Estructura de la Materia.Estructura de la Materia.

La discontinuidad de la La discontinuidad de la materiamateria

Conceptos previos :Conceptos previos :

Masa: cantidad de materia que posee un Masa: cantidad de materia que posee un cuerpo. Se mide en Kg (kilogramos), g cuerpo. Se mide en Kg (kilogramos), g (gramos), miligramos (mg).(gramos), miligramos (mg).

Volumen: es la cantidad de espacio que ocupa Volumen: es la cantidad de espacio que ocupa la materia que compone un cuerpo. Se mide en la materia que compone un cuerpo. Se mide en metros cúbicos (m3),litros (L),centímetros metros cúbicos (m3),litros (L),centímetros cúbicos (cm3) y mililitros (ml).cúbicos (cm3) y mililitros (ml).

Si miras desde lejos una playa verás su Si miras desde lejos una playa verás su superficie lisa y uniforme. Si te acercas y superficie lisa y uniforme. Si te acercas y logras tomar contacto con ella te darás logras tomar contacto con ella te darás cuenta de que está constituida por una cuenta de que está constituida por una cantidad casi infinita de pequeñas cantidad casi infinita de pequeñas partículas, los granos de arena. partículas, los granos de arena.

De forma similar, toda la materia está De forma similar, toda la materia está constituida por partículas muy pequeñas constituida por partículas muy pequeñas que a simple vista no podemos ver. que a simple vista no podemos ver. Solamente logramos observar una gran Solamente logramos observar una gran agrupación de ellas, que da forma a los agrupación de ellas, que da forma a los cuerpos que nos rodean. cuerpos que nos rodean.

El modelo corpuscular de la El modelo corpuscular de la materiamateria

Podemos definir este modelo en 2 grandes Podemos definir este modelo en 2 grandes puntos:puntos:

1.- Toda la materia, y sus diferentes estados, 1.- Toda la materia, y sus diferentes estados, está formada de pequeñas partículas que está formada de pequeñas partículas que se agrupan de diferentes maneras, en las se agrupan de diferentes maneras, en las diversas sustancias en que se manifiesta la diversas sustancias en que se manifiesta la materia. materia.

2.-Entre partícula y partícula existe vacío. 2.-Entre partícula y partícula existe vacío.

Naturaleza eléctrica de la materiaNaturaleza eléctrica de la materia

Otra propiedad de la materia, es la naturaleza Otra propiedad de la materia, es la naturaleza eléctrica que ella posee.eléctrica que ella posee.

Esta propiedad es conocida desde la Esta propiedad es conocida desde la antigüedad, los griegos le asignaron la antigüedad, los griegos le asignaron la palabra electricidad, que deriva de electrón , palabra electricidad, que deriva de electrón , palabra utilizada para mencionar al ámbar.palabra utilizada para mencionar al ámbar.

Las cargas eléctricasLas cargas eléctricas

La mayoría de los cuerpos adquieren carga La mayoría de los cuerpos adquieren carga eléctrica al ser frotados. eléctrica al ser frotados.

Como consecuencia de eso manifiestan Como consecuencia de eso manifiestan fuerzas de atracción o de repulsión, que se fuerzas de atracción o de repulsión, que se establecen al interactuar con otros cuerpos establecen al interactuar con otros cuerpos con carga eléctrica. con carga eléctrica.

De común acuerdo, los científicos han asignado De común acuerdo, los científicos han asignado carga positiva (+) y negativa (-) a los cuerpos carga positiva (+) y negativa (-) a los cuerpos electrizados. Además, se ha comprobado electrizados. Además, se ha comprobado experimentalmente que cuando los cuerpos se experimentalmente que cuando los cuerpos se electrizan con cargas de diferente signo se electrizan con cargas de diferente signo se atraen; cuando se electrizan con cargas de igual atraen; cuando se electrizan con cargas de igual signo se repelen. signo se repelen.

Estas fuerzas de atracción y repulsión se Estas fuerzas de atracción y repulsión se conocen como conocen como fuerzas electrostáticas.fuerzas electrostáticas.

Las cargas eléctricasLas cargas eléctricas

Creando un modelo de átomoCreando un modelo de átomo

En el siglo V a. C el filósofo En el siglo V a. C el filósofo y sabio griego Demócrito y sabio griego Demócrito postulo que la materia postulo que la materia estaba compuesta por estaba compuesta por unas partículas diminutas e unas partículas diminutas e indivisibles a las que indivisibles a las que denominó átomos, palabra denominó átomos, palabra que deriva del griego y que deriva del griego y significa "sin división".significa "sin división".

