PARTÍCULAS SUBATÓMICAS

C U R S O: QUÍMICA COMÚN
MATERIAL QC N° 01
PARTÍCULAS SUBATÓMICAS
ELECTRONES
Partícula subatómica de carga negativa. Se ubica fuera del núcleo y su masa es de
aproximadamente 9,11·10-28 gramos. La cantidad de electrones en el último nivel de energía de
un átomo, indica su posición en el sistema periódico, sus características químicas y su reactividad.
PROTONES
Carga positiva igual en magnitud a la carga de electrón. Se encuentra en el núcleo del átomo y su
masa es de 1,6·10 -24 gramos. Es casi unas 1840 veces más pesada que el electrón.
El número de protones (número atómico) individualiza y define a un átomo.
NEUTRONES
Partícula eléctricamente neutra, de masa similar a la del protón y componente fundamental del núcleo
atómico. Descubierta en 1932 por el físico inglés James Chadwick, estudiando la radiación emitida
por el berilio al ser bombardeado con partículas alfa.
INTRODUCCIÓN
La química es la ciencia que estudia la composición de la materia y los cambios que en ella
ocurren. Durante el siglo V a.C., el filósofo griego Demócrito junto con su maestro Leucipo
plantearon que el universo y todo aquello que en él se encuentra está formado por una partícula
común e indivisible a la que llamaron “átomo” (del griego a=sin y tomos=división). La escuela de
Aristóteles, en cambio planteaba la continuidad de la materia y explicaba al universo considerando
4 elementos (Tierra, Aire, Fuego y Agua) como formadores de la naturaleza.
Las ideas de Demócrito y Leucipo sólo tuvieron eco cuando en 1808 John Dalton plantea los
primeros esbozos de lo que sería la Teoría atómica, con gran repercusión en la comunidad
científica.
POSTULADOS ATÓMICOS
Toda la materia está
formada por átomos.
Los cambios químicos
corresponden a una
combinación, separación
o reordenamiento de
átomos.
Los átomos son
partículas indivisibles
Teoría
Atómica de
Dalton
Los átomos que forman los
compuestos son de dos o
más clases diferentes.
Los átomos que forman
los compuestos están en
una relación de números
enteros y sencillos.
Los átomos de un mismo
elemento son de la misma
clase y tienen igual masa.
Hasta entonces se había creído que los átomos eran partículas indivisibles, pero en
realidad, pronto surgieron muchas interrogantes que hicieron pensar que la estructura
atómica no podía ser tan sencilla como suponía la teoría de Dalton.
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DESCUBRIMIENTO DE LOS ELECTRONES
En 1879, Williams Crookes observó que en los tubos o bombillas de descarga se generaban rayos
de naturaleza eléctrica cuando se aplicaban altos voltajes sobre electrodos. La intensidad de la
luminosidad y su color dependían de la descarga eléctrica y la naturaleza del gas dentro del tubo.
Propiedades y efectos de los rayos catódicos
Los rayos catódicos salen del cátodo perpendicularmente a su superficie y en ausencia
de campos eléctricos o magnéticos se propagan en forma rectilínea.
Son desviados por un campo eléctrico, desplazándose hacia la parte positiva del
campo.
Son repelidos por el polo negativo de un campo eléctrico.
Producen efectos mecánicos; la prueba de ello es que pudieron mover un molinete de
hojas de mica que se interpuso en su trayectoria.
Transforman energía cinética en energía térmica, elevando la temperatura de los
objetos que se oponen a su paso.
Impresionan placas fotográficas.
Excitan la fluorescencia de algunas sustancias, como el vidrio o el sulfuro de cinc.
Ionizan el aire que atraviesan.
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El físico inglés Joseph Thomsom, señaló que los rayos catódicos estaban formados por pequeñas
partículas de carga eléctrica negativa. Aclaró además, que las características de los rayos
catódicos no obedecían al tipo de material de los electrodos, ni del gas que contenía el tubo,
debido a esto eran constituyentes de todos los átomos. Denominó electrones a las partículas
negativas que componían a los rayos catódicos. Sin embargo, a Thomsom le fue imposible medir y
calcular en forma exacta la masa y carga del electrón, a pesar de ello, pudo establecer una
relación entre ambas.
