Fundamentos de quimica inorganica 1 cbm

MATERIA Y CAMBIO

Maestra en Biotecnología: María del Carmen S. Barrios
Martínez

Bibliografía
• Philips, J.S. Strozac, V.S. Wistrom, C. 2007. Química,
conceptos y aplicaciones. 2ª Edición. McGraw-Hill –
Interamericana. China.

• Dingrando, L., Gregg, K., Hainsen, N. y C. Wistrom.
2002. Química: Materia y Cambio. McGraw Hill.
Bogotá Colombia.

• 1.1. Relevancia del estudio de la ciencia de la
materia
CH4 +2 O2

CO2 + 2H2O

CH4 + 2O2

CO2 + 2H2O
+ 890 KJ / mol

Trabajo entre 4 alumnos:
• ¿Qué importancia tiene ésta reacción para el hombre?
•

¿Qué Protocolo Internacional está vinculado a la reacción?

Tiempo para la actividad: 5 minutos

Respuestas
Calentamiento global: sequias, inundaciones, plagas, derretimiento de glaciares,
pérdida de costas, extinción de especies, etc.

Protocolo de Kioto: emitido en 1998, con el fin de que los países del Anexo I,
reduzcan sus emisiones de GEI a un nivel inferior en no menos del 5% al de 1990,
en el período entre 2008 y 2012.

Naciones Unidas. 1998. En: http://unfccc.int/resource/docs/convkp/kpspan.pdf

Contexto Tecnológico

• Aplicaciones de los polímeros:
– Pinturas
– Industria del plástico
– Industria farmacéutica
– Industria textil
– Enceres domésticos
– Órganos artificiales
– Juguetes

Contexto Social y Ambiental

• Identificación
contaminantes

y

comportamiento

– De fuentes móviles
– De fuentes fijas

• Salud Pública
– Descubrimiento de nuevos fármacos y vacunas

• Alimentos
– Desarrollo de agroquímicos

de

Contexto Social y Ambiental

• Un ejemplo del estudio de la
química de la atmósfera es el de
Mario Molina, merecedor del
Premio Novel de Química en el año
de 1995, por su análisis de química
de la atmósfera, específicamente de
los CFC’s y su efecto en el
adelgazamiento de la capa de ozono.
De lo cual surgió el Protocolo de
Montreal en el año de 1987.

Contexto económico:

• Un país de los llamados “de primer mundo”
tiene mayor desarrollo científico, lo que da
como resultado un mayor número de patentes
y a partir de eso surge el auge industrial y un
mejor nivel económico y social de la población

1.1.2. Importancia estratégica del estudio
de la ciencia de la materia en el desarrollo
sostenible de las comunidades

• Desarrollo sustentable se define como: “la
capacidad de los ecosistemas de mantenerse a
sí mismos mientras proporciona servicios a los
seres humanos” (Mader, 2008).
• Recordemos que todos los diversos materiales
proceden de los ecosistemas

Mader, S. 2008. Biología. 9ª Ed. McGraw Hill. China

Servicios que nos proporciona el ambiente

inab.gob.gt

http://www.cruceroclick.com/ficha.php?id=237

http://www.easyviajar.com/alemania/la-selva-negra-102

Importancia del estudio de los materiales en el
desarrollo sustentable

• ¿Qué servicios ambientales nos brindan los
ecosistemas?
• ¿Qué afectaciones (acciones o materiales que el
humano vierta en los ecosistemas) causan un
daño en los servicios ambientales?
• ¿Cuál es la importancia del estudio de la materia
y sus cambios en el desarrollo sustentable de los
ecosistemas?

1.1.2. Importancia estratégica del estudio
de la ciencia de la materia en el desarrollo
sustentable de las comunidades

• El desarrollo no sustentable nos condujo a
catástrofes ambientales, lo que a su vez nos llevó a la
Producción más limpia, es decir al análisis de las
diversas entradas y salidas de un proceso (llámese
producción industrial). Mediante este análisis se
sustituyen materias primas, operaciones unitarias y
reacciones (procesos) y se reusan, reciclan y se les
dan diversos tratamientos y destinos a los
subproductos y residuos

¿A que nos condujo el desarrollo no
sostenible?

catarsismgap.blogspot.com

unchanchocolorrosa.blogspot.com

• Ambiente irritante, que provoca
enfermedades respiratorias y cáncer
• Ambiente inhóspito
• Aumento de casos de cáncer en la
piel
• A la destrucción del hábitat
• A la extinción de fauna y vegetación
• A la ruptura de los ciclos
biogeoquímicos
• En resumen a la pérdida de muchos
de los servicios ambientales que nos
presta nuestro planeta

