GUÍA: ÁTomo, introducción a su estudio

ANTES DE LEER READ

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Introducción al Átomo

2 El Átomo

Después de estudiar esta sección, deberías ser capaz de responder estas preguntas:

• ¿Cuáles son las partes de un átomo? • ¿Cómo se diferencian los átomos de distintos elementos? • ¿Qué son los isótopos? • ¿Cuáles fuerzas funcionan dentro de los átomos?

¿Cuán pequeño Es un átomo?

Un átomo es muy pequeño. Si encuentras que una moneda de 10 pesos es pequeña, te sorprenderá al saber que contiene cerca de 2x1022 átomos, de los metales que la componen. Ese número se escribe así: 20.000.000.000.000.000.000.000 átomos. Esto es, 20 mil trillones de átomos, lo cual es mucho más que el Nº de personas que habitan la tierra. Así, Cada átomo debe ser muy pequeño .

Cada cosa, por muy delgada que sea, está formada por un gran Nº de átomos. Un pedazo de papel de aluminio, debe ser muy delgado para ti; sin embargo, tiene cerca de 50.000 átomos de espesor.

¿Cuáles son las partes de un átomo?

Aún pensando que los átomos son pequeños, ellos están hechos de partículas aún más pequeñas. Los átomos están compuestos por tres diferentes tipos de partículas: protones, neutrones y electrones. Estas partículas pueden ser vistas en la fig. siguiente:

Partes de un átomo Son partículas con carga negativa y se encuentran en la nube electrónica fuera del núcleo.

Son partículas cargadas positivamente en el interior del núcleo de un átomo.

Son

partículas en el núcleo de un átomo que no tienen carga.

Cuando el modelo de un átomo se muestra en un libro, no usa un tamaño a escala correcto de las partículas en un átomo. Si los protones fueran del tamaño de aquellos de una ilustración, los electrones necesitarían estar a más de mil veces lejos del núcleo.

Haz esto Compara En tu cuaderno o Notebook haz una tabla comparativa con las características de protones, neutrones y electrones. Incluye la masa, carga y ubicación en que tienen estas partículas en un átomo.

Comprensión lectora

1. Lista ¿Cuáles son los tres tipos de partículas de un átomo? Echa Un Vistazo 2. Identifica Completa los nombres de las partículas subatómicas en las líneas en blanco de la figura, a la izquierda

Prof.: Gustavo Toledo Contreras, Depto. de Ciencias, SFCollege, 2013 1 Introducción al Átomo

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El Átomo continuación


3. Identifica ¿ C u á l e s l a u n i d a d d e l Sistema Internacional de Unidades para la masa de las partículas subatómicas: protón y neutrón?

EL NÚCLEO Los Protones son las partículas dentro del núcleo

de un átomo que le da al núcleo su carga positiva. La masa de un protón es cerca de 1,7x 10-24 gr. Es lo mismo que 0,0000000000000000000000017 gr. En un Nº muy pequeño. Ya que este número es tan pequeño, los científicos crearon una nueva unidad para medir la masa de las partículas en los átomos. Se denomina Unidad de masa atómicas (UMA). Un protón tiene una masa de 1 UMA.

Hay otras partículas dentro del núcleo, además del protón: Los Neutrones, los cuales son partículas en el núcleo de un átomo que no tienen una carga eléctrica. Un neutrón tiene un poco más masa que un protón. Sin embargo, la diferencia en la masa es tan pequeña, que la masa de un neutrón puede considerarse también de 1 UMA. FUERA DEL NÚCLEO

Los Electrones son partículas atómicas que tienen carga negativa. Ellos se encuentran en la nube electrónica, fuera del núcleo. Los Electrones son mucho más pequeños que los protones y neutrones. Necesitarías 1.840 electrones para igualar la masa de un protón. Los Electrones son tan pequeños que ellos no son incluidos para calcular la masa de un átomo


4. Describe ¿Dónde se encuentran los electrones den un átomo

Echa un Vistazo 5. Identifica Completa la carga y la masa de un neutrón de la tabla de la derecha

La masa de un electrón y de un protón es diferente, pero su carga eléctrica es de la misma magnitud. Sin embargo, los signos de las cargas son opuestos. Los Electrones tienen una carga negativa (-1) y los protones tienen una carga positiva(+1).