Carga/masa = - 1,76·108 C/g
En 1907 Robert Millikan determinó el valor la carga del electrón mediante la observación de
gotas de aceite suspendidas en un campo eléctrico. La masa del electrón se pudo calcular
entonces empleando los resultados de los experimentos de Thomsom y de Millikan.
ELECTRÓN
CARGA (Coulomb)
-1,6022·10
-19
MASA (u.m.a)
MASA (Gramos)
1/1837
9,11·10-28
LOS PROTONES
Si la carga negativa (rayo catódico) proviene de un gas eléctricamente neutro, es lógico pensar
que simultáneamente debe existir una descarga de partículas positivas que otorgue neutralidad al
gas en estudio.
Eugen Goldstein, utilizando un cátodo perforado, descubre un haz visible que se desplazaba de
polo positivo a negativo: LOS RAYOS CANALES.
En sus experimentos con gases en tubos de descarga con cátodos perforados, Goldstein descubrió
que además del haz de electrones, se producía una radiación de partículas positivas en dirección
opuesta, que lograban atravesar el cátodo perforado.
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Ánodo
Rayos catódicos (-)
Rayos canales (+)
Cátodo perforado
Electrón
Gas
Vacío
Catión
Investigando la desviación de las partículas positivas con un campo magnético, encontró que la
masa de ellas no era constante, vale decir, diferentes gases generaban partículas positivas de
masa distinta (rayos canales). Así aquellas partículas más livianas de los rayos canales
correspondían al elemento de masa menor, el hidrógeno. Otro dato muy importante es que la
carga de los rayos canales era exactamente la misma, en valor absoluto, que la de los rayos
catódicos, a pesar de la enorme diferencia de sus masas
PROTÓN
CARGA (Coulomb)
+1,6022·10
-19
MASA (u.m.a)
MASA (Gramos)
1,6725·10-24
1
Los experimentos realizados en los tubos de descarga eléctrica de Crookes, demostraron que el
átomo no era la partícula más pequeña de la materia, como suponía John Dalton, sino que estaba
formado por dos tipos de partículas: los electrones y los protones.
A mediados de 1920, el científico inglés Ernest Rutherford observó que la suma de las masas de
los electrones y protones en un átomo era bastante menor a su masa total, casi la mitad del valor
observado. Intentando aclarar los resultados obtenidos postula lo siguiente:
Existe aparentemente una nueva partícula subatómica… el NEUTRÓN.
Esta partícula posee carga eléctrica cero (es neutra) puesto que no fue detectada en los
experimentos con tubos de descarga.
Posee una masa similar a la del protón y se encuentra situada en el núcleo del átomo.
CARGA (Coulomb)
MASA (u.m.a) MASA (Gramos)
0
1
1.67495·10-24
Posteriormente en 1932 James Chadwick, notable físico inglés, detectó esta partícula subatómica
en sus estudios nucleares con átomos de berilio. Con estos nuevos elementos aclaratorios, el
trabajo científico se centró en establecer formalmente un modelo que permitiese ilustrar la
conformación del átomo, es decir, la forma o disposición de protones y electrones en él.
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GLOSARIO
Átomo:
Partícula unitaria fundamental de la materia.
Electrolisis:
Método de separación de los componentes elementales en un compuesto
por aplicación de corriente eléctrica.
Electrón:
Partícula subatómica con carga eléctrica negativa, de masa casi despreciable
y componente fundamental de todos los átomos.
Fluorescencia:
Propiedad de ciertos compuestos que emiten luz cada vez que son
expuestos a algún tipo de radiación (rayo catódico por ejemplo).
Materia:
Todo aquello que tiene masa y ocupa lugar en el espacio.
Moléculas:
Grupo de átomos unidos químicamente entre sí.