1.2. Definición de química
• La Química es el estudio de la materia y de sus
cambios (Dingrando y col., 2002)
• La Química se encarga del estudio de las propiedades
de la materia y los cambios que en ella se producen.
Los elementos y los compuestos son sustancias que
forman parte de las transformaciones químicas
(Chang, 2008)

1.3. Método científico
http://www.youtube.com/watch?v=otjLE2jSQk0
http://www.wolframalpha.com/input/?i=chemistry

Science and the Scientific Method
Today the term science has come to have three major meanings (Source:
See my Research Report #1, “What Is Science?”):

1. The domains of activities termed “sciences” – the term “science” is used
to identify the various sciences, or domains of activity. First to be
recognized were the natural sciences, such as physics, astronomy,
chemistry, geology, and biology. The human and social sciences have also
been termed sciences. Some of these are psychology, economics,
education, geography, and sociology. But my research raises the question
whether they have yet reached the status of sciences based on a strict
interpretation of the word science. Their professional societies have not yet
recognized and required use of the scientific method.
2. Science has long been noted as representing bodies of knowledge
accumulated in various domains.
3. “Science is its method.” “Science is fundamentally method.” “Science is
a process.” “Science is a method of thought.” These and similar statements
are found throughout the literature describing science, with frequent
mention, beginning in the 19th century, that its method is the scientific
method or scientific method.

Conclusion. The most significant meaning of the three is that science is
fundamentally method, for its method is what produces the bodies of reliable
knowledge in various domains.
Definition of Scientific Method
A short good definition of scientific method is:
The scientific method is the basic method, guide, and system by which we
originate, refine, extend, and apply knowledge in all fields.
Define Scientific Method
While the method was largely developed by scientists, it is also a general
method for all domains. Thus it is:

The Complete Method of Problem Solving and Decision Making for All
Fields

1.3. Método científico

• El método científico como tal se describe en los tres
primeros rectángulos del diagrama
• ¿Detalla las partes del método científico que no se
muestran en el diagrama?

¿Qué es ciencia?
Ciencia es un método sistemático para
continuar la investigación, que se basa en:
o la observación,
o hipótesis científica,
o experimentación, y
o construcción de teorías,
que llevan a explicar un fenómeno natural,
proceso u objeto y permanece abierto para
futuras investigaciones

La ciencia no es un cuerpo de
conocimientos
acerca
del
universo.

La Ciencia
representa un proceso para proponer
y refinar Teorías

Método científico
Representa un patrón general de las etapas
de la actividad mental que ocurren en el
método maestro, que se usa para
o obtener,
o refinar,
o Extender - entender
o y aplicar el conocimiento en todos los
campos

1.3. Sistema Internacional e
Inglés de medición
Sistema Inglés
Nombre

Símbolo

pie

ft

pulgada

Por

Sistema Internacional
Símbolo

Nombre

0.3048

m

Metro

in

2.54

cm

Centímetro

libra

lb

453.6

g

Gramo

Grados Fahrenheit

ºF

0.555 (ºF-32)

ºC

Grados
centígrados

Grados
centígrados

ºC (del SI)

1.8(ºC) +32

ºF

Grados Fahrenheit

Grados Kelvin

K (del SI)

1.8 (ºK) – 459.67

ºF

Grados Fahrenheit

Grados Fahrenheit

ºF

0.555 (ºF+ 459.67)

K

Grados Kelvin

Acre

Acre

0.4047

ha

Hectárea

Pie cuadrado

ft2

9.2903 x 10 -2

m2

Metro cuadrado

Pie cúbico

ft3

28.3168

L

Litro

Atmósfera

atm

1.0133 x 10 2

kPa (KN/m2)

Kilopascal

1.3. Cantidad de sustancia
 La unidad de cantidad de sustancia es un
mol (en el SI), es decir el peso de una molécula
Ejemplo:
 H2O (agua)

 Peso de un mol de agua = H (1 g X 2) + O
(16 g)
 un mol de agua pesa 18 g
http://www.youtube.com/watch?v=xHRAFlF9AeM&feature=related

Densidad

 La densidad es la relación de la masa de un
objeto con su volumen. Con frecuencia las
unidades de densidad son gramos por centímetro
cúbico (g/ cm3) o gramos por mililitro (g/ mL)
Densidad = masa
volumen
• 1 cm3 = 1 mL

Problemas

 ¿Cual es el volumen de una muestra que tiene
una masa de 15 g y una densidad de 4 g/mL ?
 ¿Cuantos moles hay en 73 g de H2SO4?

