermanos Elhuyar
laquoDaremos a este nuevo metal el nombre de wolfram tomaacutendolo del de la materia de la que lo
hemos sacado Este nombre responde mejor que el de tungsteno por ser el wolfram un mineral
que se conociacutea mucho antes Mudamos su terminacioacuten m en n para acomodar mejor al
genio de nuestra lengua las denominaciones de las sales que se forman con esta sustancia
llamaacutendolas sales volfraacutemicasraquo Escribiacutean los nombres del mineral y del elemento obtenido de
eacutel con v porque la W (con la que se escribiacutea el mineral e lenguas) era inexistente en la lengua
espantildeola del XVIII
A1 Indica para los descubridores espantildeoles de elementos quiacutemicos Antonio de Ulloa los
hermanos Elhuyar y Andreacutes Manuel del Riacuteo que elementos descubrieron y coacutemo lo hicieron
Busca y realiza una pequentildea biografiacutea de cada uno de ellos
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
574
COMENTARIOS DE TEXTOS ORIGINALES DE BLAS CABRERA
LOS AacuteTOMOS
Por uacuteltimo conviene insistir en que el cuadro de Mendelejeff al establecer las analogiacuteas y diferencias entre los aacutetomos revela una organizacioacuten de la distribucioacuten de los electrones que ciertamente no es caprichosa Sin salirnos de las noticias que nos suministran los fenoacutemenos eleacutectricos pongamos en evidencia que la condicioacuten de iones no es la normal de los aacutetomos de la materia en general El estado normal de equilibrio es siempre el neutro La presencia de iones simples o compuestos supone fuerzas entre ellos particularmente el grupo maacutes importante de las llamadas valencias La presencia de los electrones en los aacutetomos exige por tanto para su neutralizacioacuten la existencia de cargas positivas la cual hasta ahora no la hemos sentildealado sino en el caso de los cationes atribuidos a la peacuterdida de electrones El descubrimiento efectivo de su intervencioacuten como constituyente de la materia ha sido una de las obras fundamentales realizadas por Rutherford el sucesor de JJ Thomson en el laboratorio Cavendish de Cambridge Inglaterra El meacutetodo utilizado para este fin ha sido el bombardeo de los cuerpos mediante el tipo de radiaciones llamadas α de los cuerpos radiactivos proyectiles de fantaacutestica energiacutea que lanzan principalmente algunos de los aacutetomos de gran masa descubiertos por los esposos Curie y a cuyo conocimiento contribuyeron activamente Rutherford y sus disciacutepulos Tales proyectiles estaacuten electrizados positivamente y al penetrar de modo violento en los aacutetomos descubren en las profundidades de eacutestos un nuacutecleo que les desviacutea de su trayecto rectiliacuteneo precisamente porque estos estaacuten tambieacuten electrizados de modo positivo y repelen a las partiacuteculas α Asiacute se ha encontrado el lugar donde se oculta esta carga Precisamente las propias partiacuteculas α no son otra cosa que nuacutecleos de He desprovistos de sus dos electrones que le acompantildean en el estado neutro seguacuten indica el cuadro de Mendelejeff Esto nos fuerza a pensar que al menos los aacutetomos maacutes pesados contienen en su seno dichos nuacutecleos de He ya formados y aun se ha probado que estaacuten formando parte de los propios nuacutecleos denunciando que esta nueva regioacuten de los aacutetomos posee una organizacioacuten muy compleja A su conocimiento se ha llegado por el meacutetodo del bombardeo ya indicado Las quebraduras violentas de su trayectoria son la consecuencia de que en ellos se encierra la casi totalidad de la masa de cada aacutetomo y tambieacuten denuncia que precisamente por ser una carga positiva numeacutericamente igual que la que poseen los Z electrones que hemos dicho forman parte del aacutetomo que ocupa el lugar Z en el cuadro de Mendelejeff Seguacuten eacuteste puede ya darse una primera descripcioacuten de los aacutetomos distribuyendo en ellos un nuacutecleo que contiene casi toda la masa del aacutetomo y toda su carga positiva Todo ello concentrado en un volumen muy pequentildeo que para los aacutetomos maacutes masivos apenas alcanza un diezmileacutesimo del tamantildeo total del aacutetomo En el resto de eacutel que llamaremos zona cortical soacutelo existen los Z electrones de los que ya hemos hablado donde caben holgadamente puesto que cada uno seguacuten hemos visto poco maacutes arriba tiene apenas un radio del orden de un 100 mileacutesimo del aacutetomo completo y por tanto ocupan igual que una mosca en un saloacuten de algunos centenares de metros cuacutebicos de cabida
Clave de lectura del texto Los aacutetomos de Blas Cabrera 1 Realiza un resumen del texto Sentildealando las ideas principales 2 Estudiar los teacuterminos nuevos que aparecen en eacutel Realiza la correspondiente ficha de vocabulario 3 iquestQueacute es el cuadro de Mendelejeff iquestExisten otros similares Hacer un estudio sobre ello consultando la bibliografiacutea a su alcance 4 Definir el concepto de ioacuten y poner ejemplos
5 iquestQueacute son las partiacuteculas 6 iquest Coacutemo se entendiacutea en esta eacutepoca lo que era un aacutetomo iquest Existen diferencias con las creencias actuales Expliacutequelo detalladamente 7 iquestQueacute son los modelos atoacutemicos iquestCuantos modelos atoacutemicos conoces iquestEn que consiste el modelo atoacutemico de Rutherford En que ideas se baso que hechos consiguioacute explicar cuaacuteles son sus limitaciones Por que otros modelos ha sido sustituido 8 Realiza una pequentildea biografiacutea de Blas Cabrera sentildealando sus principales aportaciones a la Ciencia las principales instituciones en las que participo y los aspectos maacutes relevantes de la sociedad de su eacutepoca 9 Describe coacutemo era la situacioacuten de la ciencia y de los cientiacuteficos en Espantildea en la primera mitad del siglo XX Sentildeala la influencia de los diferentes momentos sociales en el desarrollo de la Ciencia 10 iquestQuieacutenes eran los esposos Curie Habla de ellos iquestCuaacuteles fueron sus aportaciones cientiacuteficas iquestQueacute aplicaciones han tenido sus descubrimientos iquestQueacute influencia han tenido las mismas en la sociedad
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
575
AacuteTOMOS Y MOLEacuteCULAS1
Otra circunstancia interesante que conviene analizar cuando se estudia la nocioacuten de
materia y su evolucioacuten es la suerte que corrioacute el viejo problema del atomismo o continuidad que
dividioacute profundamente a los filoacutesofos del mundo griego Los aacutetomos de Anaxaacutegoras Demoacutecrito
y Leucipo significan la imposibilidad de la divisioacuten indefinida de la materia y en vez de ella la
seguridad de que existe un liacutemite inferior para el tamantildeo posible de las partiacuteculas separables de
un cuerpo con la condicioacuten de mostrar identidad de naturaleza con el cuerpo primitivo Cuando
la naturaleza de estas hipoteacuteticas partiacuteculas que limitan la divisioacuten es ideacutentica para todas se las
llama hoy moleacuteculas La divisioacuten de ellas es auacuten posible formando los aacutetomos y pueden ser
ideacutenticas o heterogeacuteneas En el primer supuesto el cuerpo se dice simple y en el segundo
compuesto El nuacutemero de cuerpos simples es pequentildeo no llegan a un centenar los aacutetomos que se
han podido obtener mientras que el de moleacuteculas compuestas con ellos es praacutecticamente
indefinido
Clave de lectura
Despueacutes de leer detenidamente este fragmento del mencionado artiacuteculo de Blas Cabrera intenta
contestar las siguientes cuestiones
1 Enuncia brevemente cada una de las teoriacuteas atoacutemicas que se han dado
2 iquestCoacutemo define Cabrera los cuerpos simples y los compuestos Expliacutecalo con claridad
3 Define con tus palabras aacutetomo moleacutecula elemento compuesto
4 iquestQuieacuten fue Blas Cabrera Haz una pequentildea biografiacutea del mismo iquestQueacute otros cientiacuteficos
espantildeoles o extranjeros fueron contemporaacuteneos de eacutel
1
CABRERA B (1943) Cincuenta antildeos en la concepcioacuten del concepto de materia Cuadernos Americanos2 nordm 5 74-93 Meacutexico
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
576
Breve biografiacutea de Linus Pauling ldquoQuiacutemico y pacifistardquo
Linus Pauling
(Portland Oregoacuten 1901-Big Sur California 1994) Quiacutemico estadounidense
Profesor y director del instituto tecnoloacutegico de California investigoacute la
estructura molecular y los enlaces quiacutemicos de los compuestos complejos e
introdujo la mecaacutenica cuaacutentica en el estudio de la quiacutemica Sus trabajos le
valieron el premio Nobel de quiacutemica en 1954 Infatigable activista en favor de
la paz y contrario a las armas atoacutemicas por lo que recibioacute el premio Nobel de
la paz en 1962 y el premio Lenin de la paz en 1970 Reviste especial importancia su obra ldquoThe
Nature of the Chemical Bondrdquo (ldquoLa naturaleza del enlace quiacutemicordquo) (1939)
COMENTARIO DE TEXTO No maacutes guerra
Texto1 ldquoCreo que el descubrimiento de la fisioacuten controlada de nuacutecleos atoacutemicos y la liberacioacuten
controlada de energiacutea nuclear es el mayor hallazgo realizado desde que el hombre primitivo
descubrioacute el uso controlado del fuego Un solo kilo de material fisionable como fuente de energiacutea
equivale a maacutes de dos millones de kilogramos de carboacuten Si se tienen en cuenta la abundancia de
material fisionable en la naturaleza se comprende la promesa de energiacutea nuclear que representa
para el mundo del futuro y la posibilidad de que contribuya grandemente al bienestar humano si
la civilizacioacuten no es aniquilada antes por la guerra No podemos quedar impasibles ante la
posibilidad de que estos importantes descubrimientos cientiacuteficos puedan ser utilizados para el
sufrimiento y el exterminio de la humanidad Nos debemos oponer a toda costa a la escalada de
armamentos y al uso de la energiacutea nuclear para fines beacutelicos ldquo
Linus Pauling(1950) Quiacutemica General
Uno de los hombres maacutes activos en la campantildea contra las pruebas nucleares y uno de los de
mayor eacutexito en despertar la conciencia de la comunidad cientiacutefica fue Linus Pauling laureado con
el Premio Nobel de Quiacutemica y de la Paz En enero de 1958 Pauling entregoacute a Dag Hammaumlrshjoumlld
Secretario General de Las Naciones Unidas una peticioacuten firmada por 9235 cientiacuteficos (cantidad
que luego superoacute los 11000) correspondientes a 49 paiacuteses Entre los firmantes habiacutea muchos
premiados con el Nobel La peticioacuten era la siguiente
Texto 2 ldquoNosotros los cientiacuteficos abajo firmantes solicitamos que se realice ahora un acuerdo
internacional para detener las pruebas con armas nucleares
Cada ensayo de bomba nuclear difunde una carga adicional de elementos radioactivos sobre todo
territorio del mundo Cada suma adicional de radiacioacuten origina un dantildeo a la salud de los seres
humanos en el mundo entero y un dantildeo al plasma humano que importa la reproduccioacuten lo cual
lleva al aumento en la cantidad de nintildeos defectuosos que podraacuten nacer en futuras generaciones
Mientras estas armas soacutelo se encuentren en poder de tres potencias seraacute factible un acuerdo para
llegar a su control Si las pruebas continuacutean y si la posesioacuten de estas armas se extiende a otros
gobiernos aumentaraacute considerablemente el peligro de que estalle una catastroacutefica guerra nuclear
por la accioacuten irreflexivo de alguacuten liacuteder nacional irresponsable
Un acuerdo internacional que detenga ahora las pruebas de bombas nucleares podraacute servir como
primer paso hacia un desarme maacutes amplio y hacia la efectiva y final abolicioacuten de las armas
nucleares Terminar los experimentos con las bombas nucleares seraacute como los primeros rayos de
sol de la esperanza en que confiacutea la sufriente humanidadrdquo
(1958) Siguen 11000 firmas de eminentes cientiacuteficos de 49 paises PAULING L (1958) The Scientitists Petition to the United Nations in No More War Londres
Gollanez
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
577
TRABAJOS PRAacuteCTICOS DE ESTRUCTURA ATOacuteMICA
ENSAYOS A LA LLAMA OBJETIVO Reconocer la presencia de un elemento por el color de la llama
MATERIAL PRODUCTOS
Hilo de nicromo
Mechero Bunsen
Espaacutetula
Caacutepsulas de porcelana
Aacutecido clorhiacutedrico concentrado Sales (por ejemplo nitratos o cloruros) de sodio potasio estroncio bario y cobre
PROCEDIMIENTO 1 Pon en una caacutepsula de porcelana de 10 a 15 mi- de aacutecido clorhiacutedrico Con una espaacutetula antildeade una pequentildea cantidad del compuesto de sodio disponible 2 Humedece el extremo de un hilo de nicromo en la disolucioacuten anterior y aceacutercalo a la llama de un mechero Bunsen Procura que dicha llama sea lo maacutes incolora posible 3 Anota el color que adquiere la llama 4 Limpia el hilo de nicromo introducieacutendolo en otra caacutepsula que contenga uacutenicamente aacutecido clorhiacutedrico concentrado Repite los tres pasos anteriores con cada uno de los otros compuestos suministrados Rellena la tabla siguiente
Compuesto Color de la llama
Compuesto de sodio
Compuesto de potasio
Compuesto de estroncio
Compuesto de bario
Compuesto de cobre
ACTIVIDADES 1 Explica por queacute los iones metaacutelicos colorean la llama 2 iquestPor queacute es importante limpiar el hilo de nicromo antes de un nuevo ensayo 3 iquestCoacutemo se podriacutea detectar la presencia de alguno de los elementos anteriores en una muestra problema
Trabajo praacutectico orientado como una pequentildea investigacioacuten
iquestCoacutemo variacutea el comportamiento quiacutemico de los aniones cloruro bromuro y yoduro y la
variacioacuten de la afinidad electroacutenica entre los elementos cloro bromo y yodo
El cloro el bromo y el yodo son sustancias que se disuelven en agua
y en tetracloruro de carbono dando disoluciones coloreadas
Vamos a estudiar el desplazamiento de de cloruros bromuros y
yoduros por los haloacutegenos obteniendo la variacioacuten de la afinidad
electroacutenica competitiva de los haloacutegenos
Disentildea una experiencia que te permita averiguar la variacioacuten
del comportamiento quiacutemico de los aniones cloruro bromuro
y yoduro y la variacioacuten de la afinidad electroacutenica entre los
elementos cloro bromo y yodordquo
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
578
Espectros atoacutemicos
Objetivo
Observar el espectro continuo producido
por la luz solar
Observar el espectro discontinuo
producido por un tubo fluorescente y por
una laacutempara de sodio
Material
Espectroscopio de bolsillo o de laboratorio
Fundamento teoacuterico
Si hacemos pasar la luz solar a traveacutes del prisma oacuteptico de un
espectroscopio observamos que se desdobla y aparece a continuacioacuten una
serie de colores diferentes que llamamos espectro (lo que
comuacutenmente se denomina arco iris) Cada color corresponde a frecuencias
determinadas Asiacute la luz solar presenta un aspecto con todos los colores
que denominamos espectro continuo pues los liacutemites de
dichos colores no son niacutetidos y forman un todo ininterrumpido
Al analizar la radiacioacuten emitida por los aacutetomos se observa que cada aacutetomo soacutelo emite o absorbe radiacioacuten
de determinadas frecuencias que en los espectros aparecen como una serie de liacuteneas cuyo valor puede ser
medido mediante una escala superpuesta en ellos a tal efecto Se trata de espectros
discontinuos Un elemento quiacutemico emite siempre las mismas rayas cuyas frecuencias son
caracteriacutesticas de cada uno y sirven para identificarlo
Procedimiento
Observa la luz que proviene de una ventana analizaacutendola con el espectroscopio de
bolsillo y apreciaraacutes niacutetidamente el espectro continuo Dibuja en su cuaderno el espectro
obtenido
Baja las persianas y enciende un tubo fluorescente Observa y dibuja el espectro
Prepara la luz de sodio o de mercurio y observa y dibuja el espectro obtenido
Analiza y responde
Describe en cada caso tus observaciones sobre
El espectro de la luz solar
El espectro de la luz emitida por un tubo fluorescente
El espectro de la luz emitida por una laacutempara de sodio
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
579
INVESTIGANDO ELEMENTOS QUIacuteMICOS
Observacioacuten y propiedades de metales y no metales Se trata de estudiar y reconocer diferentes sustancias y realizar ensayos con sus propiedades que permitan clasificarlos en metales y no metales Actividades previas
A1 Sentildeala las principales diferencias entre metales y no metales comparando sus propiedades
fiacutesicas y las quiacutemicas
A2 Busca informacioacuten y recoge en una tabla las principales propiedades de sodio magnesio
aluminio cinc azufre y yodo
Trabajo experimental
A3 Realiza las experiencias que te permitan responder las preguntas sobre las siguientes
sustancias y analiza los resultados
1 Sodio
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta
iquestTiene brillo metaacutelico
iquestEs blando iquestEs muy reactivo
Observa y describe su reaccioacuten con el agua
2 Magnesio
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta
iquestTiene brillo metaacutelico helliphellip
iquestEs blando iquestEs muy reactivo
Observa y describe su combustioacuten reaccioacuten con el oxiacutegeno
3 Aluminio
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta
iquestTiene brillo metaacutelico
iquestEs blando iquestEs muy reactivo
Reaccioacuten con los aacutecidos (HCl)
Cinc
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta
iquestTiene brillo metaacutelico
iquestEs blando
iquestEs muy reactivo
Observa y describe su reaccioacuten con el agua
Reaccioacuten con los aacutecidos (HCl)
4 Azufre
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta
iquestTiene brillo metaacutelico
iquestEs blando iquestEs muy reactivo
Observa y describe su reaccioacuten al calentarlo
7 Yodo
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta iquestTiene brillo metaacutelico helliphelliphelliphelliphellip
iquestEs blando Es muy reactivo
Observa y describe lo que ocurre al calentarlo
ACTIVIDADES POSTERIORES A LA EXPERIENCIA A4 Realiza un informe en el que recojas los objetivos del trabajo praacutectico los materiales de
laboratorio utilizados el procedimiento seguido las dificultades encontradas los datos
obtenidos y los resultados y conclusiones a las que llegues
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
580
INVESTIGANDO EL TIPO DE ENLACE DE LAS SUSTANCIAS QUIacuteMICAS
iquestQueacute tipos de enlace y que propiedades tienen las diferentes
sustancias quiacutemicas
Las propiedades que presentan las diferentes sustancia estaacuten
relacionadas con su tipo de enlace por lo que podemos usar algunas
propiedades para identificar el tipo de enlace que presentan ioacutenico
covalente o metaacutelico
1 ACTIVIDADES INICIALES (Antes de la experiencia)
11 Indica alguna forma de diferenciar las sustancias ioacutenicas
covalentes y metaacutelicas
12 Realiza una lista con las propiedades que caracterizan los diferentes tipos de enlaces y que
sirven para diferenciarlos
13 De todas las propiedades mencionadas anteriormente sentildeala iquestCuaacuteles de ellas podriacuteas
comprobar faacutecilmente en el laboratorio
2 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
Averiguar el tipo de enlace a traveacutes de las propiedades que presentan siete sustancias
desconocidas dadas (Se puede tratar de sal comuacuten azuacutecar limaduras de cobre yodo azufre
glucosa nitrato de plomo)
21 Analiza el problema y formula varios interrogantes o preguntas cuya respuesta se pueda
abordar experimentalmente y no permita determinar el tipo de enlace de cada sustancia
3 EMISIOacuteN DE HIPOacuteTESIS 31 Basaacutendote en su aspecto fiacutesico anticipa una solucioacuten a modo de hipoacutetesis y sentildeala que
sustancias seguacuten sus aspecto crees que presentaran enlace ioacutenico cuaacuteles el covalente y cuales
enlace metaacutelico
4 DISENtildeO EXPERIMENTAL
41 Explica con detalle como procederiacuteas en el laboratorio para identificar el tipo de enlace que
tienen varias sustancias desconocidas
42 Haz una lista con el material y los reactivos que necesitas para poder identificar el tipo de
enlace de las diferentes sustancias En especial indica el procedimiento para poder determinar
a) punto de fusioacuten o ebullicioacuten b) solubilidad en agua c) solubilidad en un disolvente
orgaacutenico d) conductividad eleacutectrica (soacutelido fundido en disolucioacuten)
43 Prepara una tabla que te permita recoger los resultados experimentales con las diferentes
propiedades de las siete sustancias y que nos permitan determinar el tipo de enlace Compaacuterala
con la suministrada
5 REALIZACIOacuteN EXPERIMENTAL
51 Con el visto bueno del profesor o profesora realiza la experiencia siguiendo el plan disentildeado y
anotando los resultados y las observaciones necesarias Recoge al menos los datos suministrados en la
siguiente tabla
Sustancia Aspecto
fiacutesico
Punto de
fusioacuten
Solubilidad
en agua
Solubilidad
en C Cl4
Conductividad
Fundida o en
disolucioacuten
Tipo de
enlace
A
B
C
D
E
F 6 RESULTADOS EXPERIMENTALES REALIZACIOacuteN DE UN INFORME
61 Identifica las sustancias problema de la praacutectica con la lista de sustancias que te indique el
profesor
62 La sal y el azuacutecar se disuelven de forma parecida en agua iquestPor queacute una disolucioacuten es
conductora y la otra no iquestPor queacute las sustancias ioacutenicas tienen un alto punto de fusioacuten
63 Realiza un informe completo de todo el proceso realizado desde el anaacutelisis del problema a
los resultados obtenidos y las conclusiones que obtengas
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
581
DOCUMENTO DE APOYO
Tipos de sustancias seguacuten sus enlaces
Compuestos
ioacutenicos
Compuestos
covalentes
moleculares
Compuestos
covalentes atoacutemicos Metales
Partiacuteculas en el
cristal (Especies
quiacutemicas enlazadas)
Iones Cationes y
aniones
(Cristales ioacutenicos)
Moleacuteculas
Aacutetomos
(cristales covalentes )
Cationes y
electrones
deslocalizados (cristales
metaacutelicos)
Fuerzas presentes Enlaces ioacutenicos
Enlaces covalentes
intramoleculares
Fuerzas
intermoleculares
(De Van der Waals o
de puentes de
Hidroacutegeno)
Enlaces covalentes Enlaces
metaacutelicos
Puntos de fusioacuten Altos por encima de
600 ordmC
Bajos en general de
-272 ordmC a 400 ordmC Elevados entre 1200 ordmC y
3600 ordmC Variados de -39
ordmC a 3400 ordmC
Solubilidad Solubles en agua y
otros disolventes
polares
Insolubles en agua
Las sustancias
apolares son
solubles en
disolventes apolares
(orgaacutenicos) Las
polares en
disolventes polares
(como el agua)
Insolubles
Insolubles
Solubles en otro
metal fundido
(aleaciones)
Conductividad
eleacutectrica
Conductores soacutelo en
disolucioacuten o
fundidos
(Electrolitos de 2ordm
orden)
Sustancias apolares
no conductoras
Sustancias polares
algo conductoras
No conductores Buenos
conductores en
estado soacutelido
(electrones
libres)
Otras
caracteriacutesticas
Forman redes
cristalinas de gran
estabilidad
La disolucioacuten de
los compuestos
ioacutenicos produce la
disociacioacuten ioacutenica de
eacutestos
Duros fraacutegiles y
quebradizos
En condiciones
ordinarias pueden
ser gases liacutequidos o
soacutelidos volaacutetiles
Soacutelidos muy blandos
Puntos de fusioacuten y
de ebullicioacuten bajos
porque al fundir o
hervir soacutelo se
rompen las
atracciones
intermoleculares
Los maacutes duros de todos
los soacutelidos como
consecuencia de la gran
estabilidad de sus
enlaces
No conducen la
electricidad ya que no
tienen iones y sus
electrones de valencia
claramente localizados
carecen de libertad de
desplazamiento
Los valores maacutes
altos de puntos
de fusioacuten
corresponden a
los metales de
las series de
transicioacuten
Densidades
elevadas debido
a sus estructuras
compactas
Buenas
propiedades
mecaacutenicas
tenaces duacutectiles
y maleables
Ejemplos NaCl CaBr2 KI
Ca O K2O K2SO4
H20 (s) I2 S8
C10 H8 (naftaleno)
C12H22O11 (sacarosa)
C6H1206 (glucosa)
Gases H2 O2 N2
NH3 HF
C (diamante)
Si O2 (cuarzo) SiC (carborundo)
Al Na Ca Fe
Cu Au Ag
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
582
DOCUMENTO DE APOYO
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
583
DOCUMENTO DE APOYO MAPA CONCEPTUAL
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
566
ACTIVIDAD Realiza un breve comentario de la siguiente carta de Niels Bohr a Rutherford
CORRESPONDENCIA RUTHERFORD - BOHR
hellip ldquoDentro le mando el primer capitulo de mi artiacuteculo sobre la constitucioacuten del aacutetomo Espero que
los proacuteximos le seguiraacuten en unos pocos diacuteas Uacuteltimamente he hecho grandes progresos en el trabajo y
espero tener eacutexito en extender las consideraciones empleadas a un nuacutemero de diferentes fenoacutemenos
tales como la emisioacuten de las liacuteneas espectrales magnetismo hellip y posiblemente una indicacioacuten de una
teoriacutea de la constitucioacuten de las estructuras cristalinas hellip Como podraacute observar el primer capiacutetulo trata
principalmente del problema de la emisioacuten de las liacuteneas del espectro considerado desde el punto de
vista esbozado en mi carta anterior Trato de demostrar que desde tal punto de vista parece posible
dar una interpretacioacuten simple a la ley del espectro de hidroacutegeno y que el caacutelculo parece estar
cuantitativamente de acuerdo con los experimentos hellip Espero se daraacute cuenta que he considerado
cuidadosamente el uso simultaacuteneo de la mecaacutenica claacutesica y de la nueva visioacuten sobre la teoriacutea de la
radiacioacuten introducida por Planck Estoy deseando saber que le parece todo estordquo
(Carta de Niels Bohr a Rutherford 6 de Marzo 1913)
Adaptado de Marco B (1992)
ACTIVIDAD Resume las ideas fundamentales que se recogen en los siguientes textos
originales de Rutherford
ldquohellipLa idea de la constitucioacuten del nuacutecleo de los aacutetomos surgioacute inicialmente del intento de contar la
dispersioacuten de partiacuteculas que formaban grandes aacutengulos en su paso a traveacutes de finas laacuteminas de
materia Cayendo en la cuenta de la gran masa y velocidad de las partiacuteculas esas desviaciones tan
grandes eran muy considerables e indicaban que un fuerte campo eleacutectrico o magneacutetico existiacutea en el
aacutetomo Teniendo en cuenta estos resultados parecioacute necesario asumir que e l aacutetomo consta de un
nuacutecleo con masa y carga de muy pequentildeas dimensiones comparado con la magnitud normalmente
aceptada del diaacutemetro del aacutetomo Este nuacutecleo cargado positivamente contiene la mayor parte de la masa
del aacutetomo y estaacute rodeado a una cierta distancia de un conjunto de electrones igual en nuacutemero a la
carga positiva del nuacutecleo En estas condiciones un intenso campo eleacutectrico existe cerca del nuacutecleo y
la gran desviacioacuten de las partiacuteculas en un choque con un aacutetomo simple tiene lugar cuando la
partiacutecula pasa cerca del nuacutecleo (Rutherford 1920)
Cuando un chorro de partiacuteculas incide sobre una laacutemina fina de oro u otro metal una
pequentildea cantidad de las partiacuteculas se dispersan hacia el punto de partida y desaparecen formando un aacutengulo de
maacutes de 9 0ordm El nuacutemero de estas partiacuteculas es enormemente grande mucho maacutes de lo esperado si el aacutengulo
pequentildeo de dispersioacuten del rayo principal se suma al efecto resultante de multitud de desviaciones pequentildeas
Parece claro que pasando a traveacutes de la materia las partiacuteculas a encontraban a veces un campo tan intenso en
el aacutetomo que rebotaban en su camino como resultado de la colisioacuten
Cuando consideramos la masa y la energiacutea de una partiacutecula la observacioacuten es maacutes
sorprendente pues indica que el aacutetomo es el lugar de campos de rebote gigantes Suponiendo que las fuerzas
que median en tales colisiones son del tipo electrostaacutetico se puede deducir que para ocasionar tales rebotes
de las partiacuteculas en un choque atoacutemico el aacutetomo debe contener un centro con masa cargada de muy
pequentildeas dimensiones De esto surgioacute la idea del ahora conocido nuacutecleo del aacutetomo en la cual se considera el
aacutetomo compuesto de un nuacutecleo cargado positivamente que contiene la mayor parte de la masa del aacutetomo
rodeado a unas distancias relativamente grandes por una distribucioacuten de electrones iguales en nuacutemero a las
unidades de carga positiva concentrada en su nuacutecleo
(Discurso de Rutherford a la Sclence Masters Association Cambriacutegde 1923 doce antildeos
despueacutes de sus observaciones)
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
567
DOCUMENTO BIOGRAacuteFICO EVOLUCIOacuteN HISTOacuteRICA DE LOS
MODELOS ATOacuteMICOS (Adaptado del almanaque del 2002 de la Sociedad Canaria de profesores de fiacutesica y quiacutemica)
En 1839 con las investigaciones de Faraday sobre el paso de la electricidad a traveacutes de las disoluciones
se pensoacute que los aacutetomos no eran indivisibles tal y como pensaba Dalton Estas investigaciones y las
realizadas en tubos de descargas de gases pusieron de manifiesto la naturaleza eleacutectrica de la materia
Thomson en 1897 mediante sus investigaciones con rayos catoacutedicos identifico el electroacuten tratando de
esbozar una imagen del aacutetomo que tenia en cuenta los nuevos datos Surgen asiacute los modelos atoacutemicos
Niels Bohr (1885-1962) fiacutesico daneacutes propuso el primer modelo precuaacutentico del aacutetomo basado
en tres postulados Recibioacute el Premio-Nobel de fiacutesica en 1922 por su investigacioacuten relativa a la
estructura de los aacutetomos y la radiacioacuten que emana de ellos Trabajoacute
como disciacutepulo de Thomson y Rutherford y cuando visitoacute Estados
Unidos en 1939 llevoacute la noticia de que Hahn Lise Meitner y
Strassman habiacutean descubierto la fisioacuten del uranio Este fue el cimiento
de la bomba atoacutemica desarrollada en Estados Unidos durante la 2ordf
Guerra Mundial
Antes de salir de Dinamarca en l943 perseguido por los nazis
disolvioacute en aacutecido las medallas de oro del Premio Nobel que le habla
dado a guardar Von Laue y Franck La botella con la solucioacuten de oro
se quedoacute en eacutel Laboratorio de Bohr durante la guerra y cuando
regresoacute a Copenhague precipitoacute el oro y mandoacute refundir las medallas
Despueacutes de la Guerra se comprometioacute en actividades humanitarias y
pacifistas asiacute obtuvo el premio Aacutetomos por la Paz en 1957
John Dalton (1766-1844) nacioacute en
Inglaterra en el seno de una familia
humilde A los 19 antildeos ya era director
de escuela y formuloacute su teoriacutea atoacutemica
en 1803 Fue el primero en publicar una
tabla de masas atoacutemicas relativas y en
dar una base cuantitativa de la teoriacutea
atoacutemica
Propuso su teoriacutea atoacutemica en 1808 asiacute
como una tabla de siacutembolos de
elementos maacutes tarde sustituida En
1826 recibioacute la medalla de oro de la
Royal Societyy de Londres y de la
Academia Francesa de Ciencias
Sir Joseph J
Thomson (1856-
1940) onsiderado
el descubridor del
electroacuten abrioacute el
campo de la fiacutesica
de las partiacuteculas
subatoacutemicas con
su trabajo sobre la
desviacioacuten de los
rayos catoacutedicos
(electrones) en un
campo eleacutectrico
Recibioacute el Premio
Nobel en 1906
Ernest Rutherford (1871-1937)
Fundamentoacute el modelo actual del
aacutetomo formado por un nuacutecleo muy
pequentildeo en el que se concentra la
mayor parte de la masa rodeado por
electrones que ocupan un volumen
mucho mayor Esto lo determinoacute en el
antildeo 1910 mediante la dispersioacuten de
partiacuteculas alfa por laacuteminas de oro con
la colaboracioacuten de Geiger y Mardsen
Al recibir el Premio Nobel de quiacutemica
en 1908 dijo y yo que me creiacutea fiacutesico
Erwin
Schroacutedinger
(1887-1961) nacioacute
en Austria y
publicoacute en 1925 su
famosa ecuacioacuten
de ondas que jugoacute
un papel crucial en
el desarrollo de la
mecaacutenica cuaacutentica
GUIacuteA DE LECTURA 1 Lee el documento biograacutefico y realiza un esquema que recoja las ideas fundamentales del mismo
2 Despueacutes de leer el documento biograacutefico elige uno de los cientiacuteficos que aparecen en el mismo y busca la
informacioacuten necesaria y completa sus aspectos biograacuteficos utilizando la ficha y los documentos de apoyo
entregados por el profesorado sentildealando sus principales aportaciones a la Ciencia y a la Sociedad
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
568
FICHA BIOGRAFIacuteAS DE CIENTIacuteFICOS
Nombre del alumnoa _____________________________ Grupo_____________________
ACTIVIDAD Despueacutes de leer la biografiacutea del cientiacutefico completa la siguiente ficha
Busca la informacioacuten necesaria y utiliza los documentos de apoyo entregados por el
profesorado
BIOGRAFIacuteA DEL CIENTIacuteFICO (___________ - __________)
1 PERFIL BIOGRAacuteFICO
(Cronologiacutea que recoja los principales aspectos de su vida y de su
obra Principales aportaciones realizadas Hechos maacutes destacados)
2 FORMACIOacuteN CIENTIacuteFICA
Principales influencias que recibioacute Ideas dominantes de la Ciencia en
la que se formo Cuaacuteles fueron sus maestros y marcos teoacutericos que
existiacutean en su eacutepoca y que influyeron en su formacioacuten Estado en que
se encontraban los problemas que maacutes tarde abordoacute
3 LA CIENCIA Y LA SOCIEDAD DE SU EacutePOCA
Contexto social y poliacutetico que se viviacutea Influencia de la sociedad de su
eacutepoca en los desarrollos cientiacuteficos Principales acontecimientos
ideas sociales y poliacuteticas de la sociedad de su eacutepoca
4 APORTACIONES A LA CIENCIA
Descubrimientos realizados y teoriacuteas elaboradas Principales obras
escritas por orden cronoloacutegico
5 RELACIONES CON SUS CONTEMPORANEOS
Otros cientiacuteficos o personas relevantes de la sociedad de su eacutepoca
6 APLICACIONES TECNOLOacuteGICAS E IMPLICACIONES SOCIALES DE
LOS DESCUBRIMIENTOS CIENTIacuteFICOS
Establecer un paralelismo cronoloacutegico que sentildeale las interrelaciones
entre la Ciencia la Tecnologiacutea y la Sociedad
7 BIBLIOGRAFIacuteA UTILIZADA
Libros o artiacuteculos de revistas utilizados materiales o documentos de
apoyo entregados por el profesorado y utilizados
Resentildear en la forma APELLIDO Nombre (antildeo) Titulo del libro o
artiacuteculo Ciudad Editorial o nombre nuacutemero y paacuteginas de la revista
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
569
DOCUMENTO BIOGRAacuteFICO SISTEMA PERIOacuteDICO Y ENLACE QUIacuteMICO (Adaptado del almanaque del 2002 de la Sociedad Canaria de profesores de fiacutesica y quiacutemica)
Dimitri Mendelegraveiev (1834-1907) nacioacute en Tobolsk (Siberia) y era el maacutes pequentildeo de trece
hermanos En 1856 terminoacute su carrera de quiacutemica y en 1867 fue
nombrado profesor de quiacutemica inorgaacutenica en la Universidad de
San Petersburgo En la formulacioacuten de su Ley Perioacutedica que
se recoge en el texto ldquoLos principios de la Quiacutemica consideroacute
que las propiedades de los aacutetomos se encontraban relacionadas
con sus masas atoacutemicas lo que constituyoacute una idea brillante por
aquella eacutepoca ya que no se conociacutea nada acerca de la estructura
atoacutemica Mendelegraveiev dejo huecos en su tabla y posteriormente
se comproboacute que tenla razoacuten con el descubrimiento de
elementos como el galio (1874) escandio (1879) y germanio
(1885) Hoy se sabe que la base fundamental de la periodicidad
es el nuacutemero atoacutemico y no la masa atoacutemica
En el antildeo 1890 renuncioacute a la Universidad por el trato opresivo
que el gobierno daba a los estudiantes algunos fueron exiliados
a Siberia por la falta de libertad acadeacutemica
Friedrich August Kekuleacute
(1829-1896) quiacutemico alemaacuten al
que se le reconoce el
establecimiento de las bases de
la moderna teoriacutea estructural de
la quiacutemica orgaacutenica En 1858
demostroacute que el carbono era
tetravalente y que sus aacutetomos
podiacutean unirse formando largas
cadenas lo que facilitoacute la
comprensioacuten de los compuestos
orgaacutenicos Descubrioacute la
estructura ciacuteclica de los
compuestos aromaacuteticos como el
benceno de gran importancia
para el desarrollo posterior de
los colorantes
Glibert Newton Lewis (1875-
1946) nacioacute en Massachusetts
En la universidad de Harvard
alcanzoacute el grado de doctor en
1899 y en 1912 fue nombrado
profesor en la Universidad de
Berkeley (California)
Contribuyoacute en diversas aacutereas de
la quiacutemica y fue el primero en
proponer que los aacutetomos
podriacutean mantenerse unidos por
medio de la comparacioacuten de
electrones De acuerdo con esta
idea introdujo el simbolismo de
las estructuras en las que los
electrones de valencia se
representan por puntos Linus Pauling nacioacute en Portland (USA)
en 1901 y se doctoroacute en quiacutemica en 1925
Ha realizado muchas contribuciones a la
comprensioacuten de la naturaleza del enlace
quiacutemico As introdujo conceptos como
electronegatividad y estructuras
resonantes En 1939 publicoacute sus ideas
sobre el enlace quiacutemico en un texto
titulado La Naturaleza del enlace
quiacutemico En 1954 recibioacute el premio
Nobel de quiacutemica por su trabajo de la
estructura molecular En 1962 recibioacute por
segunda vez el Premio Nobel ahora el de
la Paz
Wolfgang Pauil (1900-1958)
fiacutesico austriacuteaco que obtuvo el
Premio Nobel de fiacutesica en 1945
por el descubrimiento del
principio de exclusioacuten que lleva
su nombre Un artiacuteculo titulado
Los principios fundamentales de
la mecaacutenica cuaacutentica escrito en
1933 para el Handbuch der
Physik es reconocido como uno
de los mejores tratados de fiacutesica
cuaacutentica
GUIacuteA DE LECTURA 1 Lee el documento biograacutefico y realiza un esquema que recoja las ideas fundamentales del mismo
2 Despueacutes de leer el documento biograacutefico elige uno de los cientiacuteficos que aparecen en el mismo y busca la
informacioacuten necesaria y completa sus aspectos biograacuteficos utilizando la ficha y los documentos de apoyo
entregados por el profesorado sentildealando sus principales aportaciones a la Ciencia y a la Sociedad
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
570
TEXTO MENDELEIEV Y LA CLASIFICACIOacuteN DE LOS ELEMENTOS
laquoLa clasificacioacuten maacutes corriente de los elementos en metales y no metales esta basada en las
diferencias fiacutesicas entre ellos pero dicha divisioacuten no es tan niacutetida como pareciacutea Por ejemplo el
foacutesforo y otros elementos actuacutean como metales o como no metales seguacuten las ocasiones
Algunos grupos de elementos sin duda forman un todo y representan una serie natural de
manifestaciones semejantes de la materia (haloacutegenos grupo del nitroacutegeno alcalino-teacuterreos etc)
pero el descubrimiento de nuevos elementos tales como el rubidio el cesio y el talio para los
que no se habiacutea previsto sitio en las familias de elementos hasta entonces elaboradas indicaba
lo limitados que eran nuestros conocimientos Por otra parte las propiedades fiacutesicas de los
elementos tales como las oacutepticas eleacutectricas magneacuteticas etc no pueden servir como guiacutea para
una clasificacioacuten de los mismos pues aunque muchas de dichas propiedades se han determinado
con precisioacuten para algunos de ellos lo cierto a que un mismo elemento puede presentar
enormes diferencias en sus propiedades seguacuten el estado en que se encuentre Asiacute por ejemplo
podemos citar el caso del grafito y el diamante
Sin embargo a pesar de las diferencias entre las propiedades que un elemento puede presentar
seguacuten el estado en que se encuentre existe laquoalgoraquo que no cambia que nos permite afirmar que
se trata del mismo elemento En este sentido el uacutenico valor que no cambia que es el mismo
tanto en elemento libre (cualquiera que sea su estado) como cuando se ha combinado con otros
formando compuestos es la masa atoacutemica del elemento Por esta razoacuten me he ocupado de
buscar un sistema de clasificacioacuten de los elementos quiacutemicos basaacutendome en las masas
atoacutemicas El primer intento que hice en esa direccioacuten fue el siguiente Seleccioneacute los elementos
de masa atoacutemica maacutes pequentildea y los ordeneacute de manera creciente Con esto vi que apareciacutea una
periodicidad en sus propiedades raquo
Ensayos de ordenacioacuten de los elementos Dimitri Ivanovich Mendeleieff (1834 - 1907)
ACTIVIDADES
0 Analiza el texto de Mendeleiev y extrae las ideas maacutes importantes 1 iquestQueacute otros intentos conoces de clasificacioacuten de los
elementos Descriacutebelos 2 iquestEn que propiedad se basaba la clasificacioacuten perioacutedica de
los elementos de Mendeleiev 3 iquestEn la actualidad que propiedad se utiliza para la
clasificacioacuten perioacutedica de los elementos 4 Lee la siguiente biografiacutea de Mendeleiev y realiza un
resumen sentildealando los aspectos fundamentales de la misma
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
571
MENDELEacuteIEV DIMITRI IVAacuteNOVICH (1834-1907) Quiacutemico ruso conocido sobre todo por haber elaborado la tabla perioacutedica de los elementos quiacutemicos Esta
tabla expone una periodicidad (una cadencia regular) de las propiedades de los elementos cuando estaacuten
dispuestos seguacuten la masa atoacutemica
Mendeleacuteiev nacioacute en Tobolsk (Siberia) estudioacute quiacutemica en la Universidad de San Petersburgo y en 1859 fue
enviado a estudiar a la Universidad de Heidelberg Alliacute conocioacute al quiacutemico italiano Stanislao Cannizzaro
cuyos planteamientos sobre la masa atoacutemica determinaron su opinioacuten Participo con eacutel en eI I Congreso
Internacional de quiacutemica en Karlsruhe en 1860 Mendeleacuteiev regresoacute a San Petersburgo y fue profesor de
quiacutemica en el Instituto Teacutecnico en 1863 y profesor de quiacutemica general en la Universidad de San Petersburgo
en 1866 Escribioacute los dos voluacutemenes de Principios de quiacutemica (1868-1870) uno de los primeros libros de
texto sobre quiacutemica que se convirtioacute en un claacutesico traducido al ingleacutes en 1905 Durante la elaboracioacuten de este
libro Mendeleacuteiev intentoacute clasificar los elementos seguacuten sus propiedades quiacutemicas En 1869 publicoacute la
primera versioacuten de la tabla perioacutedica En 1871 publicoacute una versioacuten corregida en la que dejaba huecos
para elementos todaviacutea desconocidos Su tabla y sus teoriacuteas ganaron una mayor aceptacioacuten cuando
posteriormente se descubrieron tres de estos elementos el galio el germanio y el escandio Fue
galardonado con la medalla Davy por la Royal Society en 1882
Entre las investigaciones de Mendeleacuteiev tambieacuten hay que mencionar el estudio de la teoriacutea quiacutemica de la
disolucioacuten la expansioacuten teacutermica de los liacutequidos y la naturaleza del petroacuteleo de Bakuacute En 1887 emprendioacute un
viaje en globo en solitario para estudiar un eclipse solar
En 1890 abandonoacute la universidad como consecuencia de su postura poliacutetica partidaria de reformas sociales
En 1893 fue director del departamento de Pesas y Medidas de San Petersburgo cargo que desempentildeoacute hasta su
muerte
En su honor el elemento quiacutemico artificial de nuacutemero atoacutemico 101 obtenido en 1965 en el ciclotroacuten de
Berkeley por el equipo de Seaborg ha recibido el nombre de mendelevio
MENDELEIEV Y EL SISTEMA PERIOacuteDICO DE LOS ELEMENTOS
A mediados del siglo XIX se conociacutean ciertos elementos quiacutemicos como el hidroacutegeno el oxiacutegeno el
hierro el cloro etc hasta un nuacutemero de maacutes de cincuenta
Estos elementos diferiacutean mucho en sus propiedades y aparentemente pareciacutea existir poco o ninguacuten orden
entre ellos En estas circunstancias se celebroacute en la ciudad alemana de Karlsruhe el primer congreso
internacional de Quiacutemica era el antildeo 1860 A este congreso asistieron ciento cuarenta delegados de
todo el mundo y una de las conclusiones maacutes importantes del mismo fue la aceptacioacuten mayoritaria del
meacutetodo propuesto por Stanislao Cannizaro para la determinacioacuten de las masas de los aacutetomos de los
distintos elementos quiacutemicos (masas atoacutemicas)
Tambieacuten en dicho congreso Cannizaro defendioacute la hipoacutetesis de su maestro Avogadro (hoy ley por estar
perfectamente comprobada) mostrando pruebas experimentales que la apoyaban e hizo valer su
fecundidad 49 antildeos despueacutes de haber sido emitida y rechazada por sus contemporaacuteneos devolviendo asiacute
el meacuterito a Avogadro que habiacutea ya muerto haciacutea 4 antildeos
Entre los asistentes al congreso se encontraba el quiacutemico ruso Dimitri Mendeleiev quien impresionado
por los trabajos de Cannizaro comenzoacute a estudiar la lista de los elementos quiacutemicos conocidos
organizaacutendolos a partir de las regularidades en el comportamiento quiacutemico de los distintos elementos
obtenidos de modo experimental a lo largo de siglos Mendeleiev ordenoacute los 63 elementos conocidos
seguacuten el orden creciente de sus masas atoacutemicas Publicoacute esta ordenacioacuten en forma de tabla en 1869 a la
que llamoacute tabla perioacutedica de los elementos En su obra Principios de Quiacutemica describe su ley
Perioacutedica con las siguientes palabras
Disponiendo los elementos conforme a sus masas atoacutemicas crecientes se obtiene una repeticioacuten
perioacutedica de propiedades Esto es lo que anuncia la ley Perioacutedica las Propiedades de los cuerpos simples
y sus combinaciones son una funcioacuten perioacutedica de la masa atoacutemica del elemento
En dicha tabla Mendeleiev dejoacute algunos espacios vaciacuteos huecos que de acuerdo con el criterio seguido
(los elementos de una misma columna grupos o familias tienen las mismas propiedades) deberiacutean
corresponder a elementos que todaviacutea no se hablan descubierto y de los que eacutel predice sus propiedades
aproximadas Al verse confirmadas sus hipoacutetesis Mendeleiev es aclamado y su tabla universalmente
aceptada El Sistema Perioacutedico constituyoacute un eacutexito fundamental y espectacular de la teoriacutea atoacutemico-
molecular de la materia propuesta por Dalton Algo parecido a Mendeleiev hizo el alemaacuten Victor Meyer
por la misma eacutepoca pero menos completo
Elaboracioacuten propia
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
572
EL SISTEMA PERIOacuteDICO ACTUAL
Debido a Werner y Paneth Esta basado en la tabla perioacutedica de Mendeleiev
Ordena los 105 elementos conocidos por orden creciente de su nuacutemero atoacutemico (nordm de
protones del nuacutecleo)
Los elementos
quiacutemicos estaacuten ordena
dos en 7 filas o periodos
y 18 columnas a grupos
Los elementos que
pertenecen a un mismo
grupo o familia tienen un
comportamiento quiacutemico
muy parecido es decir
son elementos que
reaccionan frente a las
demaacutes sustancias de un
modo similar
La mayoriacutea de los grupos reciben nombres especiales Grupo IA (1) o de los metales alcalinos grupo IIA (2) o de los metales alcalino - teacuterreos grupo VII A (17) o de los haloacutegenos etc
ACTIVIDADES
1 Realiza una atenta lectura del texto y extrae las ideas maacutes importantes
que encuentres
2 iquestCuaacutentos elementos ordeno Mendeleiev en su eacutepoca iquestPor queacute dejo
algunos espacios vaciacuteos o huecos en su tabla original iquestQueacute correcciones
principales han sido realizadas en la actualidad
3 iquestCoacutemo pudo Mendeleiev descubrir un principio adecuado de
clasificacioacuten de los elementos sin saber nada dela estructura electroacutenica de
los aacutetomos
4 iquestQueacute resultados aporto el primer congreso Internacional de quiacutemica de Karlsruhe en 1860
5 Busca la informacioacuten necesaria y contesta sentildealando el antildeo de descubrimiento el
descubridor y como se descubrioacute
a) Dos elementos que fueron descubiertos por espantildeoles
b) Los elementos conocidos desde la prehistoria c) Los elementos conocidos en la edad media
d) Los elementos descubiertos antes del siglo XVIII e) Los elementos s descubiertos en el
siglo XVIII f) Los elementos descubiertos en el siglo XIX g) Los elementos descubiertos a
partir de 1950 h) Los elementos transuraacutenidos i) Los elementos transactiacutenidos
6 iquestEn queacute siglo se ha descubierto mayor nuacutemero de elementos iquestCuaacutentos iquestPor queacute
crees que se produjo dicha explosioacuten demograacutefica de elementos 7 La primera cuarta parte del siglo XIX fue dominada por el quiacutemico britaacutenico Humphry Davy
y por el quiacutemico sueco Joumlns Jacob Berzelius
a) Busca informacioacuten y sentildeala los nombres de los elementos que descubrioacute cada uno de
ellos y el antildeo que los descubrioacute
b) Sentildeala el origen del nombre de cada elemento y el procedimiento de obtencioacuten de
algunos de ellos
c) Indica algunas de las publicaciones y las implicaciones sociales de dichos
descubrimientos
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
573
ELEMENTOS QUIacuteMICOS DESCUBIERTOS POR ESPANtildeOLES
De los elementos naturales conocidos tres han sido descubiertos o identificados como tales por
espantildeoles El platino por Antonio de Ulloa en 1748 el wolframio por los hermanos Antonio y
Fausto de Elhuyar en 1783 y el vanadio por Andres Manuel del Rio en 1801 La importancia
de estos descubrimientos fue importantiacutesimo teniendo en cuenta que en
aquella eacutepoca uno de los objetivos fundamentales de la Quiacutemica que
orientaba el trabajo investigador de la mayoriacutea de los quiacutemicos era el
descubrimiento de los elementos quiacutemicos
El platino de platina plata fue descubierto por Antonio de Ulloa en
1735 en unas minas cuando iba en una expedicioacuten cientiacutefica de Colombia
a Peruacute
En el caso del wolframio tambieacuten llamado tungsteno la mayoriacutea de los
libros extranjeros atribuyen el descubrimiento a Scheele en 1781 Esto no
es cierto fueron los hermanos logrontildeeses Fausto y Juan Joseacute Elhuyar en 1783 quienes lo
aislaron por primera vez a partir de un mineral obtenido en Espantildea la Wolframita tratada con
carbono El propio Sheele reconocioacute en una carta la prioridad espantildeola del descubrimiento El
nombre proviene de woacutelfram quizaacute formado por wolf laquo loboraquo y ram laquo suciedadraquo aplicado tal
vez por los mineros despectivamente al encontrarlo en vez del estantildeo que buscaban
El tercer elemento es el vanadio del latiacuten moderno laquovanadiumraquo en memoria del sobrenombre
de Freya Vanadis nombre de una diosa del antiguo panteoacuten escandinavo El nombre de
vanadio le fue puesto en el antildeo 1830 atribuyeacutendoselo a un quiacutemico sueco pero su verdadero
descubridor fue el quiacutemico madrilentildeo Andreacutes Manuel del Riacuteo en 1801 quien lo denominoacute
eritronio pero no se le reconocioacute al creerse entonces que era cromo impuro
Portada de la memoria el
descubrimiento del
Wolframio
El nombre vulgar del
elemento wolframio en ingleacutes
y en franceacutes es ldquotungstenordquo
Sin embargo la IUPAC
recomienda que el nombre de
los compuestos sea en todos
los idiomas el derivado del
que propusieron los
descubridores del elemento
Dice el texto en ingleacutes del
acuerdo de la IUPAC
ldquowolframate and not
tungstaterdquo
Fausto de
Elhuyar
Juan Joseacute de
Elhuyar
Al final de su Memoria sobre el descubrimiento del wolframio escriben los hermanos Elhuyar
laquoDaremos a este nuevo metal el nombre de wolfram tomaacutendolo del de la materia de la que lo
hemos sacado Este nombre responde mejor que el de tungsteno por ser el wolfram un mineral
que se conociacutea mucho antes Mudamos su terminacioacuten m en n para acomodar mejor al
genio de nuestra lengua las denominaciones de las sales que se forman con esta sustancia
llamaacutendolas sales volfraacutemicasraquo Escribiacutean los nombres del mineral y del elemento obtenido de
eacutel con v porque la W (con la que se escribiacutea el mineral e lenguas) era inexistente en la lengua
espantildeola del XVIII
A1 Indica para los descubridores espantildeoles de elementos quiacutemicos Antonio de Ulloa los
hermanos Elhuyar y Andreacutes Manuel del Riacuteo que elementos descubrieron y coacutemo lo hicieron
Busca y realiza una pequentildea biografiacutea de cada uno de ellos
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
574
COMENTARIOS DE TEXTOS ORIGINALES DE BLAS CABRERA
LOS AacuteTOMOS
Por uacuteltimo conviene insistir en que el cuadro de Mendelejeff al establecer las analogiacuteas y diferencias entre los aacutetomos revela una organizacioacuten de la distribucioacuten de los electrones que ciertamente no es caprichosa Sin salirnos de las noticias que nos suministran los fenoacutemenos eleacutectricos pongamos en evidencia que la condicioacuten de iones no es la normal de los aacutetomos de la materia en general El estado normal de equilibrio es siempre el neutro La presencia de iones simples o compuestos supone fuerzas entre ellos particularmente el grupo maacutes importante de las llamadas valencias La presencia de los electrones en los aacutetomos exige por tanto para su neutralizacioacuten la existencia de cargas positivas la cual hasta ahora no la hemos sentildealado sino en el caso de los cationes atribuidos a la peacuterdida de electrones El descubrimiento efectivo de su intervencioacuten como constituyente de la materia ha sido una de las obras fundamentales realizadas por Rutherford el sucesor de JJ Thomson en el laboratorio Cavendish de Cambridge Inglaterra El meacutetodo utilizado para este fin ha sido el bombardeo de los cuerpos mediante el tipo de radiaciones llamadas α de los cuerpos radiactivos proyectiles de fantaacutestica energiacutea que lanzan principalmente algunos de los aacutetomos de gran masa descubiertos por los esposos Curie y a cuyo conocimiento contribuyeron activamente Rutherford y sus disciacutepulos Tales proyectiles estaacuten electrizados positivamente y al penetrar de modo violento en los aacutetomos descubren en las profundidades de eacutestos un nuacutecleo que les desviacutea de su trayecto rectiliacuteneo precisamente porque estos estaacuten tambieacuten electrizados de modo positivo y repelen a las partiacuteculas α Asiacute se ha encontrado el lugar donde se oculta esta carga Precisamente las propias partiacuteculas α no son otra cosa que nuacutecleos de He desprovistos de sus dos electrones que le acompantildean en el estado neutro seguacuten indica el cuadro de Mendelejeff Esto nos fuerza a pensar que al menos los aacutetomos maacutes pesados contienen en su seno dichos nuacutecleos de He ya formados y aun se ha probado que estaacuten formando parte de los propios nuacutecleos denunciando que esta nueva regioacuten de los aacutetomos posee una organizacioacuten muy compleja A su conocimiento se ha llegado por el meacutetodo del bombardeo ya indicado Las quebraduras violentas de su trayectoria son la consecuencia de que en ellos se encierra la casi totalidad de la masa de cada aacutetomo y tambieacuten denuncia que precisamente por ser una carga positiva numeacutericamente igual que la que poseen los Z electrones que hemos dicho forman parte del aacutetomo que ocupa el lugar Z en el cuadro de Mendelejeff Seguacuten eacuteste puede ya darse una primera descripcioacuten de los aacutetomos distribuyendo en ellos un nuacutecleo que contiene casi toda la masa del aacutetomo y toda su carga positiva Todo ello concentrado en un volumen muy pequentildeo que para los aacutetomos maacutes masivos apenas alcanza un diezmileacutesimo del tamantildeo total del aacutetomo En el resto de eacutel que llamaremos zona cortical soacutelo existen los Z electrones de los que ya hemos hablado donde caben holgadamente puesto que cada uno seguacuten hemos visto poco maacutes arriba tiene apenas un radio del orden de un 100 mileacutesimo del aacutetomo completo y por tanto ocupan igual que una mosca en un saloacuten de algunos centenares de metros cuacutebicos de cabida
Clave de lectura del texto Los aacutetomos de Blas Cabrera 1 Realiza un resumen del texto Sentildealando las ideas principales 2 Estudiar los teacuterminos nuevos que aparecen en eacutel Realiza la correspondiente ficha de vocabulario 3 iquestQueacute es el cuadro de Mendelejeff iquestExisten otros similares Hacer un estudio sobre ello consultando la bibliografiacutea a su alcance 4 Definir el concepto de ioacuten y poner ejemplos
5 iquestQueacute son las partiacuteculas 6 iquest Coacutemo se entendiacutea en esta eacutepoca lo que era un aacutetomo iquest Existen diferencias con las creencias actuales Expliacutequelo detalladamente 7 iquestQueacute son los modelos atoacutemicos iquestCuantos modelos atoacutemicos conoces iquestEn que consiste el modelo atoacutemico de Rutherford En que ideas se baso que hechos consiguioacute explicar cuaacuteles son sus limitaciones Por que otros modelos ha sido sustituido 8 Realiza una pequentildea biografiacutea de Blas Cabrera sentildealando sus principales aportaciones a la Ciencia las principales instituciones en las que participo y los aspectos maacutes relevantes de la sociedad de su eacutepoca 9 Describe coacutemo era la situacioacuten de la ciencia y de los cientiacuteficos en Espantildea en la primera mitad del siglo XX Sentildeala la influencia de los diferentes momentos sociales en el desarrollo de la Ciencia 10 iquestQuieacutenes eran los esposos Curie Habla de ellos iquestCuaacuteles fueron sus aportaciones cientiacuteficas iquestQueacute aplicaciones han tenido sus descubrimientos iquestQueacute influencia han tenido las mismas en la sociedad
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
575
AacuteTOMOS Y MOLEacuteCULAS1
Otra circunstancia interesante que conviene analizar cuando se estudia la nocioacuten de
materia y su evolucioacuten es la suerte que corrioacute el viejo problema del atomismo o continuidad que
dividioacute profundamente a los filoacutesofos del mundo griego Los aacutetomos de Anaxaacutegoras Demoacutecrito
y Leucipo significan la imposibilidad de la divisioacuten indefinida de la materia y en vez de ella la
seguridad de que existe un liacutemite inferior para el tamantildeo posible de las partiacuteculas separables de
un cuerpo con la condicioacuten de mostrar identidad de naturaleza con el cuerpo primitivo Cuando
la naturaleza de estas hipoteacuteticas partiacuteculas que limitan la divisioacuten es ideacutentica para todas se las
llama hoy moleacuteculas La divisioacuten de ellas es auacuten posible formando los aacutetomos y pueden ser
ideacutenticas o heterogeacuteneas En el primer supuesto el cuerpo se dice simple y en el segundo
compuesto El nuacutemero de cuerpos simples es pequentildeo no llegan a un centenar los aacutetomos que se
han podido obtener mientras que el de moleacuteculas compuestas con ellos es praacutecticamente
indefinido
Clave de lectura
Despueacutes de leer detenidamente este fragmento del mencionado artiacuteculo de Blas Cabrera intenta
contestar las siguientes cuestiones
1 Enuncia brevemente cada una de las teoriacuteas atoacutemicas que se han dado
2 iquestCoacutemo define Cabrera los cuerpos simples y los compuestos Expliacutecalo con claridad
3 Define con tus palabras aacutetomo moleacutecula elemento compuesto
4 iquestQuieacuten fue Blas Cabrera Haz una pequentildea biografiacutea del mismo iquestQueacute otros cientiacuteficos
espantildeoles o extranjeros fueron contemporaacuteneos de eacutel
1
CABRERA B (1943) Cincuenta antildeos en la concepcioacuten del concepto de materia Cuadernos Americanos2 nordm 5 74-93 Meacutexico
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
576
Breve biografiacutea de Linus Pauling ldquoQuiacutemico y pacifistardquo
Linus Pauling
(Portland Oregoacuten 1901-Big Sur California 1994) Quiacutemico estadounidense
Profesor y director del instituto tecnoloacutegico de California investigoacute la
estructura molecular y los enlaces quiacutemicos de los compuestos complejos e
introdujo la mecaacutenica cuaacutentica en el estudio de la quiacutemica Sus trabajos le
valieron el premio Nobel de quiacutemica en 1954 Infatigable activista en favor de
la paz y contrario a las armas atoacutemicas por lo que recibioacute el premio Nobel de
la paz en 1962 y el premio Lenin de la paz en 1970 Reviste especial importancia su obra ldquoThe
Nature of the Chemical Bondrdquo (ldquoLa naturaleza del enlace quiacutemicordquo) (1939)
COMENTARIO DE TEXTO No maacutes guerra
Texto1 ldquoCreo que el descubrimiento de la fisioacuten controlada de nuacutecleos atoacutemicos y la liberacioacuten
controlada de energiacutea nuclear es el mayor hallazgo realizado desde que el hombre primitivo
descubrioacute el uso controlado del fuego Un solo kilo de material fisionable como fuente de energiacutea
equivale a maacutes de dos millones de kilogramos de carboacuten Si se tienen en cuenta la abundancia de
material fisionable en la naturaleza se comprende la promesa de energiacutea nuclear que representa
para el mundo del futuro y la posibilidad de que contribuya grandemente al bienestar humano si
la civilizacioacuten no es aniquilada antes por la guerra No podemos quedar impasibles ante la
posibilidad de que estos importantes descubrimientos cientiacuteficos puedan ser utilizados para el
sufrimiento y el exterminio de la humanidad Nos debemos oponer a toda costa a la escalada de
armamentos y al uso de la energiacutea nuclear para fines beacutelicos ldquo
Linus Pauling(1950) Quiacutemica General
Uno de los hombres maacutes activos en la campantildea contra las pruebas nucleares y uno de los de
mayor eacutexito en despertar la conciencia de la comunidad cientiacutefica fue Linus Pauling laureado con
el Premio Nobel de Quiacutemica y de la Paz En enero de 1958 Pauling entregoacute a Dag Hammaumlrshjoumlld
Secretario General de Las Naciones Unidas una peticioacuten firmada por 9235 cientiacuteficos (cantidad
que luego superoacute los 11000) correspondientes a 49 paiacuteses Entre los firmantes habiacutea muchos
premiados con el Nobel La peticioacuten era la siguiente
Texto 2 ldquoNosotros los cientiacuteficos abajo firmantes solicitamos que se realice ahora un acuerdo
internacional para detener las pruebas con armas nucleares
Cada ensayo de bomba nuclear difunde una carga adicional de elementos radioactivos sobre todo
territorio del mundo Cada suma adicional de radiacioacuten origina un dantildeo a la salud de los seres
humanos en el mundo entero y un dantildeo al plasma humano que importa la reproduccioacuten lo cual
lleva al aumento en la cantidad de nintildeos defectuosos que podraacuten nacer en futuras generaciones
Mientras estas armas soacutelo se encuentren en poder de tres potencias seraacute factible un acuerdo para
llegar a su control Si las pruebas continuacutean y si la posesioacuten de estas armas se extiende a otros
gobiernos aumentaraacute considerablemente el peligro de que estalle una catastroacutefica guerra nuclear
por la accioacuten irreflexivo de alguacuten liacuteder nacional irresponsable
Un acuerdo internacional que detenga ahora las pruebas de bombas nucleares podraacute servir como
primer paso hacia un desarme maacutes amplio y hacia la efectiva y final abolicioacuten de las armas
nucleares Terminar los experimentos con las bombas nucleares seraacute como los primeros rayos de
sol de la esperanza en que confiacutea la sufriente humanidadrdquo
(1958) Siguen 11000 firmas de eminentes cientiacuteficos de 49 paises PAULING L (1958) The Scientitists Petition to the United Nations in No More War Londres
Gollanez
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
577
TRABAJOS PRAacuteCTICOS DE ESTRUCTURA ATOacuteMICA
ENSAYOS A LA LLAMA OBJETIVO Reconocer la presencia de un elemento por el color de la llama
MATERIAL PRODUCTOS
Hilo de nicromo
Mechero Bunsen
Espaacutetula
Caacutepsulas de porcelana
Aacutecido clorhiacutedrico concentrado Sales (por ejemplo nitratos o cloruros) de sodio potasio estroncio bario y cobre
PROCEDIMIENTO 1 Pon en una caacutepsula de porcelana de 10 a 15 mi- de aacutecido clorhiacutedrico Con una espaacutetula antildeade una pequentildea cantidad del compuesto de sodio disponible 2 Humedece el extremo de un hilo de nicromo en la disolucioacuten anterior y aceacutercalo a la llama de un mechero Bunsen Procura que dicha llama sea lo maacutes incolora posible 3 Anota el color que adquiere la llama 4 Limpia el hilo de nicromo introducieacutendolo en otra caacutepsula que contenga uacutenicamente aacutecido clorhiacutedrico concentrado Repite los tres pasos anteriores con cada uno de los otros compuestos suministrados Rellena la tabla siguiente
Compuesto Color de la llama
Compuesto de sodio
Compuesto de potasio
Compuesto de estroncio
Compuesto de bario
Compuesto de cobre
ACTIVIDADES 1 Explica por queacute los iones metaacutelicos colorean la llama 2 iquestPor queacute es importante limpiar el hilo de nicromo antes de un nuevo ensayo 3 iquestCoacutemo se podriacutea detectar la presencia de alguno de los elementos anteriores en una muestra problema
Trabajo praacutectico orientado como una pequentildea investigacioacuten
iquestCoacutemo variacutea el comportamiento quiacutemico de los aniones cloruro bromuro y yoduro y la
variacioacuten de la afinidad electroacutenica entre los elementos cloro bromo y yodo
El cloro el bromo y el yodo son sustancias que se disuelven en agua
y en tetracloruro de carbono dando disoluciones coloreadas
Vamos a estudiar el desplazamiento de de cloruros bromuros y
yoduros por los haloacutegenos obteniendo la variacioacuten de la afinidad
electroacutenica competitiva de los haloacutegenos
Disentildea una experiencia que te permita averiguar la variacioacuten
del comportamiento quiacutemico de los aniones cloruro bromuro
y yoduro y la variacioacuten de la afinidad electroacutenica entre los
elementos cloro bromo y yodordquo
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
578
Espectros atoacutemicos
Objetivo
Observar el espectro continuo producido
por la luz solar
Observar el espectro discontinuo
producido por un tubo fluorescente y por
una laacutempara de sodio
Material
Espectroscopio de bolsillo o de laboratorio
Fundamento teoacuterico
Si hacemos pasar la luz solar a traveacutes del prisma oacuteptico de un
espectroscopio observamos que se desdobla y aparece a continuacioacuten una
serie de colores diferentes que llamamos espectro (lo que
comuacutenmente se denomina arco iris) Cada color corresponde a frecuencias
determinadas Asiacute la luz solar presenta un aspecto con todos los colores
que denominamos espectro continuo pues los liacutemites de
dichos colores no son niacutetidos y forman un todo ininterrumpido
Al analizar la radiacioacuten emitida por los aacutetomos se observa que cada aacutetomo soacutelo emite o absorbe radiacioacuten
de determinadas frecuencias que en los espectros aparecen como una serie de liacuteneas cuyo valor puede ser
medido mediante una escala superpuesta en ellos a tal efecto Se trata de espectros
discontinuos Un elemento quiacutemico emite siempre las mismas rayas cuyas frecuencias son
caracteriacutesticas de cada uno y sirven para identificarlo
Procedimiento
Observa la luz que proviene de una ventana analizaacutendola con el espectroscopio de
bolsillo y apreciaraacutes niacutetidamente el espectro continuo Dibuja en su cuaderno el espectro
obtenido
Baja las persianas y enciende un tubo fluorescente Observa y dibuja el espectro
Prepara la luz de sodio o de mercurio y observa y dibuja el espectro obtenido
Analiza y responde
Describe en cada caso tus observaciones sobre
El espectro de la luz solar
El espectro de la luz emitida por un tubo fluorescente
El espectro de la luz emitida por una laacutempara de sodio
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
579
INVESTIGANDO ELEMENTOS QUIacuteMICOS
Observacioacuten y propiedades de metales y no metales Se trata de estudiar y reconocer diferentes sustancias y realizar ensayos con sus propiedades que permitan clasificarlos en metales y no metales Actividades previas
A1 Sentildeala las principales diferencias entre metales y no metales comparando sus propiedades
fiacutesicas y las quiacutemicas
A2 Busca informacioacuten y recoge en una tabla las principales propiedades de sodio magnesio
aluminio cinc azufre y yodo
Trabajo experimental
A3 Realiza las experiencias que te permitan responder las preguntas sobre las siguientes
sustancias y analiza los resultados
1 Sodio
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta
iquestTiene brillo metaacutelico
iquestEs blando iquestEs muy reactivo
Observa y describe su reaccioacuten con el agua
2 Magnesio
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta
iquestTiene brillo metaacutelico helliphellip
iquestEs blando iquestEs muy reactivo
Observa y describe su combustioacuten reaccioacuten con el oxiacutegeno
3 Aluminio
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta
iquestTiene brillo metaacutelico
iquestEs blando iquestEs muy reactivo
Reaccioacuten con los aacutecidos (HCl)
Cinc
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta
iquestTiene brillo metaacutelico
iquestEs blando
iquestEs muy reactivo
Observa y describe su reaccioacuten con el agua
Reaccioacuten con los aacutecidos (HCl)
4 Azufre
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta
iquestTiene brillo metaacutelico
iquestEs blando iquestEs muy reactivo
Observa y describe su reaccioacuten al calentarlo
7 Yodo
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta iquestTiene brillo metaacutelico helliphelliphelliphelliphellip
iquestEs blando Es muy reactivo
Observa y describe lo que ocurre al calentarlo
ACTIVIDADES POSTERIORES A LA EXPERIENCIA A4 Realiza un informe en el que recojas los objetivos del trabajo praacutectico los materiales de
laboratorio utilizados el procedimiento seguido las dificultades encontradas los datos
obtenidos y los resultados y conclusiones a las que llegues
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
580
INVESTIGANDO EL TIPO DE ENLACE DE LAS SUSTANCIAS QUIacuteMICAS
iquestQueacute tipos de enlace y que propiedades tienen las diferentes
sustancias quiacutemicas
Las propiedades que presentan las diferentes sustancia estaacuten
relacionadas con su tipo de enlace por lo que podemos usar algunas
propiedades para identificar el tipo de enlace que presentan ioacutenico
covalente o metaacutelico
1 ACTIVIDADES INICIALES (Antes de la experiencia)
11 Indica alguna forma de diferenciar las sustancias ioacutenicas
covalentes y metaacutelicas
12 Realiza una lista con las propiedades que caracterizan los diferentes tipos de enlaces y que
sirven para diferenciarlos
13 De todas las propiedades mencionadas anteriormente sentildeala iquestCuaacuteles de ellas podriacuteas
comprobar faacutecilmente en el laboratorio
2 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
Averiguar el tipo de enlace a traveacutes de las propiedades que presentan siete sustancias
desconocidas dadas (Se puede tratar de sal comuacuten azuacutecar limaduras de cobre yodo azufre
glucosa nitrato de plomo)
21 Analiza el problema y formula varios interrogantes o preguntas cuya respuesta se pueda
abordar experimentalmente y no permita determinar el tipo de enlace de cada sustancia
3 EMISIOacuteN DE HIPOacuteTESIS 31 Basaacutendote en su aspecto fiacutesico anticipa una solucioacuten a modo de hipoacutetesis y sentildeala que
sustancias seguacuten sus aspecto crees que presentaran enlace ioacutenico cuaacuteles el covalente y cuales
enlace metaacutelico
4 DISENtildeO EXPERIMENTAL
41 Explica con detalle como procederiacuteas en el laboratorio para identificar el tipo de enlace que
tienen varias sustancias desconocidas
42 Haz una lista con el material y los reactivos que necesitas para poder identificar el tipo de
enlace de las diferentes sustancias En especial indica el procedimiento para poder determinar
a) punto de fusioacuten o ebullicioacuten b) solubilidad en agua c) solubilidad en un disolvente
orgaacutenico d) conductividad eleacutectrica (soacutelido fundido en disolucioacuten)
43 Prepara una tabla que te permita recoger los resultados experimentales con las diferentes
propiedades de las siete sustancias y que nos permitan determinar el tipo de enlace Compaacuterala
con la suministrada
5 REALIZACIOacuteN EXPERIMENTAL
51 Con el visto bueno del profesor o profesora realiza la experiencia siguiendo el plan disentildeado y
anotando los resultados y las observaciones necesarias Recoge al menos los datos suministrados en la
siguiente tabla
Sustancia Aspecto
fiacutesico
Punto de
fusioacuten
Solubilidad
en agua
Solubilidad
en C Cl4
Conductividad
Fundida o en
disolucioacuten
Tipo de
enlace
A
B
C
D
E
F 6 RESULTADOS EXPERIMENTALES REALIZACIOacuteN DE UN INFORME
61 Identifica las sustancias problema de la praacutectica con la lista de sustancias que te indique el
profesor
62 La sal y el azuacutecar se disuelven de forma parecida en agua iquestPor queacute una disolucioacuten es
conductora y la otra no iquestPor queacute las sustancias ioacutenicas tienen un alto punto de fusioacuten
63 Realiza un informe completo de todo el proceso realizado desde el anaacutelisis del problema a
los resultados obtenidos y las conclusiones que obtengas
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
581
DOCUMENTO DE APOYO
Tipos de sustancias seguacuten sus enlaces
Compuestos
ioacutenicos
Compuestos
covalentes
moleculares
Compuestos
covalentes atoacutemicos Metales
Partiacuteculas en el
cristal (Especies
quiacutemicas enlazadas)
Iones Cationes y
aniones
(Cristales ioacutenicos)
Moleacuteculas
Aacutetomos
(cristales covalentes )
Cationes y
electrones
deslocalizados (cristales
metaacutelicos)
Fuerzas presentes Enlaces ioacutenicos
Enlaces covalentes
intramoleculares
Fuerzas
intermoleculares
(De Van der Waals o
de puentes de
Hidroacutegeno)
Enlaces covalentes Enlaces
metaacutelicos
Puntos de fusioacuten Altos por encima de
600 ordmC
Bajos en general de
-272 ordmC a 400 ordmC Elevados entre 1200 ordmC y
3600 ordmC Variados de -39
ordmC a 3400 ordmC
Solubilidad Solubles en agua y
otros disolventes
polares
Insolubles en agua
Las sustancias
apolares son
solubles en
disolventes apolares
(orgaacutenicos) Las
polares en
disolventes polares
(como el agua)
Insolubles
Insolubles
Solubles en otro
metal fundido
(aleaciones)
Conductividad
eleacutectrica
Conductores soacutelo en
disolucioacuten o
fundidos
(Electrolitos de 2ordm
orden)
Sustancias apolares
no conductoras
Sustancias polares
algo conductoras
No conductores Buenos
conductores en
estado soacutelido
(electrones
libres)
Otras
caracteriacutesticas
Forman redes
cristalinas de gran
estabilidad
La disolucioacuten de
los compuestos
ioacutenicos produce la
disociacioacuten ioacutenica de
eacutestos
Duros fraacutegiles y
quebradizos
En condiciones
ordinarias pueden
ser gases liacutequidos o
soacutelidos volaacutetiles
Soacutelidos muy blandos
Puntos de fusioacuten y
de ebullicioacuten bajos
porque al fundir o
hervir soacutelo se
rompen las
atracciones
intermoleculares
Los maacutes duros de todos
los soacutelidos como
consecuencia de la gran
estabilidad de sus
enlaces
No conducen la
electricidad ya que no
tienen iones y sus
electrones de valencia
claramente localizados
carecen de libertad de
desplazamiento
Los valores maacutes
altos de puntos
de fusioacuten
corresponden a
los metales de
las series de
transicioacuten
Densidades
elevadas debido
a sus estructuras
compactas
Buenas
propiedades
mecaacutenicas
tenaces duacutectiles
y maleables
Ejemplos NaCl CaBr2 KI
Ca O K2O K2SO4
H20 (s) I2 S8
C10 H8 (naftaleno)
C12H22O11 (sacarosa)
C6H1206 (glucosa)
Gases H2 O2 N2
NH3 HF
C (diamante)
Si O2 (cuarzo) SiC (carborundo)
Al Na Ca Fe
Cu Au Ag
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
582
DOCUMENTO DE APOYO
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
583
DOCUMENTO DE APOYO MAPA CONCEPTUAL
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
567
DOCUMENTO BIOGRAacuteFICO EVOLUCIOacuteN HISTOacuteRICA DE LOS
MODELOS ATOacuteMICOS (Adaptado del almanaque del 2002 de la Sociedad Canaria de profesores de fiacutesica y quiacutemica)
En 1839 con las investigaciones de Faraday sobre el paso de la electricidad a traveacutes de las disoluciones
se pensoacute que los aacutetomos no eran indivisibles tal y como pensaba Dalton Estas investigaciones y las
realizadas en tubos de descargas de gases pusieron de manifiesto la naturaleza eleacutectrica de la materia
Thomson en 1897 mediante sus investigaciones con rayos catoacutedicos identifico el electroacuten tratando de
esbozar una imagen del aacutetomo que tenia en cuenta los nuevos datos Surgen asiacute los modelos atoacutemicos
Niels Bohr (1885-1962) fiacutesico daneacutes propuso el primer modelo precuaacutentico del aacutetomo basado
en tres postulados Recibioacute el Premio-Nobel de fiacutesica en 1922 por su investigacioacuten relativa a la
estructura de los aacutetomos y la radiacioacuten que emana de ellos Trabajoacute
como disciacutepulo de Thomson y Rutherford y cuando visitoacute Estados
Unidos en 1939 llevoacute la noticia de que Hahn Lise Meitner y
Strassman habiacutean descubierto la fisioacuten del uranio Este fue el cimiento
de la bomba atoacutemica desarrollada en Estados Unidos durante la 2ordf
Guerra Mundial
Antes de salir de Dinamarca en l943 perseguido por los nazis
disolvioacute en aacutecido las medallas de oro del Premio Nobel que le habla
dado a guardar Von Laue y Franck La botella con la solucioacuten de oro
se quedoacute en eacutel Laboratorio de Bohr durante la guerra y cuando
regresoacute a Copenhague precipitoacute el oro y mandoacute refundir las medallas
Despueacutes de la Guerra se comprometioacute en actividades humanitarias y
pacifistas asiacute obtuvo el premio Aacutetomos por la Paz en 1957
John Dalton (1766-1844) nacioacute en
Inglaterra en el seno de una familia
humilde A los 19 antildeos ya era director
de escuela y formuloacute su teoriacutea atoacutemica
en 1803 Fue el primero en publicar una
tabla de masas atoacutemicas relativas y en
dar una base cuantitativa de la teoriacutea
atoacutemica
Propuso su teoriacutea atoacutemica en 1808 asiacute
como una tabla de siacutembolos de
elementos maacutes tarde sustituida En
1826 recibioacute la medalla de oro de la
Royal Societyy de Londres y de la
Academia Francesa de Ciencias
Sir Joseph J
Thomson (1856-
1940) onsiderado
el descubridor del
electroacuten abrioacute el
campo de la fiacutesica
de las partiacuteculas
subatoacutemicas con
su trabajo sobre la
desviacioacuten de los
rayos catoacutedicos
(electrones) en un
campo eleacutectrico
Recibioacute el Premio
Nobel en 1906
Ernest Rutherford (1871-1937)
Fundamentoacute el modelo actual del
aacutetomo formado por un nuacutecleo muy
pequentildeo en el que se concentra la
mayor parte de la masa rodeado por
electrones que ocupan un volumen
mucho mayor Esto lo determinoacute en el
antildeo 1910 mediante la dispersioacuten de
partiacuteculas alfa por laacuteminas de oro con
la colaboracioacuten de Geiger y Mardsen
Al recibir el Premio Nobel de quiacutemica
en 1908 dijo y yo que me creiacutea fiacutesico
Erwin
Schroacutedinger
(1887-1961) nacioacute
en Austria y
publicoacute en 1925 su
famosa ecuacioacuten
de ondas que jugoacute
un papel crucial en
el desarrollo de la
mecaacutenica cuaacutentica
GUIacuteA DE LECTURA 1 Lee el documento biograacutefico y realiza un esquema que recoja las ideas fundamentales del mismo
2 Despueacutes de leer el documento biograacutefico elige uno de los cientiacuteficos que aparecen en el mismo y busca la
informacioacuten necesaria y completa sus aspectos biograacuteficos utilizando la ficha y los documentos de apoyo
entregados por el profesorado sentildealando sus principales aportaciones a la Ciencia y a la Sociedad
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
568
FICHA BIOGRAFIacuteAS DE CIENTIacuteFICOS
Nombre del alumnoa _____________________________ Grupo_____________________
ACTIVIDAD Despueacutes de leer la biografiacutea del cientiacutefico completa la siguiente ficha
Busca la informacioacuten necesaria y utiliza los documentos de apoyo entregados por el
profesorado
BIOGRAFIacuteA DEL CIENTIacuteFICO (___________ - __________)
1 PERFIL BIOGRAacuteFICO
(Cronologiacutea que recoja los principales aspectos de su vida y de su
obra Principales aportaciones realizadas Hechos maacutes destacados)
2 FORMACIOacuteN CIENTIacuteFICA
Principales influencias que recibioacute Ideas dominantes de la Ciencia en
la que se formo Cuaacuteles fueron sus maestros y marcos teoacutericos que
existiacutean en su eacutepoca y que influyeron en su formacioacuten Estado en que
se encontraban los problemas que maacutes tarde abordoacute
3 LA CIENCIA Y LA SOCIEDAD DE SU EacutePOCA
Contexto social y poliacutetico que se viviacutea Influencia de la sociedad de su
eacutepoca en los desarrollos cientiacuteficos Principales acontecimientos
ideas sociales y poliacuteticas de la sociedad de su eacutepoca
4 APORTACIONES A LA CIENCIA
Descubrimientos realizados y teoriacuteas elaboradas Principales obras
escritas por orden cronoloacutegico
5 RELACIONES CON SUS CONTEMPORANEOS
Otros cientiacuteficos o personas relevantes de la sociedad de su eacutepoca
6 APLICACIONES TECNOLOacuteGICAS E IMPLICACIONES SOCIALES DE
LOS DESCUBRIMIENTOS CIENTIacuteFICOS
Establecer un paralelismo cronoloacutegico que sentildeale las interrelaciones
entre la Ciencia la Tecnologiacutea y la Sociedad
7 BIBLIOGRAFIacuteA UTILIZADA
Libros o artiacuteculos de revistas utilizados materiales o documentos de
apoyo entregados por el profesorado y utilizados
Resentildear en la forma APELLIDO Nombre (antildeo) Titulo del libro o
artiacuteculo Ciudad Editorial o nombre nuacutemero y paacuteginas de la revista
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
569
DOCUMENTO BIOGRAacuteFICO SISTEMA PERIOacuteDICO Y ENLACE QUIacuteMICO (Adaptado del almanaque del 2002 de la Sociedad Canaria de profesores de fiacutesica y quiacutemica)
Dimitri Mendelegraveiev (1834-1907) nacioacute en Tobolsk (Siberia) y era el maacutes pequentildeo de trece
hermanos En 1856 terminoacute su carrera de quiacutemica y en 1867 fue
nombrado profesor de quiacutemica inorgaacutenica en la Universidad de
San Petersburgo En la formulacioacuten de su Ley Perioacutedica que
se recoge en el texto ldquoLos principios de la Quiacutemica consideroacute
que las propiedades de los aacutetomos se encontraban relacionadas
con sus masas atoacutemicas lo que constituyoacute una idea brillante por
aquella eacutepoca ya que no se conociacutea nada acerca de la estructura
atoacutemica Mendelegraveiev dejo huecos en su tabla y posteriormente
se comproboacute que tenla razoacuten con el descubrimiento de
elementos como el galio (1874) escandio (1879) y germanio
(1885) Hoy se sabe que la base fundamental de la periodicidad
es el nuacutemero atoacutemico y no la masa atoacutemica
En el antildeo 1890 renuncioacute a la Universidad por el trato opresivo
que el gobierno daba a los estudiantes algunos fueron exiliados
a Siberia por la falta de libertad acadeacutemica
Friedrich August Kekuleacute
(1829-1896) quiacutemico alemaacuten al
que se le reconoce el
establecimiento de las bases de
la moderna teoriacutea estructural de
la quiacutemica orgaacutenica En 1858
demostroacute que el carbono era
tetravalente y que sus aacutetomos
podiacutean unirse formando largas
cadenas lo que facilitoacute la
comprensioacuten de los compuestos
orgaacutenicos Descubrioacute la
estructura ciacuteclica de los
compuestos aromaacuteticos como el
benceno de gran importancia
para el desarrollo posterior de
los colorantes
Glibert Newton Lewis (1875-
1946) nacioacute en Massachusetts
En la universidad de Harvard
alcanzoacute el grado de doctor en
1899 y en 1912 fue nombrado
profesor en la Universidad de
Berkeley (California)
Contribuyoacute en diversas aacutereas de
la quiacutemica y fue el primero en
proponer que los aacutetomos
podriacutean mantenerse unidos por
medio de la comparacioacuten de
electrones De acuerdo con esta
idea introdujo el simbolismo de
las estructuras en las que los
electrones de valencia se
representan por puntos Linus Pauling nacioacute en Portland (USA)
en 1901 y se doctoroacute en quiacutemica en 1925
Ha realizado muchas contribuciones a la
comprensioacuten de la naturaleza del enlace
quiacutemico As introdujo conceptos como
electronegatividad y estructuras
resonantes En 1939 publicoacute sus ideas
sobre el enlace quiacutemico en un texto
titulado La Naturaleza del enlace
quiacutemico En 1954 recibioacute el premio
Nobel de quiacutemica por su trabajo de la
estructura molecular En 1962 recibioacute por
segunda vez el Premio Nobel ahora el de
la Paz
Wolfgang Pauil (1900-1958)
fiacutesico austriacuteaco que obtuvo el
Premio Nobel de fiacutesica en 1945
por el descubrimiento del
principio de exclusioacuten que lleva
su nombre Un artiacuteculo titulado
Los principios fundamentales de
la mecaacutenica cuaacutentica escrito en
1933 para el Handbuch der
Physik es reconocido como uno
de los mejores tratados de fiacutesica
cuaacutentica
GUIacuteA DE LECTURA 1 Lee el documento biograacutefico y realiza un esquema que recoja las ideas fundamentales del mismo
2 Despueacutes de leer el documento biograacutefico elige uno de los cientiacuteficos que aparecen en el mismo y busca la
informacioacuten necesaria y completa sus aspectos biograacuteficos utilizando la ficha y los documentos de apoyo
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Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
570
TEXTO MENDELEIEV Y LA CLASIFICACIOacuteN DE LOS ELEMENTOS
laquoLa clasificacioacuten maacutes corriente de los elementos en metales y no metales esta basada en las
diferencias fiacutesicas entre ellos pero dicha divisioacuten no es tan niacutetida como pareciacutea Por ejemplo el
foacutesforo y otros elementos actuacutean como metales o como no metales seguacuten las ocasiones
Algunos grupos de elementos sin duda forman un todo y representan una serie natural de
manifestaciones semejantes de la materia (haloacutegenos grupo del nitroacutegeno alcalino-teacuterreos etc)
pero el descubrimiento de nuevos elementos tales como el rubidio el cesio y el talio para los
que no se habiacutea previsto sitio en las familias de elementos hasta entonces elaboradas indicaba
lo limitados que eran nuestros conocimientos Por otra parte las propiedades fiacutesicas de los
elementos tales como las oacutepticas eleacutectricas magneacuteticas etc no pueden servir como guiacutea para
una clasificacioacuten de los mismos pues aunque muchas de dichas propiedades se han determinado
con precisioacuten para algunos de ellos lo cierto a que un mismo elemento puede presentar
enormes diferencias en sus propiedades seguacuten el estado en que se encuentre Asiacute por ejemplo
podemos citar el caso del grafito y el diamante
Sin embargo a pesar de las diferencias entre las propiedades que un elemento puede presentar
seguacuten el estado en que se encuentre existe laquoalgoraquo que no cambia que nos permite afirmar que
se trata del mismo elemento En este sentido el uacutenico valor que no cambia que es el mismo
tanto en elemento libre (cualquiera que sea su estado) como cuando se ha combinado con otros
formando compuestos es la masa atoacutemica del elemento Por esta razoacuten me he ocupado de
buscar un sistema de clasificacioacuten de los elementos quiacutemicos basaacutendome en las masas
atoacutemicas El primer intento que hice en esa direccioacuten fue el siguiente Seleccioneacute los elementos
de masa atoacutemica maacutes pequentildea y los ordeneacute de manera creciente Con esto vi que apareciacutea una
periodicidad en sus propiedades raquo
Ensayos de ordenacioacuten de los elementos Dimitri Ivanovich Mendeleieff (1834 - 1907)
ACTIVIDADES
0 Analiza el texto de Mendeleiev y extrae las ideas maacutes importantes 1 iquestQueacute otros intentos conoces de clasificacioacuten de los
elementos Descriacutebelos 2 iquestEn que propiedad se basaba la clasificacioacuten perioacutedica de
los elementos de Mendeleiev 3 iquestEn la actualidad que propiedad se utiliza para la
clasificacioacuten perioacutedica de los elementos 4 Lee la siguiente biografiacutea de Mendeleiev y realiza un
resumen sentildealando los aspectos fundamentales de la misma
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
571
MENDELEacuteIEV DIMITRI IVAacuteNOVICH (1834-1907) Quiacutemico ruso conocido sobre todo por haber elaborado la tabla perioacutedica de los elementos quiacutemicos Esta
tabla expone una periodicidad (una cadencia regular) de las propiedades de los elementos cuando estaacuten
dispuestos seguacuten la masa atoacutemica
Mendeleacuteiev nacioacute en Tobolsk (Siberia) estudioacute quiacutemica en la Universidad de San Petersburgo y en 1859 fue
enviado a estudiar a la Universidad de Heidelberg Alliacute conocioacute al quiacutemico italiano Stanislao Cannizzaro
cuyos planteamientos sobre la masa atoacutemica determinaron su opinioacuten Participo con eacutel en eI I Congreso
Internacional de quiacutemica en Karlsruhe en 1860 Mendeleacuteiev regresoacute a San Petersburgo y fue profesor de
quiacutemica en el Instituto Teacutecnico en 1863 y profesor de quiacutemica general en la Universidad de San Petersburgo
en 1866 Escribioacute los dos voluacutemenes de Principios de quiacutemica (1868-1870) uno de los primeros libros de
texto sobre quiacutemica que se convirtioacute en un claacutesico traducido al ingleacutes en 1905 Durante la elaboracioacuten de este
libro Mendeleacuteiev intentoacute clasificar los elementos seguacuten sus propiedades quiacutemicas En 1869 publicoacute la
primera versioacuten de la tabla perioacutedica En 1871 publicoacute una versioacuten corregida en la que dejaba huecos
para elementos todaviacutea desconocidos Su tabla y sus teoriacuteas ganaron una mayor aceptacioacuten cuando
posteriormente se descubrieron tres de estos elementos el galio el germanio y el escandio Fue
galardonado con la medalla Davy por la Royal Society en 1882
Entre las investigaciones de Mendeleacuteiev tambieacuten hay que mencionar el estudio de la teoriacutea quiacutemica de la
disolucioacuten la expansioacuten teacutermica de los liacutequidos y la naturaleza del petroacuteleo de Bakuacute En 1887 emprendioacute un
viaje en globo en solitario para estudiar un eclipse solar
En 1890 abandonoacute la universidad como consecuencia de su postura poliacutetica partidaria de reformas sociales
En 1893 fue director del departamento de Pesas y Medidas de San Petersburgo cargo que desempentildeoacute hasta su
muerte
En su honor el elemento quiacutemico artificial de nuacutemero atoacutemico 101 obtenido en 1965 en el ciclotroacuten de
Berkeley por el equipo de Seaborg ha recibido el nombre de mendelevio
MENDELEIEV Y EL SISTEMA PERIOacuteDICO DE LOS ELEMENTOS
A mediados del siglo XIX se conociacutean ciertos elementos quiacutemicos como el hidroacutegeno el oxiacutegeno el
hierro el cloro etc hasta un nuacutemero de maacutes de cincuenta
Estos elementos diferiacutean mucho en sus propiedades y aparentemente pareciacutea existir poco o ninguacuten orden
entre ellos En estas circunstancias se celebroacute en la ciudad alemana de Karlsruhe el primer congreso
internacional de Quiacutemica era el antildeo 1860 A este congreso asistieron ciento cuarenta delegados de
todo el mundo y una de las conclusiones maacutes importantes del mismo fue la aceptacioacuten mayoritaria del
meacutetodo propuesto por Stanislao Cannizaro para la determinacioacuten de las masas de los aacutetomos de los
distintos elementos quiacutemicos (masas atoacutemicas)
Tambieacuten en dicho congreso Cannizaro defendioacute la hipoacutetesis de su maestro Avogadro (hoy ley por estar
perfectamente comprobada) mostrando pruebas experimentales que la apoyaban e hizo valer su
fecundidad 49 antildeos despueacutes de haber sido emitida y rechazada por sus contemporaacuteneos devolviendo asiacute
el meacuterito a Avogadro que habiacutea ya muerto haciacutea 4 antildeos
Entre los asistentes al congreso se encontraba el quiacutemico ruso Dimitri Mendeleiev quien impresionado
por los trabajos de Cannizaro comenzoacute a estudiar la lista de los elementos quiacutemicos conocidos
organizaacutendolos a partir de las regularidades en el comportamiento quiacutemico de los distintos elementos
obtenidos de modo experimental a lo largo de siglos Mendeleiev ordenoacute los 63 elementos conocidos
seguacuten el orden creciente de sus masas atoacutemicas Publicoacute esta ordenacioacuten en forma de tabla en 1869 a la
que llamoacute tabla perioacutedica de los elementos En su obra Principios de Quiacutemica describe su ley
Perioacutedica con las siguientes palabras
Disponiendo los elementos conforme a sus masas atoacutemicas crecientes se obtiene una repeticioacuten
perioacutedica de propiedades Esto es lo que anuncia la ley Perioacutedica las Propiedades de los cuerpos simples
y sus combinaciones son una funcioacuten perioacutedica de la masa atoacutemica del elemento
En dicha tabla Mendeleiev dejoacute algunos espacios vaciacuteos huecos que de acuerdo con el criterio seguido
(los elementos de una misma columna grupos o familias tienen las mismas propiedades) deberiacutean
corresponder a elementos que todaviacutea no se hablan descubierto y de los que eacutel predice sus propiedades
aproximadas Al verse confirmadas sus hipoacutetesis Mendeleiev es aclamado y su tabla universalmente
aceptada El Sistema Perioacutedico constituyoacute un eacutexito fundamental y espectacular de la teoriacutea atoacutemico-
molecular de la materia propuesta por Dalton Algo parecido a Mendeleiev hizo el alemaacuten Victor Meyer
por la misma eacutepoca pero menos completo
Elaboracioacuten propia
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
572
EL SISTEMA PERIOacuteDICO ACTUAL
Debido a Werner y Paneth Esta basado en la tabla perioacutedica de Mendeleiev
Ordena los 105 elementos conocidos por orden creciente de su nuacutemero atoacutemico (nordm de
protones del nuacutecleo)
Los elementos
quiacutemicos estaacuten ordena
dos en 7 filas o periodos
y 18 columnas a grupos
Los elementos que
pertenecen a un mismo
grupo o familia tienen un
comportamiento quiacutemico
muy parecido es decir
son elementos que
reaccionan frente a las
demaacutes sustancias de un
modo similar
La mayoriacutea de los grupos reciben nombres especiales Grupo IA (1) o de los metales alcalinos grupo IIA (2) o de los metales alcalino - teacuterreos grupo VII A (17) o de los haloacutegenos etc
ACTIVIDADES
1 Realiza una atenta lectura del texto y extrae las ideas maacutes importantes
que encuentres
2 iquestCuaacutentos elementos ordeno Mendeleiev en su eacutepoca iquestPor queacute dejo
algunos espacios vaciacuteos o huecos en su tabla original iquestQueacute correcciones
principales han sido realizadas en la actualidad
3 iquestCoacutemo pudo Mendeleiev descubrir un principio adecuado de
clasificacioacuten de los elementos sin saber nada dela estructura electroacutenica de
los aacutetomos
4 iquestQueacute resultados aporto el primer congreso Internacional de quiacutemica de Karlsruhe en 1860
5 Busca la informacioacuten necesaria y contesta sentildealando el antildeo de descubrimiento el
descubridor y como se descubrioacute
a) Dos elementos que fueron descubiertos por espantildeoles
b) Los elementos conocidos desde la prehistoria c) Los elementos conocidos en la edad media
d) Los elementos descubiertos antes del siglo XVIII e) Los elementos s descubiertos en el
siglo XVIII f) Los elementos descubiertos en el siglo XIX g) Los elementos descubiertos a
partir de 1950 h) Los elementos transuraacutenidos i) Los elementos transactiacutenidos
6 iquestEn queacute siglo se ha descubierto mayor nuacutemero de elementos iquestCuaacutentos iquestPor queacute
crees que se produjo dicha explosioacuten demograacutefica de elementos 7 La primera cuarta parte del siglo XIX fue dominada por el quiacutemico britaacutenico Humphry Davy
y por el quiacutemico sueco Joumlns Jacob Berzelius
a) Busca informacioacuten y sentildeala los nombres de los elementos que descubrioacute cada uno de
ellos y el antildeo que los descubrioacute
b) Sentildeala el origen del nombre de cada elemento y el procedimiento de obtencioacuten de
algunos de ellos
c) Indica algunas de las publicaciones y las implicaciones sociales de dichos
descubrimientos
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
573
ELEMENTOS QUIacuteMICOS DESCUBIERTOS POR ESPANtildeOLES
De los elementos naturales conocidos tres han sido descubiertos o identificados como tales por
espantildeoles El platino por Antonio de Ulloa en 1748 el wolframio por los hermanos Antonio y
Fausto de Elhuyar en 1783 y el vanadio por Andres Manuel del Rio en 1801 La importancia
de estos descubrimientos fue importantiacutesimo teniendo en cuenta que en
aquella eacutepoca uno de los objetivos fundamentales de la Quiacutemica que
orientaba el trabajo investigador de la mayoriacutea de los quiacutemicos era el
descubrimiento de los elementos quiacutemicos
El platino de platina plata fue descubierto por Antonio de Ulloa en
1735 en unas minas cuando iba en una expedicioacuten cientiacutefica de Colombia
a Peruacute
En el caso del wolframio tambieacuten llamado tungsteno la mayoriacutea de los
libros extranjeros atribuyen el descubrimiento a Scheele en 1781 Esto no
es cierto fueron los hermanos logrontildeeses Fausto y Juan Joseacute Elhuyar en 1783 quienes lo
aislaron por primera vez a partir de un mineral obtenido en Espantildea la Wolframita tratada con
carbono El propio Sheele reconocioacute en una carta la prioridad espantildeola del descubrimiento El
nombre proviene de woacutelfram quizaacute formado por wolf laquo loboraquo y ram laquo suciedadraquo aplicado tal
vez por los mineros despectivamente al encontrarlo en vez del estantildeo que buscaban
El tercer elemento es el vanadio del latiacuten moderno laquovanadiumraquo en memoria del sobrenombre
de Freya Vanadis nombre de una diosa del antiguo panteoacuten escandinavo El nombre de
vanadio le fue puesto en el antildeo 1830 atribuyeacutendoselo a un quiacutemico sueco pero su verdadero
descubridor fue el quiacutemico madrilentildeo Andreacutes Manuel del Riacuteo en 1801 quien lo denominoacute
eritronio pero no se le reconocioacute al creerse entonces que era cromo impuro
Portada de la memoria el
descubrimiento del
Wolframio
El nombre vulgar del
elemento wolframio en ingleacutes
y en franceacutes es ldquotungstenordquo
Sin embargo la IUPAC
recomienda que el nombre de
los compuestos sea en todos
los idiomas el derivado del
que propusieron los
descubridores del elemento
Dice el texto en ingleacutes del
acuerdo de la IUPAC
ldquowolframate and not
tungstaterdquo
Fausto de
Elhuyar
Juan Joseacute de
Elhuyar
Al final de su Memoria sobre el descubrimiento del wolframio escriben los hermanos Elhuyar
laquoDaremos a este nuevo metal el nombre de wolfram tomaacutendolo del de la materia de la que lo
hemos sacado Este nombre responde mejor que el de tungsteno por ser el wolfram un mineral
que se conociacutea mucho antes Mudamos su terminacioacuten m en n para acomodar mejor al
genio de nuestra lengua las denominaciones de las sales que se forman con esta sustancia
llamaacutendolas sales volfraacutemicasraquo Escribiacutean los nombres del mineral y del elemento obtenido de
eacutel con v porque la W (con la que se escribiacutea el mineral e lenguas) era inexistente en la lengua
espantildeola del XVIII
A1 Indica para los descubridores espantildeoles de elementos quiacutemicos Antonio de Ulloa los
hermanos Elhuyar y Andreacutes Manuel del Riacuteo que elementos descubrieron y coacutemo lo hicieron
Busca y realiza una pequentildea biografiacutea de cada uno de ellos
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
574
COMENTARIOS DE TEXTOS ORIGINALES DE BLAS CABRERA
LOS AacuteTOMOS
Por uacuteltimo conviene insistir en que el cuadro de Mendelejeff al establecer las analogiacuteas y diferencias entre los aacutetomos revela una organizacioacuten de la distribucioacuten de los electrones que ciertamente no es caprichosa Sin salirnos de las noticias que nos suministran los fenoacutemenos eleacutectricos pongamos en evidencia que la condicioacuten de iones no es la normal de los aacutetomos de la materia en general El estado normal de equilibrio es siempre el neutro La presencia de iones simples o compuestos supone fuerzas entre ellos particularmente el grupo maacutes importante de las llamadas valencias La presencia de los electrones en los aacutetomos exige por tanto para su neutralizacioacuten la existencia de cargas positivas la cual hasta ahora no la hemos sentildealado sino en el caso de los cationes atribuidos a la peacuterdida de electrones El descubrimiento efectivo de su intervencioacuten como constituyente de la materia ha sido una de las obras fundamentales realizadas por Rutherford el sucesor de JJ Thomson en el laboratorio Cavendish de Cambridge Inglaterra El meacutetodo utilizado para este fin ha sido el bombardeo de los cuerpos mediante el tipo de radiaciones llamadas α de los cuerpos radiactivos proyectiles de fantaacutestica energiacutea que lanzan principalmente algunos de los aacutetomos de gran masa descubiertos por los esposos Curie y a cuyo conocimiento contribuyeron activamente Rutherford y sus disciacutepulos Tales proyectiles estaacuten electrizados positivamente y al penetrar de modo violento en los aacutetomos descubren en las profundidades de eacutestos un nuacutecleo que les desviacutea de su trayecto rectiliacuteneo precisamente porque estos estaacuten tambieacuten electrizados de modo positivo y repelen a las partiacuteculas α Asiacute se ha encontrado el lugar donde se oculta esta carga Precisamente las propias partiacuteculas α no son otra cosa que nuacutecleos de He desprovistos de sus dos electrones que le acompantildean en el estado neutro seguacuten indica el cuadro de Mendelejeff Esto nos fuerza a pensar que al menos los aacutetomos maacutes pesados contienen en su seno dichos nuacutecleos de He ya formados y aun se ha probado que estaacuten formando parte de los propios nuacutecleos denunciando que esta nueva regioacuten de los aacutetomos posee una organizacioacuten muy compleja A su conocimiento se ha llegado por el meacutetodo del bombardeo ya indicado Las quebraduras violentas de su trayectoria son la consecuencia de que en ellos se encierra la casi totalidad de la masa de cada aacutetomo y tambieacuten denuncia que precisamente por ser una carga positiva numeacutericamente igual que la que poseen los Z electrones que hemos dicho forman parte del aacutetomo que ocupa el lugar Z en el cuadro de Mendelejeff Seguacuten eacuteste puede ya darse una primera descripcioacuten de los aacutetomos distribuyendo en ellos un nuacutecleo que contiene casi toda la masa del aacutetomo y toda su carga positiva Todo ello concentrado en un volumen muy pequentildeo que para los aacutetomos maacutes masivos apenas alcanza un diezmileacutesimo del tamantildeo total del aacutetomo En el resto de eacutel que llamaremos zona cortical soacutelo existen los Z electrones de los que ya hemos hablado donde caben holgadamente puesto que cada uno seguacuten hemos visto poco maacutes arriba tiene apenas un radio del orden de un 100 mileacutesimo del aacutetomo completo y por tanto ocupan igual que una mosca en un saloacuten de algunos centenares de metros cuacutebicos de cabida
Clave de lectura del texto Los aacutetomos de Blas Cabrera 1 Realiza un resumen del texto Sentildealando las ideas principales 2 Estudiar los teacuterminos nuevos que aparecen en eacutel Realiza la correspondiente ficha de vocabulario 3 iquestQueacute es el cuadro de Mendelejeff iquestExisten otros similares Hacer un estudio sobre ello consultando la bibliografiacutea a su alcance 4 Definir el concepto de ioacuten y poner ejemplos
5 iquestQueacute son las partiacuteculas 6 iquest Coacutemo se entendiacutea en esta eacutepoca lo que era un aacutetomo iquest Existen diferencias con las creencias actuales Expliacutequelo detalladamente 7 iquestQueacute son los modelos atoacutemicos iquestCuantos modelos atoacutemicos conoces iquestEn que consiste el modelo atoacutemico de Rutherford En que ideas se baso que hechos consiguioacute explicar cuaacuteles son sus limitaciones Por que otros modelos ha sido sustituido 8 Realiza una pequentildea biografiacutea de Blas Cabrera sentildealando sus principales aportaciones a la Ciencia las principales instituciones en las que participo y los aspectos maacutes relevantes de la sociedad de su eacutepoca 9 Describe coacutemo era la situacioacuten de la ciencia y de los cientiacuteficos en Espantildea en la primera mitad del siglo XX Sentildeala la influencia de los diferentes momentos sociales en el desarrollo de la Ciencia 10 iquestQuieacutenes eran los esposos Curie Habla de ellos iquestCuaacuteles fueron sus aportaciones cientiacuteficas iquestQueacute aplicaciones han tenido sus descubrimientos iquestQueacute influencia han tenido las mismas en la sociedad
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
575
AacuteTOMOS Y MOLEacuteCULAS1
Otra circunstancia interesante que conviene analizar cuando se estudia la nocioacuten de
materia y su evolucioacuten es la suerte que corrioacute el viejo problema del atomismo o continuidad que
dividioacute profundamente a los filoacutesofos del mundo griego Los aacutetomos de Anaxaacutegoras Demoacutecrito
y Leucipo significan la imposibilidad de la divisioacuten indefinida de la materia y en vez de ella la
seguridad de que existe un liacutemite inferior para el tamantildeo posible de las partiacuteculas separables de
un cuerpo con la condicioacuten de mostrar identidad de naturaleza con el cuerpo primitivo Cuando
la naturaleza de estas hipoteacuteticas partiacuteculas que limitan la divisioacuten es ideacutentica para todas se las
llama hoy moleacuteculas La divisioacuten de ellas es auacuten posible formando los aacutetomos y pueden ser
ideacutenticas o heterogeacuteneas En el primer supuesto el cuerpo se dice simple y en el segundo
compuesto El nuacutemero de cuerpos simples es pequentildeo no llegan a un centenar los aacutetomos que se
han podido obtener mientras que el de moleacuteculas compuestas con ellos es praacutecticamente
indefinido
Clave de lectura
Despueacutes de leer detenidamente este fragmento del mencionado artiacuteculo de Blas Cabrera intenta
contestar las siguientes cuestiones
1 Enuncia brevemente cada una de las teoriacuteas atoacutemicas que se han dado
2 iquestCoacutemo define Cabrera los cuerpos simples y los compuestos Expliacutecalo con claridad
3 Define con tus palabras aacutetomo moleacutecula elemento compuesto
4 iquestQuieacuten fue Blas Cabrera Haz una pequentildea biografiacutea del mismo iquestQueacute otros cientiacuteficos
espantildeoles o extranjeros fueron contemporaacuteneos de eacutel
1
CABRERA B (1943) Cincuenta antildeos en la concepcioacuten del concepto de materia Cuadernos Americanos2 nordm 5 74-93 Meacutexico
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
576
Breve biografiacutea de Linus Pauling ldquoQuiacutemico y pacifistardquo
Linus Pauling
(Portland Oregoacuten 1901-Big Sur California 1994) Quiacutemico estadounidense
Profesor y director del instituto tecnoloacutegico de California investigoacute la
estructura molecular y los enlaces quiacutemicos de los compuestos complejos e
introdujo la mecaacutenica cuaacutentica en el estudio de la quiacutemica Sus trabajos le
valieron el premio Nobel de quiacutemica en 1954 Infatigable activista en favor de
la paz y contrario a las armas atoacutemicas por lo que recibioacute el premio Nobel de
la paz en 1962 y el premio Lenin de la paz en 1970 Reviste especial importancia su obra ldquoThe
Nature of the Chemical Bondrdquo (ldquoLa naturaleza del enlace quiacutemicordquo) (1939)
COMENTARIO DE TEXTO No maacutes guerra
Texto1 ldquoCreo que el descubrimiento de la fisioacuten controlada de nuacutecleos atoacutemicos y la liberacioacuten
controlada de energiacutea nuclear es el mayor hallazgo realizado desde que el hombre primitivo
descubrioacute el uso controlado del fuego Un solo kilo de material fisionable como fuente de energiacutea
equivale a maacutes de dos millones de kilogramos de carboacuten Si se tienen en cuenta la abundancia de
material fisionable en la naturaleza se comprende la promesa de energiacutea nuclear que representa
para el mundo del futuro y la posibilidad de que contribuya grandemente al bienestar humano si
la civilizacioacuten no es aniquilada antes por la guerra No podemos quedar impasibles ante la
posibilidad de que estos importantes descubrimientos cientiacuteficos puedan ser utilizados para el
sufrimiento y el exterminio de la humanidad Nos debemos oponer a toda costa a la escalada de
armamentos y al uso de la energiacutea nuclear para fines beacutelicos ldquo
Linus Pauling(1950) Quiacutemica General
Uno de los hombres maacutes activos en la campantildea contra las pruebas nucleares y uno de los de
mayor eacutexito en despertar la conciencia de la comunidad cientiacutefica fue Linus Pauling laureado con
el Premio Nobel de Quiacutemica y de la Paz En enero de 1958 Pauling entregoacute a Dag Hammaumlrshjoumlld
Secretario General de Las Naciones Unidas una peticioacuten firmada por 9235 cientiacuteficos (cantidad
que luego superoacute los 11000) correspondientes a 49 paiacuteses Entre los firmantes habiacutea muchos
premiados con el Nobel La peticioacuten era la siguiente
Texto 2 ldquoNosotros los cientiacuteficos abajo firmantes solicitamos que se realice ahora un acuerdo
internacional para detener las pruebas con armas nucleares
Cada ensayo de bomba nuclear difunde una carga adicional de elementos radioactivos sobre todo
territorio del mundo Cada suma adicional de radiacioacuten origina un dantildeo a la salud de los seres
humanos en el mundo entero y un dantildeo al plasma humano que importa la reproduccioacuten lo cual
lleva al aumento en la cantidad de nintildeos defectuosos que podraacuten nacer en futuras generaciones
Mientras estas armas soacutelo se encuentren en poder de tres potencias seraacute factible un acuerdo para
llegar a su control Si las pruebas continuacutean y si la posesioacuten de estas armas se extiende a otros
gobiernos aumentaraacute considerablemente el peligro de que estalle una catastroacutefica guerra nuclear
por la accioacuten irreflexivo de alguacuten liacuteder nacional irresponsable
Un acuerdo internacional que detenga ahora las pruebas de bombas nucleares podraacute servir como
primer paso hacia un desarme maacutes amplio y hacia la efectiva y final abolicioacuten de las armas
nucleares Terminar los experimentos con las bombas nucleares seraacute como los primeros rayos de
sol de la esperanza en que confiacutea la sufriente humanidadrdquo
(1958) Siguen 11000 firmas de eminentes cientiacuteficos de 49 paises PAULING L (1958) The Scientitists Petition to the United Nations in No More War Londres
Gollanez
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
577
TRABAJOS PRAacuteCTICOS DE ESTRUCTURA ATOacuteMICA
ENSAYOS A LA LLAMA OBJETIVO Reconocer la presencia de un elemento por el color de la llama
MATERIAL PRODUCTOS
Hilo de nicromo
Mechero Bunsen
Espaacutetula
Caacutepsulas de porcelana
Aacutecido clorhiacutedrico concentrado Sales (por ejemplo nitratos o cloruros) de sodio potasio estroncio bario y cobre
PROCEDIMIENTO 1 Pon en una caacutepsula de porcelana de 10 a 15 mi- de aacutecido clorhiacutedrico Con una espaacutetula antildeade una pequentildea cantidad del compuesto de sodio disponible 2 Humedece el extremo de un hilo de nicromo en la disolucioacuten anterior y aceacutercalo a la llama de un mechero Bunsen Procura que dicha llama sea lo maacutes incolora posible 3 Anota el color que adquiere la llama 4 Limpia el hilo de nicromo introducieacutendolo en otra caacutepsula que contenga uacutenicamente aacutecido clorhiacutedrico concentrado Repite los tres pasos anteriores con cada uno de los otros compuestos suministrados Rellena la tabla siguiente
Compuesto Color de la llama
Compuesto de sodio
Compuesto de potasio
Compuesto de estroncio
Compuesto de bario
Compuesto de cobre
ACTIVIDADES 1 Explica por queacute los iones metaacutelicos colorean la llama 2 iquestPor queacute es importante limpiar el hilo de nicromo antes de un nuevo ensayo 3 iquestCoacutemo se podriacutea detectar la presencia de alguno de los elementos anteriores en una muestra problema
Trabajo praacutectico orientado como una pequentildea investigacioacuten
iquestCoacutemo variacutea el comportamiento quiacutemico de los aniones cloruro bromuro y yoduro y la
variacioacuten de la afinidad electroacutenica entre los elementos cloro bromo y yodo
El cloro el bromo y el yodo son sustancias que se disuelven en agua
y en tetracloruro de carbono dando disoluciones coloreadas
Vamos a estudiar el desplazamiento de de cloruros bromuros y
yoduros por los haloacutegenos obteniendo la variacioacuten de la afinidad
electroacutenica competitiva de los haloacutegenos
Disentildea una experiencia que te permita averiguar la variacioacuten
del comportamiento quiacutemico de los aniones cloruro bromuro
y yoduro y la variacioacuten de la afinidad electroacutenica entre los
elementos cloro bromo y yodordquo
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
578
Espectros atoacutemicos
Objetivo
Observar el espectro continuo producido
por la luz solar
Observar el espectro discontinuo
producido por un tubo fluorescente y por
una laacutempara de sodio
Material
Espectroscopio de bolsillo o de laboratorio
Fundamento teoacuterico
Si hacemos pasar la luz solar a traveacutes del prisma oacuteptico de un
espectroscopio observamos que se desdobla y aparece a continuacioacuten una
serie de colores diferentes que llamamos espectro (lo que
comuacutenmente se denomina arco iris) Cada color corresponde a frecuencias
determinadas Asiacute la luz solar presenta un aspecto con todos los colores
que denominamos espectro continuo pues los liacutemites de
dichos colores no son niacutetidos y forman un todo ininterrumpido
Al analizar la radiacioacuten emitida por los aacutetomos se observa que cada aacutetomo soacutelo emite o absorbe radiacioacuten
de determinadas frecuencias que en los espectros aparecen como una serie de liacuteneas cuyo valor puede ser
medido mediante una escala superpuesta en ellos a tal efecto Se trata de espectros
discontinuos Un elemento quiacutemico emite siempre las mismas rayas cuyas frecuencias son
caracteriacutesticas de cada uno y sirven para identificarlo
Procedimiento
Observa la luz que proviene de una ventana analizaacutendola con el espectroscopio de
bolsillo y apreciaraacutes niacutetidamente el espectro continuo Dibuja en su cuaderno el espectro
obtenido
Baja las persianas y enciende un tubo fluorescente Observa y dibuja el espectro
Prepara la luz de sodio o de mercurio y observa y dibuja el espectro obtenido
Analiza y responde
Describe en cada caso tus observaciones sobre
El espectro de la luz solar
El espectro de la luz emitida por un tubo fluorescente
El espectro de la luz emitida por una laacutempara de sodio
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
579
INVESTIGANDO ELEMENTOS QUIacuteMICOS
Observacioacuten y propiedades de metales y no metales Se trata de estudiar y reconocer diferentes sustancias y realizar ensayos con sus propiedades que permitan clasificarlos en metales y no metales Actividades previas
A1 Sentildeala las principales diferencias entre metales y no metales comparando sus propiedades
fiacutesicas y las quiacutemicas
A2 Busca informacioacuten y recoge en una tabla las principales propiedades de sodio magnesio
aluminio cinc azufre y yodo
Trabajo experimental
A3 Realiza las experiencias que te permitan responder las preguntas sobre las siguientes
sustancias y analiza los resultados
1 Sodio
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta
iquestTiene brillo metaacutelico
iquestEs blando iquestEs muy reactivo
Observa y describe su reaccioacuten con el agua
2 Magnesio
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta
iquestTiene brillo metaacutelico helliphellip
iquestEs blando iquestEs muy reactivo
Observa y describe su combustioacuten reaccioacuten con el oxiacutegeno
3 Aluminio
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta
iquestTiene brillo metaacutelico
iquestEs blando iquestEs muy reactivo
Reaccioacuten con los aacutecidos (HCl)
Cinc
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta
iquestTiene brillo metaacutelico
iquestEs blando
iquestEs muy reactivo
Observa y describe su reaccioacuten con el agua
Reaccioacuten con los aacutecidos (HCl)
4 Azufre
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta
iquestTiene brillo metaacutelico
iquestEs blando iquestEs muy reactivo
Observa y describe su reaccioacuten al calentarlo
7 Yodo
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta iquestTiene brillo metaacutelico helliphelliphelliphelliphellip
iquestEs blando Es muy reactivo
Observa y describe lo que ocurre al calentarlo
ACTIVIDADES POSTERIORES A LA EXPERIENCIA A4 Realiza un informe en el que recojas los objetivos del trabajo praacutectico los materiales de
laboratorio utilizados el procedimiento seguido las dificultades encontradas los datos
obtenidos y los resultados y conclusiones a las que llegues
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
580
INVESTIGANDO EL TIPO DE ENLACE DE LAS SUSTANCIAS QUIacuteMICAS
iquestQueacute tipos de enlace y que propiedades tienen las diferentes
sustancias quiacutemicas
Las propiedades que presentan las diferentes sustancia estaacuten
relacionadas con su tipo de enlace por lo que podemos usar algunas
propiedades para identificar el tipo de enlace que presentan ioacutenico
covalente o metaacutelico
1 ACTIVIDADES INICIALES (Antes de la experiencia)
11 Indica alguna forma de diferenciar las sustancias ioacutenicas
covalentes y metaacutelicas
12 Realiza una lista con las propiedades que caracterizan los diferentes tipos de enlaces y que
sirven para diferenciarlos
13 De todas las propiedades mencionadas anteriormente sentildeala iquestCuaacuteles de ellas podriacuteas
comprobar faacutecilmente en el laboratorio
2 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
Averiguar el tipo de enlace a traveacutes de las propiedades que presentan siete sustancias
desconocidas dadas (Se puede tratar de sal comuacuten azuacutecar limaduras de cobre yodo azufre
glucosa nitrato de plomo)
21 Analiza el problema y formula varios interrogantes o preguntas cuya respuesta se pueda
abordar experimentalmente y no permita determinar el tipo de enlace de cada sustancia
3 EMISIOacuteN DE HIPOacuteTESIS 31 Basaacutendote en su aspecto fiacutesico anticipa una solucioacuten a modo de hipoacutetesis y sentildeala que
sustancias seguacuten sus aspecto crees que presentaran enlace ioacutenico cuaacuteles el covalente y cuales
enlace metaacutelico
4 DISENtildeO EXPERIMENTAL
41 Explica con detalle como procederiacuteas en el laboratorio para identificar el tipo de enlace que
tienen varias sustancias desconocidas
42 Haz una lista con el material y los reactivos que necesitas para poder identificar el tipo de
enlace de las diferentes sustancias En especial indica el procedimiento para poder determinar
a) punto de fusioacuten o ebullicioacuten b) solubilidad en agua c) solubilidad en un disolvente
orgaacutenico d) conductividad eleacutectrica (soacutelido fundido en disolucioacuten)
43 Prepara una tabla que te permita recoger los resultados experimentales con las diferentes
propiedades de las siete sustancias y que nos permitan determinar el tipo de enlace Compaacuterala
con la suministrada
5 REALIZACIOacuteN EXPERIMENTAL
51 Con el visto bueno del profesor o profesora realiza la experiencia siguiendo el plan disentildeado y
anotando los resultados y las observaciones necesarias Recoge al menos los datos suministrados en la
siguiente tabla
Sustancia Aspecto
fiacutesico
Punto de
fusioacuten
Solubilidad
en agua
Solubilidad
en C Cl4
Conductividad
Fundida o en
disolucioacuten
Tipo de
enlace
A
B
C
D
E
F 6 RESULTADOS EXPERIMENTALES REALIZACIOacuteN DE UN INFORME
61 Identifica las sustancias problema de la praacutectica con la lista de sustancias que te indique el
profesor
62 La sal y el azuacutecar se disuelven de forma parecida en agua iquestPor queacute una disolucioacuten es
conductora y la otra no iquestPor queacute las sustancias ioacutenicas tienen un alto punto de fusioacuten
63 Realiza un informe completo de todo el proceso realizado desde el anaacutelisis del problema a
los resultados obtenidos y las conclusiones que obtengas
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
581
DOCUMENTO DE APOYO
Tipos de sustancias seguacuten sus enlaces
Compuestos
ioacutenicos
Compuestos
covalentes
moleculares
Compuestos
covalentes atoacutemicos Metales
Partiacuteculas en el
cristal (Especies
quiacutemicas enlazadas)
Iones Cationes y
aniones
(Cristales ioacutenicos)
Moleacuteculas
Aacutetomos
(cristales covalentes )
Cationes y
electrones
deslocalizados (cristales
metaacutelicos)
Fuerzas presentes Enlaces ioacutenicos
Enlaces covalentes
intramoleculares
Fuerzas
intermoleculares
(De Van der Waals o
de puentes de
Hidroacutegeno)
Enlaces covalentes Enlaces
metaacutelicos
Puntos de fusioacuten Altos por encima de
600 ordmC
Bajos en general de
-272 ordmC a 400 ordmC Elevados entre 1200 ordmC y
3600 ordmC Variados de -39
ordmC a 3400 ordmC
Solubilidad Solubles en agua y
otros disolventes
polares
Insolubles en agua
Las sustancias
apolares son
solubles en
disolventes apolares
(orgaacutenicos) Las
polares en
disolventes polares
(como el agua)
Insolubles
Insolubles
Solubles en otro
metal fundido
(aleaciones)
Conductividad
eleacutectrica
Conductores soacutelo en
disolucioacuten o
fundidos
(Electrolitos de 2ordm
orden)
Sustancias apolares
no conductoras
Sustancias polares
algo conductoras
No conductores Buenos
conductores en
estado soacutelido
(electrones
libres)
Otras
caracteriacutesticas
Forman redes
cristalinas de gran
estabilidad
La disolucioacuten de
los compuestos
ioacutenicos produce la
disociacioacuten ioacutenica de
eacutestos
Duros fraacutegiles y
quebradizos
En condiciones
ordinarias pueden
ser gases liacutequidos o
soacutelidos volaacutetiles
Soacutelidos muy blandos
Puntos de fusioacuten y
de ebullicioacuten bajos
porque al fundir o
hervir soacutelo se
rompen las
atracciones
intermoleculares
Los maacutes duros de todos
los soacutelidos como
consecuencia de la gran
estabilidad de sus
enlaces
No conducen la
electricidad ya que no
tienen iones y sus
electrones de valencia
claramente localizados
carecen de libertad de
desplazamiento
Los valores maacutes
altos de puntos
de fusioacuten
corresponden a
los metales de
las series de
transicioacuten
Densidades
elevadas debido
a sus estructuras
compactas
Buenas
propiedades
mecaacutenicas
tenaces duacutectiles
y maleables
Ejemplos NaCl CaBr2 KI
Ca O K2O K2SO4
H20 (s) I2 S8
C10 H8 (naftaleno)
C12H22O11 (sacarosa)
C6H1206 (glucosa)
Gases H2 O2 N2
NH3 HF
C (diamante)
Si O2 (cuarzo) SiC (carborundo)
Al Na Ca Fe
Cu Au Ag
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
582
DOCUMENTO DE APOYO
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
583
DOCUMENTO DE APOYO MAPA CONCEPTUAL
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
568
FICHA BIOGRAFIacuteAS DE CIENTIacuteFICOS
Nombre del alumnoa _____________________________ Grupo_____________________
ACTIVIDAD Despueacutes de leer la biografiacutea del cientiacutefico completa la siguiente ficha
Busca la informacioacuten necesaria y utiliza los documentos de apoyo entregados por el
profesorado
BIOGRAFIacuteA DEL CIENTIacuteFICO (___________ - __________)
1 PERFIL BIOGRAacuteFICO
(Cronologiacutea que recoja los principales aspectos de su vida y de su
obra Principales aportaciones realizadas Hechos maacutes destacados)
2 FORMACIOacuteN CIENTIacuteFICA
Principales influencias que recibioacute Ideas dominantes de la Ciencia en
la que se formo Cuaacuteles fueron sus maestros y marcos teoacutericos que
existiacutean en su eacutepoca y que influyeron en su formacioacuten Estado en que
se encontraban los problemas que maacutes tarde abordoacute
3 LA CIENCIA Y LA SOCIEDAD DE SU EacutePOCA
Contexto social y poliacutetico que se viviacutea Influencia de la sociedad de su
eacutepoca en los desarrollos cientiacuteficos Principales acontecimientos
ideas sociales y poliacuteticas de la sociedad de su eacutepoca
4 APORTACIONES A LA CIENCIA
Descubrimientos realizados y teoriacuteas elaboradas Principales obras
escritas por orden cronoloacutegico
5 RELACIONES CON SUS CONTEMPORANEOS
Otros cientiacuteficos o personas relevantes de la sociedad de su eacutepoca
6 APLICACIONES TECNOLOacuteGICAS E IMPLICACIONES SOCIALES DE
LOS DESCUBRIMIENTOS CIENTIacuteFICOS
Establecer un paralelismo cronoloacutegico que sentildeale las interrelaciones
entre la Ciencia la Tecnologiacutea y la Sociedad
7 BIBLIOGRAFIacuteA UTILIZADA
Libros o artiacuteculos de revistas utilizados materiales o documentos de
apoyo entregados por el profesorado y utilizados
Resentildear en la forma APELLIDO Nombre (antildeo) Titulo del libro o
artiacuteculo Ciudad Editorial o nombre nuacutemero y paacuteginas de la revista
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
569
DOCUMENTO BIOGRAacuteFICO SISTEMA PERIOacuteDICO Y ENLACE QUIacuteMICO (Adaptado del almanaque del 2002 de la Sociedad Canaria de profesores de fiacutesica y quiacutemica)
Dimitri Mendelegraveiev (1834-1907) nacioacute en Tobolsk (Siberia) y era el maacutes pequentildeo de trece
hermanos En 1856 terminoacute su carrera de quiacutemica y en 1867 fue
nombrado profesor de quiacutemica inorgaacutenica en la Universidad de
San Petersburgo En la formulacioacuten de su Ley Perioacutedica que
se recoge en el texto ldquoLos principios de la Quiacutemica consideroacute
que las propiedades de los aacutetomos se encontraban relacionadas
con sus masas atoacutemicas lo que constituyoacute una idea brillante por
aquella eacutepoca ya que no se conociacutea nada acerca de la estructura
atoacutemica Mendelegraveiev dejo huecos en su tabla y posteriormente
se comproboacute que tenla razoacuten con el descubrimiento de
elementos como el galio (1874) escandio (1879) y germanio
(1885) Hoy se sabe que la base fundamental de la periodicidad
es el nuacutemero atoacutemico y no la masa atoacutemica
En el antildeo 1890 renuncioacute a la Universidad por el trato opresivo
que el gobierno daba a los estudiantes algunos fueron exiliados
a Siberia por la falta de libertad acadeacutemica
Friedrich August Kekuleacute
(1829-1896) quiacutemico alemaacuten al
que se le reconoce el
establecimiento de las bases de
la moderna teoriacutea estructural de
la quiacutemica orgaacutenica En 1858
demostroacute que el carbono era
tetravalente y que sus aacutetomos
podiacutean unirse formando largas
cadenas lo que facilitoacute la
comprensioacuten de los compuestos
orgaacutenicos Descubrioacute la
estructura ciacuteclica de los
compuestos aromaacuteticos como el
benceno de gran importancia
para el desarrollo posterior de
los colorantes
Glibert Newton Lewis (1875-
1946) nacioacute en Massachusetts
En la universidad de Harvard
alcanzoacute el grado de doctor en
1899 y en 1912 fue nombrado
profesor en la Universidad de
Berkeley (California)
Contribuyoacute en diversas aacutereas de
la quiacutemica y fue el primero en
proponer que los aacutetomos
podriacutean mantenerse unidos por
medio de la comparacioacuten de
electrones De acuerdo con esta
idea introdujo el simbolismo de
las estructuras en las que los
electrones de valencia se
representan por puntos Linus Pauling nacioacute en Portland (USA)
en 1901 y se doctoroacute en quiacutemica en 1925
Ha realizado muchas contribuciones a la
comprensioacuten de la naturaleza del enlace
quiacutemico As introdujo conceptos como
electronegatividad y estructuras
resonantes En 1939 publicoacute sus ideas
sobre el enlace quiacutemico en un texto
titulado La Naturaleza del enlace
quiacutemico En 1954 recibioacute el premio
Nobel de quiacutemica por su trabajo de la
estructura molecular En 1962 recibioacute por
segunda vez el Premio Nobel ahora el de
la Paz
Wolfgang Pauil (1900-1958)
fiacutesico austriacuteaco que obtuvo el
Premio Nobel de fiacutesica en 1945
por el descubrimiento del
principio de exclusioacuten que lleva
su nombre Un artiacuteculo titulado
Los principios fundamentales de
la mecaacutenica cuaacutentica escrito en
1933 para el Handbuch der
Physik es reconocido como uno
de los mejores tratados de fiacutesica
cuaacutentica
GUIacuteA DE LECTURA 1 Lee el documento biograacutefico y realiza un esquema que recoja las ideas fundamentales del mismo
2 Despueacutes de leer el documento biograacutefico elige uno de los cientiacuteficos que aparecen en el mismo y busca la
informacioacuten necesaria y completa sus aspectos biograacuteficos utilizando la ficha y los documentos de apoyo
entregados por el profesorado sentildealando sus principales aportaciones a la Ciencia y a la Sociedad
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
570
TEXTO MENDELEIEV Y LA CLASIFICACIOacuteN DE LOS ELEMENTOS
laquoLa clasificacioacuten maacutes corriente de los elementos en metales y no metales esta basada en las
diferencias fiacutesicas entre ellos pero dicha divisioacuten no es tan niacutetida como pareciacutea Por ejemplo el
foacutesforo y otros elementos actuacutean como metales o como no metales seguacuten las ocasiones
Algunos grupos de elementos sin duda forman un todo y representan una serie natural de
manifestaciones semejantes de la materia (haloacutegenos grupo del nitroacutegeno alcalino-teacuterreos etc)
pero el descubrimiento de nuevos elementos tales como el rubidio el cesio y el talio para los
que no se habiacutea previsto sitio en las familias de elementos hasta entonces elaboradas indicaba
lo limitados que eran nuestros conocimientos Por otra parte las propiedades fiacutesicas de los
elementos tales como las oacutepticas eleacutectricas magneacuteticas etc no pueden servir como guiacutea para
una clasificacioacuten de los mismos pues aunque muchas de dichas propiedades se han determinado
con precisioacuten para algunos de ellos lo cierto a que un mismo elemento puede presentar
enormes diferencias en sus propiedades seguacuten el estado en que se encuentre Asiacute por ejemplo
podemos citar el caso del grafito y el diamante
Sin embargo a pesar de las diferencias entre las propiedades que un elemento puede presentar
seguacuten el estado en que se encuentre existe laquoalgoraquo que no cambia que nos permite afirmar que
se trata del mismo elemento En este sentido el uacutenico valor que no cambia que es el mismo
tanto en elemento libre (cualquiera que sea su estado) como cuando se ha combinado con otros
formando compuestos es la masa atoacutemica del elemento Por esta razoacuten me he ocupado de
buscar un sistema de clasificacioacuten de los elementos quiacutemicos basaacutendome en las masas
atoacutemicas El primer intento que hice en esa direccioacuten fue el siguiente Seleccioneacute los elementos
de masa atoacutemica maacutes pequentildea y los ordeneacute de manera creciente Con esto vi que apareciacutea una
periodicidad en sus propiedades raquo
Ensayos de ordenacioacuten de los elementos Dimitri Ivanovich Mendeleieff (1834 - 1907)
ACTIVIDADES
0 Analiza el texto de Mendeleiev y extrae las ideas maacutes importantes 1 iquestQueacute otros intentos conoces de clasificacioacuten de los
elementos Descriacutebelos 2 iquestEn que propiedad se basaba la clasificacioacuten perioacutedica de
los elementos de Mendeleiev 3 iquestEn la actualidad que propiedad se utiliza para la
clasificacioacuten perioacutedica de los elementos 4 Lee la siguiente biografiacutea de Mendeleiev y realiza un
resumen sentildealando los aspectos fundamentales de la misma
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
571
MENDELEacuteIEV DIMITRI IVAacuteNOVICH (1834-1907) Quiacutemico ruso conocido sobre todo por haber elaborado la tabla perioacutedica de los elementos quiacutemicos Esta
tabla expone una periodicidad (una cadencia regular) de las propiedades de los elementos cuando estaacuten
dispuestos seguacuten la masa atoacutemica
Mendeleacuteiev nacioacute en Tobolsk (Siberia) estudioacute quiacutemica en la Universidad de San Petersburgo y en 1859 fue
enviado a estudiar a la Universidad de Heidelberg Alliacute conocioacute al quiacutemico italiano Stanislao Cannizzaro
cuyos planteamientos sobre la masa atoacutemica determinaron su opinioacuten Participo con eacutel en eI I Congreso
Internacional de quiacutemica en Karlsruhe en 1860 Mendeleacuteiev regresoacute a San Petersburgo y fue profesor de
quiacutemica en el Instituto Teacutecnico en 1863 y profesor de quiacutemica general en la Universidad de San Petersburgo
en 1866 Escribioacute los dos voluacutemenes de Principios de quiacutemica (1868-1870) uno de los primeros libros de
texto sobre quiacutemica que se convirtioacute en un claacutesico traducido al ingleacutes en 1905 Durante la elaboracioacuten de este
libro Mendeleacuteiev intentoacute clasificar los elementos seguacuten sus propiedades quiacutemicas En 1869 publicoacute la
primera versioacuten de la tabla perioacutedica En 1871 publicoacute una versioacuten corregida en la que dejaba huecos
para elementos todaviacutea desconocidos Su tabla y sus teoriacuteas ganaron una mayor aceptacioacuten cuando
posteriormente se descubrieron tres de estos elementos el galio el germanio y el escandio Fue
galardonado con la medalla Davy por la Royal Society en 1882
Entre las investigaciones de Mendeleacuteiev tambieacuten hay que mencionar el estudio de la teoriacutea quiacutemica de la
disolucioacuten la expansioacuten teacutermica de los liacutequidos y la naturaleza del petroacuteleo de Bakuacute En 1887 emprendioacute un
viaje en globo en solitario para estudiar un eclipse solar
En 1890 abandonoacute la universidad como consecuencia de su postura poliacutetica partidaria de reformas sociales
En 1893 fue director del departamento de Pesas y Medidas de San Petersburgo cargo que desempentildeoacute hasta su
muerte
En su honor el elemento quiacutemico artificial de nuacutemero atoacutemico 101 obtenido en 1965 en el ciclotroacuten de
Berkeley por el equipo de Seaborg ha recibido el nombre de mendelevio
MENDELEIEV Y EL SISTEMA PERIOacuteDICO DE LOS ELEMENTOS
A mediados del siglo XIX se conociacutean ciertos elementos quiacutemicos como el hidroacutegeno el oxiacutegeno el
hierro el cloro etc hasta un nuacutemero de maacutes de cincuenta
Estos elementos diferiacutean mucho en sus propiedades y aparentemente pareciacutea existir poco o ninguacuten orden
entre ellos En estas circunstancias se celebroacute en la ciudad alemana de Karlsruhe el primer congreso
internacional de Quiacutemica era el antildeo 1860 A este congreso asistieron ciento cuarenta delegados de
todo el mundo y una de las conclusiones maacutes importantes del mismo fue la aceptacioacuten mayoritaria del
meacutetodo propuesto por Stanislao Cannizaro para la determinacioacuten de las masas de los aacutetomos de los
distintos elementos quiacutemicos (masas atoacutemicas)
Tambieacuten en dicho congreso Cannizaro defendioacute la hipoacutetesis de su maestro Avogadro (hoy ley por estar
perfectamente comprobada) mostrando pruebas experimentales que la apoyaban e hizo valer su
fecundidad 49 antildeos despueacutes de haber sido emitida y rechazada por sus contemporaacuteneos devolviendo asiacute
el meacuterito a Avogadro que habiacutea ya muerto haciacutea 4 antildeos
Entre los asistentes al congreso se encontraba el quiacutemico ruso Dimitri Mendeleiev quien impresionado
por los trabajos de Cannizaro comenzoacute a estudiar la lista de los elementos quiacutemicos conocidos
organizaacutendolos a partir de las regularidades en el comportamiento quiacutemico de los distintos elementos
obtenidos de modo experimental a lo largo de siglos Mendeleiev ordenoacute los 63 elementos conocidos
seguacuten el orden creciente de sus masas atoacutemicas Publicoacute esta ordenacioacuten en forma de tabla en 1869 a la
que llamoacute tabla perioacutedica de los elementos En su obra Principios de Quiacutemica describe su ley
Perioacutedica con las siguientes palabras
Disponiendo los elementos conforme a sus masas atoacutemicas crecientes se obtiene una repeticioacuten
perioacutedica de propiedades Esto es lo que anuncia la ley Perioacutedica las Propiedades de los cuerpos simples
y sus combinaciones son una funcioacuten perioacutedica de la masa atoacutemica del elemento
En dicha tabla Mendeleiev dejoacute algunos espacios vaciacuteos huecos que de acuerdo con el criterio seguido
(los elementos de una misma columna grupos o familias tienen las mismas propiedades) deberiacutean
corresponder a elementos que todaviacutea no se hablan descubierto y de los que eacutel predice sus propiedades
aproximadas Al verse confirmadas sus hipoacutetesis Mendeleiev es aclamado y su tabla universalmente
aceptada El Sistema Perioacutedico constituyoacute un eacutexito fundamental y espectacular de la teoriacutea atoacutemico-
molecular de la materia propuesta por Dalton Algo parecido a Mendeleiev hizo el alemaacuten Victor Meyer
por la misma eacutepoca pero menos completo
Elaboracioacuten propia
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
572
EL SISTEMA PERIOacuteDICO ACTUAL
Debido a Werner y Paneth Esta basado en la tabla perioacutedica de Mendeleiev
Ordena los 105 elementos conocidos por orden creciente de su nuacutemero atoacutemico (nordm de
protones del nuacutecleo)
Los elementos
quiacutemicos estaacuten ordena
dos en 7 filas o periodos
y 18 columnas a grupos
Los elementos que
pertenecen a un mismo
grupo o familia tienen un
comportamiento quiacutemico
muy parecido es decir
son elementos que
reaccionan frente a las
demaacutes sustancias de un
modo similar
La mayoriacutea de los grupos reciben nombres especiales Grupo IA (1) o de los metales alcalinos grupo IIA (2) o de los metales alcalino - teacuterreos grupo VII A (17) o de los haloacutegenos etc
ACTIVIDADES
1 Realiza una atenta lectura del texto y extrae las ideas maacutes importantes
que encuentres
2 iquestCuaacutentos elementos ordeno Mendeleiev en su eacutepoca iquestPor queacute dejo
algunos espacios vaciacuteos o huecos en su tabla original iquestQueacute correcciones
principales han sido realizadas en la actualidad
3 iquestCoacutemo pudo Mendeleiev descubrir un principio adecuado de
clasificacioacuten de los elementos sin saber nada dela estructura electroacutenica de
los aacutetomos
4 iquestQueacute resultados aporto el primer congreso Internacional de quiacutemica de Karlsruhe en 1860
5 Busca la informacioacuten necesaria y contesta sentildealando el antildeo de descubrimiento el
descubridor y como se descubrioacute
a) Dos elementos que fueron descubiertos por espantildeoles
b) Los elementos conocidos desde la prehistoria c) Los elementos conocidos en la edad media
d) Los elementos descubiertos antes del siglo XVIII e) Los elementos s descubiertos en el
siglo XVIII f) Los elementos descubiertos en el siglo XIX g) Los elementos descubiertos a
partir de 1950 h) Los elementos transuraacutenidos i) Los elementos transactiacutenidos
6 iquestEn queacute siglo se ha descubierto mayor nuacutemero de elementos iquestCuaacutentos iquestPor queacute
crees que se produjo dicha explosioacuten demograacutefica de elementos 7 La primera cuarta parte del siglo XIX fue dominada por el quiacutemico britaacutenico Humphry Davy
y por el quiacutemico sueco Joumlns Jacob Berzelius
a) Busca informacioacuten y sentildeala los nombres de los elementos que descubrioacute cada uno de
ellos y el antildeo que los descubrioacute
b) Sentildeala el origen del nombre de cada elemento y el procedimiento de obtencioacuten de
algunos de ellos
c) Indica algunas de las publicaciones y las implicaciones sociales de dichos
descubrimientos
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
573
ELEMENTOS QUIacuteMICOS DESCUBIERTOS POR ESPANtildeOLES
De los elementos naturales conocidos tres han sido descubiertos o identificados como tales por
espantildeoles El platino por Antonio de Ulloa en 1748 el wolframio por los hermanos Antonio y
Fausto de Elhuyar en 1783 y el vanadio por Andres Manuel del Rio en 1801 La importancia
de estos descubrimientos fue importantiacutesimo teniendo en cuenta que en
aquella eacutepoca uno de los objetivos fundamentales de la Quiacutemica que
orientaba el trabajo investigador de la mayoriacutea de los quiacutemicos era el
descubrimiento de los elementos quiacutemicos
El platino de platina plata fue descubierto por Antonio de Ulloa en
1735 en unas minas cuando iba en una expedicioacuten cientiacutefica de Colombia
a Peruacute
En el caso del wolframio tambieacuten llamado tungsteno la mayoriacutea de los
libros extranjeros atribuyen el descubrimiento a Scheele en 1781 Esto no
es cierto fueron los hermanos logrontildeeses Fausto y Juan Joseacute Elhuyar en 1783 quienes lo
aislaron por primera vez a partir de un mineral obtenido en Espantildea la Wolframita tratada con
carbono El propio Sheele reconocioacute en una carta la prioridad espantildeola del descubrimiento El
nombre proviene de woacutelfram quizaacute formado por wolf laquo loboraquo y ram laquo suciedadraquo aplicado tal
vez por los mineros despectivamente al encontrarlo en vez del estantildeo que buscaban
El tercer elemento es el vanadio del latiacuten moderno laquovanadiumraquo en memoria del sobrenombre
de Freya Vanadis nombre de una diosa del antiguo panteoacuten escandinavo El nombre de
vanadio le fue puesto en el antildeo 1830 atribuyeacutendoselo a un quiacutemico sueco pero su verdadero
descubridor fue el quiacutemico madrilentildeo Andreacutes Manuel del Riacuteo en 1801 quien lo denominoacute
eritronio pero no se le reconocioacute al creerse entonces que era cromo impuro
Portada de la memoria el
descubrimiento del
Wolframio
El nombre vulgar del
elemento wolframio en ingleacutes
y en franceacutes es ldquotungstenordquo
Sin embargo la IUPAC
recomienda que el nombre de
los compuestos sea en todos
los idiomas el derivado del
que propusieron los
descubridores del elemento
Dice el texto en ingleacutes del
acuerdo de la IUPAC
ldquowolframate and not
tungstaterdquo
Fausto de
Elhuyar
Juan Joseacute de
Elhuyar
Al final de su Memoria sobre el descubrimiento del wolframio escriben los hermanos Elhuyar
laquoDaremos a este nuevo metal el nombre de wolfram tomaacutendolo del de la materia de la que lo
hemos sacado Este nombre responde mejor que el de tungsteno por ser el wolfram un mineral
que se conociacutea mucho antes Mudamos su terminacioacuten m en n para acomodar mejor al
genio de nuestra lengua las denominaciones de las sales que se forman con esta sustancia
llamaacutendolas sales volfraacutemicasraquo Escribiacutean los nombres del mineral y del elemento obtenido de
eacutel con v porque la W (con la que se escribiacutea el mineral e lenguas) era inexistente en la lengua
espantildeola del XVIII
A1 Indica para los descubridores espantildeoles de elementos quiacutemicos Antonio de Ulloa los
hermanos Elhuyar y Andreacutes Manuel del Riacuteo que elementos descubrieron y coacutemo lo hicieron
Busca y realiza una pequentildea biografiacutea de cada uno de ellos
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
574
COMENTARIOS DE TEXTOS ORIGINALES DE BLAS CABRERA
LOS AacuteTOMOS
Por uacuteltimo conviene insistir en que el cuadro de Mendelejeff al establecer las analogiacuteas y diferencias entre los aacutetomos revela una organizacioacuten de la distribucioacuten de los electrones que ciertamente no es caprichosa Sin salirnos de las noticias que nos suministran los fenoacutemenos eleacutectricos pongamos en evidencia que la condicioacuten de iones no es la normal de los aacutetomos de la materia en general El estado normal de equilibrio es siempre el neutro La presencia de iones simples o compuestos supone fuerzas entre ellos particularmente el grupo maacutes importante de las llamadas valencias La presencia de los electrones en los aacutetomos exige por tanto para su neutralizacioacuten la existencia de cargas positivas la cual hasta ahora no la hemos sentildealado sino en el caso de los cationes atribuidos a la peacuterdida de electrones El descubrimiento efectivo de su intervencioacuten como constituyente de la materia ha sido una de las obras fundamentales realizadas por Rutherford el sucesor de JJ Thomson en el laboratorio Cavendish de Cambridge Inglaterra El meacutetodo utilizado para este fin ha sido el bombardeo de los cuerpos mediante el tipo de radiaciones llamadas α de los cuerpos radiactivos proyectiles de fantaacutestica energiacutea que lanzan principalmente algunos de los aacutetomos de gran masa descubiertos por los esposos Curie y a cuyo conocimiento contribuyeron activamente Rutherford y sus disciacutepulos Tales proyectiles estaacuten electrizados positivamente y al penetrar de modo violento en los aacutetomos descubren en las profundidades de eacutestos un nuacutecleo que les desviacutea de su trayecto rectiliacuteneo precisamente porque estos estaacuten tambieacuten electrizados de modo positivo y repelen a las partiacuteculas α Asiacute se ha encontrado el lugar donde se oculta esta carga Precisamente las propias partiacuteculas α no son otra cosa que nuacutecleos de He desprovistos de sus dos electrones que le acompantildean en el estado neutro seguacuten indica el cuadro de Mendelejeff Esto nos fuerza a pensar que al menos los aacutetomos maacutes pesados contienen en su seno dichos nuacutecleos de He ya formados y aun se ha probado que estaacuten formando parte de los propios nuacutecleos denunciando que esta nueva regioacuten de los aacutetomos posee una organizacioacuten muy compleja A su conocimiento se ha llegado por el meacutetodo del bombardeo ya indicado Las quebraduras violentas de su trayectoria son la consecuencia de que en ellos se encierra la casi totalidad de la masa de cada aacutetomo y tambieacuten denuncia que precisamente por ser una carga positiva numeacutericamente igual que la que poseen los Z electrones que hemos dicho forman parte del aacutetomo que ocupa el lugar Z en el cuadro de Mendelejeff Seguacuten eacuteste puede ya darse una primera descripcioacuten de los aacutetomos distribuyendo en ellos un nuacutecleo que contiene casi toda la masa del aacutetomo y toda su carga positiva Todo ello concentrado en un volumen muy pequentildeo que para los aacutetomos maacutes masivos apenas alcanza un diezmileacutesimo del tamantildeo total del aacutetomo En el resto de eacutel que llamaremos zona cortical soacutelo existen los Z electrones de los que ya hemos hablado donde caben holgadamente puesto que cada uno seguacuten hemos visto poco maacutes arriba tiene apenas un radio del orden de un 100 mileacutesimo del aacutetomo completo y por tanto ocupan igual que una mosca en un saloacuten de algunos centenares de metros cuacutebicos de cabida
Clave de lectura del texto Los aacutetomos de Blas Cabrera 1 Realiza un resumen del texto Sentildealando las ideas principales 2 Estudiar los teacuterminos nuevos que aparecen en eacutel Realiza la correspondiente ficha de vocabulario 3 iquestQueacute es el cuadro de Mendelejeff iquestExisten otros similares Hacer un estudio sobre ello consultando la bibliografiacutea a su alcance 4 Definir el concepto de ioacuten y poner ejemplos
5 iquestQueacute son las partiacuteculas 6 iquest Coacutemo se entendiacutea en esta eacutepoca lo que era un aacutetomo iquest Existen diferencias con las creencias actuales Expliacutequelo detalladamente 7 iquestQueacute son los modelos atoacutemicos iquestCuantos modelos atoacutemicos conoces iquestEn que consiste el modelo atoacutemico de Rutherford En que ideas se baso que hechos consiguioacute explicar cuaacuteles son sus limitaciones Por que otros modelos ha sido sustituido 8 Realiza una pequentildea biografiacutea de Blas Cabrera sentildealando sus principales aportaciones a la Ciencia las principales instituciones en las que participo y los aspectos maacutes relevantes de la sociedad de su eacutepoca 9 Describe coacutemo era la situacioacuten de la ciencia y de los cientiacuteficos en Espantildea en la primera mitad del siglo XX Sentildeala la influencia de los diferentes momentos sociales en el desarrollo de la Ciencia 10 iquestQuieacutenes eran los esposos Curie Habla de ellos iquestCuaacuteles fueron sus aportaciones cientiacuteficas iquestQueacute aplicaciones han tenido sus descubrimientos iquestQueacute influencia han tenido las mismas en la sociedad
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
575
AacuteTOMOS Y MOLEacuteCULAS1
Otra circunstancia interesante que conviene analizar cuando se estudia la nocioacuten de
materia y su evolucioacuten es la suerte que corrioacute el viejo problema del atomismo o continuidad que
dividioacute profundamente a los filoacutesofos del mundo griego Los aacutetomos de Anaxaacutegoras Demoacutecrito
y Leucipo significan la imposibilidad de la divisioacuten indefinida de la materia y en vez de ella la
seguridad de que existe un liacutemite inferior para el tamantildeo posible de las partiacuteculas separables de
un cuerpo con la condicioacuten de mostrar identidad de naturaleza con el cuerpo primitivo Cuando
la naturaleza de estas hipoteacuteticas partiacuteculas que limitan la divisioacuten es ideacutentica para todas se las
llama hoy moleacuteculas La divisioacuten de ellas es auacuten posible formando los aacutetomos y pueden ser
ideacutenticas o heterogeacuteneas En el primer supuesto el cuerpo se dice simple y en el segundo
compuesto El nuacutemero de cuerpos simples es pequentildeo no llegan a un centenar los aacutetomos que se
han podido obtener mientras que el de moleacuteculas compuestas con ellos es praacutecticamente
indefinido
Clave de lectura
Despueacutes de leer detenidamente este fragmento del mencionado artiacuteculo de Blas Cabrera intenta
contestar las siguientes cuestiones
1 Enuncia brevemente cada una de las teoriacuteas atoacutemicas que se han dado
2 iquestCoacutemo define Cabrera los cuerpos simples y los compuestos Expliacutecalo con claridad
3 Define con tus palabras aacutetomo moleacutecula elemento compuesto
4 iquestQuieacuten fue Blas Cabrera Haz una pequentildea biografiacutea del mismo iquestQueacute otros cientiacuteficos
espantildeoles o extranjeros fueron contemporaacuteneos de eacutel
1
CABRERA B (1943) Cincuenta antildeos en la concepcioacuten del concepto de materia Cuadernos Americanos2 nordm 5 74-93 Meacutexico
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
576
Breve biografiacutea de Linus Pauling ldquoQuiacutemico y pacifistardquo
Linus Pauling
(Portland Oregoacuten 1901-Big Sur California 1994) Quiacutemico estadounidense
Profesor y director del instituto tecnoloacutegico de California investigoacute la
estructura molecular y los enlaces quiacutemicos de los compuestos complejos e
introdujo la mecaacutenica cuaacutentica en el estudio de la quiacutemica Sus trabajos le
valieron el premio Nobel de quiacutemica en 1954 Infatigable activista en favor de
la paz y contrario a las armas atoacutemicas por lo que recibioacute el premio Nobel de
la paz en 1962 y el premio Lenin de la paz en 1970 Reviste especial importancia su obra ldquoThe
Nature of the Chemical Bondrdquo (ldquoLa naturaleza del enlace quiacutemicordquo) (1939)
COMENTARIO DE TEXTO No maacutes guerra
Texto1 ldquoCreo que el descubrimiento de la fisioacuten controlada de nuacutecleos atoacutemicos y la liberacioacuten
controlada de energiacutea nuclear es el mayor hallazgo realizado desde que el hombre primitivo
descubrioacute el uso controlado del fuego Un solo kilo de material fisionable como fuente de energiacutea
equivale a maacutes de dos millones de kilogramos de carboacuten Si se tienen en cuenta la abundancia de
material fisionable en la naturaleza se comprende la promesa de energiacutea nuclear que representa
para el mundo del futuro y la posibilidad de que contribuya grandemente al bienestar humano si
la civilizacioacuten no es aniquilada antes por la guerra No podemos quedar impasibles ante la
posibilidad de que estos importantes descubrimientos cientiacuteficos puedan ser utilizados para el
sufrimiento y el exterminio de la humanidad Nos debemos oponer a toda costa a la escalada de
armamentos y al uso de la energiacutea nuclear para fines beacutelicos ldquo
Linus Pauling(1950) Quiacutemica General
Uno de los hombres maacutes activos en la campantildea contra las pruebas nucleares y uno de los de
mayor eacutexito en despertar la conciencia de la comunidad cientiacutefica fue Linus Pauling laureado con
el Premio Nobel de Quiacutemica y de la Paz En enero de 1958 Pauling entregoacute a Dag Hammaumlrshjoumlld
Secretario General de Las Naciones Unidas una peticioacuten firmada por 9235 cientiacuteficos (cantidad
que luego superoacute los 11000) correspondientes a 49 paiacuteses Entre los firmantes habiacutea muchos
premiados con el Nobel La peticioacuten era la siguiente
Texto 2 ldquoNosotros los cientiacuteficos abajo firmantes solicitamos que se realice ahora un acuerdo
internacional para detener las pruebas con armas nucleares
Cada ensayo de bomba nuclear difunde una carga adicional de elementos radioactivos sobre todo
territorio del mundo Cada suma adicional de radiacioacuten origina un dantildeo a la salud de los seres
humanos en el mundo entero y un dantildeo al plasma humano que importa la reproduccioacuten lo cual
lleva al aumento en la cantidad de nintildeos defectuosos que podraacuten nacer en futuras generaciones
Mientras estas armas soacutelo se encuentren en poder de tres potencias seraacute factible un acuerdo para
llegar a su control Si las pruebas continuacutean y si la posesioacuten de estas armas se extiende a otros
gobiernos aumentaraacute considerablemente el peligro de que estalle una catastroacutefica guerra nuclear
por la accioacuten irreflexivo de alguacuten liacuteder nacional irresponsable
Un acuerdo internacional que detenga ahora las pruebas de bombas nucleares podraacute servir como
primer paso hacia un desarme maacutes amplio y hacia la efectiva y final abolicioacuten de las armas
nucleares Terminar los experimentos con las bombas nucleares seraacute como los primeros rayos de
sol de la esperanza en que confiacutea la sufriente humanidadrdquo
(1958) Siguen 11000 firmas de eminentes cientiacuteficos de 49 paises PAULING L (1958) The Scientitists Petition to the United Nations in No More War Londres
Gollanez
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
577
TRABAJOS PRAacuteCTICOS DE ESTRUCTURA ATOacuteMICA
ENSAYOS A LA LLAMA OBJETIVO Reconocer la presencia de un elemento por el color de la llama
MATERIAL PRODUCTOS
Hilo de nicromo
Mechero Bunsen
Espaacutetula
Caacutepsulas de porcelana
Aacutecido clorhiacutedrico concentrado Sales (por ejemplo nitratos o cloruros) de sodio potasio estroncio bario y cobre
PROCEDIMIENTO 1 Pon en una caacutepsula de porcelana de 10 a 15 mi- de aacutecido clorhiacutedrico Con una espaacutetula antildeade una pequentildea cantidad del compuesto de sodio disponible 2 Humedece el extremo de un hilo de nicromo en la disolucioacuten anterior y aceacutercalo a la llama de un mechero Bunsen Procura que dicha llama sea lo maacutes incolora posible 3 Anota el color que adquiere la llama 4 Limpia el hilo de nicromo introducieacutendolo en otra caacutepsula que contenga uacutenicamente aacutecido clorhiacutedrico concentrado Repite los tres pasos anteriores con cada uno de los otros compuestos suministrados Rellena la tabla siguiente
Compuesto Color de la llama
Compuesto de sodio
Compuesto de potasio
Compuesto de estroncio
Compuesto de bario
Compuesto de cobre
ACTIVIDADES 1 Explica por queacute los iones metaacutelicos colorean la llama 2 iquestPor queacute es importante limpiar el hilo de nicromo antes de un nuevo ensayo 3 iquestCoacutemo se podriacutea detectar la presencia de alguno de los elementos anteriores en una muestra problema
Trabajo praacutectico orientado como una pequentildea investigacioacuten
iquestCoacutemo variacutea el comportamiento quiacutemico de los aniones cloruro bromuro y yoduro y la
variacioacuten de la afinidad electroacutenica entre los elementos cloro bromo y yodo
El cloro el bromo y el yodo son sustancias que se disuelven en agua
y en tetracloruro de carbono dando disoluciones coloreadas
Vamos a estudiar el desplazamiento de de cloruros bromuros y
yoduros por los haloacutegenos obteniendo la variacioacuten de la afinidad
electroacutenica competitiva de los haloacutegenos
Disentildea una experiencia que te permita averiguar la variacioacuten
del comportamiento quiacutemico de los aniones cloruro bromuro
y yoduro y la variacioacuten de la afinidad electroacutenica entre los
elementos cloro bromo y yodordquo
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
578
Espectros atoacutemicos
Objetivo
Observar el espectro continuo producido
por la luz solar
Observar el espectro discontinuo
producido por un tubo fluorescente y por
una laacutempara de sodio
Material
Espectroscopio de bolsillo o de laboratorio
Fundamento teoacuterico
Si hacemos pasar la luz solar a traveacutes del prisma oacuteptico de un
espectroscopio observamos que se desdobla y aparece a continuacioacuten una
serie de colores diferentes que llamamos espectro (lo que
comuacutenmente se denomina arco iris) Cada color corresponde a frecuencias
determinadas Asiacute la luz solar presenta un aspecto con todos los colores
que denominamos espectro continuo pues los liacutemites de
dichos colores no son niacutetidos y forman un todo ininterrumpido
Al analizar la radiacioacuten emitida por los aacutetomos se observa que cada aacutetomo soacutelo emite o absorbe radiacioacuten
de determinadas frecuencias que en los espectros aparecen como una serie de liacuteneas cuyo valor puede ser
medido mediante una escala superpuesta en ellos a tal efecto Se trata de espectros
discontinuos Un elemento quiacutemico emite siempre las mismas rayas cuyas frecuencias son
caracteriacutesticas de cada uno y sirven para identificarlo
Procedimiento
Observa la luz que proviene de una ventana analizaacutendola con el espectroscopio de
bolsillo y apreciaraacutes niacutetidamente el espectro continuo Dibuja en su cuaderno el espectro
obtenido
Baja las persianas y enciende un tubo fluorescente Observa y dibuja el espectro
Prepara la luz de sodio o de mercurio y observa y dibuja el espectro obtenido
Analiza y responde
Describe en cada caso tus observaciones sobre
El espectro de la luz solar
El espectro de la luz emitida por un tubo fluorescente
El espectro de la luz emitida por una laacutempara de sodio
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
579
INVESTIGANDO ELEMENTOS QUIacuteMICOS
Observacioacuten y propiedades de metales y no metales Se trata de estudiar y reconocer diferentes sustancias y realizar ensayos con sus propiedades que permitan clasificarlos en metales y no metales Actividades previas
A1 Sentildeala las principales diferencias entre metales y no metales comparando sus propiedades
fiacutesicas y las quiacutemicas
A2 Busca informacioacuten y recoge en una tabla las principales propiedades de sodio magnesio
aluminio cinc azufre y yodo
Trabajo experimental
A3 Realiza las experiencias que te permitan responder las preguntas sobre las siguientes
sustancias y analiza los resultados
1 Sodio
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta
iquestTiene brillo metaacutelico
iquestEs blando iquestEs muy reactivo
Observa y describe su reaccioacuten con el agua
2 Magnesio
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta
iquestTiene brillo metaacutelico helliphellip
iquestEs blando iquestEs muy reactivo
Observa y describe su combustioacuten reaccioacuten con el oxiacutegeno
3 Aluminio
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta
iquestTiene brillo metaacutelico
iquestEs blando iquestEs muy reactivo
Reaccioacuten con los aacutecidos (HCl)
Cinc
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta
iquestTiene brillo metaacutelico
iquestEs blando
iquestEs muy reactivo
Observa y describe su reaccioacuten con el agua
Reaccioacuten con los aacutecidos (HCl)
4 Azufre
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta
iquestTiene brillo metaacutelico
iquestEs blando iquestEs muy reactivo
Observa y describe su reaccioacuten al calentarlo
7 Yodo
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta iquestTiene brillo metaacutelico helliphelliphelliphelliphellip
iquestEs blando Es muy reactivo
Observa y describe lo que ocurre al calentarlo
ACTIVIDADES POSTERIORES A LA EXPERIENCIA A4 Realiza un informe en el que recojas los objetivos del trabajo praacutectico los materiales de
laboratorio utilizados el procedimiento seguido las dificultades encontradas los datos
obtenidos y los resultados y conclusiones a las que llegues
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
580
INVESTIGANDO EL TIPO DE ENLACE DE LAS SUSTANCIAS QUIacuteMICAS
iquestQueacute tipos de enlace y que propiedades tienen las diferentes
sustancias quiacutemicas
Las propiedades que presentan las diferentes sustancia estaacuten
relacionadas con su tipo de enlace por lo que podemos usar algunas
propiedades para identificar el tipo de enlace que presentan ioacutenico
covalente o metaacutelico
1 ACTIVIDADES INICIALES (Antes de la experiencia)
11 Indica alguna forma de diferenciar las sustancias ioacutenicas
covalentes y metaacutelicas
12 Realiza una lista con las propiedades que caracterizan los diferentes tipos de enlaces y que
sirven para diferenciarlos
13 De todas las propiedades mencionadas anteriormente sentildeala iquestCuaacuteles de ellas podriacuteas
comprobar faacutecilmente en el laboratorio
2 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
Averiguar el tipo de enlace a traveacutes de las propiedades que presentan siete sustancias
desconocidas dadas (Se puede tratar de sal comuacuten azuacutecar limaduras de cobre yodo azufre
glucosa nitrato de plomo)
21 Analiza el problema y formula varios interrogantes o preguntas cuya respuesta se pueda
abordar experimentalmente y no permita determinar el tipo de enlace de cada sustancia
3 EMISIOacuteN DE HIPOacuteTESIS 31 Basaacutendote en su aspecto fiacutesico anticipa una solucioacuten a modo de hipoacutetesis y sentildeala que
sustancias seguacuten sus aspecto crees que presentaran enlace ioacutenico cuaacuteles el covalente y cuales
enlace metaacutelico
4 DISENtildeO EXPERIMENTAL
41 Explica con detalle como procederiacuteas en el laboratorio para identificar el tipo de enlace que
tienen varias sustancias desconocidas
42 Haz una lista con el material y los reactivos que necesitas para poder identificar el tipo de
enlace de las diferentes sustancias En especial indica el procedimiento para poder determinar
a) punto de fusioacuten o ebullicioacuten b) solubilidad en agua c) solubilidad en un disolvente
orgaacutenico d) conductividad eleacutectrica (soacutelido fundido en disolucioacuten)
43 Prepara una tabla que te permita recoger los resultados experimentales con las diferentes
propiedades de las siete sustancias y que nos permitan determinar el tipo de enlace Compaacuterala
con la suministrada
5 REALIZACIOacuteN EXPERIMENTAL
51 Con el visto bueno del profesor o profesora realiza la experiencia siguiendo el plan disentildeado y
anotando los resultados y las observaciones necesarias Recoge al menos los datos suministrados en la
siguiente tabla
Sustancia Aspecto
fiacutesico
Punto de
fusioacuten
Solubilidad
en agua
Solubilidad
en C Cl4
Conductividad
Fundida o en
disolucioacuten
Tipo de
enlace
A
B
C
D
E
F 6 RESULTADOS EXPERIMENTALES REALIZACIOacuteN DE UN INFORME
61 Identifica las sustancias problema de la praacutectica con la lista de sustancias que te indique el
profesor
62 La sal y el azuacutecar se disuelven de forma parecida en agua iquestPor queacute una disolucioacuten es
conductora y la otra no iquestPor queacute las sustancias ioacutenicas tienen un alto punto de fusioacuten
63 Realiza un informe completo de todo el proceso realizado desde el anaacutelisis del problema a
los resultados obtenidos y las conclusiones que obtengas
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
581
DOCUMENTO DE APOYO
Tipos de sustancias seguacuten sus enlaces
Compuestos
ioacutenicos
Compuestos
covalentes
moleculares
Compuestos
covalentes atoacutemicos Metales
Partiacuteculas en el
cristal (Especies
quiacutemicas enlazadas)
Iones Cationes y
aniones
(Cristales ioacutenicos)
Moleacuteculas
Aacutetomos
(cristales covalentes )
Cationes y
electrones
deslocalizados (cristales
metaacutelicos)
Fuerzas presentes Enlaces ioacutenicos
Enlaces covalentes
intramoleculares
Fuerzas
intermoleculares
(De Van der Waals o
de puentes de
Hidroacutegeno)
Enlaces covalentes Enlaces
metaacutelicos
Puntos de fusioacuten Altos por encima de
600 ordmC
Bajos en general de
-272 ordmC a 400 ordmC Elevados entre 1200 ordmC y
3600 ordmC Variados de -39
ordmC a 3400 ordmC
Solubilidad Solubles en agua y
otros disolventes
polares
Insolubles en agua
Las sustancias
apolares son
solubles en
disolventes apolares
(orgaacutenicos) Las
polares en
disolventes polares
(como el agua)
Insolubles
Insolubles
Solubles en otro
metal fundido
(aleaciones)
Conductividad
eleacutectrica
Conductores soacutelo en
disolucioacuten o
fundidos
(Electrolitos de 2ordm
orden)
Sustancias apolares
no conductoras
Sustancias polares
algo conductoras
No conductores Buenos
conductores en
estado soacutelido
(electrones
libres)
Otras
caracteriacutesticas
Forman redes
cristalinas de gran
estabilidad
La disolucioacuten de
los compuestos
ioacutenicos produce la
disociacioacuten ioacutenica de
eacutestos
Duros fraacutegiles y
quebradizos
En condiciones
ordinarias pueden
ser gases liacutequidos o
soacutelidos volaacutetiles
Soacutelidos muy blandos
Puntos de fusioacuten y
de ebullicioacuten bajos
porque al fundir o
hervir soacutelo se
rompen las
atracciones
intermoleculares
Los maacutes duros de todos
los soacutelidos como
consecuencia de la gran
estabilidad de sus
enlaces
No conducen la
electricidad ya que no
tienen iones y sus
electrones de valencia
claramente localizados
carecen de libertad de
desplazamiento
Los valores maacutes
altos de puntos
de fusioacuten
corresponden a
los metales de
las series de
transicioacuten
Densidades
elevadas debido
a sus estructuras
compactas
Buenas
propiedades
mecaacutenicas
tenaces duacutectiles
y maleables
Ejemplos NaCl CaBr2 KI
Ca O K2O K2SO4
H20 (s) I2 S8
C10 H8 (naftaleno)
C12H22O11 (sacarosa)
C6H1206 (glucosa)
Gases H2 O2 N2
NH3 HF
C (diamante)
Si O2 (cuarzo) SiC (carborundo)
Al Na Ca Fe
Cu Au Ag
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
582
DOCUMENTO DE APOYO
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
583
DOCUMENTO DE APOYO MAPA CONCEPTUAL
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
569
DOCUMENTO BIOGRAacuteFICO SISTEMA PERIOacuteDICO Y ENLACE QUIacuteMICO (Adaptado del almanaque del 2002 de la Sociedad Canaria de profesores de fiacutesica y quiacutemica)
Dimitri Mendelegraveiev (1834-1907) nacioacute en Tobolsk (Siberia) y era el maacutes pequentildeo de trece
hermanos En 1856 terminoacute su carrera de quiacutemica y en 1867 fue
nombrado profesor de quiacutemica inorgaacutenica en la Universidad de
San Petersburgo En la formulacioacuten de su Ley Perioacutedica que
se recoge en el texto ldquoLos principios de la Quiacutemica consideroacute
que las propiedades de los aacutetomos se encontraban relacionadas
con sus masas atoacutemicas lo que constituyoacute una idea brillante por
aquella eacutepoca ya que no se conociacutea nada acerca de la estructura
atoacutemica Mendelegraveiev dejo huecos en su tabla y posteriormente
se comproboacute que tenla razoacuten con el descubrimiento de
elementos como el galio (1874) escandio (1879) y germanio
(1885) Hoy se sabe que la base fundamental de la periodicidad
es el nuacutemero atoacutemico y no la masa atoacutemica
En el antildeo 1890 renuncioacute a la Universidad por el trato opresivo
que el gobierno daba a los estudiantes algunos fueron exiliados
a Siberia por la falta de libertad acadeacutemica
Friedrich August Kekuleacute
(1829-1896) quiacutemico alemaacuten al
que se le reconoce el
establecimiento de las bases de
la moderna teoriacutea estructural de
la quiacutemica orgaacutenica En 1858
demostroacute que el carbono era
tetravalente y que sus aacutetomos
podiacutean unirse formando largas
cadenas lo que facilitoacute la
comprensioacuten de los compuestos
orgaacutenicos Descubrioacute la
estructura ciacuteclica de los
compuestos aromaacuteticos como el
benceno de gran importancia
para el desarrollo posterior de
los colorantes
Glibert Newton Lewis (1875-
1946) nacioacute en Massachusetts
En la universidad de Harvard
alcanzoacute el grado de doctor en
1899 y en 1912 fue nombrado
profesor en la Universidad de
Berkeley (California)
Contribuyoacute en diversas aacutereas de
la quiacutemica y fue el primero en
proponer que los aacutetomos
podriacutean mantenerse unidos por
medio de la comparacioacuten de
electrones De acuerdo con esta
idea introdujo el simbolismo de
las estructuras en las que los
electrones de valencia se
representan por puntos Linus Pauling nacioacute en Portland (USA)
en 1901 y se doctoroacute en quiacutemica en 1925
Ha realizado muchas contribuciones a la
comprensioacuten de la naturaleza del enlace
quiacutemico As introdujo conceptos como
electronegatividad y estructuras
resonantes En 1939 publicoacute sus ideas
sobre el enlace quiacutemico en un texto
titulado La Naturaleza del enlace
quiacutemico En 1954 recibioacute el premio
Nobel de quiacutemica por su trabajo de la
estructura molecular En 1962 recibioacute por
segunda vez el Premio Nobel ahora el de
la Paz
Wolfgang Pauil (1900-1958)
fiacutesico austriacuteaco que obtuvo el
Premio Nobel de fiacutesica en 1945
por el descubrimiento del
principio de exclusioacuten que lleva
su nombre Un artiacuteculo titulado
Los principios fundamentales de
la mecaacutenica cuaacutentica escrito en
1933 para el Handbuch der
Physik es reconocido como uno
de los mejores tratados de fiacutesica
cuaacutentica
GUIacuteA DE LECTURA 1 Lee el documento biograacutefico y realiza un esquema que recoja las ideas fundamentales del mismo
2 Despueacutes de leer el documento biograacutefico elige uno de los cientiacuteficos que aparecen en el mismo y busca la
informacioacuten necesaria y completa sus aspectos biograacuteficos utilizando la ficha y los documentos de apoyo
entregados por el profesorado sentildealando sus principales aportaciones a la Ciencia y a la Sociedad
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
570
TEXTO MENDELEIEV Y LA CLASIFICACIOacuteN DE LOS ELEMENTOS
laquoLa clasificacioacuten maacutes corriente de los elementos en metales y no metales esta basada en las
diferencias fiacutesicas entre ellos pero dicha divisioacuten no es tan niacutetida como pareciacutea Por ejemplo el
foacutesforo y otros elementos actuacutean como metales o como no metales seguacuten las ocasiones
Algunos grupos de elementos sin duda forman un todo y representan una serie natural de
manifestaciones semejantes de la materia (haloacutegenos grupo del nitroacutegeno alcalino-teacuterreos etc)
pero el descubrimiento de nuevos elementos tales como el rubidio el cesio y el talio para los
que no se habiacutea previsto sitio en las familias de elementos hasta entonces elaboradas indicaba
lo limitados que eran nuestros conocimientos Por otra parte las propiedades fiacutesicas de los
elementos tales como las oacutepticas eleacutectricas magneacuteticas etc no pueden servir como guiacutea para
una clasificacioacuten de los mismos pues aunque muchas de dichas propiedades se han determinado
con precisioacuten para algunos de ellos lo cierto a que un mismo elemento puede presentar
enormes diferencias en sus propiedades seguacuten el estado en que se encuentre Asiacute por ejemplo
podemos citar el caso del grafito y el diamante
Sin embargo a pesar de las diferencias entre las propiedades que un elemento puede presentar
seguacuten el estado en que se encuentre existe laquoalgoraquo que no cambia que nos permite afirmar que
se trata del mismo elemento En este sentido el uacutenico valor que no cambia que es el mismo
tanto en elemento libre (cualquiera que sea su estado) como cuando se ha combinado con otros
formando compuestos es la masa atoacutemica del elemento Por esta razoacuten me he ocupado de
buscar un sistema de clasificacioacuten de los elementos quiacutemicos basaacutendome en las masas
atoacutemicas El primer intento que hice en esa direccioacuten fue el siguiente Seleccioneacute los elementos
de masa atoacutemica maacutes pequentildea y los ordeneacute de manera creciente Con esto vi que apareciacutea una
periodicidad en sus propiedades raquo
Ensayos de ordenacioacuten de los elementos Dimitri Ivanovich Mendeleieff (1834 - 1907)
ACTIVIDADES
0 Analiza el texto de Mendeleiev y extrae las ideas maacutes importantes 1 iquestQueacute otros intentos conoces de clasificacioacuten de los
elementos Descriacutebelos 2 iquestEn que propiedad se basaba la clasificacioacuten perioacutedica de
los elementos de Mendeleiev 3 iquestEn la actualidad que propiedad se utiliza para la
clasificacioacuten perioacutedica de los elementos 4 Lee la siguiente biografiacutea de Mendeleiev y realiza un
resumen sentildealando los aspectos fundamentales de la misma
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
571
MENDELEacuteIEV DIMITRI IVAacuteNOVICH (1834-1907) Quiacutemico ruso conocido sobre todo por haber elaborado la tabla perioacutedica de los elementos quiacutemicos Esta
tabla expone una periodicidad (una cadencia regular) de las propiedades de los elementos cuando estaacuten
dispuestos seguacuten la masa atoacutemica
Mendeleacuteiev nacioacute en Tobolsk (Siberia) estudioacute quiacutemica en la Universidad de San Petersburgo y en 1859 fue
enviado a estudiar a la Universidad de Heidelberg Alliacute conocioacute al quiacutemico italiano Stanislao Cannizzaro
cuyos planteamientos sobre la masa atoacutemica determinaron su opinioacuten Participo con eacutel en eI I Congreso
Internacional de quiacutemica en Karlsruhe en 1860 Mendeleacuteiev regresoacute a San Petersburgo y fue profesor de
quiacutemica en el Instituto Teacutecnico en 1863 y profesor de quiacutemica general en la Universidad de San Petersburgo
en 1866 Escribioacute los dos voluacutemenes de Principios de quiacutemica (1868-1870) uno de los primeros libros de
texto sobre quiacutemica que se convirtioacute en un claacutesico traducido al ingleacutes en 1905 Durante la elaboracioacuten de este
libro Mendeleacuteiev intentoacute clasificar los elementos seguacuten sus propiedades quiacutemicas En 1869 publicoacute la
primera versioacuten de la tabla perioacutedica En 1871 publicoacute una versioacuten corregida en la que dejaba huecos
para elementos todaviacutea desconocidos Su tabla y sus teoriacuteas ganaron una mayor aceptacioacuten cuando
posteriormente se descubrieron tres de estos elementos el galio el germanio y el escandio Fue
galardonado con la medalla Davy por la Royal Society en 1882
Entre las investigaciones de Mendeleacuteiev tambieacuten hay que mencionar el estudio de la teoriacutea quiacutemica de la
disolucioacuten la expansioacuten teacutermica de los liacutequidos y la naturaleza del petroacuteleo de Bakuacute En 1887 emprendioacute un
viaje en globo en solitario para estudiar un eclipse solar
En 1890 abandonoacute la universidad como consecuencia de su postura poliacutetica partidaria de reformas sociales
En 1893 fue director del departamento de Pesas y Medidas de San Petersburgo cargo que desempentildeoacute hasta su
muerte
En su honor el elemento quiacutemico artificial de nuacutemero atoacutemico 101 obtenido en 1965 en el ciclotroacuten de
Berkeley por el equipo de Seaborg ha recibido el nombre de mendelevio
MENDELEIEV Y EL SISTEMA PERIOacuteDICO DE LOS ELEMENTOS
A mediados del siglo XIX se conociacutean ciertos elementos quiacutemicos como el hidroacutegeno el oxiacutegeno el
hierro el cloro etc hasta un nuacutemero de maacutes de cincuenta
Estos elementos diferiacutean mucho en sus propiedades y aparentemente pareciacutea existir poco o ninguacuten orden
entre ellos En estas circunstancias se celebroacute en la ciudad alemana de Karlsruhe el primer congreso
internacional de Quiacutemica era el antildeo 1860 A este congreso asistieron ciento cuarenta delegados de
todo el mundo y una de las conclusiones maacutes importantes del mismo fue la aceptacioacuten mayoritaria del
meacutetodo propuesto por Stanislao Cannizaro para la determinacioacuten de las masas de los aacutetomos de los
distintos elementos quiacutemicos (masas atoacutemicas)
Tambieacuten en dicho congreso Cannizaro defendioacute la hipoacutetesis de su maestro Avogadro (hoy ley por estar
perfectamente comprobada) mostrando pruebas experimentales que la apoyaban e hizo valer su
fecundidad 49 antildeos despueacutes de haber sido emitida y rechazada por sus contemporaacuteneos devolviendo asiacute
el meacuterito a Avogadro que habiacutea ya muerto haciacutea 4 antildeos
Entre los asistentes al congreso se encontraba el quiacutemico ruso Dimitri Mendeleiev quien impresionado
por los trabajos de Cannizaro comenzoacute a estudiar la lista de los elementos quiacutemicos conocidos
organizaacutendolos a partir de las regularidades en el comportamiento quiacutemico de los distintos elementos
obtenidos de modo experimental a lo largo de siglos Mendeleiev ordenoacute los 63 elementos conocidos
seguacuten el orden creciente de sus masas atoacutemicas Publicoacute esta ordenacioacuten en forma de tabla en 1869 a la
que llamoacute tabla perioacutedica de los elementos En su obra Principios de Quiacutemica describe su ley
Perioacutedica con las siguientes palabras
Disponiendo los elementos conforme a sus masas atoacutemicas crecientes se obtiene una repeticioacuten
perioacutedica de propiedades Esto es lo que anuncia la ley Perioacutedica las Propiedades de los cuerpos simples
y sus combinaciones son una funcioacuten perioacutedica de la masa atoacutemica del elemento
En dicha tabla Mendeleiev dejoacute algunos espacios vaciacuteos huecos que de acuerdo con el criterio seguido
(los elementos de una misma columna grupos o familias tienen las mismas propiedades) deberiacutean
corresponder a elementos que todaviacutea no se hablan descubierto y de los que eacutel predice sus propiedades
aproximadas Al verse confirmadas sus hipoacutetesis Mendeleiev es aclamado y su tabla universalmente
aceptada El Sistema Perioacutedico constituyoacute un eacutexito fundamental y espectacular de la teoriacutea atoacutemico-
molecular de la materia propuesta por Dalton Algo parecido a Mendeleiev hizo el alemaacuten Victor Meyer
por la misma eacutepoca pero menos completo
Elaboracioacuten propia
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
572
EL SISTEMA PERIOacuteDICO ACTUAL
Debido a Werner y Paneth Esta basado en la tabla perioacutedica de Mendeleiev
Ordena los 105 elementos conocidos por orden creciente de su nuacutemero atoacutemico (nordm de
protones del nuacutecleo)
Los elementos
quiacutemicos estaacuten ordena
dos en 7 filas o periodos
y 18 columnas a grupos
Los elementos que
pertenecen a un mismo
grupo o familia tienen un
comportamiento quiacutemico
muy parecido es decir
son elementos que
reaccionan frente a las
demaacutes sustancias de un
modo similar
La mayoriacutea de los grupos reciben nombres especiales Grupo IA (1) o de los metales alcalinos grupo IIA (2) o de los metales alcalino - teacuterreos grupo VII A (17) o de los haloacutegenos etc
ACTIVIDADES
1 Realiza una atenta lectura del texto y extrae las ideas maacutes importantes
que encuentres
2 iquestCuaacutentos elementos ordeno Mendeleiev en su eacutepoca iquestPor queacute dejo
algunos espacios vaciacuteos o huecos en su tabla original iquestQueacute correcciones
principales han sido realizadas en la actualidad
3 iquestCoacutemo pudo Mendeleiev descubrir un principio adecuado de
clasificacioacuten de los elementos sin saber nada dela estructura electroacutenica de
los aacutetomos
4 iquestQueacute resultados aporto el primer congreso Internacional de quiacutemica de Karlsruhe en 1860
5 Busca la informacioacuten necesaria y contesta sentildealando el antildeo de descubrimiento el
descubridor y como se descubrioacute
a) Dos elementos que fueron descubiertos por espantildeoles
b) Los elementos conocidos desde la prehistoria c) Los elementos conocidos en la edad media
d) Los elementos descubiertos antes del siglo XVIII e) Los elementos s descubiertos en el
siglo XVIII f) Los elementos descubiertos en el siglo XIX g) Los elementos descubiertos a
partir de 1950 h) Los elementos transuraacutenidos i) Los elementos transactiacutenidos
6 iquestEn queacute siglo se ha descubierto mayor nuacutemero de elementos iquestCuaacutentos iquestPor queacute
crees que se produjo dicha explosioacuten demograacutefica de elementos 7 La primera cuarta parte del siglo XIX fue dominada por el quiacutemico britaacutenico Humphry Davy
y por el quiacutemico sueco Joumlns Jacob Berzelius
a) Busca informacioacuten y sentildeala los nombres de los elementos que descubrioacute cada uno de
ellos y el antildeo que los descubrioacute
b) Sentildeala el origen del nombre de cada elemento y el procedimiento de obtencioacuten de
algunos de ellos
c) Indica algunas de las publicaciones y las implicaciones sociales de dichos
descubrimientos
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
573
ELEMENTOS QUIacuteMICOS DESCUBIERTOS POR ESPANtildeOLES
De los elementos naturales conocidos tres han sido descubiertos o identificados como tales por
espantildeoles El platino por Antonio de Ulloa en 1748 el wolframio por los hermanos Antonio y
Fausto de Elhuyar en 1783 y el vanadio por Andres Manuel del Rio en 1801 La importancia
de estos descubrimientos fue importantiacutesimo teniendo en cuenta que en
aquella eacutepoca uno de los objetivos fundamentales de la Quiacutemica que
orientaba el trabajo investigador de la mayoriacutea de los quiacutemicos era el
descubrimiento de los elementos quiacutemicos
El platino de platina plata fue descubierto por Antonio de Ulloa en
1735 en unas minas cuando iba en una expedicioacuten cientiacutefica de Colombia
a Peruacute
En el caso del wolframio tambieacuten llamado tungsteno la mayoriacutea de los
libros extranjeros atribuyen el descubrimiento a Scheele en 1781 Esto no
es cierto fueron los hermanos logrontildeeses Fausto y Juan Joseacute Elhuyar en 1783 quienes lo
aislaron por primera vez a partir de un mineral obtenido en Espantildea la Wolframita tratada con
carbono El propio Sheele reconocioacute en una carta la prioridad espantildeola del descubrimiento El
nombre proviene de woacutelfram quizaacute formado por wolf laquo loboraquo y ram laquo suciedadraquo aplicado tal
vez por los mineros despectivamente al encontrarlo en vez del estantildeo que buscaban
El tercer elemento es el vanadio del latiacuten moderno laquovanadiumraquo en memoria del sobrenombre
de Freya Vanadis nombre de una diosa del antiguo panteoacuten escandinavo El nombre de
vanadio le fue puesto en el antildeo 1830 atribuyeacutendoselo a un quiacutemico sueco pero su verdadero
descubridor fue el quiacutemico madrilentildeo Andreacutes Manuel del Riacuteo en 1801 quien lo denominoacute
eritronio pero no se le reconocioacute al creerse entonces que era cromo impuro
Portada de la memoria el
descubrimiento del
Wolframio
El nombre vulgar del
elemento wolframio en ingleacutes
y en franceacutes es ldquotungstenordquo
Sin embargo la IUPAC
recomienda que el nombre de
los compuestos sea en todos
los idiomas el derivado del
que propusieron los
descubridores del elemento
Dice el texto en ingleacutes del
acuerdo de la IUPAC
ldquowolframate and not
tungstaterdquo
Fausto de
Elhuyar
Juan Joseacute de
Elhuyar
Al final de su Memoria sobre el descubrimiento del wolframio escriben los hermanos Elhuyar
laquoDaremos a este nuevo metal el nombre de wolfram tomaacutendolo del de la materia de la que lo
hemos sacado Este nombre responde mejor que el de tungsteno por ser el wolfram un mineral
que se conociacutea mucho antes Mudamos su terminacioacuten m en n para acomodar mejor al
genio de nuestra lengua las denominaciones de las sales que se forman con esta sustancia
llamaacutendolas sales volfraacutemicasraquo Escribiacutean los nombres del mineral y del elemento obtenido de
eacutel con v porque la W (con la que se escribiacutea el mineral e lenguas) era inexistente en la lengua
espantildeola del XVIII
A1 Indica para los descubridores espantildeoles de elementos quiacutemicos Antonio de Ulloa los
hermanos Elhuyar y Andreacutes Manuel del Riacuteo que elementos descubrieron y coacutemo lo hicieron
Busca y realiza una pequentildea biografiacutea de cada uno de ellos
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
574
COMENTARIOS DE TEXTOS ORIGINALES DE BLAS CABRERA
LOS AacuteTOMOS
Por uacuteltimo conviene insistir en que el cuadro de Mendelejeff al establecer las analogiacuteas y diferencias entre los aacutetomos revela una organizacioacuten de la distribucioacuten de los electrones que ciertamente no es caprichosa Sin salirnos de las noticias que nos suministran los fenoacutemenos eleacutectricos pongamos en evidencia que la condicioacuten de iones no es la normal de los aacutetomos de la materia en general El estado normal de equilibrio es siempre el neutro La presencia de iones simples o compuestos supone fuerzas entre ellos particularmente el grupo maacutes importante de las llamadas valencias La presencia de los electrones en los aacutetomos exige por tanto para su neutralizacioacuten la existencia de cargas positivas la cual hasta ahora no la hemos sentildealado sino en el caso de los cationes atribuidos a la peacuterdida de electrones El descubrimiento efectivo de su intervencioacuten como constituyente de la materia ha sido una de las obras fundamentales realizadas por Rutherford el sucesor de JJ Thomson en el laboratorio Cavendish de Cambridge Inglaterra El meacutetodo utilizado para este fin ha sido el bombardeo de los cuerpos mediante el tipo de radiaciones llamadas α de los cuerpos radiactivos proyectiles de fantaacutestica energiacutea que lanzan principalmente algunos de los aacutetomos de gran masa descubiertos por los esposos Curie y a cuyo conocimiento contribuyeron activamente Rutherford y sus disciacutepulos Tales proyectiles estaacuten electrizados positivamente y al penetrar de modo violento en los aacutetomos descubren en las profundidades de eacutestos un nuacutecleo que les desviacutea de su trayecto rectiliacuteneo precisamente porque estos estaacuten tambieacuten electrizados de modo positivo y repelen a las partiacuteculas α Asiacute se ha encontrado el lugar donde se oculta esta carga Precisamente las propias partiacuteculas α no son otra cosa que nuacutecleos de He desprovistos de sus dos electrones que le acompantildean en el estado neutro seguacuten indica el cuadro de Mendelejeff Esto nos fuerza a pensar que al menos los aacutetomos maacutes pesados contienen en su seno dichos nuacutecleos de He ya formados y aun se ha probado que estaacuten formando parte de los propios nuacutecleos denunciando que esta nueva regioacuten de los aacutetomos posee una organizacioacuten muy compleja A su conocimiento se ha llegado por el meacutetodo del bombardeo ya indicado Las quebraduras violentas de su trayectoria son la consecuencia de que en ellos se encierra la casi totalidad de la masa de cada aacutetomo y tambieacuten denuncia que precisamente por ser una carga positiva numeacutericamente igual que la que poseen los Z electrones que hemos dicho forman parte del aacutetomo que ocupa el lugar Z en el cuadro de Mendelejeff Seguacuten eacuteste puede ya darse una primera descripcioacuten de los aacutetomos distribuyendo en ellos un nuacutecleo que contiene casi toda la masa del aacutetomo y toda su carga positiva Todo ello concentrado en un volumen muy pequentildeo que para los aacutetomos maacutes masivos apenas alcanza un diezmileacutesimo del tamantildeo total del aacutetomo En el resto de eacutel que llamaremos zona cortical soacutelo existen los Z electrones de los que ya hemos hablado donde caben holgadamente puesto que cada uno seguacuten hemos visto poco maacutes arriba tiene apenas un radio del orden de un 100 mileacutesimo del aacutetomo completo y por tanto ocupan igual que una mosca en un saloacuten de algunos centenares de metros cuacutebicos de cabida
Clave de lectura del texto Los aacutetomos de Blas Cabrera 1 Realiza un resumen del texto Sentildealando las ideas principales 2 Estudiar los teacuterminos nuevos que aparecen en eacutel Realiza la correspondiente ficha de vocabulario 3 iquestQueacute es el cuadro de Mendelejeff iquestExisten otros similares Hacer un estudio sobre ello consultando la bibliografiacutea a su alcance 4 Definir el concepto de ioacuten y poner ejemplos
5 iquestQueacute son las partiacuteculas 6 iquest Coacutemo se entendiacutea en esta eacutepoca lo que era un aacutetomo iquest Existen diferencias con las creencias actuales Expliacutequelo detalladamente 7 iquestQueacute son los modelos atoacutemicos iquestCuantos modelos atoacutemicos conoces iquestEn que consiste el modelo atoacutemico de Rutherford En que ideas se baso que hechos consiguioacute explicar cuaacuteles son sus limitaciones Por que otros modelos ha sido sustituido 8 Realiza una pequentildea biografiacutea de Blas Cabrera sentildealando sus principales aportaciones a la Ciencia las principales instituciones en las que participo y los aspectos maacutes relevantes de la sociedad de su eacutepoca 9 Describe coacutemo era la situacioacuten de la ciencia y de los cientiacuteficos en Espantildea en la primera mitad del siglo XX Sentildeala la influencia de los diferentes momentos sociales en el desarrollo de la Ciencia 10 iquestQuieacutenes eran los esposos Curie Habla de ellos iquestCuaacuteles fueron sus aportaciones cientiacuteficas iquestQueacute aplicaciones han tenido sus descubrimientos iquestQueacute influencia han tenido las mismas en la sociedad
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
575
AacuteTOMOS Y MOLEacuteCULAS1
Otra circunstancia interesante que conviene analizar cuando se estudia la nocioacuten de
materia y su evolucioacuten es la suerte que corrioacute el viejo problema del atomismo o continuidad que
dividioacute profundamente a los filoacutesofos del mundo griego Los aacutetomos de Anaxaacutegoras Demoacutecrito
y Leucipo significan la imposibilidad de la divisioacuten indefinida de la materia y en vez de ella la
seguridad de que existe un liacutemite inferior para el tamantildeo posible de las partiacuteculas separables de
un cuerpo con la condicioacuten de mostrar identidad de naturaleza con el cuerpo primitivo Cuando
la naturaleza de estas hipoteacuteticas partiacuteculas que limitan la divisioacuten es ideacutentica para todas se las
llama hoy moleacuteculas La divisioacuten de ellas es auacuten posible formando los aacutetomos y pueden ser
ideacutenticas o heterogeacuteneas En el primer supuesto el cuerpo se dice simple y en el segundo
compuesto El nuacutemero de cuerpos simples es pequentildeo no llegan a un centenar los aacutetomos que se
han podido obtener mientras que el de moleacuteculas compuestas con ellos es praacutecticamente
indefinido
Clave de lectura
Despueacutes de leer detenidamente este fragmento del mencionado artiacuteculo de Blas Cabrera intenta
contestar las siguientes cuestiones
1 Enuncia brevemente cada una de las teoriacuteas atoacutemicas que se han dado
2 iquestCoacutemo define Cabrera los cuerpos simples y los compuestos Expliacutecalo con claridad
3 Define con tus palabras aacutetomo moleacutecula elemento compuesto
4 iquestQuieacuten fue Blas Cabrera Haz una pequentildea biografiacutea del mismo iquestQueacute otros cientiacuteficos
espantildeoles o extranjeros fueron contemporaacuteneos de eacutel
1
CABRERA B (1943) Cincuenta antildeos en la concepcioacuten del concepto de materia Cuadernos Americanos2 nordm 5 74-93 Meacutexico
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
576
Breve biografiacutea de Linus Pauling ldquoQuiacutemico y pacifistardquo
Linus Pauling
(Portland Oregoacuten 1901-Big Sur California 1994) Quiacutemico estadounidense
Profesor y director del instituto tecnoloacutegico de California investigoacute la
estructura molecular y los enlaces quiacutemicos de los compuestos complejos e
introdujo la mecaacutenica cuaacutentica en el estudio de la quiacutemica Sus trabajos le
valieron el premio Nobel de quiacutemica en 1954 Infatigable activista en favor de
la paz y contrario a las armas atoacutemicas por lo que recibioacute el premio Nobel de
la paz en 1962 y el premio Lenin de la paz en 1970 Reviste especial importancia su obra ldquoThe
Nature of the Chemical Bondrdquo (ldquoLa naturaleza del enlace quiacutemicordquo) (1939)
COMENTARIO DE TEXTO No maacutes guerra
Texto1 ldquoCreo que el descubrimiento de la fisioacuten controlada de nuacutecleos atoacutemicos y la liberacioacuten
controlada de energiacutea nuclear es el mayor hallazgo realizado desde que el hombre primitivo
descubrioacute el uso controlado del fuego Un solo kilo de material fisionable como fuente de energiacutea
equivale a maacutes de dos millones de kilogramos de carboacuten Si se tienen en cuenta la abundancia de
material fisionable en la naturaleza se comprende la promesa de energiacutea nuclear que representa
para el mundo del futuro y la posibilidad de que contribuya grandemente al bienestar humano si
la civilizacioacuten no es aniquilada antes por la guerra No podemos quedar impasibles ante la
posibilidad de que estos importantes descubrimientos cientiacuteficos puedan ser utilizados para el
sufrimiento y el exterminio de la humanidad Nos debemos oponer a toda costa a la escalada de
armamentos y al uso de la energiacutea nuclear para fines beacutelicos ldquo
Linus Pauling(1950) Quiacutemica General
Uno de los hombres maacutes activos en la campantildea contra las pruebas nucleares y uno de los de
mayor eacutexito en despertar la conciencia de la comunidad cientiacutefica fue Linus Pauling laureado con
el Premio Nobel de Quiacutemica y de la Paz En enero de 1958 Pauling entregoacute a Dag Hammaumlrshjoumlld
Secretario General de Las Naciones Unidas una peticioacuten firmada por 9235 cientiacuteficos (cantidad
que luego superoacute los 11000) correspondientes a 49 paiacuteses Entre los firmantes habiacutea muchos
premiados con el Nobel La peticioacuten era la siguiente
Texto 2 ldquoNosotros los cientiacuteficos abajo firmantes solicitamos que se realice ahora un acuerdo
internacional para detener las pruebas con armas nucleares
Cada ensayo de bomba nuclear difunde una carga adicional de elementos radioactivos sobre todo
territorio del mundo Cada suma adicional de radiacioacuten origina un dantildeo a la salud de los seres
humanos en el mundo entero y un dantildeo al plasma humano que importa la reproduccioacuten lo cual
lleva al aumento en la cantidad de nintildeos defectuosos que podraacuten nacer en futuras generaciones
Mientras estas armas soacutelo se encuentren en poder de tres potencias seraacute factible un acuerdo para
llegar a su control Si las pruebas continuacutean y si la posesioacuten de estas armas se extiende a otros
gobiernos aumentaraacute considerablemente el peligro de que estalle una catastroacutefica guerra nuclear
por la accioacuten irreflexivo de alguacuten liacuteder nacional irresponsable
Un acuerdo internacional que detenga ahora las pruebas de bombas nucleares podraacute servir como
primer paso hacia un desarme maacutes amplio y hacia la efectiva y final abolicioacuten de las armas
nucleares Terminar los experimentos con las bombas nucleares seraacute como los primeros rayos de
sol de la esperanza en que confiacutea la sufriente humanidadrdquo
(1958) Siguen 11000 firmas de eminentes cientiacuteficos de 49 paises PAULING L (1958) The Scientitists Petition to the United Nations in No More War Londres
Gollanez
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
577
TRABAJOS PRAacuteCTICOS DE ESTRUCTURA ATOacuteMICA
ENSAYOS A LA LLAMA OBJETIVO Reconocer la presencia de un elemento por el color de la llama
MATERIAL PRODUCTOS
Hilo de nicromo
Mechero Bunsen
Espaacutetula
Caacutepsulas de porcelana
Aacutecido clorhiacutedrico concentrado Sales (por ejemplo nitratos o cloruros) de sodio potasio estroncio bario y cobre
PROCEDIMIENTO 1 Pon en una caacutepsula de porcelana de 10 a 15 mi- de aacutecido clorhiacutedrico Con una espaacutetula antildeade una pequentildea cantidad del compuesto de sodio disponible 2 Humedece el extremo de un hilo de nicromo en la disolucioacuten anterior y aceacutercalo a la llama de un mechero Bunsen Procura que dicha llama sea lo maacutes incolora posible 3 Anota el color que adquiere la llama 4 Limpia el hilo de nicromo introducieacutendolo en otra caacutepsula que contenga uacutenicamente aacutecido clorhiacutedrico concentrado Repite los tres pasos anteriores con cada uno de los otros compuestos suministrados Rellena la tabla siguiente
Compuesto Color de la llama
Compuesto de sodio
Compuesto de potasio
Compuesto de estroncio
Compuesto de bario
Compuesto de cobre
ACTIVIDADES 1 Explica por queacute los iones metaacutelicos colorean la llama 2 iquestPor queacute es importante limpiar el hilo de nicromo antes de un nuevo ensayo 3 iquestCoacutemo se podriacutea detectar la presencia de alguno de los elementos anteriores en una muestra problema
Trabajo praacutectico orientado como una pequentildea investigacioacuten
iquestCoacutemo variacutea el comportamiento quiacutemico de los aniones cloruro bromuro y yoduro y la
variacioacuten de la afinidad electroacutenica entre los elementos cloro bromo y yodo
El cloro el bromo y el yodo son sustancias que se disuelven en agua
y en tetracloruro de carbono dando disoluciones coloreadas
Vamos a estudiar el desplazamiento de de cloruros bromuros y
yoduros por los haloacutegenos obteniendo la variacioacuten de la afinidad
electroacutenica competitiva de los haloacutegenos
Disentildea una experiencia que te permita averiguar la variacioacuten
del comportamiento quiacutemico de los aniones cloruro bromuro
y yoduro y la variacioacuten de la afinidad electroacutenica entre los
elementos cloro bromo y yodordquo
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
578
Espectros atoacutemicos
Objetivo
Observar el espectro continuo producido
por la luz solar
Observar el espectro discontinuo
producido por un tubo fluorescente y por
una laacutempara de sodio
Material
Espectroscopio de bolsillo o de laboratorio
Fundamento teoacuterico
Si hacemos pasar la luz solar a traveacutes del prisma oacuteptico de un
espectroscopio observamos que se desdobla y aparece a continuacioacuten una
serie de colores diferentes que llamamos espectro (lo que
comuacutenmente se denomina arco iris) Cada color corresponde a frecuencias
determinadas Asiacute la luz solar presenta un aspecto con todos los colores
que denominamos espectro continuo pues los liacutemites de
dichos colores no son niacutetidos y forman un todo ininterrumpido
Al analizar la radiacioacuten emitida por los aacutetomos se observa que cada aacutetomo soacutelo emite o absorbe radiacioacuten
de determinadas frecuencias que en los espectros aparecen como una serie de liacuteneas cuyo valor puede ser
medido mediante una escala superpuesta en ellos a tal efecto Se trata de espectros
discontinuos Un elemento quiacutemico emite siempre las mismas rayas cuyas frecuencias son
caracteriacutesticas de cada uno y sirven para identificarlo
Procedimiento
Observa la luz que proviene de una ventana analizaacutendola con el espectroscopio de
bolsillo y apreciaraacutes niacutetidamente el espectro continuo Dibuja en su cuaderno el espectro
obtenido
Baja las persianas y enciende un tubo fluorescente Observa y dibuja el espectro
Prepara la luz de sodio o de mercurio y observa y dibuja el espectro obtenido
Analiza y responde
Describe en cada caso tus observaciones sobre
El espectro de la luz solar
El espectro de la luz emitida por un tubo fluorescente
El espectro de la luz emitida por una laacutempara de sodio
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
579
INVESTIGANDO ELEMENTOS QUIacuteMICOS
Observacioacuten y propiedades de metales y no metales Se trata de estudiar y reconocer diferentes sustancias y realizar ensayos con sus propiedades que permitan clasificarlos en metales y no metales Actividades previas
A1 Sentildeala las principales diferencias entre metales y no metales comparando sus propiedades
fiacutesicas y las quiacutemicas
A2 Busca informacioacuten y recoge en una tabla las principales propiedades de sodio magnesio
aluminio cinc azufre y yodo
Trabajo experimental
A3 Realiza las experiencias que te permitan responder las preguntas sobre las siguientes
sustancias y analiza los resultados
1 Sodio
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta
iquestTiene brillo metaacutelico
iquestEs blando iquestEs muy reactivo
Observa y describe su reaccioacuten con el agua
2 Magnesio
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta
iquestTiene brillo metaacutelico helliphellip
iquestEs blando iquestEs muy reactivo
Observa y describe su combustioacuten reaccioacuten con el oxiacutegeno
3 Aluminio
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta
iquestTiene brillo metaacutelico
iquestEs blando iquestEs muy reactivo
Reaccioacuten con los aacutecidos (HCl)
Cinc
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta
iquestTiene brillo metaacutelico
iquestEs blando
iquestEs muy reactivo
Observa y describe su reaccioacuten con el agua
Reaccioacuten con los aacutecidos (HCl)
4 Azufre
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta
iquestTiene brillo metaacutelico
iquestEs blando iquestEs muy reactivo
Observa y describe su reaccioacuten al calentarlo
7 Yodo
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta iquestTiene brillo metaacutelico helliphelliphelliphelliphellip
iquestEs blando Es muy reactivo
Observa y describe lo que ocurre al calentarlo
ACTIVIDADES POSTERIORES A LA EXPERIENCIA A4 Realiza un informe en el que recojas los objetivos del trabajo praacutectico los materiales de
laboratorio utilizados el procedimiento seguido las dificultades encontradas los datos
obtenidos y los resultados y conclusiones a las que llegues
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
580
INVESTIGANDO EL TIPO DE ENLACE DE LAS SUSTANCIAS QUIacuteMICAS
iquestQueacute tipos de enlace y que propiedades tienen las diferentes
sustancias quiacutemicas
Las propiedades que presentan las diferentes sustancia estaacuten
relacionadas con su tipo de enlace por lo que podemos usar algunas
propiedades para identificar el tipo de enlace que presentan ioacutenico
covalente o metaacutelico
1 ACTIVIDADES INICIALES (Antes de la experiencia)
11 Indica alguna forma de diferenciar las sustancias ioacutenicas
covalentes y metaacutelicas
12 Realiza una lista con las propiedades que caracterizan los diferentes tipos de enlaces y que
sirven para diferenciarlos
13 De todas las propiedades mencionadas anteriormente sentildeala iquestCuaacuteles de ellas podriacuteas
comprobar faacutecilmente en el laboratorio
2 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
Averiguar el tipo de enlace a traveacutes de las propiedades que presentan siete sustancias
desconocidas dadas (Se puede tratar de sal comuacuten azuacutecar limaduras de cobre yodo azufre
glucosa nitrato de plomo)
21 Analiza el problema y formula varios interrogantes o preguntas cuya respuesta se pueda
abordar experimentalmente y no permita determinar el tipo de enlace de cada sustancia
3 EMISIOacuteN DE HIPOacuteTESIS 31 Basaacutendote en su aspecto fiacutesico anticipa una solucioacuten a modo de hipoacutetesis y sentildeala que
sustancias seguacuten sus aspecto crees que presentaran enlace ioacutenico cuaacuteles el covalente y cuales
enlace metaacutelico
4 DISENtildeO EXPERIMENTAL
41 Explica con detalle como procederiacuteas en el laboratorio para identificar el tipo de enlace que
tienen varias sustancias desconocidas
42 Haz una lista con el material y los reactivos que necesitas para poder identificar el tipo de
enlace de las diferentes sustancias En especial indica el procedimiento para poder determinar
a) punto de fusioacuten o ebullicioacuten b) solubilidad en agua c) solubilidad en un disolvente
orgaacutenico d) conductividad eleacutectrica (soacutelido fundido en disolucioacuten)
43 Prepara una tabla que te permita recoger los resultados experimentales con las diferentes
propiedades de las siete sustancias y que nos permitan determinar el tipo de enlace Compaacuterala
con la suministrada
5 REALIZACIOacuteN EXPERIMENTAL
51 Con el visto bueno del profesor o profesora realiza la experiencia siguiendo el plan disentildeado y
anotando los resultados y las observaciones necesarias Recoge al menos los datos suministrados en la
siguiente tabla
Sustancia Aspecto
fiacutesico
Punto de
fusioacuten
Solubilidad
en agua
Solubilidad
en C Cl4
Conductividad
Fundida o en
disolucioacuten
Tipo de
enlace
A
B
C
D
E
F 6 RESULTADOS EXPERIMENTALES REALIZACIOacuteN DE UN INFORME
61 Identifica las sustancias problema de la praacutectica con la lista de sustancias que te indique el
profesor
62 La sal y el azuacutecar se disuelven de forma parecida en agua iquestPor queacute una disolucioacuten es
conductora y la otra no iquestPor queacute las sustancias ioacutenicas tienen un alto punto de fusioacuten
63 Realiza un informe completo de todo el proceso realizado desde el anaacutelisis del problema a
los resultados obtenidos y las conclusiones que obtengas
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
581
DOCUMENTO DE APOYO
Tipos de sustancias seguacuten sus enlaces
Compuestos
ioacutenicos
Compuestos
covalentes
moleculares
Compuestos
covalentes atoacutemicos Metales
Partiacuteculas en el
cristal (Especies
quiacutemicas enlazadas)
Iones Cationes y
aniones
(Cristales ioacutenicos)
Moleacuteculas
Aacutetomos
(cristales covalentes )
Cationes y
electrones
deslocalizados (cristales
metaacutelicos)
Fuerzas presentes Enlaces ioacutenicos
Enlaces covalentes
intramoleculares
Fuerzas
intermoleculares
(De Van der Waals o
de puentes de
Hidroacutegeno)
Enlaces covalentes Enlaces
metaacutelicos
Puntos de fusioacuten Altos por encima de
600 ordmC
Bajos en general de
-272 ordmC a 400 ordmC Elevados entre 1200 ordmC y
3600 ordmC Variados de -39
ordmC a 3400 ordmC
Solubilidad Solubles en agua y
otros disolventes
polares
Insolubles en agua
Las sustancias
apolares son
solubles en
disolventes apolares
(orgaacutenicos) Las
polares en
disolventes polares
(como el agua)
Insolubles
Insolubles
Solubles en otro
metal fundido
(aleaciones)
Conductividad
eleacutectrica
Conductores soacutelo en
disolucioacuten o
fundidos
(Electrolitos de 2ordm
orden)
Sustancias apolares
no conductoras
Sustancias polares
algo conductoras
No conductores Buenos
conductores en
estado soacutelido
(electrones
libres)
Otras
caracteriacutesticas
Forman redes
cristalinas de gran
estabilidad
La disolucioacuten de
los compuestos
ioacutenicos produce la
disociacioacuten ioacutenica de
eacutestos
Duros fraacutegiles y
quebradizos
En condiciones
ordinarias pueden
ser gases liacutequidos o
soacutelidos volaacutetiles
Soacutelidos muy blandos
Puntos de fusioacuten y
de ebullicioacuten bajos
porque al fundir o
hervir soacutelo se
rompen las
atracciones
intermoleculares
Los maacutes duros de todos
los soacutelidos como
consecuencia de la gran
estabilidad de sus
enlaces
No conducen la
electricidad ya que no
tienen iones y sus
electrones de valencia
claramente localizados
carecen de libertad de
desplazamiento
Los valores maacutes
altos de puntos
de fusioacuten
corresponden a
los metales de
las series de
transicioacuten
Densidades
elevadas debido
a sus estructuras
compactas
Buenas
propiedades
mecaacutenicas
tenaces duacutectiles
y maleables
Ejemplos NaCl CaBr2 KI
Ca O K2O K2SO4
H20 (s) I2 S8
C10 H8 (naftaleno)
C12H22O11 (sacarosa)
C6H1206 (glucosa)
Gases H2 O2 N2
NH3 HF
C (diamante)
Si O2 (cuarzo) SiC (carborundo)
Al Na Ca Fe
Cu Au Ag
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
582
DOCUMENTO DE APOYO
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
583
DOCUMENTO DE APOYO MAPA CONCEPTUAL
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
570
TEXTO MENDELEIEV Y LA CLASIFICACIOacuteN DE LOS ELEMENTOS
laquoLa clasificacioacuten maacutes corriente de los elementos en metales y no metales esta basada en las
diferencias fiacutesicas entre ellos pero dicha divisioacuten no es tan niacutetida como pareciacutea Por ejemplo el
foacutesforo y otros elementos actuacutean como metales o como no metales seguacuten las ocasiones
Algunos grupos de elementos sin duda forman un todo y representan una serie natural de
manifestaciones semejantes de la materia (haloacutegenos grupo del nitroacutegeno alcalino-teacuterreos etc)
pero el descubrimiento de nuevos elementos tales como el rubidio el cesio y el talio para los
que no se habiacutea previsto sitio en las familias de elementos hasta entonces elaboradas indicaba
lo limitados que eran nuestros conocimientos Por otra parte las propiedades fiacutesicas de los
elementos tales como las oacutepticas eleacutectricas magneacuteticas etc no pueden servir como guiacutea para
una clasificacioacuten de los mismos pues aunque muchas de dichas propiedades se han determinado
con precisioacuten para algunos de ellos lo cierto a que un mismo elemento puede presentar
enormes diferencias en sus propiedades seguacuten el estado en que se encuentre Asiacute por ejemplo
podemos citar el caso del grafito y el diamante
Sin embargo a pesar de las diferencias entre las propiedades que un elemento puede presentar
seguacuten el estado en que se encuentre existe laquoalgoraquo que no cambia que nos permite afirmar que
se trata del mismo elemento En este sentido el uacutenico valor que no cambia que es el mismo
tanto en elemento libre (cualquiera que sea su estado) como cuando se ha combinado con otros
formando compuestos es la masa atoacutemica del elemento Por esta razoacuten me he ocupado de
buscar un sistema de clasificacioacuten de los elementos quiacutemicos basaacutendome en las masas
atoacutemicas El primer intento que hice en esa direccioacuten fue el siguiente Seleccioneacute los elementos
de masa atoacutemica maacutes pequentildea y los ordeneacute de manera creciente Con esto vi que apareciacutea una
periodicidad en sus propiedades raquo
Ensayos de ordenacioacuten de los elementos Dimitri Ivanovich Mendeleieff (1834 - 1907)
ACTIVIDADES
0 Analiza el texto de Mendeleiev y extrae las ideas maacutes importantes 1 iquestQueacute otros intentos conoces de clasificacioacuten de los
elementos Descriacutebelos 2 iquestEn que propiedad se basaba la clasificacioacuten perioacutedica de
los elementos de Mendeleiev 3 iquestEn la actualidad que propiedad se utiliza para la
clasificacioacuten perioacutedica de los elementos 4 Lee la siguiente biografiacutea de Mendeleiev y realiza un
resumen sentildealando los aspectos fundamentales de la misma
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
571
MENDELEacuteIEV DIMITRI IVAacuteNOVICH (1834-1907) Quiacutemico ruso conocido sobre todo por haber elaborado la tabla perioacutedica de los elementos quiacutemicos Esta
tabla expone una periodicidad (una cadencia regular) de las propiedades de los elementos cuando estaacuten
dispuestos seguacuten la masa atoacutemica
Mendeleacuteiev nacioacute en Tobolsk (Siberia) estudioacute quiacutemica en la Universidad de San Petersburgo y en 1859 fue
enviado a estudiar a la Universidad de Heidelberg Alliacute conocioacute al quiacutemico italiano Stanislao Cannizzaro
cuyos planteamientos sobre la masa atoacutemica determinaron su opinioacuten Participo con eacutel en eI I Congreso
Internacional de quiacutemica en Karlsruhe en 1860 Mendeleacuteiev regresoacute a San Petersburgo y fue profesor de
quiacutemica en el Instituto Teacutecnico en 1863 y profesor de quiacutemica general en la Universidad de San Petersburgo
en 1866 Escribioacute los dos voluacutemenes de Principios de quiacutemica (1868-1870) uno de los primeros libros de
texto sobre quiacutemica que se convirtioacute en un claacutesico traducido al ingleacutes en 1905 Durante la elaboracioacuten de este
libro Mendeleacuteiev intentoacute clasificar los elementos seguacuten sus propiedades quiacutemicas En 1869 publicoacute la
primera versioacuten de la tabla perioacutedica En 1871 publicoacute una versioacuten corregida en la que dejaba huecos
para elementos todaviacutea desconocidos Su tabla y sus teoriacuteas ganaron una mayor aceptacioacuten cuando
posteriormente se descubrieron tres de estos elementos el galio el germanio y el escandio Fue
galardonado con la medalla Davy por la Royal Society en 1882
Entre las investigaciones de Mendeleacuteiev tambieacuten hay que mencionar el estudio de la teoriacutea quiacutemica de la
disolucioacuten la expansioacuten teacutermica de los liacutequidos y la naturaleza del petroacuteleo de Bakuacute En 1887 emprendioacute un
viaje en globo en solitario para estudiar un eclipse solar
En 1890 abandonoacute la universidad como consecuencia de su postura poliacutetica partidaria de reformas sociales
En 1893 fue director del departamento de Pesas y Medidas de San Petersburgo cargo que desempentildeoacute hasta su
muerte
En su honor el elemento quiacutemico artificial de nuacutemero atoacutemico 101 obtenido en 1965 en el ciclotroacuten de
Berkeley por el equipo de Seaborg ha recibido el nombre de mendelevio
MENDELEIEV Y EL SISTEMA PERIOacuteDICO DE LOS ELEMENTOS
A mediados del siglo XIX se conociacutean ciertos elementos quiacutemicos como el hidroacutegeno el oxiacutegeno el
hierro el cloro etc hasta un nuacutemero de maacutes de cincuenta
Estos elementos diferiacutean mucho en sus propiedades y aparentemente pareciacutea existir poco o ninguacuten orden
entre ellos En estas circunstancias se celebroacute en la ciudad alemana de Karlsruhe el primer congreso
internacional de Quiacutemica era el antildeo 1860 A este congreso asistieron ciento cuarenta delegados de
todo el mundo y una de las conclusiones maacutes importantes del mismo fue la aceptacioacuten mayoritaria del
meacutetodo propuesto por Stanislao Cannizaro para la determinacioacuten de las masas de los aacutetomos de los
distintos elementos quiacutemicos (masas atoacutemicas)
Tambieacuten en dicho congreso Cannizaro defendioacute la hipoacutetesis de su maestro Avogadro (hoy ley por estar
perfectamente comprobada) mostrando pruebas experimentales que la apoyaban e hizo valer su
fecundidad 49 antildeos despueacutes de haber sido emitida y rechazada por sus contemporaacuteneos devolviendo asiacute
el meacuterito a Avogadro que habiacutea ya muerto haciacutea 4 antildeos
Entre los asistentes al congreso se encontraba el quiacutemico ruso Dimitri Mendeleiev quien impresionado
por los trabajos de Cannizaro comenzoacute a estudiar la lista de los elementos quiacutemicos conocidos
organizaacutendolos a partir de las regularidades en el comportamiento quiacutemico de los distintos elementos
obtenidos de modo experimental a lo largo de siglos Mendeleiev ordenoacute los 63 elementos conocidos
seguacuten el orden creciente de sus masas atoacutemicas Publicoacute esta ordenacioacuten en forma de tabla en 1869 a la
que llamoacute tabla perioacutedica de los elementos En su obra Principios de Quiacutemica describe su ley
Perioacutedica con las siguientes palabras
Disponiendo los elementos conforme a sus masas atoacutemicas crecientes se obtiene una repeticioacuten
perioacutedica de propiedades Esto es lo que anuncia la ley Perioacutedica las Propiedades de los cuerpos simples
y sus combinaciones son una funcioacuten perioacutedica de la masa atoacutemica del elemento
En dicha tabla Mendeleiev dejoacute algunos espacios vaciacuteos huecos que de acuerdo con el criterio seguido
(los elementos de una misma columna grupos o familias tienen las mismas propiedades) deberiacutean
corresponder a elementos que todaviacutea no se hablan descubierto y de los que eacutel predice sus propiedades
aproximadas Al verse confirmadas sus hipoacutetesis Mendeleiev es aclamado y su tabla universalmente
aceptada El Sistema Perioacutedico constituyoacute un eacutexito fundamental y espectacular de la teoriacutea atoacutemico-
molecular de la materia propuesta por Dalton Algo parecido a Mendeleiev hizo el alemaacuten Victor Meyer
por la misma eacutepoca pero menos completo
Elaboracioacuten propia
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
572
EL SISTEMA PERIOacuteDICO ACTUAL
Debido a Werner y Paneth Esta basado en la tabla perioacutedica de Mendeleiev
Ordena los 105 elementos conocidos por orden creciente de su nuacutemero atoacutemico (nordm de
protones del nuacutecleo)
Los elementos
quiacutemicos estaacuten ordena
dos en 7 filas o periodos
y 18 columnas a grupos
Los elementos que
pertenecen a un mismo
grupo o familia tienen un
comportamiento quiacutemico
muy parecido es decir
son elementos que
reaccionan frente a las
demaacutes sustancias de un
modo similar
La mayoriacutea de los grupos reciben nombres especiales Grupo IA (1) o de los metales alcalinos grupo IIA (2) o de los metales alcalino - teacuterreos grupo VII A (17) o de los haloacutegenos etc
ACTIVIDADES
1 Realiza una atenta lectura del texto y extrae las ideas maacutes importantes
que encuentres
2 iquestCuaacutentos elementos ordeno Mendeleiev en su eacutepoca iquestPor queacute dejo
algunos espacios vaciacuteos o huecos en su tabla original iquestQueacute correcciones
principales han sido realizadas en la actualidad
3 iquestCoacutemo pudo Mendeleiev descubrir un principio adecuado de
clasificacioacuten de los elementos sin saber nada dela estructura electroacutenica de
los aacutetomos
4 iquestQueacute resultados aporto el primer congreso Internacional de quiacutemica de Karlsruhe en 1860
5 Busca la informacioacuten necesaria y contesta sentildealando el antildeo de descubrimiento el
descubridor y como se descubrioacute
a) Dos elementos que fueron descubiertos por espantildeoles
b) Los elementos conocidos desde la prehistoria c) Los elementos conocidos en la edad media
d) Los elementos descubiertos antes del siglo XVIII e) Los elementos s descubiertos en el
siglo XVIII f) Los elementos descubiertos en el siglo XIX g) Los elementos descubiertos a
partir de 1950 h) Los elementos transuraacutenidos i) Los elementos transactiacutenidos
6 iquestEn queacute siglo se ha descubierto mayor nuacutemero de elementos iquestCuaacutentos iquestPor queacute
crees que se produjo dicha explosioacuten demograacutefica de elementos 7 La primera cuarta parte del siglo XIX fue dominada por el quiacutemico britaacutenico Humphry Davy
y por el quiacutemico sueco Joumlns Jacob Berzelius
a) Busca informacioacuten y sentildeala los nombres de los elementos que descubrioacute cada uno de
ellos y el antildeo que los descubrioacute
b) Sentildeala el origen del nombre de cada elemento y el procedimiento de obtencioacuten de
algunos de ellos
c) Indica algunas de las publicaciones y las implicaciones sociales de dichos
descubrimientos
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
573
ELEMENTOS QUIacuteMICOS DESCUBIERTOS POR ESPANtildeOLES
De los elementos naturales conocidos tres han sido descubiertos o identificados como tales por
espantildeoles El platino por Antonio de Ulloa en 1748 el wolframio por los hermanos Antonio y
Fausto de Elhuyar en 1783 y el vanadio por Andres Manuel del Rio en 1801 La importancia
de estos descubrimientos fue importantiacutesimo teniendo en cuenta que en
aquella eacutepoca uno de los objetivos fundamentales de la Quiacutemica que
orientaba el trabajo investigador de la mayoriacutea de los quiacutemicos era el
descubrimiento de los elementos quiacutemicos
El platino de platina plata fue descubierto por Antonio de Ulloa en
1735 en unas minas cuando iba en una expedicioacuten cientiacutefica de Colombia
a Peruacute
En el caso del wolframio tambieacuten llamado tungsteno la mayoriacutea de los
libros extranjeros atribuyen el descubrimiento a Scheele en 1781 Esto no
es cierto fueron los hermanos logrontildeeses Fausto y Juan Joseacute Elhuyar en 1783 quienes lo
aislaron por primera vez a partir de un mineral obtenido en Espantildea la Wolframita tratada con
carbono El propio Sheele reconocioacute en una carta la prioridad espantildeola del descubrimiento El
nombre proviene de woacutelfram quizaacute formado por wolf laquo loboraquo y ram laquo suciedadraquo aplicado tal
vez por los mineros despectivamente al encontrarlo en vez del estantildeo que buscaban
El tercer elemento es el vanadio del latiacuten moderno laquovanadiumraquo en memoria del sobrenombre
de Freya Vanadis nombre de una diosa del antiguo panteoacuten escandinavo El nombre de
vanadio le fue puesto en el antildeo 1830 atribuyeacutendoselo a un quiacutemico sueco pero su verdadero
descubridor fue el quiacutemico madrilentildeo Andreacutes Manuel del Riacuteo en 1801 quien lo denominoacute
eritronio pero no se le reconocioacute al creerse entonces que era cromo impuro
Portada de la memoria el
descubrimiento del
Wolframio
El nombre vulgar del
elemento wolframio en ingleacutes
y en franceacutes es ldquotungstenordquo
Sin embargo la IUPAC
recomienda que el nombre de
los compuestos sea en todos
los idiomas el derivado del
que propusieron los
descubridores del elemento
Dice el texto en ingleacutes del
acuerdo de la IUPAC
ldquowolframate and not
tungstaterdquo
Fausto de
Elhuyar
Juan Joseacute de
Elhuyar
Al final de su Memoria sobre el descubrimiento del wolframio escriben los hermanos Elhuyar
laquoDaremos a este nuevo metal el nombre de wolfram tomaacutendolo del de la materia de la que lo
hemos sacado Este nombre responde mejor que el de tungsteno por ser el wolfram un mineral
que se conociacutea mucho antes Mudamos su terminacioacuten m en n para acomodar mejor al
genio de nuestra lengua las denominaciones de las sales que se forman con esta sustancia
llamaacutendolas sales volfraacutemicasraquo Escribiacutean los nombres del mineral y del elemento obtenido de
eacutel con v porque la W (con la que se escribiacutea el mineral e lenguas) era inexistente en la lengua
espantildeola del XVIII
A1 Indica para los descubridores espantildeoles de elementos quiacutemicos Antonio de Ulloa los
hermanos Elhuyar y Andreacutes Manuel del Riacuteo que elementos descubrieron y coacutemo lo hicieron
Busca y realiza una pequentildea biografiacutea de cada uno de ellos
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
574
COMENTARIOS DE TEXTOS ORIGINALES DE BLAS CABRERA
LOS AacuteTOMOS
Por uacuteltimo conviene insistir en que el cuadro de Mendelejeff al establecer las analogiacuteas y diferencias entre los aacutetomos revela una organizacioacuten de la distribucioacuten de los electrones que ciertamente no es caprichosa Sin salirnos de las noticias que nos suministran los fenoacutemenos eleacutectricos pongamos en evidencia que la condicioacuten de iones no es la normal de los aacutetomos de la materia en general El estado normal de equilibrio es siempre el neutro La presencia de iones simples o compuestos supone fuerzas entre ellos particularmente el grupo maacutes importante de las llamadas valencias La presencia de los electrones en los aacutetomos exige por tanto para su neutralizacioacuten la existencia de cargas positivas la cual hasta ahora no la hemos sentildealado sino en el caso de los cationes atribuidos a la peacuterdida de electrones El descubrimiento efectivo de su intervencioacuten como constituyente de la materia ha sido una de las obras fundamentales realizadas por Rutherford el sucesor de JJ Thomson en el laboratorio Cavendish de Cambridge Inglaterra El meacutetodo utilizado para este fin ha sido el bombardeo de los cuerpos mediante el tipo de radiaciones llamadas α de los cuerpos radiactivos proyectiles de fantaacutestica energiacutea que lanzan principalmente algunos de los aacutetomos de gran masa descubiertos por los esposos Curie y a cuyo conocimiento contribuyeron activamente Rutherford y sus disciacutepulos Tales proyectiles estaacuten electrizados positivamente y al penetrar de modo violento en los aacutetomos descubren en las profundidades de eacutestos un nuacutecleo que les desviacutea de su trayecto rectiliacuteneo precisamente porque estos estaacuten tambieacuten electrizados de modo positivo y repelen a las partiacuteculas α Asiacute se ha encontrado el lugar donde se oculta esta carga Precisamente las propias partiacuteculas α no son otra cosa que nuacutecleos de He desprovistos de sus dos electrones que le acompantildean en el estado neutro seguacuten indica el cuadro de Mendelejeff Esto nos fuerza a pensar que al menos los aacutetomos maacutes pesados contienen en su seno dichos nuacutecleos de He ya formados y aun se ha probado que estaacuten formando parte de los propios nuacutecleos denunciando que esta nueva regioacuten de los aacutetomos posee una organizacioacuten muy compleja A su conocimiento se ha llegado por el meacutetodo del bombardeo ya indicado Las quebraduras violentas de su trayectoria son la consecuencia de que en ellos se encierra la casi totalidad de la masa de cada aacutetomo y tambieacuten denuncia que precisamente por ser una carga positiva numeacutericamente igual que la que poseen los Z electrones que hemos dicho forman parte del aacutetomo que ocupa el lugar Z en el cuadro de Mendelejeff Seguacuten eacuteste puede ya darse una primera descripcioacuten de los aacutetomos distribuyendo en ellos un nuacutecleo que contiene casi toda la masa del aacutetomo y toda su carga positiva Todo ello concentrado en un volumen muy pequentildeo que para los aacutetomos maacutes masivos apenas alcanza un diezmileacutesimo del tamantildeo total del aacutetomo En el resto de eacutel que llamaremos zona cortical soacutelo existen los Z electrones de los que ya hemos hablado donde caben holgadamente puesto que cada uno seguacuten hemos visto poco maacutes arriba tiene apenas un radio del orden de un 100 mileacutesimo del aacutetomo completo y por tanto ocupan igual que una mosca en un saloacuten de algunos centenares de metros cuacutebicos de cabida
Clave de lectura del texto Los aacutetomos de Blas Cabrera 1 Realiza un resumen del texto Sentildealando las ideas principales 2 Estudiar los teacuterminos nuevos que aparecen en eacutel Realiza la correspondiente ficha de vocabulario 3 iquestQueacute es el cuadro de Mendelejeff iquestExisten otros similares Hacer un estudio sobre ello consultando la bibliografiacutea a su alcance 4 Definir el concepto de ioacuten y poner ejemplos
5 iquestQueacute son las partiacuteculas 6 iquest Coacutemo se entendiacutea en esta eacutepoca lo que era un aacutetomo iquest Existen diferencias con las creencias actuales Expliacutequelo detalladamente 7 iquestQueacute son los modelos atoacutemicos iquestCuantos modelos atoacutemicos conoces iquestEn que consiste el modelo atoacutemico de Rutherford En que ideas se baso que hechos consiguioacute explicar cuaacuteles son sus limitaciones Por que otros modelos ha sido sustituido 8 Realiza una pequentildea biografiacutea de Blas Cabrera sentildealando sus principales aportaciones a la Ciencia las principales instituciones en las que participo y los aspectos maacutes relevantes de la sociedad de su eacutepoca 9 Describe coacutemo era la situacioacuten de la ciencia y de los cientiacuteficos en Espantildea en la primera mitad del siglo XX Sentildeala la influencia de los diferentes momentos sociales en el desarrollo de la Ciencia 10 iquestQuieacutenes eran los esposos Curie Habla de ellos iquestCuaacuteles fueron sus aportaciones cientiacuteficas iquestQueacute aplicaciones han tenido sus descubrimientos iquestQueacute influencia han tenido las mismas en la sociedad
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
575
AacuteTOMOS Y MOLEacuteCULAS1
Otra circunstancia interesante que conviene analizar cuando se estudia la nocioacuten de
materia y su evolucioacuten es la suerte que corrioacute el viejo problema del atomismo o continuidad que
dividioacute profundamente a los filoacutesofos del mundo griego Los aacutetomos de Anaxaacutegoras Demoacutecrito
y Leucipo significan la imposibilidad de la divisioacuten indefinida de la materia y en vez de ella la
seguridad de que existe un liacutemite inferior para el tamantildeo posible de las partiacuteculas separables de
un cuerpo con la condicioacuten de mostrar identidad de naturaleza con el cuerpo primitivo Cuando
la naturaleza de estas hipoteacuteticas partiacuteculas que limitan la divisioacuten es ideacutentica para todas se las
llama hoy moleacuteculas La divisioacuten de ellas es auacuten posible formando los aacutetomos y pueden ser
ideacutenticas o heterogeacuteneas En el primer supuesto el cuerpo se dice simple y en el segundo
compuesto El nuacutemero de cuerpos simples es pequentildeo no llegan a un centenar los aacutetomos que se
han podido obtener mientras que el de moleacuteculas compuestas con ellos es praacutecticamente
indefinido
Clave de lectura
Despueacutes de leer detenidamente este fragmento del mencionado artiacuteculo de Blas Cabrera intenta
contestar las siguientes cuestiones
1 Enuncia brevemente cada una de las teoriacuteas atoacutemicas que se han dado
2 iquestCoacutemo define Cabrera los cuerpos simples y los compuestos Expliacutecalo con claridad
3 Define con tus palabras aacutetomo moleacutecula elemento compuesto
4 iquestQuieacuten fue Blas Cabrera Haz una pequentildea biografiacutea del mismo iquestQueacute otros cientiacuteficos
espantildeoles o extranjeros fueron contemporaacuteneos de eacutel
1
CABRERA B (1943) Cincuenta antildeos en la concepcioacuten del concepto de materia Cuadernos Americanos2 nordm 5 74-93 Meacutexico
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
576
Breve biografiacutea de Linus Pauling ldquoQuiacutemico y pacifistardquo
Linus Pauling
(Portland Oregoacuten 1901-Big Sur California 1994) Quiacutemico estadounidense
Profesor y director del instituto tecnoloacutegico de California investigoacute la
estructura molecular y los enlaces quiacutemicos de los compuestos complejos e
introdujo la mecaacutenica cuaacutentica en el estudio de la quiacutemica Sus trabajos le
valieron el premio Nobel de quiacutemica en 1954 Infatigable activista en favor de
la paz y contrario a las armas atoacutemicas por lo que recibioacute el premio Nobel de
la paz en 1962 y el premio Lenin de la paz en 1970 Reviste especial importancia su obra ldquoThe
Nature of the Chemical Bondrdquo (ldquoLa naturaleza del enlace quiacutemicordquo) (1939)
COMENTARIO DE TEXTO No maacutes guerra
Texto1 ldquoCreo que el descubrimiento de la fisioacuten controlada de nuacutecleos atoacutemicos y la liberacioacuten
controlada de energiacutea nuclear es el mayor hallazgo realizado desde que el hombre primitivo
descubrioacute el uso controlado del fuego Un solo kilo de material fisionable como fuente de energiacutea
equivale a maacutes de dos millones de kilogramos de carboacuten Si se tienen en cuenta la abundancia de
material fisionable en la naturaleza se comprende la promesa de energiacutea nuclear que representa
para el mundo del futuro y la posibilidad de que contribuya grandemente al bienestar humano si
la civilizacioacuten no es aniquilada antes por la guerra No podemos quedar impasibles ante la
posibilidad de que estos importantes descubrimientos cientiacuteficos puedan ser utilizados para el
sufrimiento y el exterminio de la humanidad Nos debemos oponer a toda costa a la escalada de
armamentos y al uso de la energiacutea nuclear para fines beacutelicos ldquo
Linus Pauling(1950) Quiacutemica General
Uno de los hombres maacutes activos en la campantildea contra las pruebas nucleares y uno de los de
mayor eacutexito en despertar la conciencia de la comunidad cientiacutefica fue Linus Pauling laureado con
el Premio Nobel de Quiacutemica y de la Paz En enero de 1958 Pauling entregoacute a Dag Hammaumlrshjoumlld
Secretario General de Las Naciones Unidas una peticioacuten firmada por 9235 cientiacuteficos (cantidad
que luego superoacute los 11000) correspondientes a 49 paiacuteses Entre los firmantes habiacutea muchos
premiados con el Nobel La peticioacuten era la siguiente
Texto 2 ldquoNosotros los cientiacuteficos abajo firmantes solicitamos que se realice ahora un acuerdo
internacional para detener las pruebas con armas nucleares
Cada ensayo de bomba nuclear difunde una carga adicional de elementos radioactivos sobre todo
territorio del mundo Cada suma adicional de radiacioacuten origina un dantildeo a la salud de los seres
humanos en el mundo entero y un dantildeo al plasma humano que importa la reproduccioacuten lo cual
lleva al aumento en la cantidad de nintildeos defectuosos que podraacuten nacer en futuras generaciones
Mientras estas armas soacutelo se encuentren en poder de tres potencias seraacute factible un acuerdo para
llegar a su control Si las pruebas continuacutean y si la posesioacuten de estas armas se extiende a otros
gobiernos aumentaraacute considerablemente el peligro de que estalle una catastroacutefica guerra nuclear
por la accioacuten irreflexivo de alguacuten liacuteder nacional irresponsable
Un acuerdo internacional que detenga ahora las pruebas de bombas nucleares podraacute servir como
primer paso hacia un desarme maacutes amplio y hacia la efectiva y final abolicioacuten de las armas
nucleares Terminar los experimentos con las bombas nucleares seraacute como los primeros rayos de
sol de la esperanza en que confiacutea la sufriente humanidadrdquo
(1958) Siguen 11000 firmas de eminentes cientiacuteficos de 49 paises PAULING L (1958) The Scientitists Petition to the United Nations in No More War Londres
Gollanez
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
577
TRABAJOS PRAacuteCTICOS DE ESTRUCTURA ATOacuteMICA
ENSAYOS A LA LLAMA OBJETIVO Reconocer la presencia de un elemento por el color de la llama
MATERIAL PRODUCTOS
Hilo de nicromo
Mechero Bunsen
Espaacutetula
Caacutepsulas de porcelana
Aacutecido clorhiacutedrico concentrado Sales (por ejemplo nitratos o cloruros) de sodio potasio estroncio bario y cobre
PROCEDIMIENTO 1 Pon en una caacutepsula de porcelana de 10 a 15 mi- de aacutecido clorhiacutedrico Con una espaacutetula antildeade una pequentildea cantidad del compuesto de sodio disponible 2 Humedece el extremo de un hilo de nicromo en la disolucioacuten anterior y aceacutercalo a la llama de un mechero Bunsen Procura que dicha llama sea lo maacutes incolora posible 3 Anota el color que adquiere la llama 4 Limpia el hilo de nicromo introducieacutendolo en otra caacutepsula que contenga uacutenicamente aacutecido clorhiacutedrico concentrado Repite los tres pasos anteriores con cada uno de los otros compuestos suministrados Rellena la tabla siguiente
Compuesto Color de la llama
Compuesto de sodio
Compuesto de potasio
Compuesto de estroncio
Compuesto de bario
Compuesto de cobre
ACTIVIDADES 1 Explica por queacute los iones metaacutelicos colorean la llama 2 iquestPor queacute es importante limpiar el hilo de nicromo antes de un nuevo ensayo 3 iquestCoacutemo se podriacutea detectar la presencia de alguno de los elementos anteriores en una muestra problema
Trabajo praacutectico orientado como una pequentildea investigacioacuten
iquestCoacutemo variacutea el comportamiento quiacutemico de los aniones cloruro bromuro y yoduro y la
variacioacuten de la afinidad electroacutenica entre los elementos cloro bromo y yodo
El cloro el bromo y el yodo son sustancias que se disuelven en agua
y en tetracloruro de carbono dando disoluciones coloreadas
Vamos a estudiar el desplazamiento de de cloruros bromuros y
yoduros por los haloacutegenos obteniendo la variacioacuten de la afinidad
electroacutenica competitiva de los haloacutegenos
Disentildea una experiencia que te permita averiguar la variacioacuten
del comportamiento quiacutemico de los aniones cloruro bromuro
y yoduro y la variacioacuten de la afinidad electroacutenica entre los
elementos cloro bromo y yodordquo
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
578
Espectros atoacutemicos
Objetivo
Observar el espectro continuo producido
por la luz solar
Observar el espectro discontinuo
producido por un tubo fluorescente y por
una laacutempara de sodio
Material
Espectroscopio de bolsillo o de laboratorio
Fundamento teoacuterico
Si hacemos pasar la luz solar a traveacutes del prisma oacuteptico de un
espectroscopio observamos que se desdobla y aparece a continuacioacuten una
serie de colores diferentes que llamamos espectro (lo que
comuacutenmente se denomina arco iris) Cada color corresponde a frecuencias
determinadas Asiacute la luz solar presenta un aspecto con todos los colores
que denominamos espectro continuo pues los liacutemites de
dichos colores no son niacutetidos y forman un todo ininterrumpido
Al analizar la radiacioacuten emitida por los aacutetomos se observa que cada aacutetomo soacutelo emite o absorbe radiacioacuten
de determinadas frecuencias que en los espectros aparecen como una serie de liacuteneas cuyo valor puede ser
medido mediante una escala superpuesta en ellos a tal efecto Se trata de espectros
discontinuos Un elemento quiacutemico emite siempre las mismas rayas cuyas frecuencias son
caracteriacutesticas de cada uno y sirven para identificarlo
Procedimiento
Observa la luz que proviene de una ventana analizaacutendola con el espectroscopio de
bolsillo y apreciaraacutes niacutetidamente el espectro continuo Dibuja en su cuaderno el espectro
obtenido
Baja las persianas y enciende un tubo fluorescente Observa y dibuja el espectro
Prepara la luz de sodio o de mercurio y observa y dibuja el espectro obtenido
Analiza y responde
Describe en cada caso tus observaciones sobre
El espectro de la luz solar
El espectro de la luz emitida por un tubo fluorescente
El espectro de la luz emitida por una laacutempara de sodio
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
579
INVESTIGANDO ELEMENTOS QUIacuteMICOS
Observacioacuten y propiedades de metales y no metales Se trata de estudiar y reconocer diferentes sustancias y realizar ensayos con sus propiedades que permitan clasificarlos en metales y no metales Actividades previas
A1 Sentildeala las principales diferencias entre metales y no metales comparando sus propiedades
fiacutesicas y las quiacutemicas
A2 Busca informacioacuten y recoge en una tabla las principales propiedades de sodio magnesio
aluminio cinc azufre y yodo
Trabajo experimental
A3 Realiza las experiencias que te permitan responder las preguntas sobre las siguientes
sustancias y analiza los resultados
1 Sodio
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta
iquestTiene brillo metaacutelico
iquestEs blando iquestEs muy reactivo
Observa y describe su reaccioacuten con el agua
2 Magnesio
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta
iquestTiene brillo metaacutelico helliphellip
iquestEs blando iquestEs muy reactivo
Observa y describe su combustioacuten reaccioacuten con el oxiacutegeno
3 Aluminio
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta
iquestTiene brillo metaacutelico
iquestEs blando iquestEs muy reactivo
Reaccioacuten con los aacutecidos (HCl)
Cinc
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta
iquestTiene brillo metaacutelico
iquestEs blando
iquestEs muy reactivo
Observa y describe su reaccioacuten con el agua
Reaccioacuten con los aacutecidos (HCl)
4 Azufre
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta
iquestTiene brillo metaacutelico
iquestEs blando iquestEs muy reactivo
Observa y describe su reaccioacuten al calentarlo
7 Yodo
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta iquestTiene brillo metaacutelico helliphelliphelliphelliphellip
iquestEs blando Es muy reactivo
Observa y describe lo que ocurre al calentarlo
ACTIVIDADES POSTERIORES A LA EXPERIENCIA A4 Realiza un informe en el que recojas los objetivos del trabajo praacutectico los materiales de
laboratorio utilizados el procedimiento seguido las dificultades encontradas los datos
obtenidos y los resultados y conclusiones a las que llegues
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
580
INVESTIGANDO EL TIPO DE ENLACE DE LAS SUSTANCIAS QUIacuteMICAS
iquestQueacute tipos de enlace y que propiedades tienen las diferentes
sustancias quiacutemicas
Las propiedades que presentan las diferentes sustancia estaacuten
relacionadas con su tipo de enlace por lo que podemos usar algunas
propiedades para identificar el tipo de enlace que presentan ioacutenico
covalente o metaacutelico
1 ACTIVIDADES INICIALES (Antes de la experiencia)
11 Indica alguna forma de diferenciar las sustancias ioacutenicas
covalentes y metaacutelicas
12 Realiza una lista con las propiedades que caracterizan los diferentes tipos de enlaces y que
sirven para diferenciarlos
13 De todas las propiedades mencionadas anteriormente sentildeala iquestCuaacuteles de ellas podriacuteas
comprobar faacutecilmente en el laboratorio
2 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
Averiguar el tipo de enlace a traveacutes de las propiedades que presentan siete sustancias
desconocidas dadas (Se puede tratar de sal comuacuten azuacutecar limaduras de cobre yodo azufre
glucosa nitrato de plomo)
21 Analiza el problema y formula varios interrogantes o preguntas cuya respuesta se pueda
abordar experimentalmente y no permita determinar el tipo de enlace de cada sustancia
3 EMISIOacuteN DE HIPOacuteTESIS 31 Basaacutendote en su aspecto fiacutesico anticipa una solucioacuten a modo de hipoacutetesis y sentildeala que
sustancias seguacuten sus aspecto crees que presentaran enlace ioacutenico cuaacuteles el covalente y cuales
enlace metaacutelico
4 DISENtildeO EXPERIMENTAL
41 Explica con detalle como procederiacuteas en el laboratorio para identificar el tipo de enlace que
tienen varias sustancias desconocidas
42 Haz una lista con el material y los reactivos que necesitas para poder identificar el tipo de
enlace de las diferentes sustancias En especial indica el procedimiento para poder determinar
a) punto de fusioacuten o ebullicioacuten b) solubilidad en agua c) solubilidad en un disolvente
orgaacutenico d) conductividad eleacutectrica (soacutelido fundido en disolucioacuten)
43 Prepara una tabla que te permita recoger los resultados experimentales con las diferentes
propiedades de las siete sustancias y que nos permitan determinar el tipo de enlace Compaacuterala
con la suministrada
5 REALIZACIOacuteN EXPERIMENTAL
51 Con el visto bueno del profesor o profesora realiza la experiencia siguiendo el plan disentildeado y
anotando los resultados y las observaciones necesarias Recoge al menos los datos suministrados en la
siguiente tabla
Sustancia Aspecto
fiacutesico
Punto de
fusioacuten
Solubilidad
en agua
Solubilidad
en C Cl4
Conductividad
Fundida o en
disolucioacuten
Tipo de
enlace
A
B
C
D
E
F 6 RESULTADOS EXPERIMENTALES REALIZACIOacuteN DE UN INFORME
61 Identifica las sustancias problema de la praacutectica con la lista de sustancias que te indique el
profesor
62 La sal y el azuacutecar se disuelven de forma parecida en agua iquestPor queacute una disolucioacuten es
conductora y la otra no iquestPor queacute las sustancias ioacutenicas tienen un alto punto de fusioacuten
63 Realiza un informe completo de todo el proceso realizado desde el anaacutelisis del problema a
los resultados obtenidos y las conclusiones que obtengas
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
581
DOCUMENTO DE APOYO
Tipos de sustancias seguacuten sus enlaces
Compuestos
ioacutenicos
Compuestos
covalentes
moleculares
Compuestos
covalentes atoacutemicos Metales
Partiacuteculas en el
cristal (Especies
quiacutemicas enlazadas)
Iones Cationes y
aniones
(Cristales ioacutenicos)
Moleacuteculas
Aacutetomos
(cristales covalentes )
Cationes y
electrones
deslocalizados (cristales
metaacutelicos)
Fuerzas presentes Enlaces ioacutenicos
Enlaces covalentes
intramoleculares
Fuerzas
intermoleculares
(De Van der Waals o
de puentes de
Hidroacutegeno)
Enlaces covalentes Enlaces
metaacutelicos
Puntos de fusioacuten Altos por encima de
600 ordmC
Bajos en general de
-272 ordmC a 400 ordmC Elevados entre 1200 ordmC y
3600 ordmC Variados de -39
ordmC a 3400 ordmC
Solubilidad Solubles en agua y
otros disolventes
polares
Insolubles en agua
Las sustancias
apolares son
solubles en
disolventes apolares
(orgaacutenicos) Las
polares en
disolventes polares
(como el agua)
Insolubles
Insolubles
Solubles en otro
metal fundido
(aleaciones)
Conductividad
eleacutectrica
Conductores soacutelo en
disolucioacuten o
fundidos
(Electrolitos de 2ordm
orden)
Sustancias apolares
no conductoras
Sustancias polares
algo conductoras
No conductores Buenos
conductores en
estado soacutelido
(electrones
libres)
Otras
caracteriacutesticas
Forman redes
cristalinas de gran
estabilidad
La disolucioacuten de
los compuestos
ioacutenicos produce la
disociacioacuten ioacutenica de
eacutestos
Duros fraacutegiles y
quebradizos
En condiciones
ordinarias pueden
ser gases liacutequidos o
soacutelidos volaacutetiles
Soacutelidos muy blandos
Puntos de fusioacuten y
de ebullicioacuten bajos
porque al fundir o
hervir soacutelo se
rompen las
atracciones
intermoleculares
Los maacutes duros de todos
los soacutelidos como
consecuencia de la gran
estabilidad de sus
enlaces
No conducen la
electricidad ya que no
tienen iones y sus
electrones de valencia
claramente localizados
carecen de libertad de
desplazamiento
Los valores maacutes
altos de puntos
de fusioacuten
corresponden a
los metales de
las series de
transicioacuten
Densidades
elevadas debido
a sus estructuras
compactas
Buenas
propiedades
mecaacutenicas
tenaces duacutectiles
y maleables
Ejemplos NaCl CaBr2 KI
Ca O K2O K2SO4
H20 (s) I2 S8
C10 H8 (naftaleno)
C12H22O11 (sacarosa)
C6H1206 (glucosa)
Gases H2 O2 N2
NH3 HF
C (diamante)
Si O2 (cuarzo) SiC (carborundo)
Al Na Ca Fe
Cu Au Ag
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
582
DOCUMENTO DE APOYO
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
583
DOCUMENTO DE APOYO MAPA CONCEPTUAL
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
571
MENDELEacuteIEV DIMITRI IVAacuteNOVICH (1834-1907) Quiacutemico ruso conocido sobre todo por haber elaborado la tabla perioacutedica de los elementos quiacutemicos Esta
tabla expone una periodicidad (una cadencia regular) de las propiedades de los elementos cuando estaacuten
dispuestos seguacuten la masa atoacutemica
Mendeleacuteiev nacioacute en Tobolsk (Siberia) estudioacute quiacutemica en la Universidad de San Petersburgo y en 1859 fue
enviado a estudiar a la Universidad de Heidelberg Alliacute conocioacute al quiacutemico italiano Stanislao Cannizzaro
cuyos planteamientos sobre la masa atoacutemica determinaron su opinioacuten Participo con eacutel en eI I Congreso
Internacional de quiacutemica en Karlsruhe en 1860 Mendeleacuteiev regresoacute a San Petersburgo y fue profesor de
quiacutemica en el Instituto Teacutecnico en 1863 y profesor de quiacutemica general en la Universidad de San Petersburgo
en 1866 Escribioacute los dos voluacutemenes de Principios de quiacutemica (1868-1870) uno de los primeros libros de
texto sobre quiacutemica que se convirtioacute en un claacutesico traducido al ingleacutes en 1905 Durante la elaboracioacuten de este
libro Mendeleacuteiev intentoacute clasificar los elementos seguacuten sus propiedades quiacutemicas En 1869 publicoacute la
primera versioacuten de la tabla perioacutedica En 1871 publicoacute una versioacuten corregida en la que dejaba huecos
para elementos todaviacutea desconocidos Su tabla y sus teoriacuteas ganaron una mayor aceptacioacuten cuando
posteriormente se descubrieron tres de estos elementos el galio el germanio y el escandio Fue
galardonado con la medalla Davy por la Royal Society en 1882
Entre las investigaciones de Mendeleacuteiev tambieacuten hay que mencionar el estudio de la teoriacutea quiacutemica de la
disolucioacuten la expansioacuten teacutermica de los liacutequidos y la naturaleza del petroacuteleo de Bakuacute En 1887 emprendioacute un
viaje en globo en solitario para estudiar un eclipse solar
En 1890 abandonoacute la universidad como consecuencia de su postura poliacutetica partidaria de reformas sociales
En 1893 fue director del departamento de Pesas y Medidas de San Petersburgo cargo que desempentildeoacute hasta su
muerte
En su honor el elemento quiacutemico artificial de nuacutemero atoacutemico 101 obtenido en 1965 en el ciclotroacuten de
Berkeley por el equipo de Seaborg ha recibido el nombre de mendelevio
MENDELEIEV Y EL SISTEMA PERIOacuteDICO DE LOS ELEMENTOS
A mediados del siglo XIX se conociacutean ciertos elementos quiacutemicos como el hidroacutegeno el oxiacutegeno el
hierro el cloro etc hasta un nuacutemero de maacutes de cincuenta
Estos elementos diferiacutean mucho en sus propiedades y aparentemente pareciacutea existir poco o ninguacuten orden
entre ellos En estas circunstancias se celebroacute en la ciudad alemana de Karlsruhe el primer congreso
internacional de Quiacutemica era el antildeo 1860 A este congreso asistieron ciento cuarenta delegados de
todo el mundo y una de las conclusiones maacutes importantes del mismo fue la aceptacioacuten mayoritaria del
meacutetodo propuesto por Stanislao Cannizaro para la determinacioacuten de las masas de los aacutetomos de los
distintos elementos quiacutemicos (masas atoacutemicas)
Tambieacuten en dicho congreso Cannizaro defendioacute la hipoacutetesis de su maestro Avogadro (hoy ley por estar
perfectamente comprobada) mostrando pruebas experimentales que la apoyaban e hizo valer su
fecundidad 49 antildeos despueacutes de haber sido emitida y rechazada por sus contemporaacuteneos devolviendo asiacute
el meacuterito a Avogadro que habiacutea ya muerto haciacutea 4 antildeos
Entre los asistentes al congreso se encontraba el quiacutemico ruso Dimitri Mendeleiev quien impresionado
por los trabajos de Cannizaro comenzoacute a estudiar la lista de los elementos quiacutemicos conocidos
organizaacutendolos a partir de las regularidades en el comportamiento quiacutemico de los distintos elementos
obtenidos de modo experimental a lo largo de siglos Mendeleiev ordenoacute los 63 elementos conocidos
seguacuten el orden creciente de sus masas atoacutemicas Publicoacute esta ordenacioacuten en forma de tabla en 1869 a la
que llamoacute tabla perioacutedica de los elementos En su obra Principios de Quiacutemica describe su ley
Perioacutedica con las siguientes palabras
Disponiendo los elementos conforme a sus masas atoacutemicas crecientes se obtiene una repeticioacuten
perioacutedica de propiedades Esto es lo que anuncia la ley Perioacutedica las Propiedades de los cuerpos simples
y sus combinaciones son una funcioacuten perioacutedica de la masa atoacutemica del elemento
En dicha tabla Mendeleiev dejoacute algunos espacios vaciacuteos huecos que de acuerdo con el criterio seguido
(los elementos de una misma columna grupos o familias tienen las mismas propiedades) deberiacutean
corresponder a elementos que todaviacutea no se hablan descubierto y de los que eacutel predice sus propiedades
aproximadas Al verse confirmadas sus hipoacutetesis Mendeleiev es aclamado y su tabla universalmente
aceptada El Sistema Perioacutedico constituyoacute un eacutexito fundamental y espectacular de la teoriacutea atoacutemico-
molecular de la materia propuesta por Dalton Algo parecido a Mendeleiev hizo el alemaacuten Victor Meyer
por la misma eacutepoca pero menos completo
Elaboracioacuten propia
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
572
EL SISTEMA PERIOacuteDICO ACTUAL
Debido a Werner y Paneth Esta basado en la tabla perioacutedica de Mendeleiev
Ordena los 105 elementos conocidos por orden creciente de su nuacutemero atoacutemico (nordm de
protones del nuacutecleo)
Los elementos
quiacutemicos estaacuten ordena
dos en 7 filas o periodos
y 18 columnas a grupos
Los elementos que
pertenecen a un mismo
grupo o familia tienen un
comportamiento quiacutemico
muy parecido es decir
son elementos que
reaccionan frente a las
demaacutes sustancias de un
modo similar
La mayoriacutea de los grupos reciben nombres especiales Grupo IA (1) o de los metales alcalinos grupo IIA (2) o de los metales alcalino - teacuterreos grupo VII A (17) o de los haloacutegenos etc
ACTIVIDADES
1 Realiza una atenta lectura del texto y extrae las ideas maacutes importantes
que encuentres
2 iquestCuaacutentos elementos ordeno Mendeleiev en su eacutepoca iquestPor queacute dejo
algunos espacios vaciacuteos o huecos en su tabla original iquestQueacute correcciones
principales han sido realizadas en la actualidad
3 iquestCoacutemo pudo Mendeleiev descubrir un principio adecuado de
clasificacioacuten de los elementos sin saber nada dela estructura electroacutenica de
los aacutetomos
4 iquestQueacute resultados aporto el primer congreso Internacional de quiacutemica de Karlsruhe en 1860
5 Busca la informacioacuten necesaria y contesta sentildealando el antildeo de descubrimiento el
descubridor y como se descubrioacute
a) Dos elementos que fueron descubiertos por espantildeoles
b) Los elementos conocidos desde la prehistoria c) Los elementos conocidos en la edad media
d) Los elementos descubiertos antes del siglo XVIII e) Los elementos s descubiertos en el
siglo XVIII f) Los elementos descubiertos en el siglo XIX g) Los elementos descubiertos a
partir de 1950 h) Los elementos transuraacutenidos i) Los elementos transactiacutenidos
6 iquestEn queacute siglo se ha descubierto mayor nuacutemero de elementos iquestCuaacutentos iquestPor queacute
crees que se produjo dicha explosioacuten demograacutefica de elementos 7 La primera cuarta parte del siglo XIX fue dominada por el quiacutemico britaacutenico Humphry Davy
y por el quiacutemico sueco Joumlns Jacob Berzelius
a) Busca informacioacuten y sentildeala los nombres de los elementos que descubrioacute cada uno de
ellos y el antildeo que los descubrioacute
b) Sentildeala el origen del nombre de cada elemento y el procedimiento de obtencioacuten de
algunos de ellos
c) Indica algunas de las publicaciones y las implicaciones sociales de dichos
descubrimientos
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
573
ELEMENTOS QUIacuteMICOS DESCUBIERTOS POR ESPANtildeOLES
De los elementos naturales conocidos tres han sido descubiertos o identificados como tales por
espantildeoles El platino por Antonio de Ulloa en 1748 el wolframio por los hermanos Antonio y
Fausto de Elhuyar en 1783 y el vanadio por Andres Manuel del Rio en 1801 La importancia
de estos descubrimientos fue importantiacutesimo teniendo en cuenta que en
aquella eacutepoca uno de los objetivos fundamentales de la Quiacutemica que
orientaba el trabajo investigador de la mayoriacutea de los quiacutemicos era el
descubrimiento de los elementos quiacutemicos
El platino de platina plata fue descubierto por Antonio de Ulloa en
1735 en unas minas cuando iba en una expedicioacuten cientiacutefica de Colombia
a Peruacute
En el caso del wolframio tambieacuten llamado tungsteno la mayoriacutea de los
libros extranjeros atribuyen el descubrimiento a Scheele en 1781 Esto no
es cierto fueron los hermanos logrontildeeses Fausto y Juan Joseacute Elhuyar en 1783 quienes lo
aislaron por primera vez a partir de un mineral obtenido en Espantildea la Wolframita tratada con
carbono El propio Sheele reconocioacute en una carta la prioridad espantildeola del descubrimiento El
nombre proviene de woacutelfram quizaacute formado por wolf laquo loboraquo y ram laquo suciedadraquo aplicado tal
vez por los mineros despectivamente al encontrarlo en vez del estantildeo que buscaban
El tercer elemento es el vanadio del latiacuten moderno laquovanadiumraquo en memoria del sobrenombre
de Freya Vanadis nombre de una diosa del antiguo panteoacuten escandinavo El nombre de
vanadio le fue puesto en el antildeo 1830 atribuyeacutendoselo a un quiacutemico sueco pero su verdadero
descubridor fue el quiacutemico madrilentildeo Andreacutes Manuel del Riacuteo en 1801 quien lo denominoacute
eritronio pero no se le reconocioacute al creerse entonces que era cromo impuro
Portada de la memoria el
descubrimiento del
Wolframio
El nombre vulgar del
elemento wolframio en ingleacutes
y en franceacutes es ldquotungstenordquo
Sin embargo la IUPAC
recomienda que el nombre de
los compuestos sea en todos
los idiomas el derivado del
que propusieron los
descubridores del elemento
Dice el texto en ingleacutes del
acuerdo de la IUPAC
ldquowolframate and not
tungstaterdquo
Fausto de
Elhuyar
Juan Joseacute de
Elhuyar
Al final de su Memoria sobre el descubrimiento del wolframio escriben los hermanos Elhuyar
laquoDaremos a este nuevo metal el nombre de wolfram tomaacutendolo del de la materia de la que lo
hemos sacado Este nombre responde mejor que el de tungsteno por ser el wolfram un mineral
que se conociacutea mucho antes Mudamos su terminacioacuten m en n para acomodar mejor al
genio de nuestra lengua las denominaciones de las sales que se forman con esta sustancia
llamaacutendolas sales volfraacutemicasraquo Escribiacutean los nombres del mineral y del elemento obtenido de
eacutel con v porque la W (con la que se escribiacutea el mineral e lenguas) era inexistente en la lengua
espantildeola del XVIII
A1 Indica para los descubridores espantildeoles de elementos quiacutemicos Antonio de Ulloa los
hermanos Elhuyar y Andreacutes Manuel del Riacuteo que elementos descubrieron y coacutemo lo hicieron
Busca y realiza una pequentildea biografiacutea de cada uno de ellos
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
574
COMENTARIOS DE TEXTOS ORIGINALES DE BLAS CABRERA
LOS AacuteTOMOS
Por uacuteltimo conviene insistir en que el cuadro de Mendelejeff al establecer las analogiacuteas y diferencias entre los aacutetomos revela una organizacioacuten de la distribucioacuten de los electrones que ciertamente no es caprichosa Sin salirnos de las noticias que nos suministran los fenoacutemenos eleacutectricos pongamos en evidencia que la condicioacuten de iones no es la normal de los aacutetomos de la materia en general El estado normal de equilibrio es siempre el neutro La presencia de iones simples o compuestos supone fuerzas entre ellos particularmente el grupo maacutes importante de las llamadas valencias La presencia de los electrones en los aacutetomos exige por tanto para su neutralizacioacuten la existencia de cargas positivas la cual hasta ahora no la hemos sentildealado sino en el caso de los cationes atribuidos a la peacuterdida de electrones El descubrimiento efectivo de su intervencioacuten como constituyente de la materia ha sido una de las obras fundamentales realizadas por Rutherford el sucesor de JJ Thomson en el laboratorio Cavendish de Cambridge Inglaterra El meacutetodo utilizado para este fin ha sido el bombardeo de los cuerpos mediante el tipo de radiaciones llamadas α de los cuerpos radiactivos proyectiles de fantaacutestica energiacutea que lanzan principalmente algunos de los aacutetomos de gran masa descubiertos por los esposos Curie y a cuyo conocimiento contribuyeron activamente Rutherford y sus disciacutepulos Tales proyectiles estaacuten electrizados positivamente y al penetrar de modo violento en los aacutetomos descubren en las profundidades de eacutestos un nuacutecleo que les desviacutea de su trayecto rectiliacuteneo precisamente porque estos estaacuten tambieacuten electrizados de modo positivo y repelen a las partiacuteculas α Asiacute se ha encontrado el lugar donde se oculta esta carga Precisamente las propias partiacuteculas α no son otra cosa que nuacutecleos de He desprovistos de sus dos electrones que le acompantildean en el estado neutro seguacuten indica el cuadro de Mendelejeff Esto nos fuerza a pensar que al menos los aacutetomos maacutes pesados contienen en su seno dichos nuacutecleos de He ya formados y aun se ha probado que estaacuten formando parte de los propios nuacutecleos denunciando que esta nueva regioacuten de los aacutetomos posee una organizacioacuten muy compleja A su conocimiento se ha llegado por el meacutetodo del bombardeo ya indicado Las quebraduras violentas de su trayectoria son la consecuencia de que en ellos se encierra la casi totalidad de la masa de cada aacutetomo y tambieacuten denuncia que precisamente por ser una carga positiva numeacutericamente igual que la que poseen los Z electrones que hemos dicho forman parte del aacutetomo que ocupa el lugar Z en el cuadro de Mendelejeff Seguacuten eacuteste puede ya darse una primera descripcioacuten de los aacutetomos distribuyendo en ellos un nuacutecleo que contiene casi toda la masa del aacutetomo y toda su carga positiva Todo ello concentrado en un volumen muy pequentildeo que para los aacutetomos maacutes masivos apenas alcanza un diezmileacutesimo del tamantildeo total del aacutetomo En el resto de eacutel que llamaremos zona cortical soacutelo existen los Z electrones de los que ya hemos hablado donde caben holgadamente puesto que cada uno seguacuten hemos visto poco maacutes arriba tiene apenas un radio del orden de un 100 mileacutesimo del aacutetomo completo y por tanto ocupan igual que una mosca en un saloacuten de algunos centenares de metros cuacutebicos de cabida
Clave de lectura del texto Los aacutetomos de Blas Cabrera 1 Realiza un resumen del texto Sentildealando las ideas principales 2 Estudiar los teacuterminos nuevos que aparecen en eacutel Realiza la correspondiente ficha de vocabulario 3 iquestQueacute es el cuadro de Mendelejeff iquestExisten otros similares Hacer un estudio sobre ello consultando la bibliografiacutea a su alcance 4 Definir el concepto de ioacuten y poner ejemplos
5 iquestQueacute son las partiacuteculas 6 iquest Coacutemo se entendiacutea en esta eacutepoca lo que era un aacutetomo iquest Existen diferencias con las creencias actuales Expliacutequelo detalladamente 7 iquestQueacute son los modelos atoacutemicos iquestCuantos modelos atoacutemicos conoces iquestEn que consiste el modelo atoacutemico de Rutherford En que ideas se baso que hechos consiguioacute explicar cuaacuteles son sus limitaciones Por que otros modelos ha sido sustituido 8 Realiza una pequentildea biografiacutea de Blas Cabrera sentildealando sus principales aportaciones a la Ciencia las principales instituciones en las que participo y los aspectos maacutes relevantes de la sociedad de su eacutepoca 9 Describe coacutemo era la situacioacuten de la ciencia y de los cientiacuteficos en Espantildea en la primera mitad del siglo XX Sentildeala la influencia de los diferentes momentos sociales en el desarrollo de la Ciencia 10 iquestQuieacutenes eran los esposos Curie Habla de ellos iquestCuaacuteles fueron sus aportaciones cientiacuteficas iquestQueacute aplicaciones han tenido sus descubrimientos iquestQueacute influencia han tenido las mismas en la sociedad
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
575
AacuteTOMOS Y MOLEacuteCULAS1
Otra circunstancia interesante que conviene analizar cuando se estudia la nocioacuten de
materia y su evolucioacuten es la suerte que corrioacute el viejo problema del atomismo o continuidad que
dividioacute profundamente a los filoacutesofos del mundo griego Los aacutetomos de Anaxaacutegoras Demoacutecrito
y Leucipo significan la imposibilidad de la divisioacuten indefinida de la materia y en vez de ella la
seguridad de que existe un liacutemite inferior para el tamantildeo posible de las partiacuteculas separables de
un cuerpo con la condicioacuten de mostrar identidad de naturaleza con el cuerpo primitivo Cuando
la naturaleza de estas hipoteacuteticas partiacuteculas que limitan la divisioacuten es ideacutentica para todas se las
llama hoy moleacuteculas La divisioacuten de ellas es auacuten posible formando los aacutetomos y pueden ser
ideacutenticas o heterogeacuteneas En el primer supuesto el cuerpo se dice simple y en el segundo
compuesto El nuacutemero de cuerpos simples es pequentildeo no llegan a un centenar los aacutetomos que se
han podido obtener mientras que el de moleacuteculas compuestas con ellos es praacutecticamente
indefinido
Clave de lectura
Despueacutes de leer detenidamente este fragmento del mencionado artiacuteculo de Blas Cabrera intenta
contestar las siguientes cuestiones
1 Enuncia brevemente cada una de las teoriacuteas atoacutemicas que se han dado
2 iquestCoacutemo define Cabrera los cuerpos simples y los compuestos Expliacutecalo con claridad
3 Define con tus palabras aacutetomo moleacutecula elemento compuesto
4 iquestQuieacuten fue Blas Cabrera Haz una pequentildea biografiacutea del mismo iquestQueacute otros cientiacuteficos
espantildeoles o extranjeros fueron contemporaacuteneos de eacutel
1
CABRERA B (1943) Cincuenta antildeos en la concepcioacuten del concepto de materia Cuadernos Americanos2 nordm 5 74-93 Meacutexico
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
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Breve biografiacutea de Linus Pauling ldquoQuiacutemico y pacifistardquo
Linus Pauling
(Portland Oregoacuten 1901-Big Sur California 1994) Quiacutemico estadounidense
Profesor y director del instituto tecnoloacutegico de California investigoacute la
estructura molecular y los enlaces quiacutemicos de los compuestos complejos e
introdujo la mecaacutenica cuaacutentica en el estudio de la quiacutemica Sus trabajos le
valieron el premio Nobel de quiacutemica en 1954 Infatigable activista en favor de
la paz y contrario a las armas atoacutemicas por lo que recibioacute el premio Nobel de
la paz en 1962 y el premio Lenin de la paz en 1970 Reviste especial importancia su obra ldquoThe
Nature of the Chemical Bondrdquo (ldquoLa naturaleza del enlace quiacutemicordquo) (1939)
COMENTARIO DE TEXTO No maacutes guerra
Texto1 ldquoCreo que el descubrimiento de la fisioacuten controlada de nuacutecleos atoacutemicos y la liberacioacuten
controlada de energiacutea nuclear es el mayor hallazgo realizado desde que el hombre primitivo
descubrioacute el uso controlado del fuego Un solo kilo de material fisionable como fuente de energiacutea
equivale a maacutes de dos millones de kilogramos de carboacuten Si se tienen en cuenta la abundancia de
material fisionable en la naturaleza se comprende la promesa de energiacutea nuclear que representa
para el mundo del futuro y la posibilidad de que contribuya grandemente al bienestar humano si
la civilizacioacuten no es aniquilada antes por la guerra No podemos quedar impasibles ante la
posibilidad de que estos importantes descubrimientos cientiacuteficos puedan ser utilizados para el
sufrimiento y el exterminio de la humanidad Nos debemos oponer a toda costa a la escalada de
armamentos y al uso de la energiacutea nuclear para fines beacutelicos ldquo
Linus Pauling(1950) Quiacutemica General
Uno de los hombres maacutes activos en la campantildea contra las pruebas nucleares y uno de los de
mayor eacutexito en despertar la conciencia de la comunidad cientiacutefica fue Linus Pauling laureado con
el Premio Nobel de Quiacutemica y de la Paz En enero de 1958 Pauling entregoacute a Dag Hammaumlrshjoumlld
Secretario General de Las Naciones Unidas una peticioacuten firmada por 9235 cientiacuteficos (cantidad
que luego superoacute los 11000) correspondientes a 49 paiacuteses Entre los firmantes habiacutea muchos
premiados con el Nobel La peticioacuten era la siguiente
Texto 2 ldquoNosotros los cientiacuteficos abajo firmantes solicitamos que se realice ahora un acuerdo
internacional para detener las pruebas con armas nucleares
Cada ensayo de bomba nuclear difunde una carga adicional de elementos radioactivos sobre todo
territorio del mundo Cada suma adicional de radiacioacuten origina un dantildeo a la salud de los seres
humanos en el mundo entero y un dantildeo al plasma humano que importa la reproduccioacuten lo cual
lleva al aumento en la cantidad de nintildeos defectuosos que podraacuten nacer en futuras generaciones
Mientras estas armas soacutelo se encuentren en poder de tres potencias seraacute factible un acuerdo para
llegar a su control Si las pruebas continuacutean y si la posesioacuten de estas armas se extiende a otros
gobiernos aumentaraacute considerablemente el peligro de que estalle una catastroacutefica guerra nuclear
por la accioacuten irreflexivo de alguacuten liacuteder nacional irresponsable
Un acuerdo internacional que detenga ahora las pruebas de bombas nucleares podraacute servir como
primer paso hacia un desarme maacutes amplio y hacia la efectiva y final abolicioacuten de las armas
nucleares Terminar los experimentos con las bombas nucleares seraacute como los primeros rayos de
sol de la esperanza en que confiacutea la sufriente humanidadrdquo
(1958) Siguen 11000 firmas de eminentes cientiacuteficos de 49 paises PAULING L (1958) The Scientitists Petition to the United Nations in No More War Londres
Gollanez
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
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TRABAJOS PRAacuteCTICOS DE ESTRUCTURA ATOacuteMICA
ENSAYOS A LA LLAMA OBJETIVO Reconocer la presencia de un elemento por el color de la llama
MATERIAL PRODUCTOS
Hilo de nicromo
Mechero Bunsen
Espaacutetula
Caacutepsulas de porcelana
Aacutecido clorhiacutedrico concentrado Sales (por ejemplo nitratos o cloruros) de sodio potasio estroncio bario y cobre
PROCEDIMIENTO 1 Pon en una caacutepsula de porcelana de 10 a 15 mi- de aacutecido clorhiacutedrico Con una espaacutetula antildeade una pequentildea cantidad del compuesto de sodio disponible 2 Humedece el extremo de un hilo de nicromo en la disolucioacuten anterior y aceacutercalo a la llama de un mechero Bunsen Procura que dicha llama sea lo maacutes incolora posible 3 Anota el color que adquiere la llama 4 Limpia el hilo de nicromo introducieacutendolo en otra caacutepsula que contenga uacutenicamente aacutecido clorhiacutedrico concentrado Repite los tres pasos anteriores con cada uno de los otros compuestos suministrados Rellena la tabla siguiente
Compuesto Color de la llama
Compuesto de sodio
Compuesto de potasio
Compuesto de estroncio
Compuesto de bario
Compuesto de cobre
ACTIVIDADES 1 Explica por queacute los iones metaacutelicos colorean la llama 2 iquestPor queacute es importante limpiar el hilo de nicromo antes de un nuevo ensayo 3 iquestCoacutemo se podriacutea detectar la presencia de alguno de los elementos anteriores en una muestra problema
Trabajo praacutectico orientado como una pequentildea investigacioacuten
iquestCoacutemo variacutea el comportamiento quiacutemico de los aniones cloruro bromuro y yoduro y la
variacioacuten de la afinidad electroacutenica entre los elementos cloro bromo y yodo
El cloro el bromo y el yodo son sustancias que se disuelven en agua
y en tetracloruro de carbono dando disoluciones coloreadas
Vamos a estudiar el desplazamiento de de cloruros bromuros y
yoduros por los haloacutegenos obteniendo la variacioacuten de la afinidad
electroacutenica competitiva de los haloacutegenos
Disentildea una experiencia que te permita averiguar la variacioacuten
del comportamiento quiacutemico de los aniones cloruro bromuro
y yoduro y la variacioacuten de la afinidad electroacutenica entre los
elementos cloro bromo y yodordquo
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
578
Espectros atoacutemicos
Objetivo
Observar el espectro continuo producido
por la luz solar
Observar el espectro discontinuo
producido por un tubo fluorescente y por
una laacutempara de sodio
Material
Espectroscopio de bolsillo o de laboratorio
Fundamento teoacuterico
Si hacemos pasar la luz solar a traveacutes del prisma oacuteptico de un
espectroscopio observamos que se desdobla y aparece a continuacioacuten una
serie de colores diferentes que llamamos espectro (lo que
comuacutenmente se denomina arco iris) Cada color corresponde a frecuencias
determinadas Asiacute la luz solar presenta un aspecto con todos los colores
que denominamos espectro continuo pues los liacutemites de
dichos colores no son niacutetidos y forman un todo ininterrumpido
Al analizar la radiacioacuten emitida por los aacutetomos se observa que cada aacutetomo soacutelo emite o absorbe radiacioacuten
de determinadas frecuencias que en los espectros aparecen como una serie de liacuteneas cuyo valor puede ser
medido mediante una escala superpuesta en ellos a tal efecto Se trata de espectros
discontinuos Un elemento quiacutemico emite siempre las mismas rayas cuyas frecuencias son
caracteriacutesticas de cada uno y sirven para identificarlo
Procedimiento
Observa la luz que proviene de una ventana analizaacutendola con el espectroscopio de
bolsillo y apreciaraacutes niacutetidamente el espectro continuo Dibuja en su cuaderno el espectro
obtenido
Baja las persianas y enciende un tubo fluorescente Observa y dibuja el espectro
Prepara la luz de sodio o de mercurio y observa y dibuja el espectro obtenido
Analiza y responde
Describe en cada caso tus observaciones sobre
El espectro de la luz solar
El espectro de la luz emitida por un tubo fluorescente
El espectro de la luz emitida por una laacutempara de sodio
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
579
INVESTIGANDO ELEMENTOS QUIacuteMICOS
Observacioacuten y propiedades de metales y no metales Se trata de estudiar y reconocer diferentes sustancias y realizar ensayos con sus propiedades que permitan clasificarlos en metales y no metales Actividades previas
A1 Sentildeala las principales diferencias entre metales y no metales comparando sus propiedades
fiacutesicas y las quiacutemicas
A2 Busca informacioacuten y recoge en una tabla las principales propiedades de sodio magnesio
aluminio cinc azufre y yodo
Trabajo experimental
A3 Realiza las experiencias que te permitan responder las preguntas sobre las siguientes
sustancias y analiza los resultados
1 Sodio
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta
iquestTiene brillo metaacutelico
iquestEs blando iquestEs muy reactivo
Observa y describe su reaccioacuten con el agua
2 Magnesio
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta
iquestTiene brillo metaacutelico helliphellip
iquestEs blando iquestEs muy reactivo
Observa y describe su combustioacuten reaccioacuten con el oxiacutegeno
3 Aluminio
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta
iquestTiene brillo metaacutelico
iquestEs blando iquestEs muy reactivo
Reaccioacuten con los aacutecidos (HCl)
Cinc
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta
iquestTiene brillo metaacutelico
iquestEs blando
iquestEs muy reactivo
Observa y describe su reaccioacuten con el agua
Reaccioacuten con los aacutecidos (HCl)
4 Azufre
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta
iquestTiene brillo metaacutelico
iquestEs blando iquestEs muy reactivo
Observa y describe su reaccioacuten al calentarlo
7 Yodo
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta iquestTiene brillo metaacutelico helliphelliphelliphelliphellip
iquestEs blando Es muy reactivo
Observa y describe lo que ocurre al calentarlo
ACTIVIDADES POSTERIORES A LA EXPERIENCIA A4 Realiza un informe en el que recojas los objetivos del trabajo praacutectico los materiales de
laboratorio utilizados el procedimiento seguido las dificultades encontradas los datos
obtenidos y los resultados y conclusiones a las que llegues
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
580
INVESTIGANDO EL TIPO DE ENLACE DE LAS SUSTANCIAS QUIacuteMICAS
iquestQueacute tipos de enlace y que propiedades tienen las diferentes
sustancias quiacutemicas
Las propiedades que presentan las diferentes sustancia estaacuten
relacionadas con su tipo de enlace por lo que podemos usar algunas
propiedades para identificar el tipo de enlace que presentan ioacutenico
covalente o metaacutelico
1 ACTIVIDADES INICIALES (Antes de la experiencia)
11 Indica alguna forma de diferenciar las sustancias ioacutenicas
covalentes y metaacutelicas
12 Realiza una lista con las propiedades que caracterizan los diferentes tipos de enlaces y que
sirven para diferenciarlos
13 De todas las propiedades mencionadas anteriormente sentildeala iquestCuaacuteles de ellas podriacuteas
comprobar faacutecilmente en el laboratorio
2 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
Averiguar el tipo de enlace a traveacutes de las propiedades que presentan siete sustancias
desconocidas dadas (Se puede tratar de sal comuacuten azuacutecar limaduras de cobre yodo azufre
glucosa nitrato de plomo)
21 Analiza el problema y formula varios interrogantes o preguntas cuya respuesta se pueda
abordar experimentalmente y no permita determinar el tipo de enlace de cada sustancia
3 EMISIOacuteN DE HIPOacuteTESIS 31 Basaacutendote en su aspecto fiacutesico anticipa una solucioacuten a modo de hipoacutetesis y sentildeala que
sustancias seguacuten sus aspecto crees que presentaran enlace ioacutenico cuaacuteles el covalente y cuales
enlace metaacutelico
4 DISENtildeO EXPERIMENTAL
41 Explica con detalle como procederiacuteas en el laboratorio para identificar el tipo de enlace que
tienen varias sustancias desconocidas
42 Haz una lista con el material y los reactivos que necesitas para poder identificar el tipo de
enlace de las diferentes sustancias En especial indica el procedimiento para poder determinar
a) punto de fusioacuten o ebullicioacuten b) solubilidad en agua c) solubilidad en un disolvente
orgaacutenico d) conductividad eleacutectrica (soacutelido fundido en disolucioacuten)
43 Prepara una tabla que te permita recoger los resultados experimentales con las diferentes
propiedades de las siete sustancias y que nos permitan determinar el tipo de enlace Compaacuterala
con la suministrada
5 REALIZACIOacuteN EXPERIMENTAL
51 Con el visto bueno del profesor o profesora realiza la experiencia siguiendo el plan disentildeado y
anotando los resultados y las observaciones necesarias Recoge al menos los datos suministrados en la
siguiente tabla
Sustancia Aspecto
fiacutesico
Punto de
fusioacuten
Solubilidad
en agua
Solubilidad
en C Cl4
Conductividad
Fundida o en
disolucioacuten
Tipo de
enlace
A
B
C
D
E
F 6 RESULTADOS EXPERIMENTALES REALIZACIOacuteN DE UN INFORME
61 Identifica las sustancias problema de la praacutectica con la lista de sustancias que te indique el
profesor
62 La sal y el azuacutecar se disuelven de forma parecida en agua iquestPor queacute una disolucioacuten es
conductora y la otra no iquestPor queacute las sustancias ioacutenicas tienen un alto punto de fusioacuten
63 Realiza un informe completo de todo el proceso realizado desde el anaacutelisis del problema a
los resultados obtenidos y las conclusiones que obtengas
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
581
DOCUMENTO DE APOYO
Tipos de sustancias seguacuten sus enlaces
Compuestos
ioacutenicos
Compuestos
covalentes
moleculares
Compuestos
covalentes atoacutemicos Metales
Partiacuteculas en el
cristal (Especies
quiacutemicas enlazadas)
Iones Cationes y
aniones
(Cristales ioacutenicos)
Moleacuteculas
Aacutetomos
(cristales covalentes )
Cationes y
electrones
deslocalizados (cristales
metaacutelicos)
Fuerzas presentes Enlaces ioacutenicos
Enlaces covalentes
intramoleculares
Fuerzas
intermoleculares
(De Van der Waals o
de puentes de
Hidroacutegeno)
Enlaces covalentes Enlaces
metaacutelicos
Puntos de fusioacuten Altos por encima de
600 ordmC
Bajos en general de
-272 ordmC a 400 ordmC Elevados entre 1200 ordmC y
3600 ordmC Variados de -39
ordmC a 3400 ordmC
Solubilidad Solubles en agua y
otros disolventes
polares
Insolubles en agua
Las sustancias
apolares son
solubles en
disolventes apolares
(orgaacutenicos) Las
polares en
disolventes polares
(como el agua)
Insolubles
Insolubles
Solubles en otro
metal fundido
(aleaciones)
Conductividad
eleacutectrica
Conductores soacutelo en
disolucioacuten o
fundidos
(Electrolitos de 2ordm
orden)
Sustancias apolares
no conductoras
Sustancias polares
algo conductoras
No conductores Buenos
conductores en
estado soacutelido
(electrones
libres)
Otras
caracteriacutesticas
Forman redes
cristalinas de gran
estabilidad
La disolucioacuten de
los compuestos
ioacutenicos produce la
disociacioacuten ioacutenica de
eacutestos
Duros fraacutegiles y
quebradizos
En condiciones
ordinarias pueden
ser gases liacutequidos o
soacutelidos volaacutetiles
Soacutelidos muy blandos
Puntos de fusioacuten y
de ebullicioacuten bajos
porque al fundir o
hervir soacutelo se
rompen las
atracciones
intermoleculares
Los maacutes duros de todos
los soacutelidos como
consecuencia de la gran
estabilidad de sus
enlaces
No conducen la
electricidad ya que no
tienen iones y sus
electrones de valencia
claramente localizados
carecen de libertad de
desplazamiento
Los valores maacutes
altos de puntos
de fusioacuten
corresponden a
los metales de
las series de
transicioacuten
Densidades
elevadas debido
a sus estructuras
compactas
Buenas
propiedades
mecaacutenicas
tenaces duacutectiles
y maleables
Ejemplos NaCl CaBr2 KI
Ca O K2O K2SO4
H20 (s) I2 S8
C10 H8 (naftaleno)
C12H22O11 (sacarosa)
C6H1206 (glucosa)
Gases H2 O2 N2
NH3 HF
C (diamante)
Si O2 (cuarzo) SiC (carborundo)
Al Na Ca Fe
Cu Au Ag
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
582
DOCUMENTO DE APOYO
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
583
DOCUMENTO DE APOYO MAPA CONCEPTUAL
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
572
EL SISTEMA PERIOacuteDICO ACTUAL
Debido a Werner y Paneth Esta basado en la tabla perioacutedica de Mendeleiev
Ordena los 105 elementos conocidos por orden creciente de su nuacutemero atoacutemico (nordm de
protones del nuacutecleo)
Los elementos
quiacutemicos estaacuten ordena
dos en 7 filas o periodos
y 18 columnas a grupos
Los elementos que
pertenecen a un mismo
grupo o familia tienen un
comportamiento quiacutemico
muy parecido es decir
son elementos que
reaccionan frente a las
demaacutes sustancias de un
modo similar
La mayoriacutea de los grupos reciben nombres especiales Grupo IA (1) o de los metales alcalinos grupo IIA (2) o de los metales alcalino - teacuterreos grupo VII A (17) o de los haloacutegenos etc
ACTIVIDADES
1 Realiza una atenta lectura del texto y extrae las ideas maacutes importantes
que encuentres
2 iquestCuaacutentos elementos ordeno Mendeleiev en su eacutepoca iquestPor queacute dejo
algunos espacios vaciacuteos o huecos en su tabla original iquestQueacute correcciones
principales han sido realizadas en la actualidad
3 iquestCoacutemo pudo Mendeleiev descubrir un principio adecuado de
clasificacioacuten de los elementos sin saber nada dela estructura electroacutenica de
los aacutetomos
4 iquestQueacute resultados aporto el primer congreso Internacional de quiacutemica de Karlsruhe en 1860
5 Busca la informacioacuten necesaria y contesta sentildealando el antildeo de descubrimiento el
descubridor y como se descubrioacute
a) Dos elementos que fueron descubiertos por espantildeoles
b) Los elementos conocidos desde la prehistoria c) Los elementos conocidos en la edad media
d) Los elementos descubiertos antes del siglo XVIII e) Los elementos s descubiertos en el
siglo XVIII f) Los elementos descubiertos en el siglo XIX g) Los elementos descubiertos a
partir de 1950 h) Los elementos transuraacutenidos i) Los elementos transactiacutenidos
6 iquestEn queacute siglo se ha descubierto mayor nuacutemero de elementos iquestCuaacutentos iquestPor queacute
crees que se produjo dicha explosioacuten demograacutefica de elementos 7 La primera cuarta parte del siglo XIX fue dominada por el quiacutemico britaacutenico Humphry Davy
y por el quiacutemico sueco Joumlns Jacob Berzelius
a) Busca informacioacuten y sentildeala los nombres de los elementos que descubrioacute cada uno de
ellos y el antildeo que los descubrioacute
b) Sentildeala el origen del nombre de cada elemento y el procedimiento de obtencioacuten de
algunos de ellos
c) Indica algunas de las publicaciones y las implicaciones sociales de dichos
descubrimientos
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
573
ELEMENTOS QUIacuteMICOS DESCUBIERTOS POR ESPANtildeOLES
De los elementos naturales conocidos tres han sido descubiertos o identificados como tales por
espantildeoles El platino por Antonio de Ulloa en 1748 el wolframio por los hermanos Antonio y
Fausto de Elhuyar en 1783 y el vanadio por Andres Manuel del Rio en 1801 La importancia
de estos descubrimientos fue importantiacutesimo teniendo en cuenta que en
aquella eacutepoca uno de los objetivos fundamentales de la Quiacutemica que
orientaba el trabajo investigador de la mayoriacutea de los quiacutemicos era el
descubrimiento de los elementos quiacutemicos
El platino de platina plata fue descubierto por Antonio de Ulloa en
1735 en unas minas cuando iba en una expedicioacuten cientiacutefica de Colombia
a Peruacute
En el caso del wolframio tambieacuten llamado tungsteno la mayoriacutea de los
libros extranjeros atribuyen el descubrimiento a Scheele en 1781 Esto no
es cierto fueron los hermanos logrontildeeses Fausto y Juan Joseacute Elhuyar en 1783 quienes lo
aislaron por primera vez a partir de un mineral obtenido en Espantildea la Wolframita tratada con
carbono El propio Sheele reconocioacute en una carta la prioridad espantildeola del descubrimiento El
nombre proviene de woacutelfram quizaacute formado por wolf laquo loboraquo y ram laquo suciedadraquo aplicado tal
vez por los mineros despectivamente al encontrarlo en vez del estantildeo que buscaban
El tercer elemento es el vanadio del latiacuten moderno laquovanadiumraquo en memoria del sobrenombre
de Freya Vanadis nombre de una diosa del antiguo panteoacuten escandinavo El nombre de
vanadio le fue puesto en el antildeo 1830 atribuyeacutendoselo a un quiacutemico sueco pero su verdadero
descubridor fue el quiacutemico madrilentildeo Andreacutes Manuel del Riacuteo en 1801 quien lo denominoacute
eritronio pero no se le reconocioacute al creerse entonces que era cromo impuro
Portada de la memoria el
descubrimiento del
Wolframio
El nombre vulgar del
elemento wolframio en ingleacutes
y en franceacutes es ldquotungstenordquo
Sin embargo la IUPAC
recomienda que el nombre de
los compuestos sea en todos
los idiomas el derivado del
que propusieron los
descubridores del elemento
Dice el texto en ingleacutes del
acuerdo de la IUPAC
ldquowolframate and not
tungstaterdquo
Fausto de
Elhuyar
Juan Joseacute de
Elhuyar
Al final de su Memoria sobre el descubrimiento del wolframio escriben los hermanos Elhuyar
laquoDaremos a este nuevo metal el nombre de wolfram tomaacutendolo del de la materia de la que lo
hemos sacado Este nombre responde mejor que el de tungsteno por ser el wolfram un mineral
que se conociacutea mucho antes Mudamos su terminacioacuten m en n para acomodar mejor al
genio de nuestra lengua las denominaciones de las sales que se forman con esta sustancia
llamaacutendolas sales volfraacutemicasraquo Escribiacutean los nombres del mineral y del elemento obtenido de
eacutel con v porque la W (con la que se escribiacutea el mineral e lenguas) era inexistente en la lengua
espantildeola del XVIII
A1 Indica para los descubridores espantildeoles de elementos quiacutemicos Antonio de Ulloa los
hermanos Elhuyar y Andreacutes Manuel del Riacuteo que elementos descubrieron y coacutemo lo hicieron
Busca y realiza una pequentildea biografiacutea de cada uno de ellos
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
574
COMENTARIOS DE TEXTOS ORIGINALES DE BLAS CABRERA
LOS AacuteTOMOS
Por uacuteltimo conviene insistir en que el cuadro de Mendelejeff al establecer las analogiacuteas y diferencias entre los aacutetomos revela una organizacioacuten de la distribucioacuten de los electrones que ciertamente no es caprichosa Sin salirnos de las noticias que nos suministran los fenoacutemenos eleacutectricos pongamos en evidencia que la condicioacuten de iones no es la normal de los aacutetomos de la materia en general El estado normal de equilibrio es siempre el neutro La presencia de iones simples o compuestos supone fuerzas entre ellos particularmente el grupo maacutes importante de las llamadas valencias La presencia de los electrones en los aacutetomos exige por tanto para su neutralizacioacuten la existencia de cargas positivas la cual hasta ahora no la hemos sentildealado sino en el caso de los cationes atribuidos a la peacuterdida de electrones El descubrimiento efectivo de su intervencioacuten como constituyente de la materia ha sido una de las obras fundamentales realizadas por Rutherford el sucesor de JJ Thomson en el laboratorio Cavendish de Cambridge Inglaterra El meacutetodo utilizado para este fin ha sido el bombardeo de los cuerpos mediante el tipo de radiaciones llamadas α de los cuerpos radiactivos proyectiles de fantaacutestica energiacutea que lanzan principalmente algunos de los aacutetomos de gran masa descubiertos por los esposos Curie y a cuyo conocimiento contribuyeron activamente Rutherford y sus disciacutepulos Tales proyectiles estaacuten electrizados positivamente y al penetrar de modo violento en los aacutetomos descubren en las profundidades de eacutestos un nuacutecleo que les desviacutea de su trayecto rectiliacuteneo precisamente porque estos estaacuten tambieacuten electrizados de modo positivo y repelen a las partiacuteculas α Asiacute se ha encontrado el lugar donde se oculta esta carga Precisamente las propias partiacuteculas α no son otra cosa que nuacutecleos de He desprovistos de sus dos electrones que le acompantildean en el estado neutro seguacuten indica el cuadro de Mendelejeff Esto nos fuerza a pensar que al menos los aacutetomos maacutes pesados contienen en su seno dichos nuacutecleos de He ya formados y aun se ha probado que estaacuten formando parte de los propios nuacutecleos denunciando que esta nueva regioacuten de los aacutetomos posee una organizacioacuten muy compleja A su conocimiento se ha llegado por el meacutetodo del bombardeo ya indicado Las quebraduras violentas de su trayectoria son la consecuencia de que en ellos se encierra la casi totalidad de la masa de cada aacutetomo y tambieacuten denuncia que precisamente por ser una carga positiva numeacutericamente igual que la que poseen los Z electrones que hemos dicho forman parte del aacutetomo que ocupa el lugar Z en el cuadro de Mendelejeff Seguacuten eacuteste puede ya darse una primera descripcioacuten de los aacutetomos distribuyendo en ellos un nuacutecleo que contiene casi toda la masa del aacutetomo y toda su carga positiva Todo ello concentrado en un volumen muy pequentildeo que para los aacutetomos maacutes masivos apenas alcanza un diezmileacutesimo del tamantildeo total del aacutetomo En el resto de eacutel que llamaremos zona cortical soacutelo existen los Z electrones de los que ya hemos hablado donde caben holgadamente puesto que cada uno seguacuten hemos visto poco maacutes arriba tiene apenas un radio del orden de un 100 mileacutesimo del aacutetomo completo y por tanto ocupan igual que una mosca en un saloacuten de algunos centenares de metros cuacutebicos de cabida
Clave de lectura del texto Los aacutetomos de Blas Cabrera 1 Realiza un resumen del texto Sentildealando las ideas principales 2 Estudiar los teacuterminos nuevos que aparecen en eacutel Realiza la correspondiente ficha de vocabulario 3 iquestQueacute es el cuadro de Mendelejeff iquestExisten otros similares Hacer un estudio sobre ello consultando la bibliografiacutea a su alcance 4 Definir el concepto de ioacuten y poner ejemplos
5 iquestQueacute son las partiacuteculas 6 iquest Coacutemo se entendiacutea en esta eacutepoca lo que era un aacutetomo iquest Existen diferencias con las creencias actuales Expliacutequelo detalladamente 7 iquestQueacute son los modelos atoacutemicos iquestCuantos modelos atoacutemicos conoces iquestEn que consiste el modelo atoacutemico de Rutherford En que ideas se baso que hechos consiguioacute explicar cuaacuteles son sus limitaciones Por que otros modelos ha sido sustituido 8 Realiza una pequentildea biografiacutea de Blas Cabrera sentildealando sus principales aportaciones a la Ciencia las principales instituciones en las que participo y los aspectos maacutes relevantes de la sociedad de su eacutepoca 9 Describe coacutemo era la situacioacuten de la ciencia y de los cientiacuteficos en Espantildea en la primera mitad del siglo XX Sentildeala la influencia de los diferentes momentos sociales en el desarrollo de la Ciencia 10 iquestQuieacutenes eran los esposos Curie Habla de ellos iquestCuaacuteles fueron sus aportaciones cientiacuteficas iquestQueacute aplicaciones han tenido sus descubrimientos iquestQueacute influencia han tenido las mismas en la sociedad
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
575
AacuteTOMOS Y MOLEacuteCULAS1
Otra circunstancia interesante que conviene analizar cuando se estudia la nocioacuten de
materia y su evolucioacuten es la suerte que corrioacute el viejo problema del atomismo o continuidad que
dividioacute profundamente a los filoacutesofos del mundo griego Los aacutetomos de Anaxaacutegoras Demoacutecrito
y Leucipo significan la imposibilidad de la divisioacuten indefinida de la materia y en vez de ella la
seguridad de que existe un liacutemite inferior para el tamantildeo posible de las partiacuteculas separables de
un cuerpo con la condicioacuten de mostrar identidad de naturaleza con el cuerpo primitivo Cuando
la naturaleza de estas hipoteacuteticas partiacuteculas que limitan la divisioacuten es ideacutentica para todas se las
llama hoy moleacuteculas La divisioacuten de ellas es auacuten posible formando los aacutetomos y pueden ser
ideacutenticas o heterogeacuteneas En el primer supuesto el cuerpo se dice simple y en el segundo
compuesto El nuacutemero de cuerpos simples es pequentildeo no llegan a un centenar los aacutetomos que se
han podido obtener mientras que el de moleacuteculas compuestas con ellos es praacutecticamente
indefinido
Clave de lectura
Despueacutes de leer detenidamente este fragmento del mencionado artiacuteculo de Blas Cabrera intenta
contestar las siguientes cuestiones
1 Enuncia brevemente cada una de las teoriacuteas atoacutemicas que se han dado
2 iquestCoacutemo define Cabrera los cuerpos simples y los compuestos Expliacutecalo con claridad
3 Define con tus palabras aacutetomo moleacutecula elemento compuesto
4 iquestQuieacuten fue Blas Cabrera Haz una pequentildea biografiacutea del mismo iquestQueacute otros cientiacuteficos
espantildeoles o extranjeros fueron contemporaacuteneos de eacutel
1
CABRERA B (1943) Cincuenta antildeos en la concepcioacuten del concepto de materia Cuadernos Americanos2 nordm 5 74-93 Meacutexico
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
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Breve biografiacutea de Linus Pauling ldquoQuiacutemico y pacifistardquo
Linus Pauling
(Portland Oregoacuten 1901-Big Sur California 1994) Quiacutemico estadounidense
Profesor y director del instituto tecnoloacutegico de California investigoacute la
estructura molecular y los enlaces quiacutemicos de los compuestos complejos e
introdujo la mecaacutenica cuaacutentica en el estudio de la quiacutemica Sus trabajos le
valieron el premio Nobel de quiacutemica en 1954 Infatigable activista en favor de
la paz y contrario a las armas atoacutemicas por lo que recibioacute el premio Nobel de
la paz en 1962 y el premio Lenin de la paz en 1970 Reviste especial importancia su obra ldquoThe
Nature of the Chemical Bondrdquo (ldquoLa naturaleza del enlace quiacutemicordquo) (1939)
COMENTARIO DE TEXTO No maacutes guerra
Texto1 ldquoCreo que el descubrimiento de la fisioacuten controlada de nuacutecleos atoacutemicos y la liberacioacuten
controlada de energiacutea nuclear es el mayor hallazgo realizado desde que el hombre primitivo
descubrioacute el uso controlado del fuego Un solo kilo de material fisionable como fuente de energiacutea
equivale a maacutes de dos millones de kilogramos de carboacuten Si se tienen en cuenta la abundancia de
material fisionable en la naturaleza se comprende la promesa de energiacutea nuclear que representa
para el mundo del futuro y la posibilidad de que contribuya grandemente al bienestar humano si
la civilizacioacuten no es aniquilada antes por la guerra No podemos quedar impasibles ante la
posibilidad de que estos importantes descubrimientos cientiacuteficos puedan ser utilizados para el
sufrimiento y el exterminio de la humanidad Nos debemos oponer a toda costa a la escalada de
armamentos y al uso de la energiacutea nuclear para fines beacutelicos ldquo
Linus Pauling(1950) Quiacutemica General
Uno de los hombres maacutes activos en la campantildea contra las pruebas nucleares y uno de los de
mayor eacutexito en despertar la conciencia de la comunidad cientiacutefica fue Linus Pauling laureado con
el Premio Nobel de Quiacutemica y de la Paz En enero de 1958 Pauling entregoacute a Dag Hammaumlrshjoumlld
Secretario General de Las Naciones Unidas una peticioacuten firmada por 9235 cientiacuteficos (cantidad
que luego superoacute los 11000) correspondientes a 49 paiacuteses Entre los firmantes habiacutea muchos
premiados con el Nobel La peticioacuten era la siguiente
Texto 2 ldquoNosotros los cientiacuteficos abajo firmantes solicitamos que se realice ahora un acuerdo
internacional para detener las pruebas con armas nucleares
Cada ensayo de bomba nuclear difunde una carga adicional de elementos radioactivos sobre todo
territorio del mundo Cada suma adicional de radiacioacuten origina un dantildeo a la salud de los seres
humanos en el mundo entero y un dantildeo al plasma humano que importa la reproduccioacuten lo cual
lleva al aumento en la cantidad de nintildeos defectuosos que podraacuten nacer en futuras generaciones
Mientras estas armas soacutelo se encuentren en poder de tres potencias seraacute factible un acuerdo para
llegar a su control Si las pruebas continuacutean y si la posesioacuten de estas armas se extiende a otros
gobiernos aumentaraacute considerablemente el peligro de que estalle una catastroacutefica guerra nuclear
por la accioacuten irreflexivo de alguacuten liacuteder nacional irresponsable
Un acuerdo internacional que detenga ahora las pruebas de bombas nucleares podraacute servir como
primer paso hacia un desarme maacutes amplio y hacia la efectiva y final abolicioacuten de las armas
nucleares Terminar los experimentos con las bombas nucleares seraacute como los primeros rayos de
sol de la esperanza en que confiacutea la sufriente humanidadrdquo
(1958) Siguen 11000 firmas de eminentes cientiacuteficos de 49 paises PAULING L (1958) The Scientitists Petition to the United Nations in No More War Londres
Gollanez
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
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TRABAJOS PRAacuteCTICOS DE ESTRUCTURA ATOacuteMICA
ENSAYOS A LA LLAMA OBJETIVO Reconocer la presencia de un elemento por el color de la llama
MATERIAL PRODUCTOS
Hilo de nicromo
Mechero Bunsen
Espaacutetula
Caacutepsulas de porcelana
Aacutecido clorhiacutedrico concentrado Sales (por ejemplo nitratos o cloruros) de sodio potasio estroncio bario y cobre
PROCEDIMIENTO 1 Pon en una caacutepsula de porcelana de 10 a 15 mi- de aacutecido clorhiacutedrico Con una espaacutetula antildeade una pequentildea cantidad del compuesto de sodio disponible 2 Humedece el extremo de un hilo de nicromo en la disolucioacuten anterior y aceacutercalo a la llama de un mechero Bunsen Procura que dicha llama sea lo maacutes incolora posible 3 Anota el color que adquiere la llama 4 Limpia el hilo de nicromo introducieacutendolo en otra caacutepsula que contenga uacutenicamente aacutecido clorhiacutedrico concentrado Repite los tres pasos anteriores con cada uno de los otros compuestos suministrados Rellena la tabla siguiente
Compuesto Color de la llama
Compuesto de sodio
Compuesto de potasio
Compuesto de estroncio
Compuesto de bario
Compuesto de cobre
ACTIVIDADES 1 Explica por queacute los iones metaacutelicos colorean la llama 2 iquestPor queacute es importante limpiar el hilo de nicromo antes de un nuevo ensayo 3 iquestCoacutemo se podriacutea detectar la presencia de alguno de los elementos anteriores en una muestra problema
Trabajo praacutectico orientado como una pequentildea investigacioacuten
iquestCoacutemo variacutea el comportamiento quiacutemico de los aniones cloruro bromuro y yoduro y la
variacioacuten de la afinidad electroacutenica entre los elementos cloro bromo y yodo
El cloro el bromo y el yodo son sustancias que se disuelven en agua
y en tetracloruro de carbono dando disoluciones coloreadas
Vamos a estudiar el desplazamiento de de cloruros bromuros y
yoduros por los haloacutegenos obteniendo la variacioacuten de la afinidad
electroacutenica competitiva de los haloacutegenos
Disentildea una experiencia que te permita averiguar la variacioacuten
del comportamiento quiacutemico de los aniones cloruro bromuro
y yoduro y la variacioacuten de la afinidad electroacutenica entre los
elementos cloro bromo y yodordquo
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
578
Espectros atoacutemicos
Objetivo
Observar el espectro continuo producido
por la luz solar
Observar el espectro discontinuo
producido por un tubo fluorescente y por
una laacutempara de sodio
Material
Espectroscopio de bolsillo o de laboratorio
Fundamento teoacuterico
Si hacemos pasar la luz solar a traveacutes del prisma oacuteptico de un
espectroscopio observamos que se desdobla y aparece a continuacioacuten una
serie de colores diferentes que llamamos espectro (lo que
comuacutenmente se denomina arco iris) Cada color corresponde a frecuencias
determinadas Asiacute la luz solar presenta un aspecto con todos los colores
que denominamos espectro continuo pues los liacutemites de
dichos colores no son niacutetidos y forman un todo ininterrumpido
Al analizar la radiacioacuten emitida por los aacutetomos se observa que cada aacutetomo soacutelo emite o absorbe radiacioacuten
de determinadas frecuencias que en los espectros aparecen como una serie de liacuteneas cuyo valor puede ser
medido mediante una escala superpuesta en ellos a tal efecto Se trata de espectros
discontinuos Un elemento quiacutemico emite siempre las mismas rayas cuyas frecuencias son
caracteriacutesticas de cada uno y sirven para identificarlo
Procedimiento
Observa la luz que proviene de una ventana analizaacutendola con el espectroscopio de
bolsillo y apreciaraacutes niacutetidamente el espectro continuo Dibuja en su cuaderno el espectro
obtenido
Baja las persianas y enciende un tubo fluorescente Observa y dibuja el espectro
Prepara la luz de sodio o de mercurio y observa y dibuja el espectro obtenido
Analiza y responde
Describe en cada caso tus observaciones sobre
El espectro de la luz solar
El espectro de la luz emitida por un tubo fluorescente
El espectro de la luz emitida por una laacutempara de sodio
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
579
INVESTIGANDO ELEMENTOS QUIacuteMICOS
Observacioacuten y propiedades de metales y no metales Se trata de estudiar y reconocer diferentes sustancias y realizar ensayos con sus propiedades que permitan clasificarlos en metales y no metales Actividades previas
A1 Sentildeala las principales diferencias entre metales y no metales comparando sus propiedades
fiacutesicas y las quiacutemicas
A2 Busca informacioacuten y recoge en una tabla las principales propiedades de sodio magnesio
aluminio cinc azufre y yodo
Trabajo experimental
A3 Realiza las experiencias que te permitan responder las preguntas sobre las siguientes
sustancias y analiza los resultados
1 Sodio
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta
iquestTiene brillo metaacutelico
iquestEs blando iquestEs muy reactivo
Observa y describe su reaccioacuten con el agua
2 Magnesio
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta
iquestTiene brillo metaacutelico helliphellip
iquestEs blando iquestEs muy reactivo
Observa y describe su combustioacuten reaccioacuten con el oxiacutegeno
3 Aluminio
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta
iquestTiene brillo metaacutelico
iquestEs blando iquestEs muy reactivo
Reaccioacuten con los aacutecidos (HCl)
Cinc
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta
iquestTiene brillo metaacutelico
iquestEs blando
iquestEs muy reactivo
Observa y describe su reaccioacuten con el agua
Reaccioacuten con los aacutecidos (HCl)
4 Azufre
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta
iquestTiene brillo metaacutelico
iquestEs blando iquestEs muy reactivo
Observa y describe su reaccioacuten al calentarlo
7 Yodo
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta iquestTiene brillo metaacutelico helliphelliphelliphelliphellip
iquestEs blando Es muy reactivo
Observa y describe lo que ocurre al calentarlo
ACTIVIDADES POSTERIORES A LA EXPERIENCIA A4 Realiza un informe en el que recojas los objetivos del trabajo praacutectico los materiales de
laboratorio utilizados el procedimiento seguido las dificultades encontradas los datos
obtenidos y los resultados y conclusiones a las que llegues
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
580
INVESTIGANDO EL TIPO DE ENLACE DE LAS SUSTANCIAS QUIacuteMICAS
iquestQueacute tipos de enlace y que propiedades tienen las diferentes
sustancias quiacutemicas
Las propiedades que presentan las diferentes sustancia estaacuten
relacionadas con su tipo de enlace por lo que podemos usar algunas
propiedades para identificar el tipo de enlace que presentan ioacutenico
covalente o metaacutelico
1 ACTIVIDADES INICIALES (Antes de la experiencia)
11 Indica alguna forma de diferenciar las sustancias ioacutenicas
covalentes y metaacutelicas
12 Realiza una lista con las propiedades que caracterizan los diferentes tipos de enlaces y que
sirven para diferenciarlos
13 De todas las propiedades mencionadas anteriormente sentildeala iquestCuaacuteles de ellas podriacuteas
comprobar faacutecilmente en el laboratorio
2 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
Averiguar el tipo de enlace a traveacutes de las propiedades que presentan siete sustancias
desconocidas dadas (Se puede tratar de sal comuacuten azuacutecar limaduras de cobre yodo azufre
glucosa nitrato de plomo)
21 Analiza el problema y formula varios interrogantes o preguntas cuya respuesta se pueda
abordar experimentalmente y no permita determinar el tipo de enlace de cada sustancia
3 EMISIOacuteN DE HIPOacuteTESIS 31 Basaacutendote en su aspecto fiacutesico anticipa una solucioacuten a modo de hipoacutetesis y sentildeala que
sustancias seguacuten sus aspecto crees que presentaran enlace ioacutenico cuaacuteles el covalente y cuales
enlace metaacutelico
4 DISENtildeO EXPERIMENTAL
41 Explica con detalle como procederiacuteas en el laboratorio para identificar el tipo de enlace que
tienen varias sustancias desconocidas
42 Haz una lista con el material y los reactivos que necesitas para poder identificar el tipo de
enlace de las diferentes sustancias En especial indica el procedimiento para poder determinar
a) punto de fusioacuten o ebullicioacuten b) solubilidad en agua c) solubilidad en un disolvente
orgaacutenico d) conductividad eleacutectrica (soacutelido fundido en disolucioacuten)
43 Prepara una tabla que te permita recoger los resultados experimentales con las diferentes
propiedades de las siete sustancias y que nos permitan determinar el tipo de enlace Compaacuterala
con la suministrada
5 REALIZACIOacuteN EXPERIMENTAL
51 Con el visto bueno del profesor o profesora realiza la experiencia siguiendo el plan disentildeado y
anotando los resultados y las observaciones necesarias Recoge al menos los datos suministrados en la
siguiente tabla
Sustancia Aspecto
fiacutesico
Punto de
fusioacuten
Solubilidad
en agua
Solubilidad
en C Cl4
Conductividad
Fundida o en
disolucioacuten
Tipo de
enlace
A
B
C
D
E
F 6 RESULTADOS EXPERIMENTALES REALIZACIOacuteN DE UN INFORME
61 Identifica las sustancias problema de la praacutectica con la lista de sustancias que te indique el
profesor
62 La sal y el azuacutecar se disuelven de forma parecida en agua iquestPor queacute una disolucioacuten es
conductora y la otra no iquestPor queacute las sustancias ioacutenicas tienen un alto punto de fusioacuten
63 Realiza un informe completo de todo el proceso realizado desde el anaacutelisis del problema a
los resultados obtenidos y las conclusiones que obtengas
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
581
DOCUMENTO DE APOYO
Tipos de sustancias seguacuten sus enlaces
Compuestos
ioacutenicos
Compuestos
covalentes
moleculares
Compuestos
covalentes atoacutemicos Metales
Partiacuteculas en el
cristal (Especies
quiacutemicas enlazadas)
Iones Cationes y
aniones
(Cristales ioacutenicos)
Moleacuteculas
Aacutetomos
(cristales covalentes )
Cationes y
electrones
deslocalizados (cristales
metaacutelicos)
Fuerzas presentes Enlaces ioacutenicos
Enlaces covalentes
intramoleculares
Fuerzas
intermoleculares
(De Van der Waals o
de puentes de
Hidroacutegeno)
Enlaces covalentes Enlaces
metaacutelicos
Puntos de fusioacuten Altos por encima de
600 ordmC
Bajos en general de
-272 ordmC a 400 ordmC Elevados entre 1200 ordmC y
3600 ordmC Variados de -39
ordmC a 3400 ordmC
Solubilidad Solubles en agua y
otros disolventes
polares
Insolubles en agua
Las sustancias
apolares son
solubles en
disolventes apolares
(orgaacutenicos) Las
polares en
disolventes polares
(como el agua)
Insolubles
Insolubles
Solubles en otro
metal fundido
(aleaciones)
Conductividad
eleacutectrica
Conductores soacutelo en
disolucioacuten o
fundidos
(Electrolitos de 2ordm
orden)
Sustancias apolares
no conductoras
Sustancias polares
algo conductoras
No conductores Buenos
conductores en
estado soacutelido
(electrones
libres)
Otras
caracteriacutesticas
Forman redes
cristalinas de gran
estabilidad
La disolucioacuten de
los compuestos
ioacutenicos produce la
disociacioacuten ioacutenica de
eacutestos
Duros fraacutegiles y
quebradizos
En condiciones
ordinarias pueden
ser gases liacutequidos o
soacutelidos volaacutetiles
Soacutelidos muy blandos
Puntos de fusioacuten y
de ebullicioacuten bajos
porque al fundir o
hervir soacutelo se
rompen las
atracciones
intermoleculares
Los maacutes duros de todos
los soacutelidos como
consecuencia de la gran
estabilidad de sus
enlaces
No conducen la
electricidad ya que no
tienen iones y sus
electrones de valencia
claramente localizados
carecen de libertad de
desplazamiento
Los valores maacutes
altos de puntos
de fusioacuten
corresponden a
los metales de
las series de
transicioacuten
Densidades
elevadas debido
a sus estructuras
compactas
Buenas
propiedades
mecaacutenicas
tenaces duacutectiles
y maleables
Ejemplos NaCl CaBr2 KI
Ca O K2O K2SO4
H20 (s) I2 S8
C10 H8 (naftaleno)
C12H22O11 (sacarosa)
C6H1206 (glucosa)
Gases H2 O2 N2
NH3 HF
C (diamante)
Si O2 (cuarzo) SiC (carborundo)
Al Na Ca Fe
Cu Au Ag
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
582
DOCUMENTO DE APOYO
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
583
DOCUMENTO DE APOYO MAPA CONCEPTUAL
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
573
ELEMENTOS QUIacuteMICOS DESCUBIERTOS POR ESPANtildeOLES
De los elementos naturales conocidos tres han sido descubiertos o identificados como tales por
espantildeoles El platino por Antonio de Ulloa en 1748 el wolframio por los hermanos Antonio y
Fausto de Elhuyar en 1783 y el vanadio por Andres Manuel del Rio en 1801 La importancia
de estos descubrimientos fue importantiacutesimo teniendo en cuenta que en
aquella eacutepoca uno de los objetivos fundamentales de la Quiacutemica que
orientaba el trabajo investigador de la mayoriacutea de los quiacutemicos era el
descubrimiento de los elementos quiacutemicos
El platino de platina plata fue descubierto por Antonio de Ulloa en
1735 en unas minas cuando iba en una expedicioacuten cientiacutefica de Colombia
a Peruacute
En el caso del wolframio tambieacuten llamado tungsteno la mayoriacutea de los
libros extranjeros atribuyen el descubrimiento a Scheele en 1781 Esto no
es cierto fueron los hermanos logrontildeeses Fausto y Juan Joseacute Elhuyar en 1783 quienes lo
aislaron por primera vez a partir de un mineral obtenido en Espantildea la Wolframita tratada con
carbono El propio Sheele reconocioacute en una carta la prioridad espantildeola del descubrimiento El
nombre proviene de woacutelfram quizaacute formado por wolf laquo loboraquo y ram laquo suciedadraquo aplicado tal
vez por los mineros despectivamente al encontrarlo en vez del estantildeo que buscaban
El tercer elemento es el vanadio del latiacuten moderno laquovanadiumraquo en memoria del sobrenombre
de Freya Vanadis nombre de una diosa del antiguo panteoacuten escandinavo El nombre de
vanadio le fue puesto en el antildeo 1830 atribuyeacutendoselo a un quiacutemico sueco pero su verdadero
descubridor fue el quiacutemico madrilentildeo Andreacutes Manuel del Riacuteo en 1801 quien lo denominoacute
eritronio pero no se le reconocioacute al creerse entonces que era cromo impuro
Portada de la memoria el
descubrimiento del
Wolframio
El nombre vulgar del
elemento wolframio en ingleacutes
y en franceacutes es ldquotungstenordquo
Sin embargo la IUPAC
recomienda que el nombre de
los compuestos sea en todos
los idiomas el derivado del
que propusieron los
descubridores del elemento
Dice el texto en ingleacutes del
acuerdo de la IUPAC
ldquowolframate and not
tungstaterdquo
Fausto de
Elhuyar
Juan Joseacute de
Elhuyar
Al final de su Memoria sobre el descubrimiento del wolframio escriben los hermanos Elhuyar
laquoDaremos a este nuevo metal el nombre de wolfram tomaacutendolo del de la materia de la que lo
hemos sacado Este nombre responde mejor que el de tungsteno por ser el wolfram un mineral
que se conociacutea mucho antes Mudamos su terminacioacuten m en n para acomodar mejor al
genio de nuestra lengua las denominaciones de las sales que se forman con esta sustancia
llamaacutendolas sales volfraacutemicasraquo Escribiacutean los nombres del mineral y del elemento obtenido de
eacutel con v porque la W (con la que se escribiacutea el mineral e lenguas) era inexistente en la lengua
espantildeola del XVIII
A1 Indica para los descubridores espantildeoles de elementos quiacutemicos Antonio de Ulloa los
hermanos Elhuyar y Andreacutes Manuel del Riacuteo que elementos descubrieron y coacutemo lo hicieron
Busca y realiza una pequentildea biografiacutea de cada uno de ellos
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
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COMENTARIOS DE TEXTOS ORIGINALES DE BLAS CABRERA
LOS AacuteTOMOS
Por uacuteltimo conviene insistir en que el cuadro de Mendelejeff al establecer las analogiacuteas y diferencias entre los aacutetomos revela una organizacioacuten de la distribucioacuten de los electrones que ciertamente no es caprichosa Sin salirnos de las noticias que nos suministran los fenoacutemenos eleacutectricos pongamos en evidencia que la condicioacuten de iones no es la normal de los aacutetomos de la materia en general El estado normal de equilibrio es siempre el neutro La presencia de iones simples o compuestos supone fuerzas entre ellos particularmente el grupo maacutes importante de las llamadas valencias La presencia de los electrones en los aacutetomos exige por tanto para su neutralizacioacuten la existencia de cargas positivas la cual hasta ahora no la hemos sentildealado sino en el caso de los cationes atribuidos a la peacuterdida de electrones El descubrimiento efectivo de su intervencioacuten como constituyente de la materia ha sido una de las obras fundamentales realizadas por Rutherford el sucesor de JJ Thomson en el laboratorio Cavendish de Cambridge Inglaterra El meacutetodo utilizado para este fin ha sido el bombardeo de los cuerpos mediante el tipo de radiaciones llamadas α de los cuerpos radiactivos proyectiles de fantaacutestica energiacutea que lanzan principalmente algunos de los aacutetomos de gran masa descubiertos por los esposos Curie y a cuyo conocimiento contribuyeron activamente Rutherford y sus disciacutepulos Tales proyectiles estaacuten electrizados positivamente y al penetrar de modo violento en los aacutetomos descubren en las profundidades de eacutestos un nuacutecleo que les desviacutea de su trayecto rectiliacuteneo precisamente porque estos estaacuten tambieacuten electrizados de modo positivo y repelen a las partiacuteculas α Asiacute se ha encontrado el lugar donde se oculta esta carga Precisamente las propias partiacuteculas α no son otra cosa que nuacutecleos de He desprovistos de sus dos electrones que le acompantildean en el estado neutro seguacuten indica el cuadro de Mendelejeff Esto nos fuerza a pensar que al menos los aacutetomos maacutes pesados contienen en su seno dichos nuacutecleos de He ya formados y aun se ha probado que estaacuten formando parte de los propios nuacutecleos denunciando que esta nueva regioacuten de los aacutetomos posee una organizacioacuten muy compleja A su conocimiento se ha llegado por el meacutetodo del bombardeo ya indicado Las quebraduras violentas de su trayectoria son la consecuencia de que en ellos se encierra la casi totalidad de la masa de cada aacutetomo y tambieacuten denuncia que precisamente por ser una carga positiva numeacutericamente igual que la que poseen los Z electrones que hemos dicho forman parte del aacutetomo que ocupa el lugar Z en el cuadro de Mendelejeff Seguacuten eacuteste puede ya darse una primera descripcioacuten de los aacutetomos distribuyendo en ellos un nuacutecleo que contiene casi toda la masa del aacutetomo y toda su carga positiva Todo ello concentrado en un volumen muy pequentildeo que para los aacutetomos maacutes masivos apenas alcanza un diezmileacutesimo del tamantildeo total del aacutetomo En el resto de eacutel que llamaremos zona cortical soacutelo existen los Z electrones de los que ya hemos hablado donde caben holgadamente puesto que cada uno seguacuten hemos visto poco maacutes arriba tiene apenas un radio del orden de un 100 mileacutesimo del aacutetomo completo y por tanto ocupan igual que una mosca en un saloacuten de algunos centenares de metros cuacutebicos de cabida
Clave de lectura del texto Los aacutetomos de Blas Cabrera 1 Realiza un resumen del texto Sentildealando las ideas principales 2 Estudiar los teacuterminos nuevos que aparecen en eacutel Realiza la correspondiente ficha de vocabulario 3 iquestQueacute es el cuadro de Mendelejeff iquestExisten otros similares Hacer un estudio sobre ello consultando la bibliografiacutea a su alcance 4 Definir el concepto de ioacuten y poner ejemplos
5 iquestQueacute son las partiacuteculas 6 iquest Coacutemo se entendiacutea en esta eacutepoca lo que era un aacutetomo iquest Existen diferencias con las creencias actuales Expliacutequelo detalladamente 7 iquestQueacute son los modelos atoacutemicos iquestCuantos modelos atoacutemicos conoces iquestEn que consiste el modelo atoacutemico de Rutherford En que ideas se baso que hechos consiguioacute explicar cuaacuteles son sus limitaciones Por que otros modelos ha sido sustituido 8 Realiza una pequentildea biografiacutea de Blas Cabrera sentildealando sus principales aportaciones a la Ciencia las principales instituciones en las que participo y los aspectos maacutes relevantes de la sociedad de su eacutepoca 9 Describe coacutemo era la situacioacuten de la ciencia y de los cientiacuteficos en Espantildea en la primera mitad del siglo XX Sentildeala la influencia de los diferentes momentos sociales en el desarrollo de la Ciencia 10 iquestQuieacutenes eran los esposos Curie Habla de ellos iquestCuaacuteles fueron sus aportaciones cientiacuteficas iquestQueacute aplicaciones han tenido sus descubrimientos iquestQueacute influencia han tenido las mismas en la sociedad
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
575
AacuteTOMOS Y MOLEacuteCULAS1
Otra circunstancia interesante que conviene analizar cuando se estudia la nocioacuten de
materia y su evolucioacuten es la suerte que corrioacute el viejo problema del atomismo o continuidad que
dividioacute profundamente a los filoacutesofos del mundo griego Los aacutetomos de Anaxaacutegoras Demoacutecrito
y Leucipo significan la imposibilidad de la divisioacuten indefinida de la materia y en vez de ella la
seguridad de que existe un liacutemite inferior para el tamantildeo posible de las partiacuteculas separables de
un cuerpo con la condicioacuten de mostrar identidad de naturaleza con el cuerpo primitivo Cuando
la naturaleza de estas hipoteacuteticas partiacuteculas que limitan la divisioacuten es ideacutentica para todas se las
llama hoy moleacuteculas La divisioacuten de ellas es auacuten posible formando los aacutetomos y pueden ser
ideacutenticas o heterogeacuteneas En el primer supuesto el cuerpo se dice simple y en el segundo
compuesto El nuacutemero de cuerpos simples es pequentildeo no llegan a un centenar los aacutetomos que se
han podido obtener mientras que el de moleacuteculas compuestas con ellos es praacutecticamente
indefinido
Clave de lectura
Despueacutes de leer detenidamente este fragmento del mencionado artiacuteculo de Blas Cabrera intenta
contestar las siguientes cuestiones
1 Enuncia brevemente cada una de las teoriacuteas atoacutemicas que se han dado
2 iquestCoacutemo define Cabrera los cuerpos simples y los compuestos Expliacutecalo con claridad
3 Define con tus palabras aacutetomo moleacutecula elemento compuesto
4 iquestQuieacuten fue Blas Cabrera Haz una pequentildea biografiacutea del mismo iquestQueacute otros cientiacuteficos
espantildeoles o extranjeros fueron contemporaacuteneos de eacutel
1
CABRERA B (1943) Cincuenta antildeos en la concepcioacuten del concepto de materia Cuadernos Americanos2 nordm 5 74-93 Meacutexico
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
576
Breve biografiacutea de Linus Pauling ldquoQuiacutemico y pacifistardquo
Linus Pauling
(Portland Oregoacuten 1901-Big Sur California 1994) Quiacutemico estadounidense
Profesor y director del instituto tecnoloacutegico de California investigoacute la
estructura molecular y los enlaces quiacutemicos de los compuestos complejos e
introdujo la mecaacutenica cuaacutentica en el estudio de la quiacutemica Sus trabajos le
valieron el premio Nobel de quiacutemica en 1954 Infatigable activista en favor de
la paz y contrario a las armas atoacutemicas por lo que recibioacute el premio Nobel de
la paz en 1962 y el premio Lenin de la paz en 1970 Reviste especial importancia su obra ldquoThe
Nature of the Chemical Bondrdquo (ldquoLa naturaleza del enlace quiacutemicordquo) (1939)
COMENTARIO DE TEXTO No maacutes guerra
Texto1 ldquoCreo que el descubrimiento de la fisioacuten controlada de nuacutecleos atoacutemicos y la liberacioacuten
controlada de energiacutea nuclear es el mayor hallazgo realizado desde que el hombre primitivo
descubrioacute el uso controlado del fuego Un solo kilo de material fisionable como fuente de energiacutea
equivale a maacutes de dos millones de kilogramos de carboacuten Si se tienen en cuenta la abundancia de
material fisionable en la naturaleza se comprende la promesa de energiacutea nuclear que representa
para el mundo del futuro y la posibilidad de que contribuya grandemente al bienestar humano si
la civilizacioacuten no es aniquilada antes por la guerra No podemos quedar impasibles ante la
posibilidad de que estos importantes descubrimientos cientiacuteficos puedan ser utilizados para el
sufrimiento y el exterminio de la humanidad Nos debemos oponer a toda costa a la escalada de
armamentos y al uso de la energiacutea nuclear para fines beacutelicos ldquo
Linus Pauling(1950) Quiacutemica General
Uno de los hombres maacutes activos en la campantildea contra las pruebas nucleares y uno de los de
mayor eacutexito en despertar la conciencia de la comunidad cientiacutefica fue Linus Pauling laureado con
el Premio Nobel de Quiacutemica y de la Paz En enero de 1958 Pauling entregoacute a Dag Hammaumlrshjoumlld
Secretario General de Las Naciones Unidas una peticioacuten firmada por 9235 cientiacuteficos (cantidad
que luego superoacute los 11000) correspondientes a 49 paiacuteses Entre los firmantes habiacutea muchos
premiados con el Nobel La peticioacuten era la siguiente
Texto 2 ldquoNosotros los cientiacuteficos abajo firmantes solicitamos que se realice ahora un acuerdo
internacional para detener las pruebas con armas nucleares
Cada ensayo de bomba nuclear difunde una carga adicional de elementos radioactivos sobre todo
territorio del mundo Cada suma adicional de radiacioacuten origina un dantildeo a la salud de los seres
humanos en el mundo entero y un dantildeo al plasma humano que importa la reproduccioacuten lo cual
lleva al aumento en la cantidad de nintildeos defectuosos que podraacuten nacer en futuras generaciones
Mientras estas armas soacutelo se encuentren en poder de tres potencias seraacute factible un acuerdo para
llegar a su control Si las pruebas continuacutean y si la posesioacuten de estas armas se extiende a otros
gobiernos aumentaraacute considerablemente el peligro de que estalle una catastroacutefica guerra nuclear
por la accioacuten irreflexivo de alguacuten liacuteder nacional irresponsable
Un acuerdo internacional que detenga ahora las pruebas de bombas nucleares podraacute servir como
primer paso hacia un desarme maacutes amplio y hacia la efectiva y final abolicioacuten de las armas
nucleares Terminar los experimentos con las bombas nucleares seraacute como los primeros rayos de
sol de la esperanza en que confiacutea la sufriente humanidadrdquo
(1958) Siguen 11000 firmas de eminentes cientiacuteficos de 49 paises PAULING L (1958) The Scientitists Petition to the United Nations in No More War Londres
Gollanez
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
577
TRABAJOS PRAacuteCTICOS DE ESTRUCTURA ATOacuteMICA
ENSAYOS A LA LLAMA OBJETIVO Reconocer la presencia de un elemento por el color de la llama
MATERIAL PRODUCTOS
Hilo de nicromo
Mechero Bunsen
Espaacutetula
Caacutepsulas de porcelana
Aacutecido clorhiacutedrico concentrado Sales (por ejemplo nitratos o cloruros) de sodio potasio estroncio bario y cobre