Neutrón:
Partícula subatómica presente en el núcleo atómico, de masa similar a la del
protón.
Protón:
Partícula subatómica con carga eléctrica positiva, presente en todos los
átomos de la naturaleza.
Radiactividad:
Fenómeno natural o artificial en donde algunas sustancias o elementos
químicos
(radionuclidos)
emiten
radiaciones
desde
el
núcleo
debido
fundamentalmente a su inestabilidad.
Rayos canales:
Haz de rayos compuesto por partículas con carga eléctrica positiva.
Rayos catódicos:
Corriente de electrones observados en un tubo de descarga eléctrica a baja
presión.
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TEST EVALUACIÓN MÓDULO 01
1. A la luz de los conocimientos actuales respecto de los átomos, ¿Cuál de las siguientes
afirmaciones es incorrecta?
A)
B)
C)
D)
E)
El protón tiene carga eléctrica positiva.
El neutrón es una partícula subatómica.
El átomo es una estructura indivisible.
Todos los átomos presentan un núcleo con carga eléctrica positiva.
La masa del electrón comparada con la del protón es despreciable.
2. ¿Cuál de las siguientes parejas de partículas y radiaciones NO se desvía cuando interacciona
con un campo eléctrico externo?
A)
B)
C)
D)
E)
Protón y Neutrón
Neutrón y Electrón
Fotón y Electrón
Electrón y Protón
Rayo X y Neutrón
3. Respecto de las especies químicas denominadas Cationes, es cierto que
A)
B)
C)
D)
E)
no presentan masa ni energía cinética.
en un campo eléctrico viajan al polo positivo.
presentan mayor número de protones que de electrones.
son átomos o especies químicas con un exceso de electrones.
son radiaciones electromagnéticas sin carga eléctrica ni masa calculada.
4. En un tubo de descarga eléctrica al electrodo negativo se le denomina
A)
B)
C)
D)
E)
catión.
anión.
ánodo.
cátodo.
positrón.
5. Los rayos canales poseen
I)
II)
III)
carga eléctrica.
energía.
masa.
De las anteriores es (son) correcta(s)
A)
B)
C)
D)
E)
sólo
sólo
sólo
sólo
I, II
I.
II.
I y II.
I y III.
y III.
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6. Para una especie química aniónica, siempre debe cumplirse que
A)
B)
C)
D)
E)
Nº
Nº
Nº
Nº
Nº
electrones > Nº protones.
neutrones < Nº electrones.
protones > Nº neutrones.
electrones < Nº protones.
electrones = Nº protones.
7. Protones y Neutrones...
A)
B)
C)
D)
E)
son partículas subatómicas.
se componen de fotones.
orbitan alrededor del núcleo.
tienen menos masa que los electrones.
presentan la misma carga eléctrica.
8. Si un átomo cualquiera presenta 8 protones, 8 neutrones y 8 electrones, entonces es correcto
afirmar que
I)
II)
III)
A)
B)
C)
D)
E)
se comporta como un anión.
tiene 16 partículas subatómicas.
presenta 16 partículas en el núcleo.
Sólo I.
Sólo III.
Sólo I y II.
Sólo I y III.
I, II y III.
9. Para que un átomo se considere eléctricamente neutro debe cumplirse que
A)
B)
C)
D)
E)
no debe presentar neutrones.
el número de protones debe ser par.
el número de electrones y protones debe ser el mismo.
electrones y protones se deben ubicar en el núcleo.
la cantidad de protones y neutrones debe ser la misma.
10. “Un átomo neutro presenta igual cantidad de protones y neutrones y entre ambas partículas
suman 20 unidades”. Considerando lo anterior, es correcto asegurar que la(el)
I)
II)
III)
A)
B)
C)
D)
E)
cantidad de electrones es 20.
átomo tiene 20 partículas subatómicas.
suma de protones y electrones es de 20 unidades.
Sólo I.
Sólo II.
Sólo III.
Sólo II y III.
I, II y III.
DMON-QC01
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