TODO CONOCIMIENTO ES LA
RESPUESTA A UNA CUESTIÓN,
A UN PROBLEMA

Cantidad de sustancia, cuya unidad es el
mol

16 g

+

32 g

44 g

48 g

62 g

CH4 +2O2
16 g

+
80 g

+ 18 g

64 g

CO2 + 2H2O
44 g

+
80 g

36 g

masa
La masa es la cantidad de materia de un objeto
Sin embargo, para estudiar una reacción química
es esencial conocer que sustancias intervienen y
cuales se forman
Por lo que ya no basta con hablar de masa
Por lo que se introdujo una nueva magnitud, en
los inicios del siglo XX
Esa magnitud es “cantidad de sustancia”, que se
representa con una n

¿Que es un mol?

La iupac (international union of pure and
applied chemistry) definió al mol, que es
la unidad de cantidad de sustancia como:

Es la cantidad de sustancia de un sistema
el cual contiene muchas entidades
elementales como átomos hay en 12
gramos de Carbono - 12

Es decir:
Tienen el mismo
número de átomos
A ese número
constante de
átomos se le conoce
como número de
Avogadro
N A = 6.022 X 10 23
entidades / mol
El número de Avogadro corresponde a átomos, iones o
electrones

Problemas
1. Recomienda que ropa deberá llevar Irene a Francia si en promedio la
temperatura fluctúa entre 40ºF y 83ºF
2. Un ganadero produce 1,000 ft3 de leche al día. ¿Cuántos litros produce
anualmente?

3. Un químico tiene 300 g de cloruro de calcio (CaCl2) y requiere preparar una
solución 2.5 molar de dicho compuesto. ¿Cuántos gramos requerirá pedir al
almacén para poder preparar la solución?
4. ¿Cuál es el volumen de una muestra que tiene una masa de 34 g y una
densidad de 7.4 g/mL?
5. ¿Cuántos moles de bromuro de estroncio (SrBr2), hay en 17 g de dicha
sustancia?
6. Una muestra de oro se coloca en una probeta de 50 mL, que contiene 15
mL de agua. El nivel del agua subió a 26 mL. ¿Cuál es la masa de la
muestra de oro?
Densidad del oro 19.3 g / mL

2. Organización y comportamiento
de la materia

 2.1.

Materia y energía

Conceptos de materia y energía
Estados físicos de la materia (estados de agregación)
Diferencias entre propiedades físicas y químicas de la materia
Tipos de materia, de acuerdo a su composición:
Elementos
Compuestos
Mezcla homogénea
Mezcla heterogénea

de la materia

 2.2.

Definir y distinguir cambio físico y cambio químico

 Definir los cambios de estado de la materia
 Diferencias entre propiedades y cambios de las sustancias


2.3. Métodos de separación de las mezclas

Definición de energía



Observa el video y contesta las siguientes preguntas
1. ¿Qué es energía?
2. ¿Qué tipo de energía utilizó el señor para subir el trineo a la
colina?
3. ¿De donde salió la energía contenida en las plantas (el alimento
del señor)?
4. ¿Qué energía adquirió el trineo al estar en lo alto de la
montaña?
5. ¿En qué tipo de energía se transforma la energía potencial al
bajar el trineo por la colina?
6. ¿Qué dice la ley de la conservación de la energía?
http://www.youtube.com/watch?v=zPVF0iilvfc&feature=related
http://www.youtube.com/watch?v=KsHp6uYjFbk&NR=1

de la materia

 Concepto de energía:
Energía es la capacidad de producir trabajo. En un sistema
aislado no existen pérdidas ni ganancias energéticas, tan sólo
transformaciones. La materia se considera una forma condensada de
energía.

La ley de la Conservación de la energía
dice “La energía de un sistema aislado
permanece sin cambios”
Comúnmente se menciona: “La energía no se crea ni se
destruye, solo se transforma”

Transformaciones de la energía
Desarrolla con tu compañero de banca un esquema que
explique como se transforma la energía proveniente del sol cuando
llega a la Tierra, para los casos mostrados en las fotografías:
Los tipos de energía pueden ser:

- química, contenida en alimentos y combustibles
- luminosa, la proveniente del sol
- nuclear (fusión de dos núcleos de hidrógeno,
convirtiéndose en helio), proveniente del sol
- cinética, la del movimiento
- potencial, la de posición
- eléctrica, la de los electrones

TRANSFORMACIONES DE LA
ENERGÍA

2. 1. Conceptos de materia y energía
 ¿Cómo se transforma la energía?
Hidroeléctrica
Energía potencial
del agua en lo alto

Energía cinética
caída del agua

Energía eléctrica
(en un transformador)

Energía cinética
De las moléculas del
vapor

Energía eléctrica

Termoeléctrica
Energía química del
combustible

de la materia
 ¿Cómo se transforma la energía?
Cuerpo humano
Energía química de
los alimentos

Energía química de
los ATP

Metabolismo, trabajo,
aprender, etc

La energía cinética
de las moléculas del
combustible, mueve
pistones en motor

El avión se eleva

Avión
Energía química del
combustible

de la materia
La energía se cuantifica en jouls
Jouls (J, SI) = energía necesaria para levantar un
cuerpo de 1 Kg a una altura de 10.2 cm, en el nivel
del mar
También la energía se mide en calorías (cal, sistema
inglés) que es la cantidad de calor que se debe
transferir a 1 g de agua para elevar su temperatura
1º C.

