Átomo y sistema periódico

Profesor: Juan Luis Gil Martínez
UNIDAD 1: EL ÁTOMO Y EL SISTEMA PERIÓDICO
1. PRIMERAS TEORÍAS ATÓMICAS
Demócrito, filósofo griego que vivió en el siglo IV a. C. propuso que, si se dividía la materia
en trozos cada vez más pequeños, debería llegarse a una porción que ya no podría dividirse
más. Por ello, llamó a estas partículas átomos, que en griego quiere decir "indivisible".
Demócrito atribuyó a los átomos las cualidades de ser eternos, inmutables e indivisibles.
Las ideas de Demócrito no fueron admitidas debido a la influencia de Aristóteles, otro gran
pensador griego. Para Aristóteles, la materia era de naturaleza continua y estaba formada por
diferentes combinaciones de Tierra-Agua-Aire-Fuego.
Tuvieron que pasar veinte siglos para que un químico inglés llamado John Dalton
retomara las ideas de Demócrito y publicase, en 1808, su famosa teoría atómica:

Los elementos están formados por partículas muy pequeñas, llamadas átomos, que
son indivisibles e indestructibles.

Todos los átomos de un elemento tienen la misma masa atómica.

Los átomos se combinan en relaciones sencillas para formar compuestos.

Los cuerpos compuestos están formados por átomos diferentes
2. MODELO DE THOMSON
En 1897, el británico Joseph John Thomson descubrió unas partículas con propiedades
sorprendentes: prácticamente no tenían masa y tenían carga eléctrica negativa. Las llamó
electrones. Lo demostró utilizando el Tubos de Rayos Catódicos.
Descubrió
que
los
rayos
catódicos
estaban formados
por
partículas
cargadas
negativamente (hoy en día llamadas electrones), de las que determinó la relación entre su
carga y masa. En 1906 le fue concedido el premio Nobel por sus trabajos.
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Cuando se calienta el cátodo, emite una cierta radiación que viaja hacia el ánodo. Si las
paredes internas de vidrio detrás del ánodo están cubiertas con un material fluorescente, brillan
intensamente.
PROPIEDADES DE LOS RAYOS CATÓDICOS

El hecho de que los rayos son emitidos por el cátodo, es decir el electrodo negativo,
demostró que los electrones tienen carga negativa.

Se propagan en línea recta.

Si se pone unas aspas delante, las hace girar, demostrando así que el electrón tiene
masa.

Sus componentes, los electrones, son universales, puesto que al cambiar el gas
contenido en el tubo, no cambia la naturaleza de los rayos.
REPRESENTACIÓN GRÁFICA DEL MODELO ATÓMICO DE THOMSON
De este descubrimiento dedujo que el átomo debía de ser una esfera de materia cargada
positivamente, en cuyo interior estaban incrustados los electrones.
Modelo del “Pudin de pasas”
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3. MODELO DE RUTHERFORD
El neozelandés Ernest Rutherford (1871-1937), en 1911, gracias a sus estudios de la
radiactividad, demostró que los átomos no eran macizos, como se creía, sino que están vacíos
en su mayor parte y en su centro hay un diminuto núcleo.
EXPERIMENTO DE RUTHERFORD
La mayoría de los rayos alfa atravesaba la lámina sin desviarse, porque la mayor parte
del espacio de un átomo es espacio vacío.
Algunos rayos se desviaban, porque pasan muy cerca de centros con carga eléctrica
del mismo tipo que los rayos alfa (CARGA POSITIVA).
Muy pocos rebotan, porque chocan frontalmente contra esos centros de carga positiva

OBSERVACIONES DURANTE EL EXPERIMENTO DE RUTHERFORD
La mayor parte del átomo está vacío.

La masa se concentra principalmente en la zona central, llamada núcleo. Tiene carga
positiva.

Los electrones se mueven alrededor del núcleo describiendo órbitas circulares, en una
zona denominada corteza

El núcleo de un átomo es cerca de 100.000 veces menor que el átomo mismo, y sin
embargo, concentra prácticamente el 100% de su masa.
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Para efectos de comparación, si un átomo tuviese el tamaño de un estadio de fútbol, el
núcleo sería del tamaño de una canica colocada en el centro, y los electrones, como partículas
de polvo agitadas por el viento alrededor de los asientos.
CONCLUSIONES DE RUTHERFORD: REPRESENTACIÓN DEL MODELO DE
RUTHERFORD

El átomo está constituido por un núcleo central que posee las cargas positivas
(Protones)

En el núcleo se concentra gran parte de la masa del átomo

Los Electrones giran en torno al núcleo del átomo.

Que existe un gran espacio vacío entre el núcleo y la corteza

También comprobó que la masa del átomo es mucho mayor que la de los protones:
debe haber en el núcleo otra partícula neutra: neutón (descubierto por James Chadwick
en 1932)
DEFICIENCIAS DEL MODELO DE RUTHERFORD
•Según una teoría ya probada teoría (electromagnética de Maxwell), al ser el electrón
una partícula cargada en movimiento debe emitir radiación constante y por tanto, perder
energía. Esto debe hacer que el electrón esté cada vez más cerca del núcleo y terminaría
chocando.
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•Newton demostró que la luz blanca visible procedente del sol puede descomponerse
en sus diferentes colores mediante un prisma. El espectro que se obtiene es continuo y
contiene todas las longitudes de onda desde el rojo al violeta.
En cambio la luz emitida por un gas incandescente no es blanca sino coloreada y el
espectro que se obtiene al hacerla pasar a través de un prisma es bastante diferente. Es un
espectro discontinuo que consta de líneas o rayas emitidas a longitudes de onda específicas.
Cada elemento (es decir cada tipo de átomos) posee un espectro característico que puede
utilizarse para identificarlo.
El modelo atómico de Rutherford no podía explicar estas emisiones discretas de radiación
por los átomos.
4. MODELO DE BOHR
El danés Niels Bohr (1885-1962) propuso un nuevo modelo atómico, según el cual los
electrones giran alrededor del núcleo en unos niveles bien definidos. Explica los espectros
discontinuos originados por la radiación emitida por los átomos excitados de los elementos en
estado gaseoso.
CARACTERÍSTICAS DEL MODELO DE BOHR

Los electrones giran alrededor del núcleo en órbitas.

Cuando los electrones giran no emiten ni absorben energía, es decir se ubican en
estados estacionarios o de energía cuantificada (por eso no se precipitan sobre el
núcleo).

Cuando un electrón absorbe energía, salta de un nivel de menor energía a otro de
mayor energía, emitiendo un espectro de absorción.

Cuando un electrón salta de un nivel de mayor a otro de menor energía emite un
fotón detectado a través de un espectro de emisión.
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REPRESENTACIÓN DEL MODELO DE BOHR
5. MODELO ACTUAL: MODELO ATÓMICO MECANO-CUÁNTICO
Este modelo fue desarrollado entre los años 1924 y 1927 aproximadamente, resultado de
múltiples investigaciones científicas entre las que se destacan el aporte de:

Max Plank

Louis de Broglie

Werner Heisenberg

Erwin Schrödinger

Niels Bohr
CARACTERÍSTICAS DEL MODELO ACTUAL

Está regido por el Principio de Incertidumbre, que plantea que es imposible determinar
la posición y la velocidad del electrón.

Por lo tanto los electrones se ubican en niveles de Probabilidad denominados Orbitales
(ecuaciones de Onda)

El electrón tiene un doble comportamiento: dualidad onda-partícula
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
El modelo es esencialmente un modelo matemático.

