LA MATERIA. PROPIEDADES ELÉCTRICAS

DE LOS ÁTOMOS

3º eso

FENÓMENOS ELÉCTRICOS

Desde la antigüedad, (Civilización griega), se

conocían los fenómenos de electrización, en

los que por frotamiento del ámbar con una

piel de gato se atraían trozos de pluma

Alguna vez frotando un bolígrafo con un

jersey has atraído pequeños trozos de papel

BENJAMÍN FRANKLIN

Consideró que la electricidad era un fluido que pasaba de

unos cuerpos a otros cuando eran frotados

Explicó además que existen dos tipos de electricidad que

llamó positiva y negativa

Cuando se acercan dos cuerpos con electricidad del mismo

signo, se repelen, si los cuerpos son de distinto signo se

atraen

EXPERIENCIA DE J.J. THOMSON

En 1897, Thomsonrealizandoexperiencias en tubosde descargas, en losque había gasesencerrados a bajapresión, descubrió queen los átomos existenunas partículas concarga eléctricanegativa, que fueronllamadas electrones

MODELO ATÓMICO DE THOMSON

Cómo la materia solamente presenta sus propiedades eléctricas en determinadas condiciones, debemos considerar que es neutra, y como la masa de los electrones es mucho menor que la de los átomos, el átomo debe ser como una gran masa positiva e incrustada en ella debían estar los electrones, en una cantidad tal, que compensaba la carga positiva

EXPERIMENTO DE RUTHERFORD

Bombardeando una

lámina muy delgada

de oro con partículas

alfa (α), procedentes

de la desintegración

del uranio, comprobó:

1. que la mayoría de las

partículas alfa atravesaban

la lámina como si estuviera

vacía.

2. Pocas partículas alfa eran

desviadas de la trayectoria

rectilínea

3. y menos aún eran rebotadas

EXPLICACIÓN DEL RESULTADO DEL

EXPERIMENTO DE RUTHERFORD

Como la mayoría de las partículas alfa,

positivas, atravesaban la lámina sin

desviarse, y solamente algunas eran

desviadas y muy pocas rebotaban,

Rutherford pensó que la causa de todo

estaba en que toda la carga positiva del

átomo se concentraba en una parte muy

pequeña del mismo

MODELO ATÓMICO DE RUTHERFORD

El átomo está formado porun una zona muypequeña, (núcleo), queconcentra toda la cargapositiva y casi toda lamasa del átomo

Los electrones se encuentran girando alrededor del núcleo describiendo órbitas circulares y en número tal, que compensan la carga positiva del núcleo

PARTÍCULAS FUNDAMENTALES QUE

CONSTITUYEN LOS ÁTOMOS

PROTONES. Partícula que tiene la mismacarga que el electrón, pero positiva, mientrasque su masa es unas 2000 mayor que la delelectrón. Se halla en el núcleo atómico

NEUTRONES. Partícula sin carga, con una masa similar a la del protón. Se halla en el núcleo atómico.

ELECTRÓN. Partícula con carga eléctrica negativa. Se encuentra en la corteza atómica, girando en órbitas.

NÚMEROS QUE CARACTERIZAN AL ÁTOMO

Número atómico, Z, indica el número de

protones que hay en el núcleo. (todos los

átomos del mismo elemento tienen el mismo

número de protones, mismo Z)

Número másico, A, es la suma de los protones

y de los neutrones que hay en un núcleo.

Cualquier elemento químico se representa de la

forma AzX, donde X es el símbolo del elemento

ISÓTOPOS

Se llaman isótopos a los átomos del mismo elemento

que poseen diferente número de neutrones. Por

tanto, tienen el mismo número de protones (mismo Z)

y diferente número de neutrones (diferente A)