Factor de transformación entre calorías y jouls es
1 cal = 4.18 J; 1 J = 0.2388 cal

de la materia

 ¿Qué es MATERIA?
Materia: es cualquier cosa que tiene masa y ocupa un espacio. Éstas
dos propiedades son las características típicas de la materia.

 La materia se clasifica de acuerdo a su estado físico o su estado de
agregación, en sólido, líquido, gaseoso y plasma

Estados de agregación de la materia

Tomado el 21 de agosto de 2010 de: http://platea.pntic.mec.es/

¿De qué dependerá
el estado de
agregación de la
materia?

Tomado el 22 de agosto de 2010 de: http://www.fondos10.net/wp-content/uploads/2009/11/Diques-en-el-hielo.jp g

PLASMA

El 99% del universo
visible
es PLASMA

De acuerdo a su composición, la
materia se clasifica en:
Materia
Mezclas

Separación por
métodos físicos

Sustancias puras

Separación por
métodos químicos

Mezcla heterogénea

Mezcla homogénea

Compuestos

Elementos
(115)
Separación por
métodos nucleares

Partículas
subatómicas

Tipos de materia de acuerdo a su
composición
Elementos

 Es una sustancia que no se puede separar en
sustancias más simples por métodos químicos
Compuestos

 La mayoría de los elementos interactúan con uno o más
elementos para formar compuestos. Esta nueva sustancia
es diferente a las sustancias que le dieron origen. Solo
pueden separarse por medios químicos en sus
componentes puros

composición

Compuestos

2 KClO3 → 2KCl + 3 O2
CaCO3 → CaO + CO2

composición

Mezclas homogéneas

 La composición de la mezcla es la misma en toda la
disolución. Ejemplos: azúcar en agua, cloruro de sodio en
agua
Mezcla heterogénea

 La composición de la mezcla no es homogénea
 Ambas mezclas se pueden separar por métodos
físicos

composición
 EN PAREJAS DA TRES EJEMPLOS DE CADA TIPO
DE MATERIAL:






Elemento
Compuesto
Mezcla homogénea
Mezcla heterogénea

Para el próximo miércoles, hacer
en parejas la siguiente actividad:
Un modelo o una maqueta de tamaño carta,
donde se muestren los siguientes materiales:

1.
2.
3.
4.

Elemento
Compuesto
Mezcla homogénea y
Mezcla heterogénea

Los materiales tienen que estar en tu casa, no
compres nada, si acaso la base del modelo

Métodos de separación de mezclas
heterogéneas y homogéneas
Métodos físicos de separación


Filtración: es una técnica que usa una barrera porosa para separar un sólido
de un líquido
 Destilación: esta técnica se basa en las diferencias de los puntos de
ebullición de las sustancias involucradas
 Cristalización: esta técnica de separación da como resultado la formación de
partículas sólidas puras de una sustancia, a partir de una solución que tiene
dicha sustancia disuelta
 Cromatografía: es una técnica que separa los componentes de una mezcla
(fase móvil) aprovechando la tendencia de cada componente a desplazarse
por la superficie de otro material (fase estacionaria)
 Centrifugación: es una técnica de separación de mezclas heterogéneas que
aprovecha la fuerza centrífuga para acelerar la sedimentación de los sólidos,
que dependerá, también de la densidad de los componentes
http://www.youtube.com/watch?v=mBT-G_HKzgM&feature=fvst
http://www.youtube.com/watch?v=zvLjiU6CJoI&feature=related

Métodos de separación de mezclas
heterogéneas y homogéneas
Métodos físicos de separación


Filtración

( ):

(1)

 Destilación ( ):
 Cristalización ( ):

Mezclas
homogéneas

 Cromatografía ( ):

(2)

 Centrifugación ( ):
Mezclas
heterogéneas

(5)

Mezclas
homogéneas

(4)