La ubicación de las partículas sub-atómicas de los modelos anteriores se mantiene.
REPRESENTACIÓN DEL MODELO ACTUAL
6. CONFIGURACIÓN ELECTRÓNICA
Es la distribución de los electrones en los distintos orbitales del átomo.
Hay 4 tipos de orbitales (s – p – d – f) y 7 niveles de energía (1 al 7)
Por ejemplo, si un electrón está en 5d, quiere decir que está situado en el quinto nivel
de energía y en un orbital tipo “d”
EL NÚMERO MÁXIMO DE ELECTRONES QUE CABEN EN CADA ORBITAL ES:
Tipo de orbital
Nº máximo de electrones
s
2
p
6
d
10
f
14
Ejemplo: Br
El Bromo tiene 35 protones y como es neutro también tiene 35 electrones.
Seguimos para el orden de llenado de electrones el diagrama de Moeller:
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Vamos colocando los 35 electrones y nos queda:
7.- IDENTIFICACIÓN DE ÁTOMOS
Todos los átomos de un elemento químico tienen en el núcleo el mismo número de
protones. Este número, que caracteriza a cada elemento y lo distingue de los demás, es el
número atómico y se representa con la letra Z.
Ejemplo:
Numero atómico : Cantidad de protones en el núcleo = 79
Numero másico : Suma Protones + Neutrones = 197
Neutrones : Numero de masa – Protones = 197 – 79 = 118
Cantidad de electrones= Cantidad de protones - 3 = 79 – 3 = 76
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8.- ISÓTOPOS
Aunque todos los átomos de un mismo elemento se caracterizan por tener el mismo
número atómico, pueden tener distinto número de neutrones.
Llamamos isótopos a las formas atómicas de un mismo elemento que se diferencian
en su número másico.
Ejemplo:
Todos los átomos de Carbono tienen 6 protones en el núcleo (Z=6), pero sólo el
98.89% de carbono natural tiene 6 neutrones en el núcleo (A=12), un 1.11% tiene 7 neutrones
en el núcleo (A= 13), y una cantidad aún menor (0.01%) tiene 8 neutrones (A= 14).
Los isótopos de un elemento son átomos que tienen diferente número de neutrones y
por tanto una masa atómica diferente.
9.- RADIACTIVIDAD
La radiactividad es un fenómeno natural que consiste en la emisión de partículas y
radiaciones por parte de muchos isótopos, transformándose en otros elementos
En la desintegración radiactiva se emiten partículas Alfa (núcleos de helio), Beta
(electrones y positrones), Gamma (fotones), o incluso neutrones.
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CAPACIDAD DE PENETRACIÓN DE LAS PARTÍCULAS RADIACTIVAS
Las distintas radiaciones tienen distinta capacidad de penetración en los medios
materiales debido a las fuerzas que intervienen en el proceso de frenado de las partículas y
propiedades de las mismas partículas como masa, carga, etc.
10.- TABLA PERIÓDICA
TABLA DE MENDELEIEV
Mendeleiev en 1869 realizó una clasificación de los elementos basándose en los
siguientes puntos:

Clasificó lo 63 elementos conocidos utilizando el criterio de masa atómica
creciente, ya que no se conocía el concepto de número atómico puesto que no se
habían descubierto los protones.

Dejó huecos para elementos que aún no se habían descubierto.

Predijo las propiedades de algunos de éstos, tales como el germanio (Ge). En vida
de Mendeleiev se descubrió que el Ge que tenía las propiedades previstas

Algunos elementos tenía que colocarlos en desorden de masa atómica para que
coincidieran las propiedades. Lo atribuyó a que las masas atómicas estaban mal
medidas.
TABLA PERIÓDICA ACTUAL

Se usa el orden creciente de nº atómico, a la vez que se colocan los elementos con
propiedades similares en la misma columna.

Hay una relación directa entre la configuración electrónica del elemento y su
posición en la tabla periódica.
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VARIACIÓN DEL CARÁCTER METÁLICO
Es una propiedad relacionada con las propiedades físicas y químicas de los elementos.
El carácter metálico aumenta hacia la izquierda en un periodo y hacia abajo en un grupo.
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