EL

1. EL �TOMO Unidad 1

2. Contenidos (1) 1.-���Antecedentes hist�ricos. 2.-���Part�culas subat�micas. 3.-���Modelo at�mico de Thomsom. 4.-���Los rayos X. 5.-���La radiactividad. 6.-���Modelo at�mico de Rutherford.

3. Contenidos (2) 7.-�� Radiaci�n electromagn�tica. 8.-�� Espectros at�micos. 9.-�� N�mero at�mico y n�mero m�sico. 9.1. C�lculo de masas at�micas a partir de % de cada is�topo. 9.2. C�lculo del % de cada is�topo a partir de la masa at�mica.

4. Antecedentes hist�ricos Leucipo y Dem�crito. Discontinuidad de la materia. Dalton. Teor�a at�mica Volta, Davy, Faraday, Berzelius. Naturaleza el�ctrica de la materia. Thomsom/Millikan Descubrimiento del electr�n

5. Modelos at�micos Dalton. (no es propiamente un modelo) Thomsom. Cargas negativas incrustadas en un n�cleo positivo. Rutherford. El �tomo est� hueco. La masa y la carga positiva est� concentrada en el n�cleo. Fuera est�sn los electrones negativos. Bohr.

6. Rayos cat�dicos. Modelo de Thomson

7. Descubrimiento del electr�n (1897). Al someter a un gas a baja presi�n a un voltaje elevado, este emit�a unas radiaciones que se conocieron como rayos cat�dicos. Se observ� que los rayos cat�dicos eran part�culas negativas (se desviaban hacia el polo positivo de un campo el�ctrico) con gran energ�a cin�tica. La relaci�n carga/masa de los rayos cat�dicos es la misma independientemente del gas del que proceda. Se supuso que estas part�culas deber�an estar en todos los �tomos. Thomson las llam� �electrones�.

8. Descubrimiento del prot�n (1914). Utilizando c�todos perforados, en tubos de descarga adem�s de los rayos cat�dicos, Goldstein descubri� unos rayos positivos procedentes del �nodo que llam� rayos an�dicos o canales. La relaci�n carga/masa de los rayos canales no es la misma sino que depende del gas del que proceda. En cualquier caso, la masa era muy superior a la de los electrones. Se llam� �prot�n� a la part�cula positiva procedente del gas m�s ligero (el hidr�geno), cuya carga coincid�a exactamente con la del electr�n. Las cargas de otros rayos canales eran m�ltiplos de la del prot�n, por lo que supuso que deber�an ser part�culas con varios protones unidos.

9. Experimento y modelo de Rutherford.

10. Descubrimiento del neutr�n (1932). Rutheford observ� que la suma de las masas de los protones y la de los electrones de un determinado �tomo no coincid�a con la masa at�mica por lo que postulo la existencia de otra part�cula que Careciera de carga el�ctrica. Poseyera una masa similar a la del prot�n. Estuviera situada en el n�cleo. En las primeras reacciones nucleares Chadwick detect� esta part�cula y la denomin� �neutr�n�.

11. Part�culas �tomicas fundamentales.

12. Rayos X (Ro�ntgen 1895) Se producen junto con los rayos cat�dicos. No poseen carga ya que no se desv�an al pasar por campos magn�ticos. Tienen gran poder penetrante (atraviesan con facilidad las v�sceras, no as� los huesos) e impresionan placas fotogr�ficas. Viajan a la velocidad de la luz. Ionizan los gases.

13. Radiactividad (Becquerel 1896) Son radiaciones similares a los rayos X pero emitidas espont�neamente por algunas sustancias (uranio). Muy ionizantes y penetrantes. Pueden ser de varios tipos: Rayos ? (n�cleos de He: carga = +2; masa= 4 u) Rayos ? (son cargas negativas procedentes del n�cleo por descomposici�n de un neutr�n en prot�n + electr�n). Rayos ? (radiaciones electromagn�ticas de alta frecuencia)

14. Radiaci�n electromagn�tica (Maxwell 1864). La energ�a desprendida de los �tomos se transmite como ondas electromagn�ticas (valores fluctuantes del valor del campo el�ctrico y campo magn�tico). Se caracterizan por una determinada longitud de onda �?� o por su frecuencia �?�.(? � ? = c) (c = 300.000 km/s). La frecuencia se mide, pues, en s�1 (herzios) No necesitan para propagarse medio material.

15. Tipos de radiaciones electromagn�ticas seg�n ?. Rayos ? Rayos X Rayos UV Radiaci�n visible. Rayos IR Microondas Ondas de radio

16. Espectro electromagn�tico. Es el conjunto de radiaciones electromagn�ticas que emite o absorbe una sustancia o fuente de energ�a.

17. Radiaci�n electromagn�tica (continuaci�n). La emisi�n de energ�a aumenta con la Temperatura. La energ�a est� cuantizada (como la materia) E = h �? (f�rmula Planck) (h = 6,625 �10�34 J �s) La materia tambi�n absorbe cuantos de energ�a (fotones). La luz se comporta a veces como onda (reflexi�n) y a veces como corp�sculo (efecto fotoel�ctrico). De Broglie establece la dualidad onda-corp�sculo.

18. Frecuencia umbral La frecuencia m�nima para extraer un electr�n de un �tomo (efecto fotoedel�ctrico) se denomina frecuencia umbral �?umbral� (?umbral = Eionizaci�n/h). Si se suministra una radiaci�n de mayor frecuencia, el resto de la energ�a se transforma en energ�a cin�tica del electr�n: Ecin�tica = � m v2 = h ? � Eionizaci�n = h (? � ?umbral)

19. Ejemplo: Calcula la energ�a de un fot�n de rayos X cuya longitud de onda es de 0,6 nm.(h = 6,625 � 10�34 J � s) c 3 �108 m/s ? = � = ������� = 5 �1017 s�1  ? 0,6 �10�9 m E = h � ? = 6,625 � 10�34 J s � 5 �1017 s�1 = 33,125 � 10�17 J = 3�3125 � 10�16 J

20. Espectros at�micos Es la imagen despu�s de ser dispersada por un prisma del conjunto de radiaciones que emite una sustancia. El espectro es caracter�stico de una determinada sustancia y normalmente sirve para identificarla. Se obtiene mediante el espectroscopio. Puede ser: de emisi�n y de absorci�n

21. Espectros de emisi�n

22. Espectros de absorci�n

24. Modelo de Bohr ?. Los electrones giran alrededor del n�cleo �nicamente en �rbitas permitidas (radios cuantizados). Cada l�nea espectral se corresponder�a con un salto de una �rbita a otra para lo cual precisa una cantidad exacta de energ�a que se corresponde con una determinada frecuencia. La energ�a absorbida por un electr�n al pasar a un nivel superior (�tomo excitado) es la misma que emite cuando vuelve a su orbital.

26. N�mero at�mico y n�mero m�sico. N�mero at�mico (Z): es el n�mero de protones que tiene un �tomo. Es distinto para cada elemento. Is�topos: son �tomos del mismo elemento que difieren en el n� de neutrones (N). N�mero m�sico (A): es la suma de protones y neutrones de un n�cleo at�mico. (A = Z + N) S�mbolo. Ejemplo: Cl

27. Masa at�mica Es la media ponderal (teniendo en cuenta el % en que est� cada uno) de la masa de cada uno de los is�topos de un elemento. Se mide en UMAs (u) (doceava parte de la masa del 12C. 1 u = 1,66 �10�24 g (1/6,023 �1023)= 1,66 �10�27 kg

28. Ejemplo: El ne�n es un elemento qu�mico de Z=10. En la naturaleza se encuentra tres is�topos de masas at�micas 19,99, 20,99 y 21,99 UMAs. Si sus proporciones respectivas son del 90,92 %. 0,26 % y 8,82 % calcula la masa at�mica en UMAs y kg. (90,92 �19,99 +0,26 �20,99 + 8,82 �21,99)UMA����������������������� = 100 = 20,17 UMAs � 1,66 �10�27 kg/UMA = = 3,348 � 10�26 kg

29. Ejemplo: La masa at�mica del cloro es 35,45 UMAs. Si tiene dos is�topos, 35Cl y 37Cl, de masas 34,97 y 36,93 UMA. Calcular el % de cada uno de ellos. 34,97 UMA x +36,93 � (100 � x) 35,45 UMA = ��������������� = 100 De donde X = 75,51 % del is�topo 35Cl 24,49 % del is�topo 37Cl

30. Masa molecular Es la suma de las masas at�micas. Ejemplo: Calcula la masa molecular del carbonato de calcio (CaCO3 ). Expresa la masa molecular en unida-des de masa at�mica y en unidades S.I. �En qu� unidades se expresa la masa molecular relativa? Mat(Ca) =40,08 u. Mat(C) =12,011 u. Mat(O)=15,9994 u. 1 u = 1,6605 � 10�27 kg. M (CaCO3)= 1 � Mat (Ca) + 1 � Mat(C) + 3 � Mat (O) = 40,08 u +12,011 u + 3 � 15,9994 u = = 100,09 u 100,09 u �(1,6605 � 10�27 kg/u) = 1,6612 �10�25 kg

31. Ejercicio: � Cu�ntas mol�culas de Cl2 hay en 12?g de cloro molecular?. Si todas las mol�culas de Cl2 se disociaran para dar �tomos de cloro, � Cu�ntos �tomos de cloro at�mico se obtendr�an? La masa molecular de Cl2 es 35,45u � 2 =70,9 u. Luego un mol de Cl2 son 70,9 g. En los 12 g de Cl2 hay: m 12 g n = ?? = ?????? = 0,169 moles de Cl2 M 70,9 g/mol Teniendo en cuenta que en un mol 6,02 � 1023 mol�c. 0,169 moles contienen: 0,169 moles � 6,02 �1023 mol�culas/mol == 1,017 � 1023 mol�culas Cl2 2 �t. Cl1,017�1023 mol�c. Cl2 � ????? = 2,034�1023 �t. Cl mol�c. Cl2