Hasta el año 1911 se creia que los átomos de cada elemento eran

TEMA 4: ELEMENTOS. ÁTOMOS.
ALGUNAS ACTIVIDADES
Hasta el año 1911 se creia que los átomos de cada elemento eran indivisibles, es
decir, que no podian dividirse en fragmentos más pequeños. Pero en 1911 se
descubrió que cada átomo tiene dos regiones bien diferenciadas: el núcleo y la
corteza.
En el núcleo hay dos tipos de partículas diferentes:
PROTONES: Tienen masa (1 uma) y tienen carga eléctrica positiva.
NEUTRONES: Tienen masa (1 uma) y no tienen carga eléctrica.
En la corteza hay un solo tipo de partículas:
ELECTRONES: No tienen masa. Tienen carga eléctrica negativa.
El radio de la corteza es unas 10000 veces mayor que el radio del núcleo. Eso
queire decir que si el núcleo fuera como una pelota de tenis, la corteza seria como
una catedral. De modo que la mayor parte del espacio ocupado por un átomo está
vacio.
El número de protones que tiene un átomo en su núcleo se denomina Número
Atómico (Z).
El número de protones + neutrones que tiene un núcleo se denomina el Número
Másico (A).
Todos los átomos de un mismo elemento tienen el mismo número atómico, es decir,
el mismo número de protones en su núcleo. El número atómico de algunos elemetos
viene recogido en la siguiente tabla:
ELEMENTO Z
ELEMENTO Z
ELEMENTO Z
ELEMENTO Z
Hidrógeno
1 Fluor
9 Cloro
17 Titanio
22
Helio
2 Neón
10 Argon
18 Cobalto
27
Litio
3 Sodio
11 Potasio
19 Níquel
28
Berilio
4 Magnesio
12 Calcio
20 Cobre
29
Boro
5 Aluminio
13 Oro
79 Zinc
30
Carbono
6 Silicio
14 Hierro
26 Plata
47
Nitrógeno
7 Fósforo
15 Plomo
82 Estaño
50
Oxígeno
8 Azufre
16 Uranio
92 Bromo
35
No todos los átomos de un mismo elemento tienen el mismo número de neutrones.
Mira estas tres calses de átomos de hidrógeno:
TEMA 4- PÁG 1
H11
H12 H13
Protones
1
1
1
Neutrones
0
1
2
Los tres átomos son de hidrógeno. Pero
tienen diferente número de neutrones y
por eso también es diferente su número
másico.
Se denominan ISÓTOPOS a los átomos de un mismo elemento (por tanto han de
tener el mismo número atómico) pero que tienen diferente número de neutrones y
por lo tanto diferente núméro másico
1.- Establece relaciones entre las columnas siguientes:
A
Número
másico
Número de neutrones
Protones
Protones + neutrones
Z
Número
atómico
Electrones
Electrones + protones
( Z - Número atómico - Protones - Electrones)
(A - Número másico - Protones + neutrones)
TEMA 4- PÁG 2
2.- Rellena los huecos en la siguiente tabla:
PROTONES NEUTRONES
Cl1735
C614
N714
I53127
17
18
6
8
7
7
53
74
3.- Relaciona:
1.-Añadiendo un protón
a.- Se forma otro elemento diferente
2.-Quitando un neutrón
3.- Añadiendo un neutrón
b.- Se forma un isótopo diferente del mismo elemento.
4.- Quitando un protón
(1-a; 2-b; 3-b; 4-a)
4.- Relaciona:
1.- Añadiendo un protón
a.- Cambia el número atómico
2.- Quitando un neutrón
3.- Añadiendo un neutrón
b.- Cambia el número másico.
4.- Quitando un protón
(1-a; 2-b; 3-b; 4-a)
6.- Rellena los huecos en la siguiente tabla:
A
Z
a
13
6
b
23
c
12
d
210
11
5
97
P
N
6
11
7
5
97
TEMA 4- PÁG 3
12
7
113
7.- Todos los átomos de un mismo elemento tienen el mismo número atómico. El
número atómico de cada elemento es el número que aparece en el ángulo superior
izquierdo de las tablas periódicas. Dí de qué elemento son cada uno de los átomos
del ejercicio anterior.
(6: Carbono; 11: Sodio; 5: Boro; 97: Berkelio)
8.- A continuación te presento una lista de supuestas modificaciones que se realizan
a un núcleo. Para cada caso di si el núcleo resultante será del mismo elemento que
el inicial y qué variaciones habrán sufrido los números Z y A.
Mismo
elemento?
(s/n)
Z
A
No
+1
+1
Sí
=
+1
Sí
=
=
No
-1
-1
Sí
=
=
a.- Se introduce un nuevo protón en el
núcleo.
b.- Se introduce un nuevo neutrón en el
núcleo
c.- Se introduce un nuevo eleectrón en la
corteza
d.- Se extrae un protón del núcleo
e.- Se extrae un electrón de la corteza.
9.- Dos isótopos diferentes de un mismo elemento tienen (verdadero/falso):
a.- Igual número de protones
V
b.-Diferente número de neutrones
V
c.- Igual número másico
F
e.- Igual número atómico
V
f.- Diferente número de electrones.
F
10.- Observa los siguientes átomos: A = H13 ; B = He23. Di si son verdaderas o
falsas las siguientes afirmaciones:
a.- Ambos átomos tienen el mismo número atómico
F
b.- Ambos átomos tienen el mismo número másico
V
c.- Ambos átomos tienen el mismo número de protones.
F
d.- Ambos átomos tienen el mismo número de neutrones.
F
e.- Ambos átomos son del mimso elemento
F
TEMA 4- PÁG 4
LA CORTEZA DE LOS ÁTOMOS
En la corteza atómica están alojados los electrones.
Los electrones son partículas con una masa 1000 veces menor que la de los
protones. Esa masa es tan pequeña que a menudo se dice que los electrones "no
tienen masa".
Una curiosidad:
La masa de cada protón y de cada neutrón es 1,6 . 10-27 Kg
La masa de cada electrón es 9,1.10-31 Kg
Pero cada electrón tiene una carga eléctrica. La misma cantidad de carga que tenía
cada protón del núcleo, pero de signo negativo.
En un átomo neutro eléctricamente, debe haber igual número de protones que de
neutrones.
En un átomo neutro, por tanto, el número de electrones coincidirá con el número
atómico.
11.- Rellena huecos:
+ + + + +
+
+
+
+
+
+
+ + +
+
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
Atomo neutro
Atomo neutro de C
-
-
Atomo neutro
de Be
de B
Pero en algunas ocasiones, un átomo neutro puede ganar o perder algún o algunos
de sus electrones. En esos casos, el átomo que resulte ya no será neutro
eléctricamente. Se tratará de un ión.
12.- Dibuja el esquema de los iones que se forman cuando ....
+
+
-
-
+
Un átomo
neutro de Li
pierde un
electrón
+
+
+
+
+
+
+
-
-
-
-
-
-
-
+
-
-
Un átomo neutro de N gana
dos electrones
Un
átomo
de H pierde
un electrón
TEMA 4- PÁG 5
13.- Como has podido ver, puede haber iones positivos y negativos. En cualquier
tipo de iones hay una descompensación entre el número de protones y el de
electrones. En los iones positivos hay un exceso de protones. En los iones negativos
hay un exceso de electrones.
14.- a.- Cuando en un átomo sucede que hay más protones que electrones, se dice
que se ha convertido en un ión positivo.
b.- Cuando en un átomo sucede que hay más electrones que protones, se dice que
se ha convertido en un ión negativo.
Cuando un átomo pierde alguno (o algunos) de sus electrones se convierte en
un ión positivo. Se dice que es positivo porque hay predominio de las cargas
positivas (protones) sobre las negativas (electrones)
Cuando un átomo gana algún (o algunos) electrones se convierte en un ión
negativo. Se dice que es negativo porque hay predominio de las cargas
negativas (electrones) sobre las positivas (protones)
Para representar un ión se utiliza el símbolo del elemento pero acompañado de un
número de cruces (si es ión positivo) o de guiones (si es ión negativo)
correspondiente al número de cargas que han quedado descompensadas en el ión.
Observa los siguientes ejemplos:
Cl-
Representa un ión mononegativo de cloro. Hay un electrón en
exceso sobre el número de protones. Al átomo neutro inicial se le
ha aportado un electrón nuevo.
Ca++ Representa un ión dipositivo de calcio. Hay dos electrones menos
que protones. Al átomo neutro inicial se le han arrancado dos
electrones.
+
Representa un ión monopositivo de hidrógeno. Hay un electrón
H
menos que protones. Al átomo neutro inicial se le ha arrancado un
electrón.
Representa un ión dinegativo de azufre. Hay dos electrones en
S=
exceso sobre los protones. Al átomo neutro inicial se le han
aportado dos electrones nuevos.
TEMA 4- PÁG 6
15.- Di en qué se convertirán cada uno de los átomos siguientes cuando se les
aporten/arranquen el número de electrones indicado:
a
b
c
d
e
Cl - 2e -->
O + 2e-->
Al - 3e -->
H + 1 e -->
H - 1e -->
Cl++
O=
Al+++
HH+
f
g
h
i
j
Be - 2e -->
Na - 1e -->
F + 1e -->
C - 4e -->
S + 2e -->
Be++
Na+
FC++++
S=
16.- Escribe el número de protones y de electrones que tiene cada uno de los iones
indicados:
PROT.
H+
HNa+
S=
C4-
ELECTR.
PROT.
O=
Al3+
1
0
1
2
11
10
16
18
ClK*
10
Ca**
6
ELECTR.
8
10
13
10
17
18
19
18
20
18
17.- Alguien pensaba que para conseguir un ión positivo de sodio podía hacerse de
dos maneras:
Manera A: A un átomo neutro de sodio, se le aporta un protón nuevo.
Manera B: A un átomo neutro de sodio se le arranca un electrón.
¿Es cierto que ambas maneras darán como resultado un ión positivo de sodio?
No. La manera A no dará como resultado un ión de sodio porque se ha modificado su núemro
atómico. La especie resultante ya no será sodio.
18.- Verdadero/falso:
a.- Si a un átomo de sodio se le arranca un electrón, se convierte en un ión
monopositivo de sodio.
b.- Si a un ión dipositivo de calcio se le aporta un electrón, se convierte en
un ión monopositivo de calcio.
c.- Si a un ión trinegativo de nitrógneo se le aporta un electrón se convierte
en un ión dinegativo de nitrógeno.
d.- Si a un ión mononegativo de hidrógeno se le aporta un nuevo protón, se
convertirá en un átomo neutro de hidrógeno.
e.- Si a un ión tripositivo de aluminio se le aportan tres electrones, se
convertirá en un átomo neutro de aluminio.
f.- Si a un ión tripositivo de aluminio se le aportan tres electrones, se
convertirá en un átomo neutro de otro elemento diferente al aluminio.
TEMA 4- PÁG 7
V
V
F
F
V
F
g.- Si a un ión mononegativo de cloro se le aporta un nuevo prtotón, se F
convertirá en un átomo neutro de cloro.
h.- Si a un ión mononegativo de cloro se le aporta un nuevo protón, se V
convertirá en un átomo neutro de otro elemento que ya no será cloro.
i.- Si a un átomo neutro de potasio se le arrancaran dos protones, se V
convertiría en un ión dinegativo de otro elemento que ya no sería potasio.
Cómo están alojados los electrones en la corteza atómica?
Los electrones están alojados en niveles. Pero en cada nivel cabe un número
diferente de electrones. Observa la tabla adjunta y verás cuántos electrones caben
en cada nivel:
NIVEL CAPACIDAD
ELECTRÓNICA
1
2
2
8
3
18
4
32
En el nivel número n caben 2.n2 electrones.
Nivel 3
Nivel 2
Nivel 1
Una cosa son los electrones que caben en cada nivel y otra diferente es el número
de electrones que hay en cada nivel. De momento, deberás tener en cuenta el
siguiente criterio: cada electrón tiende a alojarse en el nivel más bajo disponible.
Así, considera el siguiente ejemplo:
Cada átomo neutro de sodio tiene 11 electrones. Estarán alojados de la siguiente
manera:
En el primer nivel: 2 electrones.
En el segundo nivel: 8 electrones.
En el tercer nivel: 1 electrón
Se dirá que la configuración electrónica de los átomos neutros de sodio es 2,8,1.
Se denomina configuración electrónica al modo en que están alojados los
electrones en la corteza de un átomo. La configuración electrónica expresa el
número de electrones que hay en cada uno de los niveles de la corteza.
13.- Escribe la configuración electrónica de las siguientes especies (átomos neutros
TEMA 4- PÁG 8
y iones):
Número atómico
Ca++
S=
Be++
FAl+++
C2H+
Electrones
Configuración
20
18
2,8,8
16
18
2,8,8
4
2
2
9
10
2,8
13
10
2,8
6
8
2,6
1
0
0
HNa
1
2
2
11
11
2,8,1
K
19
19
2,8,8,1
Be
4
4
2,2
Mg
12
12
2,8,2
F
9
9
2,7
Cl
17
17
2,8,7
O
8
8
2,6
S
16
16
2,8,6
14.- Escribe el número de protones, neutrones y electrones de cada una de las
siguientes especies:
PROTONES NEUTRONES ELECTRONES CONFIGURACIÓN
[Ca2041]++
[Na1123]+
[H11]+
20
21
18
2,8,8
11
13
10
2,8
1
0
0
0
La ordenación de los elementos
Los 105 elementos conocidos en la actualidad tienen algunas semejanzas entre
ellos. Por ejemplo, el sodio y el potasio son muy parecidos en su comportamiento.
También el fluor y el cloro. Esas semejanzas son debidas a que sus configuraciones
electrónicas tienen algún parecido.
A finales del siglo pasado y comienzos del actual S XX se hicieron intentos para
ordenar los elementos de manera que los semejantes quedaran juntos, agrupados
en la misma familia. Se vio que eso era posible si el criterio ordenador era el número
atómico y se daba a la tabla una forma un poco particular, como la de la figura
adjunta:
TEMA 4- PÁG 9
Las filas verticales se denominan GRUPOS. Son muy importantes los grupos 1
(alcalinos), 17 (halógenos) y 18 (gases nobles).
Las filas horizontales se denominan periodos. Observa que el primer periodo tiene
solamente dos elementos. Hay periodos de 8 elementos y otros de 18 elementos.
Al final de la tabla aparecen dos series que se denominan "series de transición
interna".
Los elementos metálicos están situados en la parte izquierda de la tabla.
Los elementos no-metalicos están situados en la parte derecha de la tabla.
11.1.- Cuál es el criterio ordenador de los elemetos en la tabla periódica?
El número atómico
12.1.- Cuántos elementos hay en el primer período?
2
12.2.- Cuántos períodos hay con 8 elementos?
2
12.3.- Cuál es el número atómico del elemento del segundo grupo que tiene menor
número atómico?
4
12.4.- Cuál es el elemento halógeno con menor número atómico?
9
12.5.- Cuántos elementos hay en el grupo de los gases nobles?
6
13.4.- Los elementos que están a la derecha de la tabla ¿presentan propiedades
metálicas: brillo, conductividad,...?
No
TEMA 4- PÁG 10
Fenómenos radioactivos
Los núcleos de la mayor parte de los átomos que existen en la naturaleza son
estables. Eso quiere decir que en ellos no se producirá ningún cambio aunque pase
mucho tiempo. Por ejemplo, los núcleos de C612 son muy estables. Siempre
seguirán siendo lo mismo.
Sin embargo, hay otros núcleos inestables. Son núcleos que emiten partículas
convirtiéndose en otra cosa.
C146
Núcleo de C146
N714 + 
Núcleo de N147 +
Partícula radioactiva tipus 
Se dice que los átomos de C14 son radioactivos.
Se dice que una sustancia es radioactiva cuando sus átomos,
espontáneamente, emiten partículas (que se denominarán partículas
radioactivas) convirtiéndose en átomos diferentes, a veces también
radioactivos.
Por ejemplo, los átomos de U92238 emiten partículas del tipo alfa ( y se
transforman en átomos de Th90234. Pero los átomos de Th90234, a su vez,
también son radioactivos y emiten partículas de tipo beta ( ). ...
Los átomos radioactivos pueden emitir tres clases de emisiones radioactivas:
a.- Partíuclas de tipo alfa (). Son partículas cargadas positivamente, bastante
voluminosas, pero que tienen escaso poder de penetración. Por ejemplo, no son
capaces de atravesar la piel. Basta una capa de unos pocos centímetros de aire
para detenerlas.
b.- Partículas de tipo beta (). Son partículas cargadas negativamente, muy poco
voluminosas pero más penetrantes que las partículas  . Para detenerlas es
necesario, por ejemplo, una lámina de aluminio de unos 5 mm de espesor.
c.- Radiaciones de tipo gamma (  ). Son unas ondas de mucha energía y de gran
poder de penetración. Para detenerlas es necesario interponer en su camino, por
TEMA 4- PÁG 11
ejemplo, paredes de hormigón de más de un metro de espesor.