(3)
Mezclas
heterogéneas

Mezclas
homogéneas

LA MATERIA
TIENE DOS
TIPOS DE
PROPIEDADES

Propiedades físicas

Propiedades
químicas

Propiedades y cambios
de la materia

 Propiedades físicas de la materia: Las propiedades
físicas de la materia son aquellas que se pueden medir y
observar sin que cambien la composición o identidad de
la sustancia
 Ejemplos: color, olor, sabor, dureza, punto de fusión,
punto de ebullición (cambios de estado), densidad,
masa, brillo
Intensiva: no dependen de la
cantidad (densidad), punto de
ebullición y de fusión
Propiedades
físicas
Extensiva: dependen de
la cantidad de sustancia
presente (masa)

de la materia

 propiedad química.- es aquella que puede ser
observada mediante la alteración de la composición
química de la sustancia

 A + B

C + D

 “Esa alteración se logra mediante una reacción química”
 Ejemplos: calor de combustión, lo que sucede cuando
se hace reaccionar a la sustancia con ácidos o bases
(ejemplo el cobre al reaccionar con el amoniaco
forma una solución color azul), corrosividad,
toxicidad, explosividad

SIEMPRE QUE HAY UNA
REACCIÓN QUÍMICA SE
PUEDE MEDIR Y
OBSERVAR UNA
PROPIEDAD QUÍMICA DE
LA MATERIA

UNA REACCIÓN
QUÍMICA PROVOCA
UN CAMBIO
QUÍMICO DE LA
MATERIA

POR LO REGULAR,
DURANTE UN CAMBIO
QUÍMICO, TAMBIÉN
EXISTE UN CAMBIO
FÍSICO

DURANTE UN
CAMBIO FÍSICO NO
HAY UN CAMBIO
QUÍMICO

EL CAMBIO FÍSICO Y EL CAMBIO
QUÍMICO DE LA MATERIA SON
LAS
ACCIONES
Y LO QUE MIDES DURANTE ESOS
CAMBIOS SON LAS
PROPIEDADES
FÍSICAS O QUÍMICAS

de la materia

 Actividad en clase, a realizar en parejas:


Hacer una tabla en tu cuaderno, con los datos que se te piden:

Propiedades físicas de la
materia

Propiedades químicas de la
materia

1.

1.

2.

2.

3.

3.

 http://www.librosvivos.net/smtc/PagPorFormulario.asp?id
Idioma=ES&TemaClave=1072&est=0

de la materia
 Mediante cambios físicos puedes medir las propiedades
físicas de la materia
 Muchas de las propiedades físicas de la materia se pueden
observar, sin tener que provocar un cambio físico, como por
ejemplo el brillo y el color
 Mediante cambios químicos puedes medir las propiedades
químicas de la materia
 Y solamente mediante los cambios químicos, se pueden
medir y observar las propiedades químicas de la materia

de la materia
Sustancia

Color

Estado a
25ºC

Punto de
fusión (ºC)

Punto de
ebullición
(ºC)

Densidad
(g/cm3)

NaCl

Blanco

Sólido

801

1413

2.17

Sacarosa

Blanco

Sólido

185

Se
descompone

1.59

Agua

Incolora

Líquido

0

100

1.00

Mercurio

Plata

Líquido

-39

357

13.5

Oxígeno

Incoloro

Gas

-218

-183

0.0014

de la materia

Combustión completa del metano:
C + O2
2H2 + O2

CO2 + 14100 BTU/ libra de C
2H2O + 61100 BTU / Libra de H

Propiedad química

Calor de combustión

Resumen de la Unidad 2
1. Energía es la capacidad de producir trabajo. En un sistema aislado no
existen pérdidas ni ganancias energéticas, tan sólo transformaciones.

2. La materia tiene dos propiedades que juntas la caracterizan, y éstas son que
ocupa un lugar en el ESPACIO y que tiene MASA. La materia está
constituida por moléculas
3. De acuerdo a su estado físico o el estado de agregación de la materia, se
clasifica en sólido, líquido, gaseoso y plasma
4. La materia, de acuerdo a su composición puede ser: sustancia pura
(elementos y compuestos), mezclas (homogéneas y heterogéneas)
5. Los métodos de separación usados para separar mezclas son: filtración,
destilación, centrifugación, cristalización, cromatografía e imanación

Resumen

6. Las propiedades físicas y químicas de la materia nos sirven para describir su
utilidad
7. Las propiedades físicas y químicas de la materia nos sirven para describir su
impacto en el medio ambiente

3. Estructura atómica
Definición de átomo
 Átomo: es la unidad más pequeña de un elemento que
puede participar en un cambio químico
 No es posible dividir a un átomo mediante procesos
químicos
 El filósofo griego Demócrito (460-370 a.C.) propuso el
concepto de átomo hace más de dos mil años, y dijo:
«La materia está formada por
partículas fundamentales llamadas átomos»
 Aristóteles negó la teoría de Demócrito…..y así pasaron
dos mil años

Modelos atómicos de
Dalton, Thomson y Rutherford


Modelo de Dalton (1766-1844).- marcó el inicio del desarrollo de la teoría
atómica moderna
 Puntos principales de la teoría atómica de Dalton (1808):
 Toda la materia se compone de partículas extremadamente
pequeñas llamadas átomos
 todos los átomos de un elemento dado son idénticos y tienen el mismo
tamaño, la misma masa y las mismas propiedades químicas. Los átomos
de un elemento son diferentes a los de otro elemento
 Los átomos no pueden crearse, dividirse en partículas mas
pequeñas ni destruirse
 Diferentes átomos se combinan en relaciones simples de números
enteros para formar compuestos
 En una reacción química, los átomos se separan, se combinan o se
reordenan
Para Dalton, no existen partículas subatómicas y el átomo no se puede
dividir en partículas más pequeñas

 Actividad en parejas: con la información que se te
proporcionará e investigando, elaborarás con tu
compañero la línea de tiempo del desarrollo de la
Teoría Atómica. Iniciando con Demócrito y terminando
con el modelo de la mecánica cuántica actual de Erwin
Schrödinger
 La siguiente liga te ayudará en tu trabajo
http://concurso.cnice.mec.es/cnice2005/93_iniciacion_interactiva_ma
teria/curso/materiales/atomo/modelos.htm

 Modelo de Thomson (1856-1940)

 Varios científicos habían observado que durante una descarga en
un tubo de rayos catódicos existía una corriente de partículas
cargadas y que esas partículas tenían una carga negativa
 A esas partículas se les denominó ELECTRONES
 Dichos científicos no pudieron determinar la masa de los
electrones, y fue Thomson el que determinó lo siguiente:
 La masa de la partícula cargada es mucho menor que la de un
átomo de hidrógeno, que es el átomo conocido más liviano
 Por lo que se concluyó que existían partículas más pequeñas
que el átomo (partículas subatómicas)
Para Thomson, existen partículas subatómicas (electrones) y determinó
que la masa de un electrón es mucho menor que el peso del hidrógeno

Modelos atómicos de Dalton, Thomson
y Rutherford

 Modelo de Thomson: DEL PASTEL CON PASAS: donde el pastel
es una carga positiva uniforme y los electrones son las pasas

-

-

-

-

-

-

y Rutherford
 Modelo de Rutherford (1871-1937): Premio Novel de Química en

1908
 Diseñó un experimento en el cual pasaría partículas alfa a través
de una lámina delgada de oro, rodearía dicha lámina con una
pantalla recubierta con sulfuro de zinc, donde hallaría la trayectoria
de las partículas alfa
 El predijo que las partículas alfa pasarían en línea recta la lámina

y Rutherford

y Rutherford
 Rutherford concluyó que el modelo de Thomson no era correcto,
ya que encontró ciertas trayectorias de las partículas alfa con ángulos
muy grandes
 Concluyó que:
 Un átomo está conformado en su mayor parte por espacio vacío, a través
del cual se mueven los electrones
 Existe una diminuta y densa región que denominó núcleo, ubicado en el
centro del átomo, que contiene toda la carga positiva del átomo y
casi toda su masa
 Los electrones se mantienen dentro del átomo por su atracción
con el núcleo

Modelos atómicos de Dalton, Thomson y
Rutherford
 Modelo atómico de Rutherford

Núcleo, en el
centro del átomo,
con
carga
positiva y casi
toda su masa

3.3. Partículas subatómicas
 ¿Cómo Chadwick
neutrones?

descubrió

la

existencia

de

los

 "Pero persistía un problema: los núcleos eran
muy pesados. Los núcleos de helio tenían el doble de
carga que un protón pero 4 veces la masa. Por un tiempo
los científicos se preguntaron si los núcleos de helio
contenían 4 protones y 2 electrones. Entonces en 1932
Chadwick descubrió el neutrón y fue cuando se entendió
que los núcleos de helio contenían 2 protones, 2
neutrones y ningún electrón. Una forma de fuerza nuclear
("la fuerza nuclear débil") controlaba la relación entre
neutrones y protones".
 http://www-istp.gsfc.nasa.gov/stargaze/MLs7adisc.htm


 Chadwick y su descubrimiento
Problema
+

He

Peso: 4
g

+

Experimento con
Rayos X

Concluyó

+
+

Las partículas que
neutralizan
esas
cargas iguales son los
neutrones


En 1932 un colaborador de Rutherford de nombre James
Chadwick (1891-1974) demostró que:
 El núcleo también contenía otra partícula subatómica
neutra llamada neutrón
 Un neutrón tiene una masa casi igual a la de un
protón, pero no tiene carga eléctrica