El imaginaba que los átomos de agua El imaginaba que los átomos de agua eran lisos y redondos; y que los átomos eran lisos y redondos; y que los átomos del fuego estaban cubiertos por espinas, del fuego estaban cubiertos por espinas, lo que explicaba muchas de sus lo que explicaba muchas de sus características. Por eso el agua fluye con características. Por eso el agua fluye con facilidad, y quemarse con fuego duele.facilidad, y quemarse con fuego duele.

Otros filósofos planteaban que la materia Otros filósofos planteaban que la materia estaba compuesta por la combinación de estaba compuesta por la combinación de 4 elementos: tierra, agua, aire y fuego. 4 elementos: tierra, agua, aire y fuego.

Teoría atómicaTeoría atómica

En 1805, el científico inglés En 1805, el científico inglés John Dalton (1766 - 1 844) John Dalton (1766 - 1 844) plantea que la materia está plantea que la materia está constituida por átomos y constituida por átomos y propone la teoría atómica de propone la teoría atómica de la materia. la materia.

Según esta teoría Según esta teoría toda la toda la materia está constituida materia está constituida por átomos, partículas por átomos, partículas pequeñísimas, indivisibles pequeñísimas, indivisibles e indestructibles.e indestructibles.

La teoría atómica de Dalton postula que:La teoría atómica de Dalton postula que:

• • Los átomos son partículas individuales de Los átomos son partículas individuales de materia que materia que no no pueden subdividirse por pueden subdividirse por ningún proceso conocido.ningún proceso conocido.

• • Los átomos que componen una sustancia Los átomos que componen una sustancia simple son iguales en masa, tamaño y simple son iguales en masa, tamaño y propiedades.propiedades.

• • Los átomos de distintas sustancias simples Los átomos de distintas sustancias simples son diferentes en tamaño, masa y son diferentes en tamaño, masa y propiedades.propiedades.

• • Los átomos de las sustancias simples se Los átomos de las sustancias simples se unen, en relación numérica sencilla, para unen, en relación numérica sencilla, para formar átomos compuestos (moléculas).formar átomos compuestos (moléculas).

• • Una reacción química implica sólo una Una reacción química implica sólo una combinación o reordenamiento de átomos; combinación o reordenamiento de átomos; éstos no se crean ni se destruyen.éstos no se crean ni se destruyen.

Entendiendo la estructura atómica Entendiendo la estructura atómica

Alrededor de 1850 comenzaron una serie Alrededor de 1850 comenzaron una serie de investigaciones que se extendieron de investigaciones que se extendieron hasta el siglo hasta el siglo XX XX y demostraron que los y demostraron que los átomos están formados por partículas aún átomos están formados por partículas aún más pequeñas en su estructura interna. A más pequeñas en su estructura interna. A estas partículas más pequeñas se les estas partículas más pequeñas se les llamó llamó partículas sub atómicas.partículas sub atómicas.

Descubrimiento del electrón.Descubrimiento del electrón.

. . En 1897, J. J. Thomson (1856 - 1940), En 1897, J. J. Thomson (1856 - 1940), realizó una serie de trabajos con tubos de realizó una serie de trabajos con tubos de descarga eléctrica en gases, con lo cual descarga eléctrica en gases, con lo cual logró identificar la primera partícula logró identificar la primera partícula subatómica, a la que denominó subatómica, a la que denominó electrónelectrón. .

Los electrones son partículas subatómicas Los electrones son partículas subatómicas de carga negativa que forman parte de de carga negativa que forman parte de todos los átomos.todos los átomos.

Modelo atómico de Thomson. Modelo atómico de Thomson. Luego de su Luego de su descubrimiento, Thomson postuló un modelo descubrimiento, Thomson postuló un modelo que explicaba la organización del átomo.que explicaba la organización del átomo.

Según esta concepción, el átomo es una esfera Según esta concepción, el átomo es una esfera de carga positiva uniforme con los electrones de carga positiva uniforme con los electrones incrustados, inmóviles y en cantidad suficiente incrustados, inmóviles y en cantidad suficiente para mantener la neutralidad eléctrica.para mantener la neutralidad eléctrica.

Descubrimiento del núcleo Descubrimiento del núcleo atómicoatómico

En En 1911, Ernest Rutherford realizó un 1911, Ernest Rutherford realizó un experimento el cual consistió en irradiar experimento el cual consistió en irradiar (bombardear) con un tipo especial de (bombardear) con un tipo especial de partículas de carga positiva, llamadas partículas de carga positiva, llamadas partículas alfa, partículas alfa, a una fina lámina de oro. a una fina lámina de oro.

Se observó que la mayoría de las Se observó que la mayoría de las partículas alfa:partículas alfa:

1) atravesaban la lámina de oro sin 1) atravesaban la lámina de oro sin desviarse o desviarse o

2) experimentaban una ligera desviación, 2) experimentaban una ligera desviación, y otrasy otras

3) experimentaban fuertes desviaciones.3) experimentaban fuertes desviaciones.