126C y

146C, son isótopos, son dos átomos de C (con

6 protones), pero uno tiene 6 neutrones y el otro

tiene 8

146C y

147N, son dos átomos de elementos

diferentes, uno tiene 6 protones y el otro tiene 7

protones, aunque los dos tengan el mismo A

IONES

Es frecuente que, dos átomos de distintos

elementos se combinan para formar un

compuesto, lo hacen ganando o perdiendo

electrones

Cuando un átomo pierde electrones, adquiere

carga positiva y se convierte en un ión positivo

o catión

Cuando un átomo gana electrones, adquiere

carga negativa y se convierte en un ión

negativo o anión

RADIACTIVIDAD

Los núcleos de los átomos no cambian aunque los átomos estén implicados en reacciones químicas o transformaciones físicas

Sin embargo, los núcleos de algunos isótopos son inestables, y por ello pueden ganar o perder algunas partículas mediante un fenómeno que se conoce como radiactividad

También puede tener lugar la rotura de un núcleo en otros más pequeños en un fenómeno conocido como fisión nuclear

La unión de dos núcleos pequeños para formar un núcleo mayor, se conoce como fusión nuclear

En todos los casos antes expuestos, los núcleos de partida y los finales pertenecen a elementos diferentes

NATURALEZA DE LA RADIACIÓN EMITIDA

Cuando un núcleo emite radiación puede ser:

Radiación alfa (α). Son partículas que contienen 2 protones y dos neutrones. Tiene poco poder de penetración

Radiación beta (β). Formada por electrones. Tiene carga negativa. Tiene mayor poder de penetración que las partículas alfa

Radiación gamma (γ). No está formada por partículas, es parecida a los rayos X, pero contiene más energía que estos. Tiene gran poder de penetración

FISIÓN NUCLEAR

Algunos núcleos de isótopos radiactivos, de elementos que

tienen átomos con núcleos muy grandes, como el uranio o

el plutonio, se rompen dando lugar a núcleos de átomos

más pequeños

El proceso se inicia bombardeando el núcleo radiactivo con

partículas, (como los neutrones), además de los núcleos

más pequeños en la fisión se liberan otros neutrones que

rompen núcleos grandes, produciendo una reacción en

cadena y generando una gran cantidad de energía que se

puede aprovechar para generar electricidad en las centrales

nucleares o para fabricar bombas atómicas

FISIÓN NUCLEAR

La imagen representa la reacción en cadena de la fisión de un núcleo de uranio.

Durante la fisión, además de los neutrones emitidos y de los nuevos núcleos formados se desprende una cantidad enorme de energía que es utilizada en las centrales nucleares para producir electricidad

FUSIÓN NUCLEAR

Es el proceso por el que dos núcleos pequeños se unen para formar un núcleo mayor.

Este proceso produce menos residuos radiactivos

Tiene el inconveniente que se requieren cantidades elevadas de energía para que se produzcan (los átomos deben alcanzar millones de grados y eso solamente se obtiene en el Sol y las estrellas)

Por tanto, es el mecanismo de producción de energía de las estrellas

APLICACIONES DE LOS ISÓTOPOS RADIACTIVOS

Como fuentes de energía. En las centrales nucleares para producir electricidad. También en pilas de larga duración con plutonio 238, usadas en sondas espaciales o estaciones de difícil acceso

Aplicación en investigación. Para determinar la antigüedad de los materiales (p.e. C-14). Como rastreadores en reacciones químicas.

Aplicación médica. En métodos diagnósticos, se inyecta algún preparado al paciente con isótopos de baja energía y se observa su evolución. En métodos terapéuticos se utiliza la radiación del cobalto -60 para tratar distintos tipos de cánceres quemando y eliminando las células cancerosas

LOS RESIDUOS RADIACTIVOS

Todas las actividades en que se manejan isótopos radiactivos generan residuos (restos de material radiactivo así como todo los materiales que han estado en contacto con ellos). Los residuos requieren ser almacenados en instalaciones que no permitan la emisión al ambiente de radiaciones (cementerios nucleares)

Los residuos radiactivos son muy peligrosos y tienen una actividad duradera

Los residuos radiactivos son de baja y media actividad cuando la radiactividad que emiten deja de ser peligrosa para la salud pasados 300 años

Los residuos de alta actividad proceden de combustibles de las centrales nucleares y tardarán miles de años en dejar de ser peligrosos para la salud