 Por lo tanto las 3 partículas subatómicas: protón,
neutrón
y
electrón
forman
los
bloques
fundamentales de los átomos
 Todos ellos en conjunto forman la masa de un átomo

 99.97% de la masa de un átomo está contenida en el
núcleo
 Como el átomo es eléctricamente neutro,
entonces existe el mismo número de protones y de
electrones

Propiedades de las partículas subatómicas
Partícula

Símbolo

Ubicación

Carga
eléctrica

Masa
relativa

Masa real
(g)

Electrón

e-

En el espacio
que rodea al
núcleo

1-

1 / 1840

9.11 X 10 28

Protón

p-

En el núcleo

1+

1

1.67 X 10 24

Neutrón

nº

En el núcleo

0

1

1.67 X 10 24

Historia de modelos atómicos:
http://www.acienciasgalilei.com/videos/atomo2.htm

Distinguir entre el número de masa
(A), número atómico (Z), y masa
atómica promedio

 Número atómico.- El científico inglés Henry Moseley
(1887-1915) descubrió que los átomos de cada
elemento tienen una carga positiva única en sus
núcleos
 Por lo tanto el número de protones de un átomo lo
identifica como átomo de un elemento y se le conoce
como número atómico "Z"
 Debido a que todos los átomos en su estado
elemental son neutros, entonces el número de
protones es igual al número de electrones

atómica promedio

Entonces la huella digital de
cada átomo es su número
atómico o número de protones




En los átomos en estado neutro,
el número atómico es igual al
número de electrones

atómica promedio

 Número de masa "A"
 Para comprender el concepto de número de masa
debemos revisar el concepto de isótopo
 Isótopos son todos los átomos con igual número
de protones y diferente número de neutrones
 Ejemplo la plata con número atómico 47, existe en la
naturaleza como:
 Ag – 107 y como Ag 109 (en las tablas periódicas
viene la plata 107 que es la más común
 El 107 y el 109 se refieren a los números de masa
(A)
http://www.youtube.com/watch?v=6w7raarHNA8&feature=related

atómica promedio

 Número de masa A
 Para calcular el número de masa se suma el
número de protones y de neutrones
 1.- Calcula el número de masa del siguiente isótopo de
potasio:
 19 protones
 20 neutrones
 2.- ¿Cuantos electrones tendrá dicho isótopo de
potasio?
 ¿Cuál es el número atómico del potasio?

atómica promedio

 Número de masa = número de protones + número

de neutrones

 Número de neutrones = número de masa – número de
protones
Sigue la liga para:
El cálculo del número de protones, neutrones y
electrones
de
diversos
elementos
http://concurso.cnice.mec.es/cnice2005/93_iniciacion_int
eractiva_materia/curso/materiales/atomo/aconstruir.htm

atómica promedio

 La masa atómica promedio de un elemento es la masa
promedio de sus isótopos
 Actividad en parejas:
 Definir: elemento, isótopo, ión, anión, catión

3.4. Iones e isótopos

 Elemento: es una sustancia pura que no se puede
descomponer en sustancias más simples por medios
físicos o químicos

 Isótopo: son todos los átomos con igual número de
protones y diferente número de neutrones
 Ión: es un átomo o grupo de átomos que tiene una
carga neta positiva o negativa. El número de protones del
núcleo permanece igual, durante la reacción química, pero
puede perder o ganar electrones

Iones e isótopos

 La pérdida de electrones forma un catión: Na+
 La ganancia de electrones forma un anión: Cl-

ClNa+
FCa2+

O2-

Iones
 Da dos ejemplos de aniones y/o cationes de
los siguientes elementos:
Elemento
N
Cl
C
Ca
Cr
P

Catión

Anión

Iones e isótopos
1. ¿Cuantos electrones tienen los siguientes elementos?
galio, titanio, helio, flúor
2. Un átomo de carbono tiene un número de masa de 12 y
un número atómico de 6. ¿Cuántos neutrones tiene?
3. ¿Que carga tiene el núcleo?
4. ¿Cuál fue la contribución de Henry Moseley a nuestra
comprensión del átomo?
5. ¿Cómo se determina el número de neutrones de un
átomo si se conoce su número de masa y su número
atómico?

Iones e isótopos

6.

¿Qué
partícula
subatómica
descubrieron
los
investigadores que trabajaron con los tubos de rayos
catódicos?

7. ¿Qué partes de la teoría de Dalton resultaron
equivocadas?
8. ¿Qué partículas se encuentran en el núcleo de un átomo?
9. ¿En que difirieron los resultados del experimento de
Rutherford, de la lámina de oro, con su hipótesis
planteada?
10. ¿En base a dichos resultados, que concluyó?

Calcula el número de protones, electrones
y neutrones de los siguientes átomos

Protones

Electrones

Neutrones

Masa atómica
o número de
masa

C+4
U

235

H

2

N+5
Al+3
As -3

Problemas del modelo de Rutherford

 El modelo atómico de Rutherford no explicó como
estaban ordenados los electrones en el átomo
 Tampoco explicó como es que los electrones no eran
atraídos por el núcleo del átomo
 Tampoco explicó cuales eran las diferencias en el
átomo que originaban los diferentes comportamientos
químicos de los elementos

3.5. Modelo
atómico de Bohr
 Niels Bohr un joven físico que trabajaba en el
laboratorio de Rutherford en 1913, propuso un
modelo cuántico para el átomo de hidrógeno que
pareció aclarar la localización del electrón
 Bohr postuló que el átomo de hidrógeno tiene
solo ciertos estados de energía permisibles
 El estado de energía más bajo de un átomo es el
estado raso o estado basal
 Cuando un átomo gana energía se dice que se
encuentra en un estado excitado de energía
http://www.youtube.com/watch?v=PH24Y4PKPsY&feature=related

3.5. Modelo atómico de Bohr
 Bohr sugirió que aunque el hidrógeno solo tiene un
electrón, puede tener muchos estados excitados
diferentes
Sugirió que el electrón único del átomo de
hidrógeno se mueve alrededor del núcleo solo en
determinadas órbitas circulares permitidas
 Cuanto menor sea la órbita del electrón menor será
su estado de energía o nivel de energía

3.5. Modelo atómico de Bohr

 Cuanto mayor sea la órbita del electrón, tanto mayor
será el estado de energía del átomo
Bohr asignó un número cuántico, n, a cada órbita e
incluso calculó el radio de la misma
 Para la primera órbita, la más cercana al núcleo,
n = 1 y el radio de la órbita es 0.0529 nm;

 Para la segunda órbita, n=2 y el radio es 0.212 nm, y
así sucesivamente

Modelo atómico de Bohr
 Cuánto mayor sea el estado excitado, más alejado
estará el electrón del núcleo (y menos fuerte estará
unido al núcleo)
 Para que el electrón
suba de nivel de energía,
requiere energía

 Cuando el electrón pasa
a un nivel de energía más
bajo libera un fotón
 El primer nivel cuántico
es el estado basal, n = 1
(estado basal o raso)

Agregar
un
cuanto
de
energía
al e-

n=4

n=3
n=2

n=1

Libera un fotón

Resumen Unidad 3. Estructura atómica
1. Átomo: es la unidad más pequeña de un elemento que puede
participar en un cambio químico
2. Según Dalton, “Toda la materia se compone de partículas
extremadamente pequeñas llamadas átomos”. Los átomos no
pueden crearse ni dividirse en partículas más pequeñas

3. Los átomos se combinan en relaciones simples de números
enteros (Dalton)
4. Thomson descubrió a las partículas negativas y las llamó
electrones y afirmó que debían de existir partículas más
pequeñas que el átomo (partículas subatómicas)

5. El Modelo de Thomson es llamado Pastel con pasas
6. El Modelo de Rutherford no está de acuerdo con el modelo de
Thomson. El afirmó que en el átomo los electrones se mueven
en un gran vacío alrededor del núcleo
7. Que el núcleo del átomo es una materia muy densa y que
contiene toda su carga positiva, contenida en los protones y
casi toda su masa
8. James Chadwick (1891-1974) demostró que el núcleo también
contenía otra partícula subatómica neutra llamada neutrón
9. Este neutrón tiene casi la misma masa de un protón, pero no
tiene carga
10. El número de protones de un átomo lo identifica como átomo
de un elemento y se le conoce como número atómico
(Moseley)

11. todos los átomos en su estado elemental son neutros,
entonces el número de protones y electrones es igual

12. Bohr propuso el modelo cuántico, para el átomo de hidrógeno.
El cual explicaba la discontinuidad del espectro de emisión
atómica
13. El le asignó a cada órbita el nombre de número cuántico
principal, siendo la órbita más cercana al núcleo el número
cuántico n = 1 y en dicha órbita circular el electrón se
encuentra en estado basal
14. Cuando pasa al siguiente nivel absorbe energía y se encontrará
en un estado excitado

15. Al regresar a un nivel cuántico más bajo libera energía en
forma de fotón, y esos fotones son radiación, que es lo que se
ve en un espectro de emisión atómica

Propiedad intelectual de
Maestra en Biotecnología: María del Carmen S Barrios
Martínez 

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