Efectos de las emisiones radioactivas
a.- En los organismos vivos. Las emisiones radioactivas pueden deteriorar
seriamente las células de un organismo vivo. Son capaces de romper los enlaces
que hay dentro de las moléculas del interior de las células y hacer que, a partir de
ese momento, esas células comiencen a producir trastornos en el organismo.
Algunos de esos trastornos pueden llegar a ser tumores cancerosos y leucemias.
b.- En las placas fotográficas: Cuando una partícula radioactiva incide en una placa
fotográfica, produce una señal que puede ser fácilmente reconocible.
c.- En sensores especiales. Las partículas radioactivas pueden ser detectadas
también mediante sensores que, al impactar una partícula radiactiva, generan un
impulso eléctrico capaz de encender una pequeña luz, producir un pitido, activar un
contador, ...
Riesgos y utilizaciones de los materiales radioactivos:
a.- Los riesgos son evidentes: Elevadas dosis de radiaciones pueden llegar a
producir trastornos graves e incluso la muerte. Por ello es necesario extremar las
precauciones ante los materiales radioactivos, no exponiéndose innecesariamente a
sus emisiones.
b.- Como métodos diagnósticos. La medición de las emisiones radiactivas puede dar
información sobre el correcto funcionamiento de un órgano.
c.- Como tratamiento clínico. La irradiación de células anómalas puede contribuir a
su eliminación y la consiguiente desaparición de la enfermedad.
d.- Como ayuda en determinados procesos industriales. Permitirán la realización de
radiografías de soldaduras, control del grosor en laminaciones, estirilizaciones de
material médico, ...
Ejercicios
1.- Los rayos X son emisiones similares a las emisiones radiactivas. ¿Por qué se
TEMA 4- PÁG 12
protegen los trabajadores del servicio de Rayos X con delantales de plomo?
El plomo absorbe las radiaciones impidiendo que alcancen a los tejidos vivos del trabajador.
2.- Cómo esterilizarías jeringuillas envasadas en plástico, sin hervirlas ni
calentarlas?
Sometiéndolas a la acción de radiación de tipus 
3.- Si una sustancia es emisora de partículas  ¿podremos estar seguros cerca de
ella pensando que ese tipo de emisiones no pueden atravesar la piel?
No. Lo que queda tras la emisión de una partícula  puede ser un núcleo emisor de una partícula .
Puede haber, además emisiones  .
4.- Se te ocurre algún procedimiento para saber cuántas emisiones o
recibe una persona (por ejemplo, un trabajador de Vandellós)?
Cuando una partícula radioactiva incide sobre un átomo, lo convierte en un ión que puede ser
detecetado mediante circuitos eléctricos.
El ritmo de las emisiones radiactivas
Se denomina actividad de una muestra radioactiva el número de desintegraciones
que tienen lugar en cada segundo. Una desintegración por segundo se denomina un
becquerel.
5.- Una muestra radioactiva tiene una actividad de 4,8 becquerel. ¿Cuántas
partículas emitirá a lo largo de un día?
414720 emisiones.
Si una muestra tiene mucha actividad, el ritmo de desaparición de los átomos
radioactivos será muy rápido. En poco tiempo, ya casi no quedará átomos
radiactivos de los que había al principio. Se llama semivida al tiempo que debe
transcurrir para que se desintegren la mitad de los átomos radioactivos presentes en
una muestra. Cuanto mayor es la semivida de un material, menor es su actividad.
Observa la siguiente tabla de semividas de algunos materiales radioactivos:
Po212
Rn220
0,0003 ms
Ra224
Xe133
3,6 dias
I131
8 días
52 s
5 días
TEMA 4- PÁG 13
C14
Pu242
5760 años
K40
U238
1300 millones de años
400000 años
4500 millones de años
Conociendo la semivida de un material radiactivo, puede utilizarse para datar
muestras, es decir, para calcular la edad que tiene un resto arqueológico. Por
ejemplo, si en un trozo de hueso se averigua que hay solo la cuarta parte de C 14 de
la que debería haber, quiere decir que han transcurrido 2 semividas, es decir, unos
11500 años.
6.- Busca información sobre las siguientes palabras:
Chernobil, residuos, bomba atómica, central nuclear, bomba de cobalto, datación.
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