Los Neutrones, por otra parte, no tienen carga. Debido a que cada átomo tienen igual Nº de electrones y protones, los átomos son neutros (ellos no tienen carga).

Partícula Carga Masa (UMA) Protón 1+ 1 Neutrón Electrón 1– 1/1,840 Si Un átomo gana o cede un electrón, se transforma en

ión. Un ión formado por pérdida de uno o más electrones tiene una carga positiva. Esa clase de ión tiene más protones que electrones. Un ión formado por ganancia de electrones tiene una carga negativa debido a que tiene más electrones que protones.


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El Átomo continuación ¿Cuán diferentes son los átomos de distintos elementos?

Hay más de 110 elementos conocidos. Cada elemento tiene átomos que son diferentes de los átomos de todos los otros elementos. Todos los átomos del mismo elemento tienen el mismo Nº de protones. Los átomos de diferentes elementos tienen diferente número de protones.

UN COMIENZO SIMPLE

El átomo más simple es el hidrógeno. Todos los átomos tienen protones y electrones y un átomo de hidrógeno tiene sólo uno de cada una de dichas partículas. No tiene un neutrón. Puedes construir un átomo de hidrógeno poniendo un protón en el centro del Átomo para el núcleo. Luego, pon un electrón en la nube electrónica. Así habrás construido un átomo de hidrógeno.

ANADIENDO NEUTRONES

Un átomo con dos protones en su núcleo es un átomo de helio. Cada átomo de Helio tiene dos protones y dos neutrones. De modo que, para que tenga una carga neutra, debe tener dos electrones fuera del núcleo. Un modelo de este átomo es mostrado abajo.


6. Define ¿Cómo se diferencian los átomos de distintos elementos?

Protón

Electrón

Un núcleo de helio debe tener neutrones en él para mantener a los protones sin separarse.

ECHA UN VISTAZO 7. Describe ¿Por qué un núcleo de Helio debe tener neutrones?

Neutrón CONSTRUYENDO ÁTOMOS MÁS GRANDES

Debido a que los protones se repelen, los Átomos de cada elemento, excepto el del hidrógeno, deben tener neutrones en sus núcleos. Por ejemplo, la mayoría de los átomo de Helio tienen 2 protones y 2 neutrones.

El Nº de protones no es siempre igual al Nº de neutrones. En realidad, los núcleos generalmente tienen más neutrones que protones. Por ejemplo, la mayoría de los átomos de flúor tiene nueve electrones, nueve protones y diez neutrones.


8. Explica ¿Por qué un núcleo con más de un protón también debe tener neutrones?

La mayoría de los núcleos del uranio tienen 92 protones y 146 neutrones. Prof.: Gustavo Toledo Contreras, Depto. de Ciencias, SFCollege, 2013 3 Introducción al Átomo

Elemento Hidrógeno Helio Nº de protones

Nº de neutrones

Nº de electrones

Número atómico

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9. Define ¿ Q u é t e s u g i e r e e l N º a t ó m i c o d e u n á t o m o ?

PROTONES Y NÚMERO ATÓMICO El Nº de protones en el núcleo es llamado el número

atómico del Átomo. Todos los átomos de un elemento tienen el mismo número atómico. Cada átomo de Hidrógeno tiene solo un protón en su núcleo, de modo que el hidrógeno tiene un Nº atómico de 1. Cada átomo de Carbono tiene 6 protones en su núcleo, de modo que el Carbono tiene un número atómico de 6. Comparación de un átomo de hidrógeno y un Átomo de helio

Electrón Electrón

Protón Protones

Neutrones

Electrón

ECHA UN VISTAZO 10. Identifica En la tabla, llena los espacios en blanco para ambos elementos.