Junto a un(a) compañero(a) analicen el Junto a un(a) compañero(a) analicen el experimento descrito anteriormente y expliquen experimento descrito anteriormente y expliquen los siguientes hechos:los siguientes hechos:

-- ¿Por qué la mayoría de las partículas alfa ¿Por qué la mayoría de las partículas alfa atraviesan la lámina sin desviarse?atraviesan la lámina sin desviarse?

-- ¿Por qué algunas partículas experimentan ¿Por qué algunas partículas experimentan grandes desviaciones al atravesar la lámina?grandes desviaciones al atravesar la lámina?

-- ¿Por qué sólo algunas partículas rebotan ¿Por qué sólo algunas partículas rebotan en el metal y se devuelven?en el metal y se devuelven?

-- ¿Cómo se interpretan estos resultados en ¿Cómo se interpretan estos resultados en función de un modelo de átomo?función de un modelo de átomo?

Rutherford y su equipo plantean un nuevo Rutherford y su equipo plantean un nuevo modelo atómico. modelo atómico.

Según este modelo, el átomo está formado por Según este modelo, el átomo está formado por un núcleo diminuto con carga positiva, que un núcleo diminuto con carga positiva, que contiene prácticamente toda la masa. El resto contiene prácticamente toda la masa. El resto del volumen atómico está prácticamente vacío y del volumen atómico está prácticamente vacío y en él giran los electrones a grandes distancias en él giran los electrones a grandes distancias del núcleo, constituyendo la del núcleo, constituyendo la corteza del átomo.corteza del átomo.

Modelo atómico de E.Rutherford

En el modelo de Rutherford el núcleo está En el modelo de Rutherford el núcleo está constituido por partículas de carga positiva, constituido por partículas de carga positiva, llamadas llamadas protones. protones.

Además de tener carga positiva, los protones Además de tener carga positiva, los protones tienen una masa muy superior a la de los tienen una masa muy superior a la de los electrones. electrones.

Como los átomos son eléctricamente neutros, el Como los átomos son eléctricamente neutros, el número de electrones en la corteza debe número de electrones en la corteza debe coincidir con el número de protones en el coincidir con el número de protones en el núcleo. núcleo.

Modelo de Bohr.Modelo de Bohr.

En 1913, el físico danés, Niels Bohr En 1913, el físico danés, Niels Bohr propuso un nuevo modelo atómico, según propuso un nuevo modelo atómico, según el cual los electrones giran alrededor del el cual los electrones giran alrededor del núcleo en órbitas o niveles de energía. núcleo en órbitas o niveles de energía.

Estructura básica del átomoEstructura básica del átomoJames Chadwick (1891 - 1974) comprobó James Chadwick (1891 - 1974) comprobó experimentalmente la existencia de otras partículas, experimentalmente la existencia de otras partículas, los los neutrones.neutrones.

Estas partículas, efectivamente carecían de carga y Estas partículas, efectivamente carecían de carga y poseían una masa ligeramente superior a la del poseían una masa ligeramente superior a la del protón.protón.

El núcleo es la zona central del átomo, compuesta El núcleo es la zona central del átomo, compuesta por protones y neutrones. La corteza la forman los por protones y neutrones. La corteza la forman los electrones que giran alrededor del núcleo.electrones que giran alrededor del núcleo.

En la actualidad En la actualidad se se conoce la composición conoce la composición subatómica de los átomos de todos los subatómica de los átomos de todos los elementos que existen en la naturaleza.elementos que existen en la naturaleza.

Para representar esta composición los Para representar esta composición los científicos utilizan una simbología especial.científicos utilizan una simbología especial.

El número atómico, representado con la letra Z, El número atómico, representado con la letra Z, y el número másico, que se representa con la y el número másico, que se representa con la letra A.letra A.

El número atómico (Z) indica la cantidad El número atómico (Z) indica la cantidad de protones que posee un átomo. El de protones que posee un átomo. El número másico (A) corresponde a la suma número másico (A) corresponde a la suma de la cantidad de protones y neutrones de de la cantidad de protones y neutrones de un átomo. Como los átomos son un átomo. Como los átomos son eléctricamente neutros en condiciones eléctricamente neutros en condiciones naturales, el Z también indica la cantidad naturales, el Z también indica la cantidad de electrones que posee el átomo.de electrones que posee el átomo.

Es común representar a un átomo como Es común representar a un átomo como por ejemplo del elemento por ejemplo del elemento Hidrogeno Hidrogeno con con la siguiente notación simbólica: la siguiente notación simbólica: