se puede afirmar correctamente que posee
A) 13 protones y 13 electrones.
B) 13 protones y 16 electrones.
C) 14 neutrones y 10 electrones.
D) 27 neutrones y 10 electrones.
94. El elemento vanadio (V) posee 23 protones, 28 neutrones y 23 electrones, por lo tanto, el valor numérico de Z es de
A) 23
B) 46
C) 51
D) 74
95. El yodo 131 se usa en medicina para la detección de la disfunción de la tiroides, a éste se le clasifica como un
A) isótopo.
B) isóbaro.
C) isótono.
D) isómero.
96. Cuando un átomo inicialmente neutro, pasa a tener más electrones que protones, quedará cargado
A) positiva o negativamente.
B) en forma negativa.
C) en forma positiva.
D) en forma neutra.
97. Cuando un átomo pasa a tener la misma cantidad de protones que de electrones, queda cargado
A) positiva o negativamente.
B) en forma negativa.
C) en forma positiva.
D) en forma neutra.
98. En el núcleo del átomo se encuentran las partículas subatómicas fundamentales denominadas
A) protones y neutrones.
B) electrones y protones.
C) electrones y neutrones.
D) electrones, protones y neutrones.
99. En torno al núcleo del átomo giran las partículas denominadas
A) protones y neutrones.
B) neutrones y mesones.
C) electrones.
D) protones.
100. El elemento circonio (Zr) presenta ___________ neutrones. ¿Cuál es el número correcto que completa la ida anterior?
A) 91
B) 40
C) 51
D) 131
101. En la naturaleza se encuentran dos elementos químicos que presentan tetraatomicidad, los cuales se denominan
A) cloro y bromo.
B) azufre y yodo.
C) fósforo y arsénico.
D) selenio y nitrógeno.
RESPUESTAS DE SELECCION
1 |
| 11 |
| 21 |
| 31 |
| 41 |
| 51 |
| 61 |
| 71 |
| 81 |
| 91 |
| 101 |
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2 |
| 12 |
| 22 |
| 32 |
| 42 |
| 52 |
| 62 |
| 72 |
| 82 |
| 92 |
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3 |
| 13 |
| 23 |
| 33 |
| 43 |
| 53 |
| 63 |
| 73 |
| 83 |
| 93 |
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4 |
| 14 |
| 24 |
| 34 |
| 44 |
| 54 |
| 64 |
| 74 |
| 84 |
| 94 |
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5 |
| 15 |
| 25 |
| 35 |
| 45 |
| 55 |
| 65 |
| 75 |
| 85 |
| 95 |
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6 |
| 16 |
| 26 |
| 36 |
| 46 |
| 56 |
| 66 |
| 76 |
| 86 |
| 96 |
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7 |
| 17 |
| 27 |
| 37 |
| 47 |
| 57 |
| 67 |
| 77 |
| 87 |
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8 |
| 18 |
| 28 |
| 38 |
| 48 |
| 58 |
| 68 |
| 78 |
| 88 |
| 98 |
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9 |
| 19 |
| 29 |
| 39 |
| 49 |
| 59 |
| 69 |
| 79 |
| 89 |
| 99 |
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10 |
| 20 |
| 30 |
| 40 |
| 50 |
| 60 |
| 70 |
| 80 |
| 90 |
| 100 |
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UNIDAD II:
La materia en su interior
TEMA I
MODELOS ATÓMICOS
OBJETIVO:
- Analizar los aportes dados por diferentes pensadores científicos al desarrollo de la Teoría Atómica.
Un modelo atómico es un esquema teórico o semejanza estructural, generalmente en forma matemática, de un sistema o de una realidad compleja, como la estructura del átomo, que se elabora para facilitar su comprensión y el estudio de su comportamiento. En Física y en Química como en todas las Ciencias Naturales, para interpretar hechos que no se perciben directamente se formulan hipótesis y conjeturas que tratan de explicarlos adecuadamente, las cuales se denominan modelos. Estos modelos se elaboran a partir de los resultados de la experimentación y su validez es probada por medio de los nuevos experimentos. Si explican correctamente el comportamiento de la materia siguen en vigencia; de lo contrario, deben ser modificados o reemplazados por otros nuevos.
En el caso del átomo, dada su extrema pequeñez, no es posible advertir cómo es su estructura. Por lo tanto, los investigadores fueron elaborando diferentes modelos atómicos a lo largo del tiempo, de acuerdo con los resultados que se obtenían en las diversas experiencias que se realizaron.
Evolución del modelo atómico
La concepción del átomo que se ha tenido a lo largo de la historia ha variado de acuerdo a los descubrimientos realizados en el campo de la física y la química. A continuación se hará una exposición de los modelos atómicos propuestos por los científicos de diferentes épocas. Algunos de ellos son completamente obsoletos para explicar los fenómenos observados actualmente, pero se incluyen a manera de reseña histórica.
A. DESDE LOS GRIEGOS HASTA DALTON
Demócrito (c. 460 a.C.-370 a.C.), filósofo griego que desarrolló la teoría atómica del universo, concebida por su mentor, el filósofo Leucipo.
Según la teoría atómica de la materia de Demócrito, todas las cosas están compuestas de partículas diminutas, invisibles e indestructibles de materia pura (en griego atoma, 'indivisible'), que se mueven por la eternidad en un infinito espacio vacío (en griego kenon, 'el vacío').
Aunque los átomos estén hechos de la misma materia, difieren en forma, medida, peso, secuencia y posición. Demócrito consideraba la creación de mundos como la consecuencia natural del incesante movimiento giratorio de los átomos en el espacio.
Los átomos chocan y giran, formando grandes agregaciones de materia. Su teoría atómica anticipó los modernos principios de la conservación de la energía y la irreductibilidad de la materia.
Aristóteles propuso la existencia de un Universo esférico y finito que tendría a la Tierra como centro. La parte central estaría compuesta por cuatro elementos: tierra, aire, fuego y agua.
RESUMEN:
Cinco siglos antes de Cristo, los filósofos griegos se preguntaban si la materia podía ser dividida indefinidamente o si llegaría a un punto, que tales partículas, fueran indivisibles. Es así, como Demócrito formula la teoría de que la materia se compone de partículas indivisibles, a las que llamó átomos (porque en griego átomo significa indivisible).
B. TEORÍA ATÓMICA DE DALTON (1803)
John Dalton, desarrolló la teoría atómica en la que se basa la física moderna. Su contribución más importante fue su teoría de que la materia está compuesta por átomos de diferentes masas que se combinan en proporciones sencillas para formar compuestos.
Modelo de Dalton (1808)
Fue el primer modelo atómico con bases científicas, quien imaginaba a los átomos como diminutas esferas.
Este primer modelo atómico postulaba:
a. La materia está formada por partículas muy pequeñas llamadas átomos, que son indivisibles y no se pueden destruir.
b. Los átomos de un mismo elemento son iguales entre sí, tienen su propio peso y cualidades propias. Los átomos de los diferentes elementos tienen pesos diferentes.
c. Los átomos permanecen sin división, aún cuando se combinen en las reacciones químicas.
d. Los átomos, al combinarse para formar compuestos guardan relaciones simples.
e. Los átomos de elementos diferentes se pueden combinar en proporciones distintas y formar más de un compuesto.
f. Los compuestos químicos se forman al unirse átomos de dos o más elementos distintos.
ERRORES DEL MODELO:
Sin embargo desapareció ante el modelo de Thompson ya que no explica los rayos catódicos, la radioactividad ni la presencia de los electrones (e-) o protones (p+). A pesar de que la teoría de Dalton era errónea en varios aspectos, significó un avance cualitativo importante en el camino de la comprensión de la estructura de la materia. Por supuesto que la aceptación del modelo de Dalton no fue inmediata, muchos científicos se resistieron durante muchos años a reconocer la existencia de dichas partículas.