11. Describe ¿Qué son los isótopos?

¿Qué son los Isótopos? La mayoría de los átomos de Hidrógeno tienen un

sólo un protón en su núcleo. Sin embargo, cerca de un núcleo de hidrógeno de cada 10.000 tiene un neutrón. El número atómico de este átomo es 1, de modo que él átomo sigue siendo hidrógeno. El núcleo tiene dos partículas, un protón y un neutrón. Este núcleo tiene una masa mayor que un átomo de hidrógeno que tenga un sólo protón.

Los átomos que tienen el mismo Nº de protones pero un Nº diferente de neutrones son llamados isótopos. Los dos átomos de Hidrógenos en la figura de la próxima página son isótopos. Ambos son hidrógeno debido a que cada uno tiene sólo un protón; pero como tienen un Nº diferente de neutrones, ellos sólo se diferencian en su masa.


SECCIÓN 2


Isótopos del Hidrógeno

Protón

Protón Electrón Neutrón Electrón

Este isótopo es un átomo de Hidrógeno que tiene un protón en su núcleo.

PROPIEDADES DE LOS ISÓTOPOS

Este isótopo es un átomo de hidrógeno que tiene un protón y un neutrón en su núcleo.

Hay un Nº pequeño de isótopos para cada elemento encontrado en la naturaleza. Algunos isótopos tienen propiedades especiales. Por ejemplo, algunos isótopos son inestables y sus núcleos cambian con el tiempo. Los átomos con este tipo de núcleo son llamados radioactivos. Un átomo radiactivo puede desintegrarse y convertirse en otro distinto, liberando pequeñas partículas y energía.

Los isótopos comparten la mayor parte de sus propiedades químicas y físicas. Por ejemplo, Hay tres isótopos de oxígeno. El isótopo más común de oxígeno tiene ocho neutrones en su núcleo. Otros isótopos de oxígeno tienen nueve o diez neutrones. Lo tres isótopos son gases incoloros e inodoros a temperatura ambiente. Cada isótopo de Oxígeno puede combinarse con otras sustancias a medida que éstas se oxidan.

DIFERENCIAS ENTRE ISÓTOPOS

Ya que los isótopos contienen diferente números de neutrones, ellos tienen diferentes masas. El número másico de un isótopo es la suma de los protones y neutrones en un átomo. Los Electrones no son incluidos en el número másico debido a que ellos tienen una masa insignificante. La figura de abajo muestra a dos isótopos de Boro. El isótopo de la izquierda tiene un número másico de 10. El otro isótopo tiene un número másico de 11.

Dos Isótopos de Boro

Pensamiento Crítico 12. Explica ¿Por qué no importa cuál isótopo no radiactivo del oxígeno respiremos? Enfoque Matemático 13. Determina E l Boro tiene un Nº atómico de 5. ¿Cuántos neutrones tiene el Boro-10 y cuántos el Boro-11?

Protones: 5 Neutrones: 5 Electrones: 5 Número másico Protones+ neutrones= 10

Boro-10

Protones: 5 Neutrones: 6 Electrones: 5 Número másico Protones+ neutrones 11

Boro-11 Prof.: Gustavo Toledo Contreras, Depto. de Ciencias, SFCollege,2013 5 Introducción al Átomo

Isótopo Nª másico Número atómico 2 1 4 2 13 6 16 8

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NOMINANDO ISÓTOPOS Puedes Identificar un isótopo de un elemento por su

número másico. Por ejemplo, un átomo de hidrógeno con un protón y sin neutrones tienen un número másico de 1. Su nombre es el hidrógeno-1. El Hidrógeno-2 tiene un protón y un neutrón.

Un isótopo de Carbono con un número másico de 12 es llamado Carbono-12. Si sabes que el número atómico del Carbono es 6, puedes calcular el Nº de neutrones en el Carbono-12, restándole el número atómico al número másico. Nº de neutrones:12 menos 6 =Seis

ECHA UN VISTAZO 14. Identifica Completa la tabla con el isótopo usando l a s c o l u m n a s d e l N º másico y número atómico.

Pensamiento crítico 15. Explica ¿Puede el número másico de un átomo ser más pequeño que su Nº atómico? Fundamenta tu respuesta.

¿Qué es la masa atómica de un átomo?

Para la mayoría de los elementos, hay generalmente dos o más isótopos. Por ejemplo, el cobre está hecho de átomos de cobre-63 y de átomos de cobre-65. Esto significa que el Nº de neutrones es diferente de un átomo a otro. La masa atómica de un elemento es la masa promedio de las masas de todos los isótopos naturales de ese elemento.

El porcentaje de cada isótopo generalmente es bien conocido. Así, un promedio de las masas usa estos porcentajes de cada isótopo presente para ese elemento. Por ejemplo, una muestra de Cobre tiene cerca de 69% de átomos de Cobre-63 y 31% de átomos de Cobre-65. Así, la masa atómica del cobre es de 63.6 UMA.

Ahora, intentemos un problema. En la naturaleza, el porcentaje de Cloro-35 es de 76% y de Cloro-37 es de 24%. ¿Cuál es la masa atómica del Cloro?

Enfoque Matemático

16. Determina Calcula la masa atómica del Boro, el cual presenta 20% de Boro-10 y 80% de Boro-11. Muestra tu trabajo. ______________________________________________________

Paso 1: Multiplica el número másico de cada isótopo por su porcentaje en forma decimal. (35 x 0.76) = 26.60 (37 x 0.24) = 8.88 Paso 2: Suma las cantidades. (35 x 0.76) = 26.60 (37 x 0.24) = 8.88 35.48 UMA


Descripción Fuerza Fuerza que afecta a cambios de partículas en el núcleo.

Interacción atractiva entre objetos con masa.

Fuerza atractiva entre partículas en el núcleo

Fuerza atractiva o repulsiva entre objetos con cargas opuestas

SECCIÓN 2


¿Cuáles fuerzas afectan a las Partículas en los átomos? Debido a que las partículas se atraen y se repelen

unas con otras, debe haber otras fuerzas que mantienen a los átomos y núcleos unidos. Los científicos han descubierto que hay cuatro fuerzas básicas en la naturaleza. Estas fuerzas actúan juntas para darle al átomo su estructura y propiedades. FUERZAS ELECTROMAGNÉTICA

Las fuerzas electromagnéticas causan que los objetos con la misma carga se repelan unas con otras. También puede causar que los objetos con cargas opuestas se atraigan. Los Protones y electrones son atraídos debido a las fuerzas electromagnéticas. Tales fuerzas mantienen a los electrones alrededor del núcleo.

FUERZA GRAVITACIONAL

La Fuerza gravitacional atrae a los objetos. Depende de la masa de los objetos y de la distancia entre ellos. Ya que las partículas en un átomo son demasiado pequeñas, la Fuerza gravitacional casi no tiene efecto en el micro-mundo de los átomos.

FUERZA FUERTE La fuerza fuerte mantiene al núcleo unido. Dentro del núcleo, la atracción de la fuerza fuerte es mayor que la repulsión de la fuerza electromagnética. Si no existiera la fuerza fuerte, los protones en el núcleo se repelerían, la repulsión entre los protones haría inestable el núcleo y, por lo tanto, los protones se dispersarían y el núcleo no podría existir.

Discute ¿Qué

pasaría si cada una de las fuerzas básicas no existieran? Tomando las fuerzas una a la vez, en un pequeño grupo, discutir lo que pasaría si esa fuerza no existiese . PENSAMIENTO CRÍTICO 17. Infiere En algunos núcleos radiactivos, un neutrón puede cambiar a un electrón y a un protón. Los electrones abandonan el núcleo, pero el protón no. ¿ Q u é pasa con la identidad del átomo cuando esto sucede?

FUERZA DÉBIL La fuerza débil es importante en los átomos radiactivos.

En ciertos átomos inestables, un neutrón puede cambiar a 1 protón+1 electrón+1 neutrino. La fuerza débil juega un importante rol en este cambio (desintegración beta).

Fuerzas en el Átomo

ECHA UN VISTAZO

18. Identifica Señala los nombres de las 4 fuerzas en tabla.


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Sección 2 Revisión

SECCIÓN VOCABULARIO

masa atómicas la masa de un átomo expresada en UMA

unidad de masa atómicas una unidad de masa que describe la masa de un átomo o molécula

número atómico el Nº de protones en el núcleo de un átomo; el número atómico es el mismo para todos los átomos de un elemento

isótopo Un átomo que tiene el mismo Nº de protones (o el mismo Nº atómico) que otros átomos del mismo elemento, pero que tienen diferente Nº de neutrones (y, así, diferente masa atómica)

número másico la suma de los números de protones y neutrones en el núcleo de un átomo

neutrón una pa r t í cu l a subatómica que no tiene carga y que está ubicada en el núcleo de un átomo

protón una partícula subatómica que tiene una carga positiva y que está localizada en el núcleo de un átomo; el Nº de protones en el núcleo es el n ú m e r o atómico el cual determina la identidad de un elemento

1. Compara ¿Por qué dos isótopos de un elemento tienen el mismo número atómico, pero diferente número másico?

2. Identifica ¿Cuáles son los tres tipos de partículas y sus cargas, que pueden ser encontradas en un átomo?

3. Aplica ¿Por qué cada elemento, excepto el hidrógeno, necesita al menos un neutrón en su núcleo?

4. Compara El número atómico del Carbono es 6 y el número atómico del nitrógeno es 7. ¿Cuál es la diferencia entre el Nº de neutrones y protones en los núcleos del Carbono-14 y del nitrógeno-14?

5. Calcula ¿Cuál es la masa atómica del Galio, el cual se encuentra en la naturaleza como 60% de Galio-69 y 40% de Galio-71? Muestra tu trabajo.


ANIMACIONES Y OTROS LINK QUE PUEDEN AYUDARTE A RESPONDER ESTA HOJA DE TRABAJO

PARTES DE UN ÁTOMO

http://www.iesmariazambrano.org/Departamentos/flash-educativos/atomo.swf

NÚMERO MÁSICO Y NÚMERO ATÓMICO

http://www.yellowtang.org/animations/mass_number.swf

ISÓTOPOS DEL HIDRÓGENO

http://www.media.pearson.com.au/schools/cw/au_sch_irwin_cc2_2/int/ch5/isotopes/0203.html

QUE DETERMINA EL COMPORTAMIENTO DE LA MATERIA

http://www.educarchile.cl/Portal.Base/Web/VerContenido.aspx?ID=200697

FOTOGRAFÍAS DE ÁTOMOS

http://www.educarchile.cl/Portal.Base/Web/VerContenido.aspx?ID=107356

MAPA CONCEPTUAL DE PARTÍCULAS SUBATÓMICAS

http://www.icarito.cl/enciclopedia/articulo/segundo-ciclo-basico/ciencias-naturales/la-materia-y-sus-

transformaciones/2012/12/62-9674-9-septimo-basico-particulas-subatomicas.shtml

ISÓTOPOS

http://www.slideshare.net/gustavotoledo/istoposok (POWER POINT)

¿QUÉ SON LOS ÁTOMOS?

http://www.slideshare.net/gustavotoledo/que-son-los-atomos-16413408 (DOCUMENTO)

LA AVENTURA DE LAS PARTÍCULAS.

http://www.particleadventure.org/spanish/index.html

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