PROCEDIMIENTO 1 Pon en una caacutepsula de porcelana de 10 a 15 mi- de aacutecido clorhiacutedrico Con una espaacutetula antildeade una pequentildea cantidad del compuesto de sodio disponible 2 Humedece el extremo de un hilo de nicromo en la disolucioacuten anterior y aceacutercalo a la llama de un mechero Bunsen Procura que dicha llama sea lo maacutes incolora posible 3 Anota el color que adquiere la llama 4 Limpia el hilo de nicromo introducieacutendolo en otra caacutepsula que contenga uacutenicamente aacutecido clorhiacutedrico concentrado Repite los tres pasos anteriores con cada uno de los otros compuestos suministrados Rellena la tabla siguiente
Compuesto Color de la llama
Compuesto de sodio
Compuesto de potasio
Compuesto de estroncio
Compuesto de bario
Compuesto de cobre
ACTIVIDADES 1 Explica por queacute los iones metaacutelicos colorean la llama 2 iquestPor queacute es importante limpiar el hilo de nicromo antes de un nuevo ensayo 3 iquestCoacutemo se podriacutea detectar la presencia de alguno de los elementos anteriores en una muestra problema
Trabajo praacutectico orientado como una pequentildea investigacioacuten
iquestCoacutemo variacutea el comportamiento quiacutemico de los aniones cloruro bromuro y yoduro y la
variacioacuten de la afinidad electroacutenica entre los elementos cloro bromo y yodo
El cloro el bromo y el yodo son sustancias que se disuelven en agua
y en tetracloruro de carbono dando disoluciones coloreadas
Vamos a estudiar el desplazamiento de de cloruros bromuros y
yoduros por los haloacutegenos obteniendo la variacioacuten de la afinidad
electroacutenica competitiva de los haloacutegenos
Disentildea una experiencia que te permita averiguar la variacioacuten
del comportamiento quiacutemico de los aniones cloruro bromuro
y yoduro y la variacioacuten de la afinidad electroacutenica entre los
elementos cloro bromo y yodordquo
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
578
Espectros atoacutemicos
Objetivo
Observar el espectro continuo producido
por la luz solar
Observar el espectro discontinuo
producido por un tubo fluorescente y por
una laacutempara de sodio
Material
Espectroscopio de bolsillo o de laboratorio
Fundamento teoacuterico
Si hacemos pasar la luz solar a traveacutes del prisma oacuteptico de un
espectroscopio observamos que se desdobla y aparece a continuacioacuten una
serie de colores diferentes que llamamos espectro (lo que
comuacutenmente se denomina arco iris) Cada color corresponde a frecuencias
determinadas Asiacute la luz solar presenta un aspecto con todos los colores
que denominamos espectro continuo pues los liacutemites de
dichos colores no son niacutetidos y forman un todo ininterrumpido
Al analizar la radiacioacuten emitida por los aacutetomos se observa que cada aacutetomo soacutelo emite o absorbe radiacioacuten
de determinadas frecuencias que en los espectros aparecen como una serie de liacuteneas cuyo valor puede ser
medido mediante una escala superpuesta en ellos a tal efecto Se trata de espectros
discontinuos Un elemento quiacutemico emite siempre las mismas rayas cuyas frecuencias son
caracteriacutesticas de cada uno y sirven para identificarlo
Procedimiento
Observa la luz que proviene de una ventana analizaacutendola con el espectroscopio de
bolsillo y apreciaraacutes niacutetidamente el espectro continuo Dibuja en su cuaderno el espectro
obtenido
Baja las persianas y enciende un tubo fluorescente Observa y dibuja el espectro
Prepara la luz de sodio o de mercurio y observa y dibuja el espectro obtenido
Analiza y responde
Describe en cada caso tus observaciones sobre
El espectro de la luz solar
El espectro de la luz emitida por un tubo fluorescente
El espectro de la luz emitida por una laacutempara de sodio
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
579
INVESTIGANDO ELEMENTOS QUIacuteMICOS
Observacioacuten y propiedades de metales y no metales Se trata de estudiar y reconocer diferentes sustancias y realizar ensayos con sus propiedades que permitan clasificarlos en metales y no metales Actividades previas
A1 Sentildeala las principales diferencias entre metales y no metales comparando sus propiedades
fiacutesicas y las quiacutemicas
A2 Busca informacioacuten y recoge en una tabla las principales propiedades de sodio magnesio
aluminio cinc azufre y yodo
Trabajo experimental
A3 Realiza las experiencias que te permitan responder las preguntas sobre las siguientes
sustancias y analiza los resultados
1 Sodio
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta
iquestTiene brillo metaacutelico
iquestEs blando iquestEs muy reactivo
Observa y describe su reaccioacuten con el agua
2 Magnesio
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta
iquestTiene brillo metaacutelico helliphellip
iquestEs blando iquestEs muy reactivo
Observa y describe su combustioacuten reaccioacuten con el oxiacutegeno
3 Aluminio
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta
iquestTiene brillo metaacutelico
iquestEs blando iquestEs muy reactivo
Reaccioacuten con los aacutecidos (HCl)
Cinc
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta
iquestTiene brillo metaacutelico
iquestEs blando
iquestEs muy reactivo
Observa y describe su reaccioacuten con el agua
Reaccioacuten con los aacutecidos (HCl)
4 Azufre
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta
iquestTiene brillo metaacutelico
iquestEs blando iquestEs muy reactivo
Observa y describe su reaccioacuten al calentarlo
7 Yodo
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta iquestTiene brillo metaacutelico helliphelliphelliphelliphellip
iquestEs blando Es muy reactivo
Observa y describe lo que ocurre al calentarlo
ACTIVIDADES POSTERIORES A LA EXPERIENCIA A4 Realiza un informe en el que recojas los objetivos del trabajo praacutectico los materiales de
laboratorio utilizados el procedimiento seguido las dificultades encontradas los datos
obtenidos y los resultados y conclusiones a las que llegues
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
580
INVESTIGANDO EL TIPO DE ENLACE DE LAS SUSTANCIAS QUIacuteMICAS
iquestQueacute tipos de enlace y que propiedades tienen las diferentes
sustancias quiacutemicas
Las propiedades que presentan las diferentes sustancia estaacuten
relacionadas con su tipo de enlace por lo que podemos usar algunas
propiedades para identificar el tipo de enlace que presentan ioacutenico
covalente o metaacutelico
1 ACTIVIDADES INICIALES (Antes de la experiencia)
11 Indica alguna forma de diferenciar las sustancias ioacutenicas
covalentes y metaacutelicas
12 Realiza una lista con las propiedades que caracterizan los diferentes tipos de enlaces y que
sirven para diferenciarlos
13 De todas las propiedades mencionadas anteriormente sentildeala iquestCuaacuteles de ellas podriacuteas
comprobar faacutecilmente en el laboratorio
2 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
Averiguar el tipo de enlace a traveacutes de las propiedades que presentan siete sustancias
desconocidas dadas (Se puede tratar de sal comuacuten azuacutecar limaduras de cobre yodo azufre
glucosa nitrato de plomo)
21 Analiza el problema y formula varios interrogantes o preguntas cuya respuesta se pueda
abordar experimentalmente y no permita determinar el tipo de enlace de cada sustancia
3 EMISIOacuteN DE HIPOacuteTESIS 31 Basaacutendote en su aspecto fiacutesico anticipa una solucioacuten a modo de hipoacutetesis y sentildeala que
sustancias seguacuten sus aspecto crees que presentaran enlace ioacutenico cuaacuteles el covalente y cuales
enlace metaacutelico
4 DISENtildeO EXPERIMENTAL
41 Explica con detalle como procederiacuteas en el laboratorio para identificar el tipo de enlace que
tienen varias sustancias desconocidas
42 Haz una lista con el material y los reactivos que necesitas para poder identificar el tipo de
enlace de las diferentes sustancias En especial indica el procedimiento para poder determinar
a) punto de fusioacuten o ebullicioacuten b) solubilidad en agua c) solubilidad en un disolvente
orgaacutenico d) conductividad eleacutectrica (soacutelido fundido en disolucioacuten)
43 Prepara una tabla que te permita recoger los resultados experimentales con las diferentes
propiedades de las siete sustancias y que nos permitan determinar el tipo de enlace Compaacuterala
con la suministrada
5 REALIZACIOacuteN EXPERIMENTAL
51 Con el visto bueno del profesor o profesora realiza la experiencia siguiendo el plan disentildeado y
anotando los resultados y las observaciones necesarias Recoge al menos los datos suministrados en la
siguiente tabla
Sustancia Aspecto
fiacutesico
Punto de
fusioacuten
Solubilidad
en agua
Solubilidad
en C Cl4
Conductividad
Fundida o en
disolucioacuten
Tipo de
enlace
A
B
C
D
E
F 6 RESULTADOS EXPERIMENTALES REALIZACIOacuteN DE UN INFORME
61 Identifica las sustancias problema de la praacutectica con la lista de sustancias que te indique el
profesor
62 La sal y el azuacutecar se disuelven de forma parecida en agua iquestPor queacute una disolucioacuten es
conductora y la otra no iquestPor queacute las sustancias ioacutenicas tienen un alto punto de fusioacuten
63 Realiza un informe completo de todo el proceso realizado desde el anaacutelisis del problema a
los resultados obtenidos y las conclusiones que obtengas
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
581
DOCUMENTO DE APOYO
Tipos de sustancias seguacuten sus enlaces
Compuestos
ioacutenicos
Compuestos
covalentes
moleculares
Compuestos
covalentes atoacutemicos Metales
Partiacuteculas en el
cristal (Especies
quiacutemicas enlazadas)
Iones Cationes y
aniones
(Cristales ioacutenicos)
Moleacuteculas
Aacutetomos
(cristales covalentes )
Cationes y
electrones
deslocalizados (cristales
metaacutelicos)
Fuerzas presentes Enlaces ioacutenicos
Enlaces covalentes
intramoleculares
Fuerzas
intermoleculares
(De Van der Waals o
de puentes de
Hidroacutegeno)
Enlaces covalentes Enlaces
metaacutelicos
Puntos de fusioacuten Altos por encima de
600 ordmC
Bajos en general de
-272 ordmC a 400 ordmC Elevados entre 1200 ordmC y
3600 ordmC Variados de -39
ordmC a 3400 ordmC
Solubilidad Solubles en agua y
otros disolventes
polares
Insolubles en agua
Las sustancias
apolares son
solubles en
disolventes apolares
(orgaacutenicos) Las
polares en
disolventes polares
(como el agua)
Insolubles
Insolubles
Solubles en otro
metal fundido
(aleaciones)
Conductividad
eleacutectrica
Conductores soacutelo en
disolucioacuten o
fundidos
(Electrolitos de 2ordm
orden)
Sustancias apolares
no conductoras
Sustancias polares
algo conductoras
No conductores Buenos
conductores en
estado soacutelido
(electrones
libres)
Otras
caracteriacutesticas
Forman redes
cristalinas de gran
estabilidad
La disolucioacuten de
los compuestos
ioacutenicos produce la
disociacioacuten ioacutenica de
eacutestos
Duros fraacutegiles y
quebradizos
En condiciones
ordinarias pueden
ser gases liacutequidos o
soacutelidos volaacutetiles
Soacutelidos muy blandos
Puntos de fusioacuten y
de ebullicioacuten bajos
porque al fundir o
hervir soacutelo se
rompen las
atracciones
intermoleculares
Los maacutes duros de todos
los soacutelidos como
consecuencia de la gran
estabilidad de sus
enlaces
No conducen la
electricidad ya que no
tienen iones y sus
electrones de valencia
claramente localizados
carecen de libertad de
desplazamiento
Los valores maacutes
altos de puntos
de fusioacuten
corresponden a
los metales de
las series de
transicioacuten
Densidades
elevadas debido
a sus estructuras
compactas
Buenas
propiedades
mecaacutenicas
tenaces duacutectiles
y maleables
Ejemplos NaCl CaBr2 KI
Ca O K2O K2SO4
H20 (s) I2 S8
C10 H8 (naftaleno)
C12H22O11 (sacarosa)
C6H1206 (glucosa)
Gases H2 O2 N2
NH3 HF
C (diamante)
Si O2 (cuarzo) SiC (carborundo)
Al Na Ca Fe
Cu Au Ag
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
582
DOCUMENTO DE APOYO
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
583
DOCUMENTO DE APOYO MAPA CONCEPTUAL
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
574
COMENTARIOS DE TEXTOS ORIGINALES DE BLAS CABRERA
LOS AacuteTOMOS
Por uacuteltimo conviene insistir en que el cuadro de Mendelejeff al establecer las analogiacuteas y diferencias entre los aacutetomos revela una organizacioacuten de la distribucioacuten de los electrones que ciertamente no es caprichosa Sin salirnos de las noticias que nos suministran los fenoacutemenos eleacutectricos pongamos en evidencia que la condicioacuten de iones no es la normal de los aacutetomos de la materia en general El estado normal de equilibrio es siempre el neutro La presencia de iones simples o compuestos supone fuerzas entre ellos particularmente el grupo maacutes importante de las llamadas valencias La presencia de los electrones en los aacutetomos exige por tanto para su neutralizacioacuten la existencia de cargas positivas la cual hasta ahora no la hemos sentildealado sino en el caso de los cationes atribuidos a la peacuterdida de electrones El descubrimiento efectivo de su intervencioacuten como constituyente de la materia ha sido una de las obras fundamentales realizadas por Rutherford el sucesor de JJ Thomson en el laboratorio Cavendish de Cambridge Inglaterra El meacutetodo utilizado para este fin ha sido el bombardeo de los cuerpos mediante el tipo de radiaciones llamadas α de los cuerpos radiactivos proyectiles de fantaacutestica energiacutea que lanzan principalmente algunos de los aacutetomos de gran masa descubiertos por los esposos Curie y a cuyo conocimiento contribuyeron activamente Rutherford y sus disciacutepulos Tales proyectiles estaacuten electrizados positivamente y al penetrar de modo violento en los aacutetomos descubren en las profundidades de eacutestos un nuacutecleo que les desviacutea de su trayecto rectiliacuteneo precisamente porque estos estaacuten tambieacuten electrizados de modo positivo y repelen a las partiacuteculas α Asiacute se ha encontrado el lugar donde se oculta esta carga Precisamente las propias partiacuteculas α no son otra cosa que nuacutecleos de He desprovistos de sus dos electrones que le acompantildean en el estado neutro seguacuten indica el cuadro de Mendelejeff Esto nos fuerza a pensar que al menos los aacutetomos maacutes pesados contienen en su seno dichos nuacutecleos de He ya formados y aun se ha probado que estaacuten formando parte de los propios nuacutecleos denunciando que esta nueva regioacuten de los aacutetomos posee una organizacioacuten muy compleja A su conocimiento se ha llegado por el meacutetodo del bombardeo ya indicado Las quebraduras violentas de su trayectoria son la consecuencia de que en ellos se encierra la casi totalidad de la masa de cada aacutetomo y tambieacuten denuncia que precisamente por ser una carga positiva numeacutericamente igual que la que poseen los Z electrones que hemos dicho forman parte del aacutetomo que ocupa el lugar Z en el cuadro de Mendelejeff Seguacuten eacuteste puede ya darse una primera descripcioacuten de los aacutetomos distribuyendo en ellos un nuacutecleo que contiene casi toda la masa del aacutetomo y toda su carga positiva Todo ello concentrado en un volumen muy pequentildeo que para los aacutetomos maacutes masivos apenas alcanza un diezmileacutesimo del tamantildeo total del aacutetomo En el resto de eacutel que llamaremos zona cortical soacutelo existen los Z electrones de los que ya hemos hablado donde caben holgadamente puesto que cada uno seguacuten hemos visto poco maacutes arriba tiene apenas un radio del orden de un 100 mileacutesimo del aacutetomo completo y por tanto ocupan igual que una mosca en un saloacuten de algunos centenares de metros cuacutebicos de cabida
Clave de lectura del texto Los aacutetomos de Blas Cabrera 1 Realiza un resumen del texto Sentildealando las ideas principales 2 Estudiar los teacuterminos nuevos que aparecen en eacutel Realiza la correspondiente ficha de vocabulario 3 iquestQueacute es el cuadro de Mendelejeff iquestExisten otros similares Hacer un estudio sobre ello consultando la bibliografiacutea a su alcance 4 Definir el concepto de ioacuten y poner ejemplos
5 iquestQueacute son las partiacuteculas 6 iquest Coacutemo se entendiacutea en esta eacutepoca lo que era un aacutetomo iquest Existen diferencias con las creencias actuales Expliacutequelo detalladamente 7 iquestQueacute son los modelos atoacutemicos iquestCuantos modelos atoacutemicos conoces iquestEn que consiste el modelo atoacutemico de Rutherford En que ideas se baso que hechos consiguioacute explicar cuaacuteles son sus limitaciones Por que otros modelos ha sido sustituido 8 Realiza una pequentildea biografiacutea de Blas Cabrera sentildealando sus principales aportaciones a la Ciencia las principales instituciones en las que participo y los aspectos maacutes relevantes de la sociedad de su eacutepoca 9 Describe coacutemo era la situacioacuten de la ciencia y de los cientiacuteficos en Espantildea en la primera mitad del siglo XX Sentildeala la influencia de los diferentes momentos sociales en el desarrollo de la Ciencia 10 iquestQuieacutenes eran los esposos Curie Habla de ellos iquestCuaacuteles fueron sus aportaciones cientiacuteficas iquestQueacute aplicaciones han tenido sus descubrimientos iquestQueacute influencia han tenido las mismas en la sociedad
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
575
AacuteTOMOS Y MOLEacuteCULAS1
Otra circunstancia interesante que conviene analizar cuando se estudia la nocioacuten de
materia y su evolucioacuten es la suerte que corrioacute el viejo problema del atomismo o continuidad que
dividioacute profundamente a los filoacutesofos del mundo griego Los aacutetomos de Anaxaacutegoras Demoacutecrito
y Leucipo significan la imposibilidad de la divisioacuten indefinida de la materia y en vez de ella la
seguridad de que existe un liacutemite inferior para el tamantildeo posible de las partiacuteculas separables de
un cuerpo con la condicioacuten de mostrar identidad de naturaleza con el cuerpo primitivo Cuando
la naturaleza de estas hipoteacuteticas partiacuteculas que limitan la divisioacuten es ideacutentica para todas se las
llama hoy moleacuteculas La divisioacuten de ellas es auacuten posible formando los aacutetomos y pueden ser
ideacutenticas o heterogeacuteneas En el primer supuesto el cuerpo se dice simple y en el segundo
compuesto El nuacutemero de cuerpos simples es pequentildeo no llegan a un centenar los aacutetomos que se
han podido obtener mientras que el de moleacuteculas compuestas con ellos es praacutecticamente
indefinido
Clave de lectura
Despueacutes de leer detenidamente este fragmento del mencionado artiacuteculo de Blas Cabrera intenta
contestar las siguientes cuestiones
1 Enuncia brevemente cada una de las teoriacuteas atoacutemicas que se han dado
2 iquestCoacutemo define Cabrera los cuerpos simples y los compuestos Expliacutecalo con claridad
3 Define con tus palabras aacutetomo moleacutecula elemento compuesto
4 iquestQuieacuten fue Blas Cabrera Haz una pequentildea biografiacutea del mismo iquestQueacute otros cientiacuteficos
espantildeoles o extranjeros fueron contemporaacuteneos de eacutel
1
CABRERA B (1943) Cincuenta antildeos en la concepcioacuten del concepto de materia Cuadernos Americanos2 nordm 5 74-93 Meacutexico
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
576
Breve biografiacutea de Linus Pauling ldquoQuiacutemico y pacifistardquo
Linus Pauling
(Portland Oregoacuten 1901-Big Sur California 1994) Quiacutemico estadounidense
Profesor y director del instituto tecnoloacutegico de California investigoacute la
estructura molecular y los enlaces quiacutemicos de los compuestos complejos e
introdujo la mecaacutenica cuaacutentica en el estudio de la quiacutemica Sus trabajos le
valieron el premio Nobel de quiacutemica en 1954 Infatigable activista en favor de
la paz y contrario a las armas atoacutemicas por lo que recibioacute el premio Nobel de
la paz en 1962 y el premio Lenin de la paz en 1970 Reviste especial importancia su obra ldquoThe
Nature of the Chemical Bondrdquo (ldquoLa naturaleza del enlace quiacutemicordquo) (1939)
COMENTARIO DE TEXTO No maacutes guerra
Texto1 ldquoCreo que el descubrimiento de la fisioacuten controlada de nuacutecleos atoacutemicos y la liberacioacuten
controlada de energiacutea nuclear es el mayor hallazgo realizado desde que el hombre primitivo
descubrioacute el uso controlado del fuego Un solo kilo de material fisionable como fuente de energiacutea
equivale a maacutes de dos millones de kilogramos de carboacuten Si se tienen en cuenta la abundancia de
material fisionable en la naturaleza se comprende la promesa de energiacutea nuclear que representa
para el mundo del futuro y la posibilidad de que contribuya grandemente al bienestar humano si
la civilizacioacuten no es aniquilada antes por la guerra No podemos quedar impasibles ante la
posibilidad de que estos importantes descubrimientos cientiacuteficos puedan ser utilizados para el
sufrimiento y el exterminio de la humanidad Nos debemos oponer a toda costa a la escalada de
armamentos y al uso de la energiacutea nuclear para fines beacutelicos ldquo
Linus Pauling(1950) Quiacutemica General
Uno de los hombres maacutes activos en la campantildea contra las pruebas nucleares y uno de los de
mayor eacutexito en despertar la conciencia de la comunidad cientiacutefica fue Linus Pauling laureado con
el Premio Nobel de Quiacutemica y de la Paz En enero de 1958 Pauling entregoacute a Dag Hammaumlrshjoumlld
Secretario General de Las Naciones Unidas una peticioacuten firmada por 9235 cientiacuteficos (cantidad
que luego superoacute los 11000) correspondientes a 49 paiacuteses Entre los firmantes habiacutea muchos
premiados con el Nobel La peticioacuten era la siguiente
Texto 2 ldquoNosotros los cientiacuteficos abajo firmantes solicitamos que se realice ahora un acuerdo
internacional para detener las pruebas con armas nucleares
Cada ensayo de bomba nuclear difunde una carga adicional de elementos radioactivos sobre todo
territorio del mundo Cada suma adicional de radiacioacuten origina un dantildeo a la salud de los seres
humanos en el mundo entero y un dantildeo al plasma humano que importa la reproduccioacuten lo cual
lleva al aumento en la cantidad de nintildeos defectuosos que podraacuten nacer en futuras generaciones
Mientras estas armas soacutelo se encuentren en poder de tres potencias seraacute factible un acuerdo para
llegar a su control Si las pruebas continuacutean y si la posesioacuten de estas armas se extiende a otros
gobiernos aumentaraacute considerablemente el peligro de que estalle una catastroacutefica guerra nuclear
por la accioacuten irreflexivo de alguacuten liacuteder nacional irresponsable
Un acuerdo internacional que detenga ahora las pruebas de bombas nucleares podraacute servir como
primer paso hacia un desarme maacutes amplio y hacia la efectiva y final abolicioacuten de las armas
nucleares Terminar los experimentos con las bombas nucleares seraacute como los primeros rayos de
sol de la esperanza en que confiacutea la sufriente humanidadrdquo
(1958) Siguen 11000 firmas de eminentes cientiacuteficos de 49 paises PAULING L (1958) The Scientitists Petition to the United Nations in No More War Londres
Gollanez
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
577
TRABAJOS PRAacuteCTICOS DE ESTRUCTURA ATOacuteMICA
ENSAYOS A LA LLAMA OBJETIVO Reconocer la presencia de un elemento por el color de la llama
MATERIAL PRODUCTOS
Hilo de nicromo
Mechero Bunsen
Espaacutetula
Caacutepsulas de porcelana
Aacutecido clorhiacutedrico concentrado Sales (por ejemplo nitratos o cloruros) de sodio potasio estroncio bario y cobre
PROCEDIMIENTO 1 Pon en una caacutepsula de porcelana de 10 a 15 mi- de aacutecido clorhiacutedrico Con una espaacutetula antildeade una pequentildea cantidad del compuesto de sodio disponible 2 Humedece el extremo de un hilo de nicromo en la disolucioacuten anterior y aceacutercalo a la llama de un mechero Bunsen Procura que dicha llama sea lo maacutes incolora posible 3 Anota el color que adquiere la llama 4 Limpia el hilo de nicromo introducieacutendolo en otra caacutepsula que contenga uacutenicamente aacutecido clorhiacutedrico concentrado Repite los tres pasos anteriores con cada uno de los otros compuestos suministrados Rellena la tabla siguiente
Compuesto Color de la llama
Compuesto de sodio
Compuesto de potasio
Compuesto de estroncio
Compuesto de bario
Compuesto de cobre
ACTIVIDADES 1 Explica por queacute los iones metaacutelicos colorean la llama 2 iquestPor queacute es importante limpiar el hilo de nicromo antes de un nuevo ensayo 3 iquestCoacutemo se podriacutea detectar la presencia de alguno de los elementos anteriores en una muestra problema
Trabajo praacutectico orientado como una pequentildea investigacioacuten
iquestCoacutemo variacutea el comportamiento quiacutemico de los aniones cloruro bromuro y yoduro y la
variacioacuten de la afinidad electroacutenica entre los elementos cloro bromo y yodo
El cloro el bromo y el yodo son sustancias que se disuelven en agua
y en tetracloruro de carbono dando disoluciones coloreadas
Vamos a estudiar el desplazamiento de de cloruros bromuros y
yoduros por los haloacutegenos obteniendo la variacioacuten de la afinidad
electroacutenica competitiva de los haloacutegenos
Disentildea una experiencia que te permita averiguar la variacioacuten
del comportamiento quiacutemico de los aniones cloruro bromuro
y yoduro y la variacioacuten de la afinidad electroacutenica entre los
elementos cloro bromo y yodordquo
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
578
Espectros atoacutemicos
Objetivo
Observar el espectro continuo producido
por la luz solar
Observar el espectro discontinuo
producido por un tubo fluorescente y por
una laacutempara de sodio
Material
Espectroscopio de bolsillo o de laboratorio
Fundamento teoacuterico
Si hacemos pasar la luz solar a traveacutes del prisma oacuteptico de un
espectroscopio observamos que se desdobla y aparece a continuacioacuten una
serie de colores diferentes que llamamos espectro (lo que
comuacutenmente se denomina arco iris) Cada color corresponde a frecuencias
determinadas Asiacute la luz solar presenta un aspecto con todos los colores
que denominamos espectro continuo pues los liacutemites de
dichos colores no son niacutetidos y forman un todo ininterrumpido
Al analizar la radiacioacuten emitida por los aacutetomos se observa que cada aacutetomo soacutelo emite o absorbe radiacioacuten
de determinadas frecuencias que en los espectros aparecen como una serie de liacuteneas cuyo valor puede ser
medido mediante una escala superpuesta en ellos a tal efecto Se trata de espectros
discontinuos Un elemento quiacutemico emite siempre las mismas rayas cuyas frecuencias son
caracteriacutesticas de cada uno y sirven para identificarlo
Procedimiento
Observa la luz que proviene de una ventana analizaacutendola con el espectroscopio de
bolsillo y apreciaraacutes niacutetidamente el espectro continuo Dibuja en su cuaderno el espectro
obtenido
Baja las persianas y enciende un tubo fluorescente Observa y dibuja el espectro
Prepara la luz de sodio o de mercurio y observa y dibuja el espectro obtenido
Analiza y responde
Describe en cada caso tus observaciones sobre
El espectro de la luz solar
El espectro de la luz emitida por un tubo fluorescente
El espectro de la luz emitida por una laacutempara de sodio
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
579
INVESTIGANDO ELEMENTOS QUIacuteMICOS
Observacioacuten y propiedades de metales y no metales Se trata de estudiar y reconocer diferentes sustancias y realizar ensayos con sus propiedades que permitan clasificarlos en metales y no metales Actividades previas
A1 Sentildeala las principales diferencias entre metales y no metales comparando sus propiedades
fiacutesicas y las quiacutemicas
A2 Busca informacioacuten y recoge en una tabla las principales propiedades de sodio magnesio
aluminio cinc azufre y yodo
Trabajo experimental
A3 Realiza las experiencias que te permitan responder las preguntas sobre las siguientes
sustancias y analiza los resultados
1 Sodio
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta
iquestTiene brillo metaacutelico
iquestEs blando iquestEs muy reactivo
Observa y describe su reaccioacuten con el agua
2 Magnesio
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta
iquestTiene brillo metaacutelico helliphellip
iquestEs blando iquestEs muy reactivo
Observa y describe su combustioacuten reaccioacuten con el oxiacutegeno
3 Aluminio
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta
iquestTiene brillo metaacutelico
iquestEs blando iquestEs muy reactivo
Reaccioacuten con los aacutecidos (HCl)
Cinc
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta
iquestTiene brillo metaacutelico
iquestEs blando
iquestEs muy reactivo
Observa y describe su reaccioacuten con el agua
Reaccioacuten con los aacutecidos (HCl)
4 Azufre
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta
iquestTiene brillo metaacutelico
iquestEs blando iquestEs muy reactivo
Observa y describe su reaccioacuten al calentarlo
7 Yodo
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta iquestTiene brillo metaacutelico helliphelliphelliphelliphellip
iquestEs blando Es muy reactivo
Observa y describe lo que ocurre al calentarlo
ACTIVIDADES POSTERIORES A LA EXPERIENCIA A4 Realiza un informe en el que recojas los objetivos del trabajo praacutectico los materiales de
laboratorio utilizados el procedimiento seguido las dificultades encontradas los datos
obtenidos y los resultados y conclusiones a las que llegues
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
580
INVESTIGANDO EL TIPO DE ENLACE DE LAS SUSTANCIAS QUIacuteMICAS
iquestQueacute tipos de enlace y que propiedades tienen las diferentes
sustancias quiacutemicas
Las propiedades que presentan las diferentes sustancia estaacuten
relacionadas con su tipo de enlace por lo que podemos usar algunas
propiedades para identificar el tipo de enlace que presentan ioacutenico
covalente o metaacutelico
1 ACTIVIDADES INICIALES (Antes de la experiencia)
11 Indica alguna forma de diferenciar las sustancias ioacutenicas
covalentes y metaacutelicas
12 Realiza una lista con las propiedades que caracterizan los diferentes tipos de enlaces y que
sirven para diferenciarlos
13 De todas las propiedades mencionadas anteriormente sentildeala iquestCuaacuteles de ellas podriacuteas
comprobar faacutecilmente en el laboratorio
2 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
Averiguar el tipo de enlace a traveacutes de las propiedades que presentan siete sustancias
desconocidas dadas (Se puede tratar de sal comuacuten azuacutecar limaduras de cobre yodo azufre
glucosa nitrato de plomo)
21 Analiza el problema y formula varios interrogantes o preguntas cuya respuesta se pueda
abordar experimentalmente y no permita determinar el tipo de enlace de cada sustancia
3 EMISIOacuteN DE HIPOacuteTESIS 31 Basaacutendote en su aspecto fiacutesico anticipa una solucioacuten a modo de hipoacutetesis y sentildeala que
sustancias seguacuten sus aspecto crees que presentaran enlace ioacutenico cuaacuteles el covalente y cuales
enlace metaacutelico
4 DISENtildeO EXPERIMENTAL
41 Explica con detalle como procederiacuteas en el laboratorio para identificar el tipo de enlace que
tienen varias sustancias desconocidas
42 Haz una lista con el material y los reactivos que necesitas para poder identificar el tipo de
enlace de las diferentes sustancias En especial indica el procedimiento para poder determinar
a) punto de fusioacuten o ebullicioacuten b) solubilidad en agua c) solubilidad en un disolvente
orgaacutenico d) conductividad eleacutectrica (soacutelido fundido en disolucioacuten)
43 Prepara una tabla que te permita recoger los resultados experimentales con las diferentes
propiedades de las siete sustancias y que nos permitan determinar el tipo de enlace Compaacuterala
con la suministrada
5 REALIZACIOacuteN EXPERIMENTAL
51 Con el visto bueno del profesor o profesora realiza la experiencia siguiendo el plan disentildeado y
anotando los resultados y las observaciones necesarias Recoge al menos los datos suministrados en la
siguiente tabla
Sustancia Aspecto
fiacutesico
Punto de
fusioacuten
Solubilidad
en agua
Solubilidad
en C Cl4
Conductividad
Fundida o en
disolucioacuten
Tipo de
enlace
A
B
C
D
E
F 6 RESULTADOS EXPERIMENTALES REALIZACIOacuteN DE UN INFORME
61 Identifica las sustancias problema de la praacutectica con la lista de sustancias que te indique el
profesor
62 La sal y el azuacutecar se disuelven de forma parecida en agua iquestPor queacute una disolucioacuten es
conductora y la otra no iquestPor queacute las sustancias ioacutenicas tienen un alto punto de fusioacuten
63 Realiza un informe completo de todo el proceso realizado desde el anaacutelisis del problema a
los resultados obtenidos y las conclusiones que obtengas
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
581
DOCUMENTO DE APOYO
Tipos de sustancias seguacuten sus enlaces
Compuestos
ioacutenicos
Compuestos
covalentes
moleculares
Compuestos
covalentes atoacutemicos Metales
Partiacuteculas en el
cristal (Especies
quiacutemicas enlazadas)
Iones Cationes y
aniones
(Cristales ioacutenicos)
Moleacuteculas
Aacutetomos
(cristales covalentes )
Cationes y
electrones
deslocalizados (cristales
metaacutelicos)
Fuerzas presentes Enlaces ioacutenicos
Enlaces covalentes
intramoleculares
Fuerzas
intermoleculares
(De Van der Waals o
de puentes de
Hidroacutegeno)
Enlaces covalentes Enlaces
metaacutelicos
Puntos de fusioacuten Altos por encima de
600 ordmC
Bajos en general de
-272 ordmC a 400 ordmC Elevados entre 1200 ordmC y
3600 ordmC Variados de -39
ordmC a 3400 ordmC
Solubilidad Solubles en agua y
otros disolventes
polares
Insolubles en agua
Las sustancias
apolares son
solubles en
disolventes apolares
(orgaacutenicos) Las
polares en
disolventes polares
(como el agua)
Insolubles
Insolubles
Solubles en otro
metal fundido
(aleaciones)
Conductividad
eleacutectrica
Conductores soacutelo en
disolucioacuten o
fundidos
(Electrolitos de 2ordm
orden)
Sustancias apolares
no conductoras
Sustancias polares
algo conductoras
No conductores Buenos
conductores en
estado soacutelido
(electrones
libres)
Otras
caracteriacutesticas
Forman redes
cristalinas de gran
estabilidad
La disolucioacuten de
los compuestos
ioacutenicos produce la
disociacioacuten ioacutenica de
eacutestos
Duros fraacutegiles y
quebradizos
En condiciones
ordinarias pueden
ser gases liacutequidos o
soacutelidos volaacutetiles
Soacutelidos muy blandos
Puntos de fusioacuten y
de ebullicioacuten bajos
porque al fundir o
hervir soacutelo se
rompen las
atracciones
intermoleculares
Los maacutes duros de todos
los soacutelidos como
consecuencia de la gran
estabilidad de sus
enlaces
No conducen la
electricidad ya que no
tienen iones y sus
electrones de valencia
claramente localizados
carecen de libertad de
desplazamiento
Los valores maacutes
altos de puntos
de fusioacuten
corresponden a
los metales de
las series de
transicioacuten
Densidades
elevadas debido
a sus estructuras
compactas
Buenas
propiedades
mecaacutenicas
tenaces duacutectiles
y maleables
Ejemplos NaCl CaBr2 KI
Ca O K2O K2SO4
H20 (s) I2 S8
C10 H8 (naftaleno)
C12H22O11 (sacarosa)
C6H1206 (glucosa)
Gases H2 O2 N2
NH3 HF
C (diamante)
Si O2 (cuarzo) SiC (carborundo)
Al Na Ca Fe
Cu Au Ag
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
582
DOCUMENTO DE APOYO
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
583
DOCUMENTO DE APOYO MAPA CONCEPTUAL
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
575
AacuteTOMOS Y MOLEacuteCULAS1
Otra circunstancia interesante que conviene analizar cuando se estudia la nocioacuten de
materia y su evolucioacuten es la suerte que corrioacute el viejo problema del atomismo o continuidad que
dividioacute profundamente a los filoacutesofos del mundo griego Los aacutetomos de Anaxaacutegoras Demoacutecrito
y Leucipo significan la imposibilidad de la divisioacuten indefinida de la materia y en vez de ella la
seguridad de que existe un liacutemite inferior para el tamantildeo posible de las partiacuteculas separables de
un cuerpo con la condicioacuten de mostrar identidad de naturaleza con el cuerpo primitivo Cuando
la naturaleza de estas hipoteacuteticas partiacuteculas que limitan la divisioacuten es ideacutentica para todas se las
llama hoy moleacuteculas La divisioacuten de ellas es auacuten posible formando los aacutetomos y pueden ser
ideacutenticas o heterogeacuteneas En el primer supuesto el cuerpo se dice simple y en el segundo
compuesto El nuacutemero de cuerpos simples es pequentildeo no llegan a un centenar los aacutetomos que se
han podido obtener mientras que el de moleacuteculas compuestas con ellos es praacutecticamente
indefinido
Clave de lectura
Despueacutes de leer detenidamente este fragmento del mencionado artiacuteculo de Blas Cabrera intenta
contestar las siguientes cuestiones
1 Enuncia brevemente cada una de las teoriacuteas atoacutemicas que se han dado
2 iquestCoacutemo define Cabrera los cuerpos simples y los compuestos Expliacutecalo con claridad
3 Define con tus palabras aacutetomo moleacutecula elemento compuesto
4 iquestQuieacuten fue Blas Cabrera Haz una pequentildea biografiacutea del mismo iquestQueacute otros cientiacuteficos
espantildeoles o extranjeros fueron contemporaacuteneos de eacutel
1
CABRERA B (1943) Cincuenta antildeos en la concepcioacuten del concepto de materia Cuadernos Americanos2 nordm 5 74-93 Meacutexico
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
576
Breve biografiacutea de Linus Pauling ldquoQuiacutemico y pacifistardquo
Linus Pauling
(Portland Oregoacuten 1901-Big Sur California 1994) Quiacutemico estadounidense
Profesor y director del instituto tecnoloacutegico de California investigoacute la
estructura molecular y los enlaces quiacutemicos de los compuestos complejos e
introdujo la mecaacutenica cuaacutentica en el estudio de la quiacutemica Sus trabajos le
valieron el premio Nobel de quiacutemica en 1954 Infatigable activista en favor de
la paz y contrario a las armas atoacutemicas por lo que recibioacute el premio Nobel de
la paz en 1962 y el premio Lenin de la paz en 1970 Reviste especial importancia su obra ldquoThe
Nature of the Chemical Bondrdquo (ldquoLa naturaleza del enlace quiacutemicordquo) (1939)
COMENTARIO DE TEXTO No maacutes guerra
Texto1 ldquoCreo que el descubrimiento de la fisioacuten controlada de nuacutecleos atoacutemicos y la liberacioacuten
controlada de energiacutea nuclear es el mayor hallazgo realizado desde que el hombre primitivo
descubrioacute el uso controlado del fuego Un solo kilo de material fisionable como fuente de energiacutea
equivale a maacutes de dos millones de kilogramos de carboacuten Si se tienen en cuenta la abundancia de
material fisionable en la naturaleza se comprende la promesa de energiacutea nuclear que representa
para el mundo del futuro y la posibilidad de que contribuya grandemente al bienestar humano si
la civilizacioacuten no es aniquilada antes por la guerra No podemos quedar impasibles ante la
posibilidad de que estos importantes descubrimientos cientiacuteficos puedan ser utilizados para el
sufrimiento y el exterminio de la humanidad Nos debemos oponer a toda costa a la escalada de
armamentos y al uso de la energiacutea nuclear para fines beacutelicos ldquo
Linus Pauling(1950) Quiacutemica General
Uno de los hombres maacutes activos en la campantildea contra las pruebas nucleares y uno de los de
mayor eacutexito en despertar la conciencia de la comunidad cientiacutefica fue Linus Pauling laureado con
el Premio Nobel de Quiacutemica y de la Paz En enero de 1958 Pauling entregoacute a Dag Hammaumlrshjoumlld
Secretario General de Las Naciones Unidas una peticioacuten firmada por 9235 cientiacuteficos (cantidad
que luego superoacute los 11000) correspondientes a 49 paiacuteses Entre los firmantes habiacutea muchos
premiados con el Nobel La peticioacuten era la siguiente
Texto 2 ldquoNosotros los cientiacuteficos abajo firmantes solicitamos que se realice ahora un acuerdo
internacional para detener las pruebas con armas nucleares
Cada ensayo de bomba nuclear difunde una carga adicional de elementos radioactivos sobre todo
territorio del mundo Cada suma adicional de radiacioacuten origina un dantildeo a la salud de los seres
humanos en el mundo entero y un dantildeo al plasma humano que importa la reproduccioacuten lo cual
lleva al aumento en la cantidad de nintildeos defectuosos que podraacuten nacer en futuras generaciones
Mientras estas armas soacutelo se encuentren en poder de tres potencias seraacute factible un acuerdo para
llegar a su control Si las pruebas continuacutean y si la posesioacuten de estas armas se extiende a otros
gobiernos aumentaraacute considerablemente el peligro de que estalle una catastroacutefica guerra nuclear
por la accioacuten irreflexivo de alguacuten liacuteder nacional irresponsable
Un acuerdo internacional que detenga ahora las pruebas de bombas nucleares podraacute servir como
primer paso hacia un desarme maacutes amplio y hacia la efectiva y final abolicioacuten de las armas
nucleares Terminar los experimentos con las bombas nucleares seraacute como los primeros rayos de
sol de la esperanza en que confiacutea la sufriente humanidadrdquo
(1958) Siguen 11000 firmas de eminentes cientiacuteficos de 49 paises PAULING L (1958) The Scientitists Petition to the United Nations in No More War Londres
Gollanez
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
577
TRABAJOS PRAacuteCTICOS DE ESTRUCTURA ATOacuteMICA
ENSAYOS A LA LLAMA OBJETIVO Reconocer la presencia de un elemento por el color de la llama
MATERIAL PRODUCTOS
Hilo de nicromo
Mechero Bunsen
Espaacutetula
Caacutepsulas de porcelana
Aacutecido clorhiacutedrico concentrado Sales (por ejemplo nitratos o cloruros) de sodio potasio estroncio bario y cobre
PROCEDIMIENTO 1 Pon en una caacutepsula de porcelana de 10 a 15 mi- de aacutecido clorhiacutedrico Con una espaacutetula antildeade una pequentildea cantidad del compuesto de sodio disponible 2 Humedece el extremo de un hilo de nicromo en la disolucioacuten anterior y aceacutercalo a la llama de un mechero Bunsen Procura que dicha llama sea lo maacutes incolora posible 3 Anota el color que adquiere la llama 4 Limpia el hilo de nicromo introducieacutendolo en otra caacutepsula que contenga uacutenicamente aacutecido clorhiacutedrico concentrado Repite los tres pasos anteriores con cada uno de los otros compuestos suministrados Rellena la tabla siguiente
Compuesto Color de la llama
Compuesto de sodio
Compuesto de potasio
Compuesto de estroncio
Compuesto de bario
Compuesto de cobre
ACTIVIDADES 1 Explica por queacute los iones metaacutelicos colorean la llama 2 iquestPor queacute es importante limpiar el hilo de nicromo antes de un nuevo ensayo 3 iquestCoacutemo se podriacutea detectar la presencia de alguno de los elementos anteriores en una muestra problema
Trabajo praacutectico orientado como una pequentildea investigacioacuten
iquestCoacutemo variacutea el comportamiento quiacutemico de los aniones cloruro bromuro y yoduro y la
variacioacuten de la afinidad electroacutenica entre los elementos cloro bromo y yodo
El cloro el bromo y el yodo son sustancias que se disuelven en agua
y en tetracloruro de carbono dando disoluciones coloreadas
Vamos a estudiar el desplazamiento de de cloruros bromuros y
yoduros por los haloacutegenos obteniendo la variacioacuten de la afinidad
electroacutenica competitiva de los haloacutegenos
Disentildea una experiencia que te permita averiguar la variacioacuten
del comportamiento quiacutemico de los aniones cloruro bromuro
y yoduro y la variacioacuten de la afinidad electroacutenica entre los
elementos cloro bromo y yodordquo
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
578
Espectros atoacutemicos
Objetivo
Observar el espectro continuo producido
por la luz solar
Observar el espectro discontinuo
producido por un tubo fluorescente y por
una laacutempara de sodio
Material
Espectroscopio de bolsillo o de laboratorio
Fundamento teoacuterico
Si hacemos pasar la luz solar a traveacutes del prisma oacuteptico de un
espectroscopio observamos que se desdobla y aparece a continuacioacuten una
serie de colores diferentes que llamamos espectro (lo que
comuacutenmente se denomina arco iris) Cada color corresponde a frecuencias
determinadas Asiacute la luz solar presenta un aspecto con todos los colores
que denominamos espectro continuo pues los liacutemites de
dichos colores no son niacutetidos y forman un todo ininterrumpido
Al analizar la radiacioacuten emitida por los aacutetomos se observa que cada aacutetomo soacutelo emite o absorbe radiacioacuten
de determinadas frecuencias que en los espectros aparecen como una serie de liacuteneas cuyo valor puede ser
medido mediante una escala superpuesta en ellos a tal efecto Se trata de espectros
discontinuos Un elemento quiacutemico emite siempre las mismas rayas cuyas frecuencias son
caracteriacutesticas de cada uno y sirven para identificarlo
Procedimiento
Observa la luz que proviene de una ventana analizaacutendola con el espectroscopio de
bolsillo y apreciaraacutes niacutetidamente el espectro continuo Dibuja en su cuaderno el espectro
obtenido
Baja las persianas y enciende un tubo fluorescente Observa y dibuja el espectro
Prepara la luz de sodio o de mercurio y observa y dibuja el espectro obtenido
Analiza y responde
Describe en cada caso tus observaciones sobre
El espectro de la luz solar
El espectro de la luz emitida por un tubo fluorescente
El espectro de la luz emitida por una laacutempara de sodio
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
579
INVESTIGANDO ELEMENTOS QUIacuteMICOS
Observacioacuten y propiedades de metales y no metales Se trata de estudiar y reconocer diferentes sustancias y realizar ensayos con sus propiedades que permitan clasificarlos en metales y no metales Actividades previas
A1 Sentildeala las principales diferencias entre metales y no metales comparando sus propiedades
fiacutesicas y las quiacutemicas
A2 Busca informacioacuten y recoge en una tabla las principales propiedades de sodio magnesio
aluminio cinc azufre y yodo
Trabajo experimental
A3 Realiza las experiencias que te permitan responder las preguntas sobre las siguientes
sustancias y analiza los resultados
1 Sodio
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta
iquestTiene brillo metaacutelico
iquestEs blando iquestEs muy reactivo
Observa y describe su reaccioacuten con el agua
2 Magnesio
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta
iquestTiene brillo metaacutelico helliphellip
iquestEs blando iquestEs muy reactivo
Observa y describe su combustioacuten reaccioacuten con el oxiacutegeno
3 Aluminio
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta
iquestTiene brillo metaacutelico
iquestEs blando iquestEs muy reactivo
Reaccioacuten con los aacutecidos (HCl)
Cinc
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta
iquestTiene brillo metaacutelico
iquestEs blando
iquestEs muy reactivo
Observa y describe su reaccioacuten con el agua
Reaccioacuten con los aacutecidos (HCl)
4 Azufre
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta
iquestTiene brillo metaacutelico
iquestEs blando iquestEs muy reactivo
Observa y describe su reaccioacuten al calentarlo
7 Yodo
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta iquestTiene brillo metaacutelico helliphelliphelliphelliphellip
iquestEs blando Es muy reactivo
Observa y describe lo que ocurre al calentarlo
ACTIVIDADES POSTERIORES A LA EXPERIENCIA A4 Realiza un informe en el que recojas los objetivos del trabajo praacutectico los materiales de
laboratorio utilizados el procedimiento seguido las dificultades encontradas los datos
obtenidos y los resultados y conclusiones a las que llegues
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
580
INVESTIGANDO EL TIPO DE ENLACE DE LAS SUSTANCIAS QUIacuteMICAS
iquestQueacute tipos de enlace y que propiedades tienen las diferentes
sustancias quiacutemicas
Las propiedades que presentan las diferentes sustancia estaacuten
relacionadas con su tipo de enlace por lo que podemos usar algunas
propiedades para identificar el tipo de enlace que presentan ioacutenico
covalente o metaacutelico
1 ACTIVIDADES INICIALES (Antes de la experiencia)
11 Indica alguna forma de diferenciar las sustancias ioacutenicas
covalentes y metaacutelicas
12 Realiza una lista con las propiedades que caracterizan los diferentes tipos de enlaces y que
sirven para diferenciarlos
13 De todas las propiedades mencionadas anteriormente sentildeala iquestCuaacuteles de ellas podriacuteas
comprobar faacutecilmente en el laboratorio
2 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
Averiguar el tipo de enlace a traveacutes de las propiedades que presentan siete sustancias
desconocidas dadas (Se puede tratar de sal comuacuten azuacutecar limaduras de cobre yodo azufre
glucosa nitrato de plomo)
21 Analiza el problema y formula varios interrogantes o preguntas cuya respuesta se pueda
abordar experimentalmente y no permita determinar el tipo de enlace de cada sustancia
3 EMISIOacuteN DE HIPOacuteTESIS 31 Basaacutendote en su aspecto fiacutesico anticipa una solucioacuten a modo de hipoacutetesis y sentildeala que
sustancias seguacuten sus aspecto crees que presentaran enlace ioacutenico cuaacuteles el covalente y cuales
enlace metaacutelico
4 DISENtildeO EXPERIMENTAL
41 Explica con detalle como procederiacuteas en el laboratorio para identificar el tipo de enlace que
tienen varias sustancias desconocidas
42 Haz una lista con el material y los reactivos que necesitas para poder identificar el tipo de
enlace de las diferentes sustancias En especial indica el procedimiento para poder determinar
a) punto de fusioacuten o ebullicioacuten b) solubilidad en agua c) solubilidad en un disolvente
orgaacutenico d) conductividad eleacutectrica (soacutelido fundido en disolucioacuten)
43 Prepara una tabla que te permita recoger los resultados experimentales con las diferentes
propiedades de las siete sustancias y que nos permitan determinar el tipo de enlace Compaacuterala
con la suministrada
5 REALIZACIOacuteN EXPERIMENTAL
51 Con el visto bueno del profesor o profesora realiza la experiencia siguiendo el plan disentildeado y
anotando los resultados y las observaciones necesarias Recoge al menos los datos suministrados en la
siguiente tabla
Sustancia Aspecto
fiacutesico
Punto de
fusioacuten
Solubilidad
en agua
Solubilidad
en C Cl4
Conductividad
Fundida o en
disolucioacuten
Tipo de
enlace
A
B
C
D
E
F 6 RESULTADOS EXPERIMENTALES REALIZACIOacuteN DE UN INFORME
61 Identifica las sustancias problema de la praacutectica con la lista de sustancias que te indique el
profesor
62 La sal y el azuacutecar se disuelven de forma parecida en agua iquestPor queacute una disolucioacuten es
conductora y la otra no iquestPor queacute las sustancias ioacutenicas tienen un alto punto de fusioacuten
63 Realiza un informe completo de todo el proceso realizado desde el anaacutelisis del problema a
los resultados obtenidos y las conclusiones que obtengas
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
581
DOCUMENTO DE APOYO
Tipos de sustancias seguacuten sus enlaces
Compuestos
ioacutenicos
Compuestos
covalentes
moleculares
Compuestos
covalentes atoacutemicos Metales
Partiacuteculas en el
cristal (Especies
quiacutemicas enlazadas)
Iones Cationes y
aniones
(Cristales ioacutenicos)
Moleacuteculas
Aacutetomos
(cristales covalentes )
Cationes y
electrones
deslocalizados (cristales
metaacutelicos)
Fuerzas presentes Enlaces ioacutenicos
Enlaces covalentes
intramoleculares
Fuerzas
intermoleculares
(De Van der Waals o
de puentes de
Hidroacutegeno)
Enlaces covalentes Enlaces
metaacutelicos
Puntos de fusioacuten Altos por encima de
600 ordmC
Bajos en general de
-272 ordmC a 400 ordmC Elevados entre 1200 ordmC y
3600 ordmC Variados de -39
ordmC a 3400 ordmC
Solubilidad Solubles en agua y
otros disolventes
polares
Insolubles en agua
Las sustancias
apolares son
solubles en
disolventes apolares
(orgaacutenicos) Las
polares en
disolventes polares
(como el agua)
Insolubles
Insolubles
Solubles en otro
metal fundido
(aleaciones)
Conductividad
eleacutectrica
Conductores soacutelo en
disolucioacuten o
fundidos
(Electrolitos de 2ordm
orden)
Sustancias apolares
no conductoras
Sustancias polares
algo conductoras
No conductores Buenos
conductores en
estado soacutelido
(electrones
libres)
Otras
caracteriacutesticas
Forman redes
cristalinas de gran
estabilidad
La disolucioacuten de
los compuestos
ioacutenicos produce la
disociacioacuten ioacutenica de
eacutestos
Duros fraacutegiles y
quebradizos
En condiciones
ordinarias pueden
ser gases liacutequidos o
soacutelidos volaacutetiles
Soacutelidos muy blandos
Puntos de fusioacuten y
de ebullicioacuten bajos
porque al fundir o
hervir soacutelo se
rompen las
atracciones
intermoleculares
Los maacutes duros de todos
los soacutelidos como
consecuencia de la gran
estabilidad de sus
enlaces
No conducen la
electricidad ya que no
tienen iones y sus
electrones de valencia
claramente localizados
carecen de libertad de
desplazamiento
Los valores maacutes
altos de puntos
de fusioacuten
corresponden a
los metales de
las series de
transicioacuten
Densidades
elevadas debido
a sus estructuras
compactas
Buenas
propiedades
mecaacutenicas
tenaces duacutectiles
y maleables
Ejemplos NaCl CaBr2 KI
Ca O K2O K2SO4
H20 (s) I2 S8
C10 H8 (naftaleno)
C12H22O11 (sacarosa)
C6H1206 (glucosa)
Gases H2 O2 N2
NH3 HF
C (diamante)
Si O2 (cuarzo) SiC (carborundo)
Al Na Ca Fe
Cu Au Ag
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
582
DOCUMENTO DE APOYO
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
583
DOCUMENTO DE APOYO MAPA CONCEPTUAL
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
576
Breve biografiacutea de Linus Pauling ldquoQuiacutemico y pacifistardquo
Linus Pauling
(Portland Oregoacuten 1901-Big Sur California 1994) Quiacutemico estadounidense
Profesor y director del instituto tecnoloacutegico de California investigoacute la
estructura molecular y los enlaces quiacutemicos de los compuestos complejos e
introdujo la mecaacutenica cuaacutentica en el estudio de la quiacutemica Sus trabajos le
valieron el premio Nobel de quiacutemica en 1954 Infatigable activista en favor de
la paz y contrario a las armas atoacutemicas por lo que recibioacute el premio Nobel de
la paz en 1962 y el premio Lenin de la paz en 1970 Reviste especial importancia su obra ldquoThe
Nature of the Chemical Bondrdquo (ldquoLa naturaleza del enlace quiacutemicordquo) (1939)
COMENTARIO DE TEXTO No maacutes guerra
Texto1 ldquoCreo que el descubrimiento de la fisioacuten controlada de nuacutecleos atoacutemicos y la liberacioacuten
controlada de energiacutea nuclear es el mayor hallazgo realizado desde que el hombre primitivo
