Mdulo 3

mbito Cientfico-Tecnolgico

Tema 9 Naturaleza elctrica de la materia 1.- El tomo Toda materia est formada por partculas como stas llamadas tomos. Un tomo a su vez est compuesto por pequeos elementos, llamados partculas

subatmicas:

Protn. Tiene carga elctrica positiva, se encuentra localizado en el ncleo.

Neutrn. No tiene carga elctrica. Se sita en el ncleo junto con los protones. Electrn. Posee carga elctrica negativa y se encuentra en la corteza.

La electricidad forma parte esencial de toda la materia, puesto que est en todos los tomos.

1.1. Los modelos atmicos Demcrito (antigua Grecia) consideraba que la materia estaba formada por

pequeas partculas indivisibles, llamadas tomos. Entre los tomos habra vaco.

1.1.1. Modelo atmico de Dalton En 1808 John Dalton recupera la teora atmica de Demcrito y considera que los tomos (partculas indivisibles)

1.1.2. Modelo atmico de Thomson En 1897 descubri el electrn J.J Thomson propone entonces el primer modelo de tomo: Los electrones (pequeas partculas con carga negativa) se encontraban

incrustados en una nube de carga positiva. La carga positiva de la nube compensaba exactamente la negativa de los electrones siendo el tomo elctricamente neutro.

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1.1.3. Modelo atmico de Rutherford

Rutherford, realiz una serie de experimentos de bombardeo de lminas delgadas de metales:

Con su experimento, Rutherford observ lo siguiente:

La mayor parte de las partculas atravesaban la lmina de oro sin sufrir ninguna desviacin.

Muy pocas (una de cada 10.000 aproximadamente) se desviaba un ngulo mayor de 10 0 (trazo a rayas).

Rutherford demostr que los tomos no eran macizos, como se crea, sino que estn vacos en su mayor parte y en su centro hay un diminuto ncleo, por lo que estableci el llamado modelo atmico de Rutherford o modelo atmico

nuclear: El tomo est formado por dos partes: ncleo y corteza.

El ncleo es la parte central, de tamao muy pequeo, donde se encuentra toda la carga positiva y, prcticamente, toda la masa del tomo

La corteza es casi un espacio vaco, inmenso en relacin con las dimensiones del ncleo. Eso explica que la mayor parte de las partculas alfa

atraviesan la lmina de oro sin desviarse. Aqu se encuentran los electrones con masa muy pequea y carga negativa

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2.2. Nuevos modelos. La distribucin de los electrones De acuerdo con estos nuevos modelos, alrededor del ncleo hay distintas

capas o niveles de energa, en las cuales se sitan los electrones. En cada capa cabe un determinado nmero de electrones que no se puede superar en ningn caso.

Si llamamos n al nmero de orden de cada una de las capas, empezando por la ms cercana al ncleo, los electrones que puede albergar como mximo

cada una de ellas, sern:

CAPA N FORMULA ELECTRONES

K 1 2.N2 2

L 2 2.N2 8

M 3 2.N2 18

N 4 2.N2 32

En su ltima capa (cualquiera que sea sta) no puede haber ms de ocho

electrones (regla del octeto). La penltima tampoco puede tener ms de 18.

A los electrones situados en la ltima capa se les llama electrones de

valencia, y a dicha capa, capa de valencia. De esos electrones dependen las propiedades qumicas de las sustancias.

2.3. Nmero atmico y nmero msico Nmero atmico es el nmero de protones que posee un determinado

tomo en su ncleo. Se representa mediante la letra Z. En un tomo en estado normal (elctricamente neutro), el nmero atmico

coincide tambin con el nmero de electrones en su corteza.

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Cada elemento queda identificado por su nmero atmico Como la masa de los electrones es insignificante, la masa de un tomo es

prcticamente la suma de las de los protones y los neutrones que hay en su ncleo. Por esto, se llama nmero msico al nmero total (suma) de protones y neutrones de un tomo. Se representa con la letra A.

Si conocemos el nmero atmico (Z) y el nmero msico (A) de cualquier tomo, podemos averiguar rpidamente el nmero de protones, neutrones y electrones de dicho tomo, ya que el nmero de neutrones (N) ser la diferencia entre el nmero msico y el nmero atmico: N = A Z.

Ejemplo 1: El nmero atmico (Z) del aluminio es 13 y su nmero msico (A) es igual a 27. De aqu podemos deducir que en su ncleo hay 13 protones y 27 13 = 14

neutrones. Adems, si este tomo es elctricamente neutro tendr exactamente 13 electrones.

Ejemplo 2: Cmo estarn distribuidos los electrones del tomo de aluminio en las diferentes capas?

Capa K: 2 electrones Capa L: 8 electrones Capa M: 3 electrones

Ejemplo 3: Y los electrones del tomo de Calcio? Z = 20

El nmero atmico, en un tomo neutro, representa tanto el nmero de protones como el de electrones. Por tanto tendremos que situar los 20 electrones del tomo de Ca en las distintas capas.

Es evidente que K: 2 electrones L: 8 electrones

En la capa M (n = 3) caben hasta 18 electrones, por lo que podramos pensar en colocar en ella los 10 electrones restantes. Esto no es posible, ya que no puede haber ms de 8 electrones en la ltima capa. Es decir, cuando en la

tercera capa llegamos a 8 electrones, hay que empezar a llenar la cuarta. Por tanto, el resto de capas quedar as: M: 8 electrones

N: 2 electrones

2.3.1. Istopos Los tomos de elementos distintos se diferencian en que tiene distinto nmero

de protones en el ncleo (distinto Z). Los tomos de un mismo elemento no son exactamente iguales, aunque todos poseen el mismo nmero de protones en el ncleo (igual Z), pueden tener

distinto nmero de neutrones (distinto A). Como ya hemos dicho, El nmero de neutrones de un tomo se calcula as: N = A - Z

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Los tomos de un mismo elemento (igual Z) que tienen diferente nmero de neutrones (distinto A), se denominan istopos.

Todos los istopos tienen las mismas propiedades qumicas, solamente se diferencian en que unos son un poco ms pesados que otros. Muchos istopos pueden desintegrarse espontneamente emitiendo energa.

Son los llamados istopos radioactivos.

2.4. Radiactividad La radiactividad es una propiedad de los istopos que son inestables. Los ncleos de estos elementos emiten partculas y radiaciones hasta que se

estabilizan. De esta forma, los ncleos de estos tomos pueden llegar a convertirse en ncleos de otros elementos, menos pesados.

Los tipos de radiacin que pueden ser emitidos son:

Radiacin alfa, . Son partculas formadas por dos neutrones y dos protones. Son poco penetrantes.

Radiacin beta, . Son electrones que se desplazan a gran velocidad y tienen mayor poder de penetracin que las , pudiendo atravesar lminas de aluminio de algunos milmetros de espesor.

Rayos gamma, . Son ondas electromagnticas de gran energa y un gran poder de penetracin. Para detenerlas se necesitan gruesas capas de plomo u hormign.

2.4.1. Aplicaciones de los istopos radiactivos Los istopos radiactivos tienen importantes aplicaciones, por ejemplo, en medicina, tanto en tcnicas diagnsticas se suelen utilizar rayos gamma-

como con fines teraputicos. En ambos casos, la cantidad de radiacin utilizada debe ser controlada para evitar que dae clulas y tejidos sanos, aunque cuando se utilizan en la terapia

de alguna enfermedad para destruir clulas daadas- la cantidad es mayor que cuando se emplean para diagnstico.