Además de sus postulados, Dalton empleó diferentes símbolos para representar los átomos y los átomos compuestos, las, moléculas.
Sin embargo, Dalton no elabora ninguna hipótesis acerca de la estructura de los átomos y habría que esperar casi un siglo para que alguien expusiera una teoría acerca de la misma.
RESUMEN:
En 1803, John Dalton propone una nueva teoría sobre la constitución de la materia. Según Dalton, toda la materia se podía dividir en dos grandes grupos: los elementos y los compuestos. Los elementos estarían constituidos por unidades fundamentales, que en honor a Demócrito, Dalton denominó átomos. Los compuestos se constituirían de moléculas, cuya estructura viene dada por la unión de átomos en proporciones definidas y constantes. La teoría de Dalton seguía considerando el hecho de que los átomos eran partículas indivisibles.
La teoría atómica de Dalton marca el principio de la era moderna de la Química. Las hipótesis acerca de la naturaleza de la materia en las que Dalton basó su teoría se pueden resumir como sigue:
·Los elementos están formados por partículas extremadamente pequeñas llamadas átomos. Todos los átomos de un elemento dado son idénticos en tamaño, masa y propiedades químicas. Los átomos de un elemento difieren de los átomos de todos los demás elementos.
·Los compuestos están formados por átomos de más de un elemento. En cualquier compuesto, la relación entre el número de átomos de cualquier par de elementos presentes es un entero o una fracción simple.
·Una reacción química implica solo una separación, combinación o redisposición de átomos, éstos no se crean ni se destruyen.
La primera establece que los átomos son diferentes para diferentes elementos. Dalton no intentó describir la estructura o composición de los átomos, él no tenía idea de cómo era un átomo, pero sí se dio cuenta de que las propiedades diferentes de elementos como hidrógeno y oxígeno, por ejemplo, se puede explicar suponiendo que los átomos de hidrógeno no son los mismos que los átomos de oxígeno.
La segunda hipótesis sugiere que, para formar algún compuesto dado, no solo se requieren átomos de la clase adecuada de elementos, sino también el número correcto de átomos. La última hipótesis es otra forma de enunciar la ley de la conservación de la masa, la cual establece que la materia no puede ser creada ni destruida.
C. MODELO ATÓMICO DE THOMPSON (1898)
Joseph J. Thompson propuso uno de los primeros modelos atómicos. Describió el átomo como una esfera con carga positiva en la que estaban "incrustadas" unas pocas partículas con carga negativa llamadas electrones.
Los experimentos sobre conducción de electricidad en gases a baja presión llevaron al descubrimiento de dos clases de rayos: los rayos catódicos, procedentes del electrodo negativo de un tubo de descarga, y los rayos positivos o rayos canales, procedentes del electrodo positivo. El experimento realizado por Thompson en 1895 midió la relación entre la carga q y la masa m de las partículas de los rayos catódicos. Posteriormente demostró que los rayos positivos también estaban formados por partículas, pero con carga positiva.
Modelo de Thompson
Luego del descubrimiento del electrón en 1897 por Thompson, se determinó que la materia se componía de dos partes, una negativa y una positiva. La parte negativa estaba constituida por electrones, los cuales se encontraban según este modelo inmersos en una masa de carga positiva a manera de pasas en un pastel o uvas en gelatina.
Posteriormente Jean Perrin propuso un modelo modificado a partir del de Thompson donde las "pasas" (electrones) se situaban en la parte exterior del "pastel" (la carga positiva).
Detalles del modelo atómico
Para explicar la formación de iones, positivos y negativos, y la presencia de los electrones dentro de la estructura atómica, Thompson ideó un átomo parecido a un pastel de frutas. Una nube positiva que contenía las pequeñas partículas negativas (los electrones) suspendidos en ella. El número de cargas negativas era el adecuado para neutralizar la carga positiva. En el caso de que el átomo perdiera un electrón, la estructura quedaría positiva; y si ganaba, la carga final sería negativa. De esta forma, explicaba la formación de iones; pero dejó sin explicación la existencia de las otras radiaciones.
MODELO DE THOMPSON
RESUMEN:
Thompson sugiere un modelo atómico que tomaba en cuenta la existencia del electrón, descubierto por él en 1897. Su modelo era estático, pues suponía que los electrones estaban en reposo dentro del átomo y que el conjunto era eléctricamente neutro. Con este modelo se podían explicar una gran cantidad de fenómenos atómicos conocidos hasta la fecha. Posteriormente, el gran descubrimiento de nuevas partículas y los experimentos llevados a cabo por Rutherford demostraron la inexactitud de tales ideas.
Para explicar la formación de iones, positivos y negativos, y la presencia de los electrones dentro de la estructura atómica, Thompson ideó un átomo parecido a un pastel de frutas, la cual podremos observar en la figura anterior.
Una nube positiva que contenía las pequeñas partículas negativas (los electrones) suspendidos en ella. El número de cargas negativas era el adecuado para neutralizar la carga positiva.
En el caso de que el átomo perdiera un electrón, la estructura quedaría positiva; y si ganaba, la carga final sería negativa. De esta forma, explicaba la formación de iones; pero dejó sin explicación la existencia de otras radiaciones.
Robert A. Millikan (1909)
Realizó una serie de experimentos de la “gota de aceite” que le permitieron determinar la carga eléctrica de un electrón (-1,60exp-19 C) y la masa del electrón de 9,11 exp -28 g
D. MODELO ATÓMICO DE RUTHERFORD (1913)
Los experimentos de Ernest Rutherford le llevaron a deducir que la carga positiva de un átomo y la mayoría de su masa están concentradas en una pequeña región central llamada núcleo. En el modelo de Rutherford, los electrones, cargados negativamente, giraban alrededor del núcleo como los planetas en torno al Sol. Comprobó que el anterior modelo atómico de Thompson, con partículas positivas y negativas uniformemente distribuidas, era insostenible. Las partículas alfa empleadas por Rutherford, muy rápidas y con carga positiva, se desviaban con claridad al atravesar una capa muy fina de materia. Para explicar este efecto era necesario un modelo atómico con un núcleo central pesado y cargado positivamente que provocara la dispersión de las partículas alfa. Rutherford sugirió que la carga positiva del átomo estaba concentrada en un núcleo estacionario de gran masa, mientras que los electrones negativos se movían en órbitas alrededor del núcleo, ligadas por la atracción eléctrica entre cargas opuestas. Sin embargo, este modelo de “sistema solar” no podía ser estable según la teoría de Maxwell ya que, al girar, los electrones son acelerados y deberían emitir radiación electromagnética, perder energía y como consecuencia caer en el núcleo en un tiempo muy breve. Modelo atómico de Rutherford Representa un avance sobre el modelo de Thompson, ya que mantiene que el átomo se compone de una parte positiva y una negativa, sin embargo, a diferencia del anterior, postula que la parte positiva se concentra en un núcleo, el cual también contiene virtualmente toda la masa del átomo, mientras que los electrones se ubican en una corteza orbitando al núcleo en órbitas circulares o elípticas con un espacio vacío entre ellos. A pesar de ser un modelo obsoleto, es la percepción más común del átomo del público no científico. Rutherford predijo la existencia del neutrón en el año 1920, por esa razón en el modelo anterior (Thompson), no se habla de éste. El modelo atómico de Rutherford presentaba varias incongruencias: a. Contradecía las leyes del electromagnetismo de James Maxwell, las cuales estaban muy comprobadas experimentalmente. b. No explicaba los espectros atómicos.
MODELO DE RUTHERFORD
RESUMEN Basado en los resultados de su trabajo, que demostró la existencia del núcleo atómico, Rutherford sostiene que casi la totalidad de la masa del átomo se concentra en un núcleo central muy diminuto de carga eléctrica positiva. Los electrones giran alrededor del núcleo describiendo órbitas circulares. Estos poseen una masa muy ínfima y tienen carga eléctrica negativa. La carga eléctrica del núcleo y de los electrones se neutraliza entre sí, provocando que el átomo sea eléctricamente neutro. El modelo de Rutherford tuvo que ser abandonado, pues el movimiento de los electrones suponía una pérdida continua de energía, por lo tanto, el electrón terminaría describiendo órbitas en espiral, precipitándose finalmente hacia el núcleo. Sin embargo, este modelo sirvió de base para el modelo propuesto por su discípulo Neils Bohr, marcando el inicio del estudio del núcleo atómico, por lo que a Rutherford se lo conoce como el padre de la era nuclear. Él estudió los componentes de la radiación que ocurren espontáneamente en la Naturaleza. En 1900 Rutherford verifica su teoría con el experimento de la lámina de oro. Éste era simple, bombardearon una placa de oro muy delgada con partículas (alfa) procedentes de una fuente radioactiva. Colocaron una pantalla de Sulfuro de Zinc fluorescente por detrás de la capa de oro para observar la dispersión de las partículas alfa en ellas. James Chadwick (1932) Descubrió el neutrón. Este descubrimiento condujo al desarrollo de la fisión nuclear y de la bomba atómica.
E. TEORÍA ATÓMICA DE PLANK Y MAXWELL MAX PLANCK (1900)
|
Sus descubrimientos, no invalidaron la teoría de que la radiación se propagaba por ondas.
Los físicos en la actualidad creen que la radiación electromagnética combina las propiedades de las ondas y de las partículas. Da origen a la mecánica cuántica y proporcionaron los cimientos para la investigación en campos como el de la energía atómica.
JAMES MAXWELL
Demostró que la luz está compuesta de ondas electromagnéticas. Según las leyes de Maxwell, una carga eléctrica en movimiento (el electrón) debería emitir energía constantemente en forma de radiación y llegaría un momento en que el electrón caería sobre el núcleo y la materia se destruiría.
ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICO
Es una escala en la que puede situarse cualquier onda de energía. En dicha escala se representa la frecuencia, así como la longitud de onda de la radiación electromagnética, siendo ambas inversamente proporcionales, es decir, a mayor frecuencia menor longitud de onda. En esta escala pueden definirse intervalos dentro de los cuales las ondas electromagnéticas se comportan de forma similar. Dichos intervalos se denominan bandas o canales espectrales.
Las bandas son:
:
ESPECTRO.
Es el conjunto de todas las variaciones electromagnéticas que existen en el universo.
ESPECTROS.
Consiste en la descomposición de la radiación que emite un cuerpo.
Continuos:
Cuando los limites de la radiación no son nítidos y forman una imagen continua, por ejemplo, el espectro de la luz blanca.
Discontinuos:
Este está formado por rayas separados entre sí, por ejemplo el espectro de emisión del sodio, que consiste en dos líneas amarillas separadas entre sí.
Espectro de emisión.
De un elemento es el resultado de la descomposición de la luz que emite dicho elemento, cuando se altera por el calor o por una descarga eléctrica.
Interpretación de los espectros
De acuerdo con la hipótesis de Max Planch, la energía emitida o recibida en forma de radiación electromagnética se hace en forma de valores discretos, paquetes a cuantos de energía. La energía de un cuanto es directamente proporcional a la frecuencia de la radiación correspondiente.
Cada elemento químico, tiene un espectro característico de tal manera que puede ser identificado por su espectro.
EFECTO FOTOELECTRICO
Es la formación y liberación de partículas eléctricamente cargadas que se produce en la materia cuando es irradiada con luz u otra radiación electromagnética. En el efecto fotoeléctrico externo se liberan electrones en la superficie de un conductor metálico al absorber energía de la luz que incide sobre dicha superficie. Este efecto se emplea en la célula fotoeléctrica, donde los electrones liberados por un polo de la célula, el fotocátodo, se mueven hacia el otro polo, el ánodo, bajo la influencia de un campo eléctrico.
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