descubrioacute el uso controlado del fuego Un solo kilo de material fisionable como fuente de energiacutea
equivale a maacutes de dos millones de kilogramos de carboacuten Si se tienen en cuenta la abundancia de
material fisionable en la naturaleza se comprende la promesa de energiacutea nuclear que representa
para el mundo del futuro y la posibilidad de que contribuya grandemente al bienestar humano si
la civilizacioacuten no es aniquilada antes por la guerra No podemos quedar impasibles ante la
posibilidad de que estos importantes descubrimientos cientiacuteficos puedan ser utilizados para el
sufrimiento y el exterminio de la humanidad Nos debemos oponer a toda costa a la escalada de
armamentos y al uso de la energiacutea nuclear para fines beacutelicos ldquo
Linus Pauling(1950) Quiacutemica General
Uno de los hombres maacutes activos en la campantildea contra las pruebas nucleares y uno de los de
mayor eacutexito en despertar la conciencia de la comunidad cientiacutefica fue Linus Pauling laureado con
el Premio Nobel de Quiacutemica y de la Paz En enero de 1958 Pauling entregoacute a Dag Hammaumlrshjoumlld
Secretario General de Las Naciones Unidas una peticioacuten firmada por 9235 cientiacuteficos (cantidad
que luego superoacute los 11000) correspondientes a 49 paiacuteses Entre los firmantes habiacutea muchos
premiados con el Nobel La peticioacuten era la siguiente
Texto 2 ldquoNosotros los cientiacuteficos abajo firmantes solicitamos que se realice ahora un acuerdo
internacional para detener las pruebas con armas nucleares
Cada ensayo de bomba nuclear difunde una carga adicional de elementos radioactivos sobre todo
territorio del mundo Cada suma adicional de radiacioacuten origina un dantildeo a la salud de los seres
humanos en el mundo entero y un dantildeo al plasma humano que importa la reproduccioacuten lo cual
lleva al aumento en la cantidad de nintildeos defectuosos que podraacuten nacer en futuras generaciones
Mientras estas armas soacutelo se encuentren en poder de tres potencias seraacute factible un acuerdo para
llegar a su control Si las pruebas continuacutean y si la posesioacuten de estas armas se extiende a otros
gobiernos aumentaraacute considerablemente el peligro de que estalle una catastroacutefica guerra nuclear
por la accioacuten irreflexivo de alguacuten liacuteder nacional irresponsable
Un acuerdo internacional que detenga ahora las pruebas de bombas nucleares podraacute servir como
primer paso hacia un desarme maacutes amplio y hacia la efectiva y final abolicioacuten de las armas
nucleares Terminar los experimentos con las bombas nucleares seraacute como los primeros rayos de
sol de la esperanza en que confiacutea la sufriente humanidadrdquo
(1958) Siguen 11000 firmas de eminentes cientiacuteficos de 49 paises PAULING L (1958) The Scientitists Petition to the United Nations in No More War Londres
Gollanez
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
577
TRABAJOS PRAacuteCTICOS DE ESTRUCTURA ATOacuteMICA
ENSAYOS A LA LLAMA OBJETIVO Reconocer la presencia de un elemento por el color de la llama
MATERIAL PRODUCTOS
Hilo de nicromo
Mechero Bunsen
Espaacutetula
Caacutepsulas de porcelana
Aacutecido clorhiacutedrico concentrado Sales (por ejemplo nitratos o cloruros) de sodio potasio estroncio bario y cobre
PROCEDIMIENTO 1 Pon en una caacutepsula de porcelana de 10 a 15 mi- de aacutecido clorhiacutedrico Con una espaacutetula antildeade una pequentildea cantidad del compuesto de sodio disponible 2 Humedece el extremo de un hilo de nicromo en la disolucioacuten anterior y aceacutercalo a la llama de un mechero Bunsen Procura que dicha llama sea lo maacutes incolora posible 3 Anota el color que adquiere la llama 4 Limpia el hilo de nicromo introducieacutendolo en otra caacutepsula que contenga uacutenicamente aacutecido clorhiacutedrico concentrado Repite los tres pasos anteriores con cada uno de los otros compuestos suministrados Rellena la tabla siguiente
Compuesto Color de la llama
Compuesto de sodio
Compuesto de potasio
Compuesto de estroncio
Compuesto de bario
Compuesto de cobre
ACTIVIDADES 1 Explica por queacute los iones metaacutelicos colorean la llama 2 iquestPor queacute es importante limpiar el hilo de nicromo antes de un nuevo ensayo 3 iquestCoacutemo se podriacutea detectar la presencia de alguno de los elementos anteriores en una muestra problema
Trabajo praacutectico orientado como una pequentildea investigacioacuten
iquestCoacutemo variacutea el comportamiento quiacutemico de los aniones cloruro bromuro y yoduro y la
variacioacuten de la afinidad electroacutenica entre los elementos cloro bromo y yodo
El cloro el bromo y el yodo son sustancias que se disuelven en agua
y en tetracloruro de carbono dando disoluciones coloreadas
Vamos a estudiar el desplazamiento de de cloruros bromuros y
yoduros por los haloacutegenos obteniendo la variacioacuten de la afinidad
electroacutenica competitiva de los haloacutegenos
Disentildea una experiencia que te permita averiguar la variacioacuten
del comportamiento quiacutemico de los aniones cloruro bromuro
y yoduro y la variacioacuten de la afinidad electroacutenica entre los
elementos cloro bromo y yodordquo
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
578
Espectros atoacutemicos
Objetivo
Observar el espectro continuo producido
por la luz solar
Observar el espectro discontinuo
producido por un tubo fluorescente y por
una laacutempara de sodio
Material
Espectroscopio de bolsillo o de laboratorio
Fundamento teoacuterico
Si hacemos pasar la luz solar a traveacutes del prisma oacuteptico de un
espectroscopio observamos que se desdobla y aparece a continuacioacuten una
serie de colores diferentes que llamamos espectro (lo que
comuacutenmente se denomina arco iris) Cada color corresponde a frecuencias
determinadas Asiacute la luz solar presenta un aspecto con todos los colores
que denominamos espectro continuo pues los liacutemites de
dichos colores no son niacutetidos y forman un todo ininterrumpido
Al analizar la radiacioacuten emitida por los aacutetomos se observa que cada aacutetomo soacutelo emite o absorbe radiacioacuten
de determinadas frecuencias que en los espectros aparecen como una serie de liacuteneas cuyo valor puede ser
medido mediante una escala superpuesta en ellos a tal efecto Se trata de espectros
discontinuos Un elemento quiacutemico emite siempre las mismas rayas cuyas frecuencias son
caracteriacutesticas de cada uno y sirven para identificarlo
Procedimiento
Observa la luz que proviene de una ventana analizaacutendola con el espectroscopio de
bolsillo y apreciaraacutes niacutetidamente el espectro continuo Dibuja en su cuaderno el espectro
obtenido
Baja las persianas y enciende un tubo fluorescente Observa y dibuja el espectro
Prepara la luz de sodio o de mercurio y observa y dibuja el espectro obtenido
Analiza y responde
Describe en cada caso tus observaciones sobre
El espectro de la luz solar
El espectro de la luz emitida por un tubo fluorescente
El espectro de la luz emitida por una laacutempara de sodio
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
579
INVESTIGANDO ELEMENTOS QUIacuteMICOS
Observacioacuten y propiedades de metales y no metales Se trata de estudiar y reconocer diferentes sustancias y realizar ensayos con sus propiedades que permitan clasificarlos en metales y no metales Actividades previas
A1 Sentildeala las principales diferencias entre metales y no metales comparando sus propiedades
fiacutesicas y las quiacutemicas
A2 Busca informacioacuten y recoge en una tabla las principales propiedades de sodio magnesio
aluminio cinc azufre y yodo
Trabajo experimental
A3 Realiza las experiencias que te permitan responder las preguntas sobre las siguientes
sustancias y analiza los resultados
1 Sodio
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta
iquestTiene brillo metaacutelico
iquestEs blando iquestEs muy reactivo
Observa y describe su reaccioacuten con el agua
2 Magnesio
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta
iquestTiene brillo metaacutelico helliphellip
iquestEs blando iquestEs muy reactivo
Observa y describe su combustioacuten reaccioacuten con el oxiacutegeno
3 Aluminio
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta
iquestTiene brillo metaacutelico
iquestEs blando iquestEs muy reactivo
Reaccioacuten con los aacutecidos (HCl)
Cinc
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta
iquestTiene brillo metaacutelico
iquestEs blando
iquestEs muy reactivo
Observa y describe su reaccioacuten con el agua
Reaccioacuten con los aacutecidos (HCl)
4 Azufre
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta
iquestTiene brillo metaacutelico
iquestEs blando iquestEs muy reactivo
Observa y describe su reaccioacuten al calentarlo
7 Yodo
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta iquestTiene brillo metaacutelico helliphelliphelliphelliphellip
iquestEs blando Es muy reactivo
Observa y describe lo que ocurre al calentarlo
ACTIVIDADES POSTERIORES A LA EXPERIENCIA A4 Realiza un informe en el que recojas los objetivos del trabajo praacutectico los materiales de
laboratorio utilizados el procedimiento seguido las dificultades encontradas los datos
obtenidos y los resultados y conclusiones a las que llegues
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
580
INVESTIGANDO EL TIPO DE ENLACE DE LAS SUSTANCIAS QUIacuteMICAS
iquestQueacute tipos de enlace y que propiedades tienen las diferentes
sustancias quiacutemicas
Las propiedades que presentan las diferentes sustancia estaacuten
relacionadas con su tipo de enlace por lo que podemos usar algunas
propiedades para identificar el tipo de enlace que presentan ioacutenico
covalente o metaacutelico
1 ACTIVIDADES INICIALES (Antes de la experiencia)
11 Indica alguna forma de diferenciar las sustancias ioacutenicas
covalentes y metaacutelicas
12 Realiza una lista con las propiedades que caracterizan los diferentes tipos de enlaces y que
sirven para diferenciarlos
13 De todas las propiedades mencionadas anteriormente sentildeala iquestCuaacuteles de ellas podriacuteas
comprobar faacutecilmente en el laboratorio
2 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
Averiguar el tipo de enlace a traveacutes de las propiedades que presentan siete sustancias
desconocidas dadas (Se puede tratar de sal comuacuten azuacutecar limaduras de cobre yodo azufre
glucosa nitrato de plomo)
21 Analiza el problema y formula varios interrogantes o preguntas cuya respuesta se pueda
abordar experimentalmente y no permita determinar el tipo de enlace de cada sustancia
3 EMISIOacuteN DE HIPOacuteTESIS 31 Basaacutendote en su aspecto fiacutesico anticipa una solucioacuten a modo de hipoacutetesis y sentildeala que
sustancias seguacuten sus aspecto crees que presentaran enlace ioacutenico cuaacuteles el covalente y cuales
enlace metaacutelico
4 DISENtildeO EXPERIMENTAL
41 Explica con detalle como procederiacuteas en el laboratorio para identificar el tipo de enlace que
tienen varias sustancias desconocidas
42 Haz una lista con el material y los reactivos que necesitas para poder identificar el tipo de
enlace de las diferentes sustancias En especial indica el procedimiento para poder determinar
a) punto de fusioacuten o ebullicioacuten b) solubilidad en agua c) solubilidad en un disolvente
orgaacutenico d) conductividad eleacutectrica (soacutelido fundido en disolucioacuten)
43 Prepara una tabla que te permita recoger los resultados experimentales con las diferentes
propiedades de las siete sustancias y que nos permitan determinar el tipo de enlace Compaacuterala
con la suministrada
5 REALIZACIOacuteN EXPERIMENTAL
51 Con el visto bueno del profesor o profesora realiza la experiencia siguiendo el plan disentildeado y
anotando los resultados y las observaciones necesarias Recoge al menos los datos suministrados en la
siguiente tabla
Sustancia Aspecto
fiacutesico
Punto de
fusioacuten
Solubilidad
en agua
Solubilidad
en C Cl4
Conductividad
Fundida o en
disolucioacuten
Tipo de
enlace
A
B
C
D
E
F 6 RESULTADOS EXPERIMENTALES REALIZACIOacuteN DE UN INFORME
61 Identifica las sustancias problema de la praacutectica con la lista de sustancias que te indique el
profesor
62 La sal y el azuacutecar se disuelven de forma parecida en agua iquestPor queacute una disolucioacuten es
conductora y la otra no iquestPor queacute las sustancias ioacutenicas tienen un alto punto de fusioacuten
63 Realiza un informe completo de todo el proceso realizado desde el anaacutelisis del problema a
los resultados obtenidos y las conclusiones que obtengas
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
581
DOCUMENTO DE APOYO
Tipos de sustancias seguacuten sus enlaces
Compuestos
ioacutenicos
Compuestos
covalentes
moleculares
Compuestos
covalentes atoacutemicos Metales
Partiacuteculas en el
cristal (Especies
quiacutemicas enlazadas)
Iones Cationes y
aniones
(Cristales ioacutenicos)
Moleacuteculas
Aacutetomos
(cristales covalentes )
Cationes y
electrones
deslocalizados (cristales
metaacutelicos)
Fuerzas presentes Enlaces ioacutenicos
Enlaces covalentes
intramoleculares
Fuerzas
intermoleculares
(De Van der Waals o
de puentes de
Hidroacutegeno)
Enlaces covalentes Enlaces
metaacutelicos
Puntos de fusioacuten Altos por encima de
600 ordmC
Bajos en general de
-272 ordmC a 400 ordmC Elevados entre 1200 ordmC y
3600 ordmC Variados de -39
ordmC a 3400 ordmC
Solubilidad Solubles en agua y
otros disolventes
polares
Insolubles en agua
Las sustancias
apolares son
solubles en
disolventes apolares
(orgaacutenicos) Las
polares en
disolventes polares
(como el agua)
Insolubles
Insolubles
Solubles en otro
metal fundido
(aleaciones)
Conductividad
eleacutectrica
Conductores soacutelo en
disolucioacuten o
fundidos
(Electrolitos de 2ordm
orden)
Sustancias apolares
no conductoras
Sustancias polares
algo conductoras
No conductores Buenos
conductores en
estado soacutelido
(electrones
libres)
Otras
caracteriacutesticas
Forman redes
cristalinas de gran
estabilidad
La disolucioacuten de
los compuestos
ioacutenicos produce la
disociacioacuten ioacutenica de
eacutestos
Duros fraacutegiles y
quebradizos
En condiciones
ordinarias pueden
ser gases liacutequidos o
soacutelidos volaacutetiles
Soacutelidos muy blandos
Puntos de fusioacuten y
de ebullicioacuten bajos
porque al fundir o
hervir soacutelo se
rompen las
atracciones
intermoleculares
Los maacutes duros de todos
los soacutelidos como
consecuencia de la gran
estabilidad de sus
enlaces
No conducen la
electricidad ya que no
tienen iones y sus
electrones de valencia
claramente localizados
carecen de libertad de
desplazamiento
Los valores maacutes
altos de puntos
de fusioacuten
corresponden a
los metales de
las series de
transicioacuten
Densidades
elevadas debido
a sus estructuras
compactas
Buenas
propiedades
mecaacutenicas
tenaces duacutectiles
y maleables
Ejemplos NaCl CaBr2 KI
Ca O K2O K2SO4
H20 (s) I2 S8
C10 H8 (naftaleno)
C12H22O11 (sacarosa)
C6H1206 (glucosa)
Gases H2 O2 N2
NH3 HF
C (diamante)
Si O2 (cuarzo) SiC (carborundo)
Al Na Ca Fe
Cu Au Ag
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582
DOCUMENTO DE APOYO
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583
DOCUMENTO DE APOYO MAPA CONCEPTUAL
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
577
TRABAJOS PRAacuteCTICOS DE ESTRUCTURA ATOacuteMICA
ENSAYOS A LA LLAMA OBJETIVO Reconocer la presencia de un elemento por el color de la llama
MATERIAL PRODUCTOS
Hilo de nicromo
Mechero Bunsen
Espaacutetula
Caacutepsulas de porcelana
Aacutecido clorhiacutedrico concentrado Sales (por ejemplo nitratos o cloruros) de sodio potasio estroncio bario y cobre
PROCEDIMIENTO 1 Pon en una caacutepsula de porcelana de 10 a 15 mi- de aacutecido clorhiacutedrico Con una espaacutetula antildeade una pequentildea cantidad del compuesto de sodio disponible 2 Humedece el extremo de un hilo de nicromo en la disolucioacuten anterior y aceacutercalo a la llama de un mechero Bunsen Procura que dicha llama sea lo maacutes incolora posible 3 Anota el color que adquiere la llama 4 Limpia el hilo de nicromo introducieacutendolo en otra caacutepsula que contenga uacutenicamente aacutecido clorhiacutedrico concentrado Repite los tres pasos anteriores con cada uno de los otros compuestos suministrados Rellena la tabla siguiente
Compuesto Color de la llama
Compuesto de sodio
Compuesto de potasio
Compuesto de estroncio
Compuesto de bario
Compuesto de cobre
ACTIVIDADES 1 Explica por queacute los iones metaacutelicos colorean la llama 2 iquestPor queacute es importante limpiar el hilo de nicromo antes de un nuevo ensayo 3 iquestCoacutemo se podriacutea detectar la presencia de alguno de los elementos anteriores en una muestra problema
Trabajo praacutectico orientado como una pequentildea investigacioacuten
iquestCoacutemo variacutea el comportamiento quiacutemico de los aniones cloruro bromuro y yoduro y la
variacioacuten de la afinidad electroacutenica entre los elementos cloro bromo y yodo
El cloro el bromo y el yodo son sustancias que se disuelven en agua
y en tetracloruro de carbono dando disoluciones coloreadas
Vamos a estudiar el desplazamiento de de cloruros bromuros y
yoduros por los haloacutegenos obteniendo la variacioacuten de la afinidad
electroacutenica competitiva de los haloacutegenos
Disentildea una experiencia que te permita averiguar la variacioacuten
del comportamiento quiacutemico de los aniones cloruro bromuro
y yoduro y la variacioacuten de la afinidad electroacutenica entre los
elementos cloro bromo y yodordquo
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
578
Espectros atoacutemicos
Objetivo
Observar el espectro continuo producido
por la luz solar
Observar el espectro discontinuo
producido por un tubo fluorescente y por
una laacutempara de sodio
Material
Espectroscopio de bolsillo o de laboratorio
Fundamento teoacuterico
Si hacemos pasar la luz solar a traveacutes del prisma oacuteptico de un
espectroscopio observamos que se desdobla y aparece a continuacioacuten una
serie de colores diferentes que llamamos espectro (lo que
comuacutenmente se denomina arco iris) Cada color corresponde a frecuencias
determinadas Asiacute la luz solar presenta un aspecto con todos los colores
que denominamos espectro continuo pues los liacutemites de
dichos colores no son niacutetidos y forman un todo ininterrumpido
Al analizar la radiacioacuten emitida por los aacutetomos se observa que cada aacutetomo soacutelo emite o absorbe radiacioacuten
de determinadas frecuencias que en los espectros aparecen como una serie de liacuteneas cuyo valor puede ser
medido mediante una escala superpuesta en ellos a tal efecto Se trata de espectros
discontinuos Un elemento quiacutemico emite siempre las mismas rayas cuyas frecuencias son
caracteriacutesticas de cada uno y sirven para identificarlo
Procedimiento
Observa la luz que proviene de una ventana analizaacutendola con el espectroscopio de
bolsillo y apreciaraacutes niacutetidamente el espectro continuo Dibuja en su cuaderno el espectro
obtenido
Baja las persianas y enciende un tubo fluorescente Observa y dibuja el espectro
Prepara la luz de sodio o de mercurio y observa y dibuja el espectro obtenido
Analiza y responde
Describe en cada caso tus observaciones sobre
El espectro de la luz solar
El espectro de la luz emitida por un tubo fluorescente
El espectro de la luz emitida por una laacutempara de sodio
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
579
INVESTIGANDO ELEMENTOS QUIacuteMICOS
Observacioacuten y propiedades de metales y no metales Se trata de estudiar y reconocer diferentes sustancias y realizar ensayos con sus propiedades que permitan clasificarlos en metales y no metales Actividades previas
A1 Sentildeala las principales diferencias entre metales y no metales comparando sus propiedades
fiacutesicas y las quiacutemicas
A2 Busca informacioacuten y recoge en una tabla las principales propiedades de sodio magnesio
aluminio cinc azufre y yodo
Trabajo experimental
A3 Realiza las experiencias que te permitan responder las preguntas sobre las siguientes
sustancias y analiza los resultados
1 Sodio
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta
iquestTiene brillo metaacutelico
iquestEs blando iquestEs muy reactivo
Observa y describe su reaccioacuten con el agua
2 Magnesio
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta
iquestTiene brillo metaacutelico helliphellip
iquestEs blando iquestEs muy reactivo
Observa y describe su combustioacuten reaccioacuten con el oxiacutegeno
3 Aluminio
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta
iquestTiene brillo metaacutelico
iquestEs blando iquestEs muy reactivo
Reaccioacuten con los aacutecidos (HCl)
Cinc
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta
iquestTiene brillo metaacutelico
iquestEs blando
iquestEs muy reactivo
Observa y describe su reaccioacuten con el agua
Reaccioacuten con los aacutecidos (HCl)
4 Azufre
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta
iquestTiene brillo metaacutelico
iquestEs blando iquestEs muy reactivo
Observa y describe su reaccioacuten al calentarlo
7 Yodo
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta iquestTiene brillo metaacutelico helliphelliphelliphelliphellip
iquestEs blando Es muy reactivo
Observa y describe lo que ocurre al calentarlo
ACTIVIDADES POSTERIORES A LA EXPERIENCIA A4 Realiza un informe en el que recojas los objetivos del trabajo praacutectico los materiales de
laboratorio utilizados el procedimiento seguido las dificultades encontradas los datos
obtenidos y los resultados y conclusiones a las que llegues
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
580
INVESTIGANDO EL TIPO DE ENLACE DE LAS SUSTANCIAS QUIacuteMICAS
iquestQueacute tipos de enlace y que propiedades tienen las diferentes
sustancias quiacutemicas
Las propiedades que presentan las diferentes sustancia estaacuten
relacionadas con su tipo de enlace por lo que podemos usar algunas
propiedades para identificar el tipo de enlace que presentan ioacutenico
covalente o metaacutelico
1 ACTIVIDADES INICIALES (Antes de la experiencia)
11 Indica alguna forma de diferenciar las sustancias ioacutenicas
covalentes y metaacutelicas
12 Realiza una lista con las propiedades que caracterizan los diferentes tipos de enlaces y que
sirven para diferenciarlos
13 De todas las propiedades mencionadas anteriormente sentildeala iquestCuaacuteles de ellas podriacuteas
comprobar faacutecilmente en el laboratorio
2 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
Averiguar el tipo de enlace a traveacutes de las propiedades que presentan siete sustancias
desconocidas dadas (Se puede tratar de sal comuacuten azuacutecar limaduras de cobre yodo azufre
glucosa nitrato de plomo)
21 Analiza el problema y formula varios interrogantes o preguntas cuya respuesta se pueda
abordar experimentalmente y no permita determinar el tipo de enlace de cada sustancia
3 EMISIOacuteN DE HIPOacuteTESIS 31 Basaacutendote en su aspecto fiacutesico anticipa una solucioacuten a modo de hipoacutetesis y sentildeala que
sustancias seguacuten sus aspecto crees que presentaran enlace ioacutenico cuaacuteles el covalente y cuales
enlace metaacutelico
4 DISENtildeO EXPERIMENTAL
41 Explica con detalle como procederiacuteas en el laboratorio para identificar el tipo de enlace que
tienen varias sustancias desconocidas
42 Haz una lista con el material y los reactivos que necesitas para poder identificar el tipo de
enlace de las diferentes sustancias En especial indica el procedimiento para poder determinar
a) punto de fusioacuten o ebullicioacuten b) solubilidad en agua c) solubilidad en un disolvente
orgaacutenico d) conductividad eleacutectrica (soacutelido fundido en disolucioacuten)
43 Prepara una tabla que te permita recoger los resultados experimentales con las diferentes
propiedades de las siete sustancias y que nos permitan determinar el tipo de enlace Compaacuterala
con la suministrada
5 REALIZACIOacuteN EXPERIMENTAL
51 Con el visto bueno del profesor o profesora realiza la experiencia siguiendo el plan disentildeado y
anotando los resultados y las observaciones necesarias Recoge al menos los datos suministrados en la
siguiente tabla
Sustancia Aspecto
fiacutesico
Punto de
fusioacuten
Solubilidad
en agua
Solubilidad
en C Cl4
Conductividad
Fundida o en
disolucioacuten
Tipo de
enlace
A
B
C
D
E
F 6 RESULTADOS EXPERIMENTALES REALIZACIOacuteN DE UN INFORME
61 Identifica las sustancias problema de la praacutectica con la lista de sustancias que te indique el
profesor
62 La sal y el azuacutecar se disuelven de forma parecida en agua iquestPor queacute una disolucioacuten es
conductora y la otra no iquestPor queacute las sustancias ioacutenicas tienen un alto punto de fusioacuten
63 Realiza un informe completo de todo el proceso realizado desde el anaacutelisis del problema a
los resultados obtenidos y las conclusiones que obtengas
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
581
DOCUMENTO DE APOYO
Tipos de sustancias seguacuten sus enlaces
Compuestos
ioacutenicos
Compuestos
covalentes
moleculares
Compuestos
covalentes atoacutemicos Metales
Partiacuteculas en el
cristal (Especies
quiacutemicas enlazadas)
Iones Cationes y
aniones
(Cristales ioacutenicos)
Moleacuteculas
Aacutetomos
(cristales covalentes )
Cationes y
electrones
deslocalizados (cristales
metaacutelicos)
Fuerzas presentes Enlaces ioacutenicos
Enlaces covalentes
intramoleculares
Fuerzas
intermoleculares
(De Van der Waals o
de puentes de
Hidroacutegeno)
Enlaces covalentes Enlaces
metaacutelicos
Puntos de fusioacuten Altos por encima de
600 ordmC
Bajos en general de
-272 ordmC a 400 ordmC Elevados entre 1200 ordmC y
3600 ordmC Variados de -39
ordmC a 3400 ordmC
Solubilidad Solubles en agua y
otros disolventes
polares
Insolubles en agua
Las sustancias
apolares son
solubles en
disolventes apolares
(orgaacutenicos) Las
polares en
disolventes polares
(como el agua)
Insolubles
Insolubles
Solubles en otro
metal fundido
(aleaciones)
Conductividad
eleacutectrica
Conductores soacutelo en
disolucioacuten o
fundidos
(Electrolitos de 2ordm
orden)
Sustancias apolares
no conductoras
Sustancias polares
algo conductoras
No conductores Buenos
conductores en
estado soacutelido
(electrones
libres)
Otras
caracteriacutesticas
Forman redes
cristalinas de gran
estabilidad
La disolucioacuten de
los compuestos
ioacutenicos produce la
disociacioacuten ioacutenica de
eacutestos
Duros fraacutegiles y
quebradizos
En condiciones
ordinarias pueden
ser gases liacutequidos o
soacutelidos volaacutetiles
Soacutelidos muy blandos
Puntos de fusioacuten y
de ebullicioacuten bajos
porque al fundir o
hervir soacutelo se
rompen las
atracciones
intermoleculares
Los maacutes duros de todos
los soacutelidos como
consecuencia de la gran
estabilidad de sus
enlaces
No conducen la
electricidad ya que no
tienen iones y sus
electrones de valencia
claramente localizados
carecen de libertad de
desplazamiento
Los valores maacutes
altos de puntos
de fusioacuten
corresponden a
los metales de
las series de
transicioacuten
Densidades
elevadas debido
a sus estructuras
compactas
Buenas
propiedades
mecaacutenicas
tenaces duacutectiles
y maleables
Ejemplos NaCl CaBr2 KI
Ca O K2O K2SO4
H20 (s) I2 S8
C10 H8 (naftaleno)
C12H22O11 (sacarosa)
C6H1206 (glucosa)
Gases H2 O2 N2
NH3 HF
C (diamante)
Si O2 (cuarzo) SiC (carborundo)
Al Na Ca Fe
Cu Au Ag
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
582
DOCUMENTO DE APOYO
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
583
DOCUMENTO DE APOYO MAPA CONCEPTUAL
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
578
Espectros atoacutemicos
Objetivo
Observar el espectro continuo producido
por la luz solar
Observar el espectro discontinuo
producido por un tubo fluorescente y por
una laacutempara de sodio
Material
Espectroscopio de bolsillo o de laboratorio
Fundamento teoacuterico
Si hacemos pasar la luz solar a traveacutes del prisma oacuteptico de un
espectroscopio observamos que se desdobla y aparece a continuacioacuten una
serie de colores diferentes que llamamos espectro (lo que
comuacutenmente se denomina arco iris) Cada color corresponde a frecuencias
determinadas Asiacute la luz solar presenta un aspecto con todos los colores
que denominamos espectro continuo pues los liacutemites de
dichos colores no son niacutetidos y forman un todo ininterrumpido
Al analizar la radiacioacuten emitida por los aacutetomos se observa que cada aacutetomo soacutelo emite o absorbe radiacioacuten
de determinadas frecuencias que en los espectros aparecen como una serie de liacuteneas cuyo valor puede ser
medido mediante una escala superpuesta en ellos a tal efecto Se trata de espectros
discontinuos Un elemento quiacutemico emite siempre las mismas rayas cuyas frecuencias son
caracteriacutesticas de cada uno y sirven para identificarlo
Procedimiento
Observa la luz que proviene de una ventana analizaacutendola con el espectroscopio de
bolsillo y apreciaraacutes niacutetidamente el espectro continuo Dibuja en su cuaderno el espectro
obtenido
Baja las persianas y enciende un tubo fluorescente Observa y dibuja el espectro
Prepara la luz de sodio o de mercurio y observa y dibuja el espectro obtenido
Analiza y responde
Describe en cada caso tus observaciones sobre
El espectro de la luz solar
El espectro de la luz emitida por un tubo fluorescente
El espectro de la luz emitida por una laacutempara de sodio
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
579
INVESTIGANDO ELEMENTOS QUIacuteMICOS
Observacioacuten y propiedades de metales y no metales Se trata de estudiar y reconocer diferentes sustancias y realizar ensayos con sus propiedades que permitan clasificarlos en metales y no metales Actividades previas
A1 Sentildeala las principales diferencias entre metales y no metales comparando sus propiedades
fiacutesicas y las quiacutemicas
A2 Busca informacioacuten y recoge en una tabla las principales propiedades de sodio magnesio
aluminio cinc azufre y yodo
Trabajo experimental
A3 Realiza las experiencias que te permitan responder las preguntas sobre las siguientes
sustancias y analiza los resultados
1 Sodio
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta
iquestTiene brillo metaacutelico
iquestEs blando iquestEs muy reactivo
Observa y describe su reaccioacuten con el agua
2 Magnesio
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta
iquestTiene brillo metaacutelico helliphellip
iquestEs blando iquestEs muy reactivo
Observa y describe su combustioacuten reaccioacuten con el oxiacutegeno
3 Aluminio
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta
iquestTiene brillo metaacutelico
iquestEs blando iquestEs muy reactivo
Reaccioacuten con los aacutecidos (HCl)
Cinc
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta
iquestTiene brillo metaacutelico
iquestEs blando
iquestEs muy reactivo
Observa y describe su reaccioacuten con el agua
Reaccioacuten con los aacutecidos (HCl)
4 Azufre
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta
iquestTiene brillo metaacutelico
iquestEs blando iquestEs muy reactivo
Observa y describe su reaccioacuten al calentarlo
7 Yodo
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta iquestTiene brillo metaacutelico helliphelliphelliphelliphellip
iquestEs blando Es muy reactivo
Observa y describe lo que ocurre al calentarlo
ACTIVIDADES POSTERIORES A LA EXPERIENCIA A4 Realiza un informe en el que recojas los objetivos del trabajo praacutectico los materiales de
laboratorio utilizados el procedimiento seguido las dificultades encontradas los datos
obtenidos y los resultados y conclusiones a las que llegues
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
580
INVESTIGANDO EL TIPO DE ENLACE DE LAS SUSTANCIAS QUIacuteMICAS
iquestQueacute tipos de enlace y que propiedades tienen las diferentes
sustancias quiacutemicas
Las propiedades que presentan las diferentes sustancia estaacuten
relacionadas con su tipo de enlace por lo que podemos usar algunas
propiedades para identificar el tipo de enlace que presentan ioacutenico
covalente o metaacutelico
1 ACTIVIDADES INICIALES (Antes de la experiencia)
11 Indica alguna forma de diferenciar las sustancias ioacutenicas
covalentes y metaacutelicas
12 Realiza una lista con las propiedades que caracterizan los diferentes tipos de enlaces y que
sirven para diferenciarlos
13 De todas las propiedades mencionadas anteriormente sentildeala iquestCuaacuteles de ellas podriacuteas
comprobar faacutecilmente en el laboratorio
2 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
Averiguar el tipo de enlace a traveacutes de las propiedades que presentan siete sustancias
desconocidas dadas (Se puede tratar de sal comuacuten azuacutecar limaduras de cobre yodo azufre
glucosa nitrato de plomo)
21 Analiza el problema y formula varios interrogantes o preguntas cuya respuesta se pueda
abordar experimentalmente y no permita determinar el tipo de enlace de cada sustancia
3 EMISIOacuteN DE HIPOacuteTESIS 31 Basaacutendote en su aspecto fiacutesico anticipa una solucioacuten a modo de hipoacutetesis y sentildeala que
sustancias seguacuten sus aspecto crees que presentaran enlace ioacutenico cuaacuteles el covalente y cuales
enlace metaacutelico
4 DISENtildeO EXPERIMENTAL
41 Explica con detalle como procederiacuteas en el laboratorio para identificar el tipo de enlace que
tienen varias sustancias desconocidas
42 Haz una lista con el material y los reactivos que necesitas para poder identificar el tipo de
enlace de las diferentes sustancias En especial indica el procedimiento para poder determinar
a) punto de fusioacuten o ebullicioacuten b) solubilidad en agua c) solubilidad en un disolvente
orgaacutenico d) conductividad eleacutectrica (soacutelido fundido en disolucioacuten)
43 Prepara una tabla que te permita recoger los resultados experimentales con las diferentes
propiedades de las siete sustancias y que nos permitan determinar el tipo de enlace Compaacuterala
con la suministrada
5 REALIZACIOacuteN EXPERIMENTAL
51 Con el visto bueno del profesor o profesora realiza la experiencia siguiendo el plan disentildeado y
anotando los resultados y las observaciones necesarias Recoge al menos los datos suministrados en la
siguiente tabla
Sustancia Aspecto
fiacutesico
Punto de
fusioacuten
Solubilidad
en agua
Solubilidad
en C Cl4
Conductividad
Fundida o en
disolucioacuten
Tipo de
enlace
A
B
C
D
E
F 6 RESULTADOS EXPERIMENTALES REALIZACIOacuteN DE UN INFORME
61 Identifica las sustancias problema de la praacutectica con la lista de sustancias que te indique el
profesor
62 La sal y el azuacutecar se disuelven de forma parecida en agua iquestPor queacute una disolucioacuten es
conductora y la otra no iquestPor queacute las sustancias ioacutenicas tienen un alto punto de fusioacuten
63 Realiza un informe completo de todo el proceso realizado desde el anaacutelisis del problema a
los resultados obtenidos y las conclusiones que obtengas
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
581
DOCUMENTO DE APOYO
Tipos de sustancias seguacuten sus enlaces
Compuestos
ioacutenicos
Compuestos
covalentes
moleculares
Compuestos
covalentes atoacutemicos Metales
Partiacuteculas en el
cristal (Especies
quiacutemicas enlazadas)
Iones Cationes y
aniones
(Cristales ioacutenicos)
Moleacuteculas
Aacutetomos
(cristales covalentes )
Cationes y
electrones
deslocalizados (cristales
metaacutelicos)
Fuerzas presentes Enlaces ioacutenicos
Enlaces covalentes
intramoleculares
Fuerzas
intermoleculares
(De Van der Waals o
de puentes de
Hidroacutegeno)
Enlaces covalentes Enlaces
metaacutelicos
Puntos de fusioacuten Altos por encima de
600 ordmC
Bajos en general de
-272 ordmC a 400 ordmC Elevados entre 1200 ordmC y
3600 ordmC Variados de -39
ordmC a 3400 ordmC
Solubilidad Solubles en agua y
otros disolventes
polares
Insolubles en agua
Las sustancias
apolares son
solubles en
disolventes apolares
(orgaacutenicos) Las
polares en
disolventes polares
(como el agua)
Insolubles
Insolubles
Solubles en otro
metal fundido
(aleaciones)
Conductividad
eleacutectrica
Conductores soacutelo en
disolucioacuten o
fundidos
(Electrolitos de 2ordm
orden)
Sustancias apolares
no conductoras
Sustancias polares
algo conductoras
No conductores Buenos
conductores en
estado soacutelido
(electrones
libres)
Otras
caracteriacutesticas
Forman redes
cristalinas de gran
estabilidad
La disolucioacuten de
los compuestos
ioacutenicos produce la
disociacioacuten ioacutenica de
eacutestos
Duros fraacutegiles y
quebradizos
En condiciones
ordinarias pueden
ser gases liacutequidos o
soacutelidos volaacutetiles
Soacutelidos muy blandos
Puntos de fusioacuten y
de ebullicioacuten bajos
porque al fundir o
hervir soacutelo se
rompen las
atracciones
intermoleculares
Los maacutes duros de todos
los soacutelidos como
consecuencia de la gran
estabilidad de sus
enlaces
No conducen la
electricidad ya que no
tienen iones y sus
electrones de valencia
claramente localizados
carecen de libertad de
desplazamiento
Los valores maacutes
altos de puntos
de fusioacuten
corresponden a
los metales de
las series de
transicioacuten
Densidades
elevadas debido
a sus estructuras
compactas
Buenas
propiedades
mecaacutenicas
tenaces duacutectiles
y maleables
Ejemplos NaCl CaBr2 KI
Ca O K2O K2SO4
H20 (s) I2 S8
C10 H8 (naftaleno)
C12H22O11 (sacarosa)
C6H1206 (glucosa)
Gases H2 O2 N2
NH3 HF
C (diamante)
Si O2 (cuarzo) SiC (carborundo)
Al Na Ca Fe
Cu Au Ag
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
582
DOCUMENTO DE APOYO
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
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DOCUMENTO DE APOYO MAPA CONCEPTUAL
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
579
INVESTIGANDO ELEMENTOS QUIacuteMICOS
Observacioacuten y propiedades de metales y no metales Se trata de estudiar y reconocer diferentes sustancias y realizar ensayos con sus propiedades que permitan clasificarlos en metales y no metales Actividades previas
A1 Sentildeala las principales diferencias entre metales y no metales comparando sus propiedades
fiacutesicas y las quiacutemicas
A2 Busca informacioacuten y recoge en una tabla las principales propiedades de sodio magnesio
aluminio cinc azufre y yodo
Trabajo experimental
A3 Realiza las experiencias que te permitan responder las preguntas sobre las siguientes
sustancias y analiza los resultados
1 Sodio
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta
iquestTiene brillo metaacutelico
iquestEs blando iquestEs muy reactivo
Observa y describe su reaccioacuten con el agua
2 Magnesio
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta
iquestTiene brillo metaacutelico helliphellip
iquestEs blando iquestEs muy reactivo
Observa y describe su combustioacuten reaccioacuten con el oxiacutegeno
3 Aluminio
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta
iquestTiene brillo metaacutelico
iquestEs blando iquestEs muy reactivo
Reaccioacuten con los aacutecidos (HCl)
Cinc
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta
iquestTiene brillo metaacutelico
iquestEs blando
iquestEs muy reactivo
Observa y describe su reaccioacuten con el agua
Reaccioacuten con los aacutecidos (HCl)
4 Azufre
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta
iquestTiene brillo metaacutelico
iquestEs blando iquestEs muy reactivo
Observa y describe su reaccioacuten al calentarlo
7 Yodo
iquestCoacutemo se conserva en el laboratorio
iquestQueacute aspecto presenta iquestTiene brillo metaacutelico helliphelliphelliphelliphellip
iquestEs blando Es muy reactivo
Observa y describe lo que ocurre al calentarlo
ACTIVIDADES POSTERIORES A LA EXPERIENCIA A4 Realiza un informe en el que recojas los objetivos del trabajo praacutectico los materiales de
laboratorio utilizados el procedimiento seguido las dificultades encontradas los datos
obtenidos y los resultados y conclusiones a las que llegues
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
580
INVESTIGANDO EL TIPO DE ENLACE DE LAS SUSTANCIAS QUIacuteMICAS
iquestQueacute tipos de enlace y que propiedades tienen las diferentes
sustancias quiacutemicas
Las propiedades que presentan las diferentes sustancia estaacuten
relacionadas con su tipo de enlace por lo que podemos usar algunas
propiedades para identificar el tipo de enlace que presentan ioacutenico
covalente o metaacutelico
1 ACTIVIDADES INICIALES (Antes de la experiencia)
11 Indica alguna forma de diferenciar las sustancias ioacutenicas
covalentes y metaacutelicas
12 Realiza una lista con las propiedades que caracterizan los diferentes tipos de enlaces y que
sirven para diferenciarlos
13 De todas las propiedades mencionadas anteriormente sentildeala iquestCuaacuteles de ellas podriacuteas
comprobar faacutecilmente en el laboratorio
2 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
Averiguar el tipo de enlace a traveacutes de las propiedades que presentan siete sustancias
desconocidas dadas (Se puede tratar de sal comuacuten azuacutecar limaduras de cobre yodo azufre
glucosa nitrato de plomo)
21 Analiza el problema y formula varios interrogantes o preguntas cuya respuesta se pueda
abordar experimentalmente y no permita determinar el tipo de enlace de cada sustancia
3 EMISIOacuteN DE HIPOacuteTESIS 31 Basaacutendote en su aspecto fiacutesico anticipa una solucioacuten a modo de hipoacutetesis y sentildeala que
sustancias seguacuten sus aspecto crees que presentaran enlace ioacutenico cuaacuteles el covalente y cuales
enlace metaacutelico
4 DISENtildeO EXPERIMENTAL
41 Explica con detalle como procederiacuteas en el laboratorio para identificar el tipo de enlace que
tienen varias sustancias desconocidas
42 Haz una lista con el material y los reactivos que necesitas para poder identificar el tipo de
enlace de las diferentes sustancias En especial indica el procedimiento para poder determinar
a) punto de fusioacuten o ebullicioacuten b) solubilidad en agua c) solubilidad en un disolvente
orgaacutenico d) conductividad eleacutectrica (soacutelido fundido en disolucioacuten)
43 Prepara una tabla que te permita recoger los resultados experimentales con las diferentes
propiedades de las siete sustancias y que nos permitan determinar el tipo de enlace Compaacuterala
con la suministrada
5 REALIZACIOacuteN EXPERIMENTAL
51 Con el visto bueno del profesor o profesora realiza la experiencia siguiendo el plan disentildeado y
anotando los resultados y las observaciones necesarias Recoge al menos los datos suministrados en la
siguiente tabla
Sustancia Aspecto
fiacutesico
Punto de
fusioacuten
Solubilidad
en agua
Solubilidad
en C Cl4
Conductividad
Fundida o en
disolucioacuten
Tipo de
enlace
A
B
C
D
E
F 6 RESULTADOS EXPERIMENTALES REALIZACIOacuteN DE UN INFORME
61 Identifica las sustancias problema de la praacutectica con la lista de sustancias que te indique el
profesor
62 La sal y el azuacutecar se disuelven de forma parecida en agua iquestPor queacute una disolucioacuten es
conductora y la otra no iquestPor queacute las sustancias ioacutenicas tienen un alto punto de fusioacuten
63 Realiza un informe completo de todo el proceso realizado desde el anaacutelisis del problema a
los resultados obtenidos y las conclusiones que obtengas
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
581
DOCUMENTO DE APOYO
Tipos de sustancias seguacuten sus enlaces
Compuestos
ioacutenicos
Compuestos
covalentes
moleculares
Compuestos
covalentes atoacutemicos Metales
Partiacuteculas en el
cristal (Especies
quiacutemicas enlazadas)
Iones Cationes y
aniones
(Cristales ioacutenicos)
Moleacuteculas
Aacutetomos
(cristales covalentes )
Cationes y
electrones
deslocalizados (cristales
metaacutelicos)
Fuerzas presentes Enlaces ioacutenicos
Enlaces covalentes
intramoleculares
Fuerzas
intermoleculares
(De Van der Waals o
de puentes de
Hidroacutegeno)
Enlaces covalentes Enlaces
metaacutelicos
Puntos de fusioacuten Altos por encima de
600 ordmC
Bajos en general de
-272 ordmC a 400 ordmC Elevados entre 1200 ordmC y
3600 ordmC Variados de -39
ordmC a 3400 ordmC
Solubilidad Solubles en agua y
otros disolventes
polares
Insolubles en agua
Las sustancias
apolares son
solubles en
disolventes apolares
(orgaacutenicos) Las
polares en
disolventes polares
(como el agua)
Insolubles
Insolubles
Solubles en otro
metal fundido
(aleaciones)
Conductividad
eleacutectrica
Conductores soacutelo en
disolucioacuten o
fundidos
(Electrolitos de 2ordm
orden)
Sustancias apolares
no conductoras
Sustancias polares
algo conductoras
No conductores Buenos
conductores en
estado soacutelido
(electrones
libres)
Otras
caracteriacutesticas
Forman redes
cristalinas de gran
estabilidad
La disolucioacuten de
los compuestos
ioacutenicos produce la
disociacioacuten ioacutenica de
eacutestos
Duros fraacutegiles y
quebradizos
En condiciones
ordinarias pueden
ser gases liacutequidos o
soacutelidos volaacutetiles
Soacutelidos muy blandos
Puntos de fusioacuten y
de ebullicioacuten bajos
porque al fundir o
hervir soacutelo se
rompen las
atracciones
intermoleculares
Los maacutes duros de todos
los soacutelidos como
consecuencia de la gran
estabilidad de sus
enlaces
No conducen la
electricidad ya que no
tienen iones y sus
electrones de valencia
claramente localizados
carecen de libertad de
desplazamiento
Los valores maacutes
altos de puntos
de fusioacuten
corresponden a
los metales de
las series de
transicioacuten
Densidades
elevadas debido
a sus estructuras
compactas
Buenas
propiedades
mecaacutenicas
tenaces duacutectiles
y maleables
Ejemplos NaCl CaBr2 KI
Ca O K2O K2SO4
H20 (s) I2 S8
C10 H8 (naftaleno)
C12H22O11 (sacarosa)
C6H1206 (glucosa)
Gases H2 O2 N2
NH3 HF
C (diamante)
Si O2 (cuarzo) SiC (carborundo)
Al Na Ca Fe
Cu Au Ag
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
582
DOCUMENTO DE APOYO
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
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DOCUMENTO DE APOYO MAPA CONCEPTUAL
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
580
INVESTIGANDO EL TIPO DE ENLACE DE LAS SUSTANCIAS QUIacuteMICAS
iquestQueacute tipos de enlace y que propiedades tienen las diferentes
sustancias quiacutemicas
Las propiedades que presentan las diferentes sustancia estaacuten
relacionadas con su tipo de enlace por lo que podemos usar algunas
propiedades para identificar el tipo de enlace que presentan ioacutenico
covalente o metaacutelico
1 ACTIVIDADES INICIALES (Antes de la experiencia)
11 Indica alguna forma de diferenciar las sustancias ioacutenicas
covalentes y metaacutelicas
12 Realiza una lista con las propiedades que caracterizan los diferentes tipos de enlaces y que
sirven para diferenciarlos
13 De todas las propiedades mencionadas anteriormente sentildeala iquestCuaacuteles de ellas podriacuteas
comprobar faacutecilmente en el laboratorio
2 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
Averiguar el tipo de enlace a traveacutes de las propiedades que presentan siete sustancias
desconocidas dadas (Se puede tratar de sal comuacuten azuacutecar limaduras de cobre yodo azufre
glucosa nitrato de plomo)
21 Analiza el problema y formula varios interrogantes o preguntas cuya respuesta se pueda
abordar experimentalmente y no permita determinar el tipo de enlace de cada sustancia
3 EMISIOacuteN DE HIPOacuteTESIS 31 Basaacutendote en su aspecto fiacutesico anticipa una solucioacuten a modo de hipoacutetesis y sentildeala que
sustancias seguacuten sus aspecto crees que presentaran enlace ioacutenico cuaacuteles el covalente y cuales
enlace metaacutelico
4 DISENtildeO EXPERIMENTAL
41 Explica con detalle como procederiacuteas en el laboratorio para identificar el tipo de enlace que
tienen varias sustancias desconocidas
42 Haz una lista con el material y los reactivos que necesitas para poder identificar el tipo de
enlace de las diferentes sustancias En especial indica el procedimiento para poder determinar
a) punto de fusioacuten o ebullicioacuten b) solubilidad en agua c) solubilidad en un disolvente
orgaacutenico d) conductividad eleacutectrica (soacutelido fundido en disolucioacuten)
43 Prepara una tabla que te permita recoger los resultados experimentales con las diferentes
propiedades de las siete sustancias y que nos permitan determinar el tipo de enlace Compaacuterala
con la suministrada
5 REALIZACIOacuteN EXPERIMENTAL
51 Con el visto bueno del profesor o profesora realiza la experiencia siguiendo el plan disentildeado y
anotando los resultados y las observaciones necesarias Recoge al menos los datos suministrados en la
siguiente tabla
Sustancia Aspecto
fiacutesico
Punto de
fusioacuten
Solubilidad
en agua
Solubilidad
en C Cl4
Conductividad
Fundida o en
disolucioacuten
Tipo de
enlace
A
B
C
D
E
F 6 RESULTADOS EXPERIMENTALES REALIZACIOacuteN DE UN INFORME
61 Identifica las sustancias problema de la praacutectica con la lista de sustancias que te indique el
profesor
62 La sal y el azuacutecar se disuelven de forma parecida en agua iquestPor queacute una disolucioacuten es
conductora y la otra no iquestPor queacute las sustancias ioacutenicas tienen un alto punto de fusioacuten
63 Realiza un informe completo de todo el proceso realizado desde el anaacutelisis del problema a
los resultados obtenidos y las conclusiones que obtengas
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
581
DOCUMENTO DE APOYO
Tipos de sustancias seguacuten sus enlaces
Compuestos
ioacutenicos
Compuestos
covalentes
moleculares
Compuestos
covalentes atoacutemicos Metales
Partiacuteculas en el
cristal (Especies
quiacutemicas enlazadas)
Iones Cationes y
aniones
(Cristales ioacutenicos)
Moleacuteculas
Aacutetomos
(cristales covalentes )
Cationes y
electrones
deslocalizados (cristales
metaacutelicos)
Fuerzas presentes Enlaces ioacutenicos
Enlaces covalentes
intramoleculares
Fuerzas
intermoleculares
(De Van der Waals o
de puentes de
Hidroacutegeno)
Enlaces covalentes Enlaces
metaacutelicos
Puntos de fusioacuten Altos por encima de
600 ordmC
Bajos en general de
-272 ordmC a 400 ordmC Elevados entre 1200 ordmC y
3600 ordmC Variados de -39
ordmC a 3400 ordmC
Solubilidad Solubles en agua y
otros disolventes
polares
Insolubles en agua
Las sustancias
apolares son
solubles en
disolventes apolares
(orgaacutenicos) Las
polares en
disolventes polares
(como el agua)
Insolubles
Insolubles
Solubles en otro
metal fundido
(aleaciones)
Conductividad
eleacutectrica
Conductores soacutelo en
disolucioacuten o
fundidos
(Electrolitos de 2ordm
orden)
Sustancias apolares
no conductoras
Sustancias polares
algo conductoras
No conductores Buenos
conductores en
estado soacutelido
(electrones
libres)
Otras
caracteriacutesticas
Forman redes
cristalinas de gran
estabilidad
La disolucioacuten de
los compuestos
ioacutenicos produce la
disociacioacuten ioacutenica de
eacutestos
Duros fraacutegiles y
quebradizos
En condiciones
ordinarias pueden
ser gases liacutequidos o
soacutelidos volaacutetiles
Soacutelidos muy blandos
Puntos de fusioacuten y
de ebullicioacuten bajos
porque al fundir o
hervir soacutelo se
rompen las
atracciones
intermoleculares
Los maacutes duros de todos
los soacutelidos como
consecuencia de la gran
estabilidad de sus
enlaces
No conducen la
electricidad ya que no
tienen iones y sus
electrones de valencia
claramente localizados
carecen de libertad de
desplazamiento
Los valores maacutes
altos de puntos
de fusioacuten
corresponden a
los metales de
las series de
transicioacuten
Densidades
elevadas debido
a sus estructuras
compactas
Buenas
propiedades
mecaacutenicas
tenaces duacutectiles
y maleables
Ejemplos NaCl CaBr2 KI
Ca O K2O K2SO4
H20 (s) I2 S8
C10 H8 (naftaleno)
C12H22O11 (sacarosa)
C6H1206 (glucosa)
Gases H2 O2 N2
NH3 HF
C (diamante)
Si O2 (cuarzo) SiC (carborundo)
Al Na Ca Fe
Cu Au Ag
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
582
DOCUMENTO DE APOYO
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
583
DOCUMENTO DE APOYO MAPA CONCEPTUAL
Anexo III Materiales de los Programas de Investigacioacuten de las Unidades Didaacutecticas
581
DOCUMENTO DE APOYO
Tipos de sustancias seguacuten sus enlaces
Compuestos
ioacutenicos
Compuestos
covalentes
moleculares
Compuestos
covalentes atoacutemicos Metales
Partiacuteculas en el
cristal (Especies
quiacutemicas enlazadas)
Iones Cationes y
aniones
(Cristales ioacutenicos)
Moleacuteculas
Aacutetomos
(cristales covalentes )
Cationes y
electrones
deslocalizados (cristales
metaacutelicos)
Fuerzas presentes Enlaces ioacutenicos
Enlaces covalentes
intramoleculares
Fuerzas
intermoleculares
(De Van der Waals o
de puentes de
Hidroacutegeno)
Enlaces covalentes Enlaces
metaacutelicos
Puntos de fusioacuten Altos por encima de
600 ordmC
Bajos en general de
-272 ordmC a 400 ordmC Elevados entre 1200 ordmC y
3600 ordmC Variados de -39
ordmC a 3400 ordmC
Solubilidad Solubles en agua y
otros disolventes
polares
Insolubles en agua
Las sustancias
apolares son
solubles en
disolventes apolares
(orgaacutenicos) Las
polares en
disolventes polares
(como el agua)
Insolubles
Insolubles
Solubles en otro
metal fundido
(aleaciones)
Conductividad
eleacutectrica
Conductores soacutelo en
disolucioacuten o
fundidos
(Electrolitos de 2ordm
orden)
Sustancias apolares
no conductoras
Sustancias polares
algo conductoras
No conductores Buenos
conductores en
estado soacutelido
(electrones
libres)
Otras
caracteriacutesticas
Forman redes
cristalinas de gran
estabilidad
La disolucioacuten de
los compuestos
ioacutenicos produce la
disociacioacuten ioacutenica de
eacutestos
Duros fraacutegiles y
quebradizos
En condiciones
ordinarias pueden
ser gases liacutequidos o
soacutelidos volaacutetiles
Soacutelidos muy blandos
Puntos de fusioacuten y
de ebullicioacuten bajos
porque al fundir o
hervir soacutelo se
rompen las
atracciones
intermoleculares
Los maacutes duros de todos
los soacutelidos como
consecuencia de la gran
estabilidad de sus
enlaces
No conducen la
electricidad ya que no
tienen iones y sus
electrones de valencia
claramente localizados
carecen de libertad de
desplazamiento
Los valores maacutes
altos de puntos
de fusioacuten
corresponden a
los metales de
las series de
transicioacuten
Densidades
elevadas debido
a sus estructuras
compactas
Buenas
propiedades
mecaacutenicas
tenaces duacutectiles
y maleables
Ejemplos NaCl CaBr2 KI
Ca O K2O K2SO4
H20 (s) I2 S8
C10 H8 (naftaleno)
C12H22O11 (sacarosa)
C6H1206 (glucosa)
Gases H2 O2 N2
NH3 HF
C (diamante)
Si O2 (cuarzo) SiC (carborundo)
Al Na Ca Fe
Cu Au Ag
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DOCUMENTO DE APOYO
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DOCUMENTO DE APOYO MAPA CONCEPTUAL
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DOCUMENTO DE APOYO
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DOCUMENTO DE APOYO MAPA CONCEPTUAL