Interrogantes sin respuesta en la TA DaltonInterrogantes sin respuesta en la TA Dalton

¿Por qué existe NaCl pero no existe NaMg?¿Por qué existe NaCl pero no existe NaMg?

¿Por qué existe CaO pero no Ca¿Por qué existe CaO pero no Ca33OO22??

¿Fuerzas intramoleculares? ¿F intermoleculares?¿Fuerzas intramoleculares? ¿F intermoleculares?

¿Por qué Be, Mg, Ca Sr… son tan parecidos?¿Por qué Be, Mg, Ca Sr… son tan parecidos?

¿Por qué Cl y K son tan distintos?¿Por qué Cl y K son tan distintos?

¿Por qué algunos objetos se electrizan frotando?¿Por qué algunos objetos se electrizan frotando?

¿De dónde salen las partículas alfa, beta y gamma?¿De dónde salen las partículas alfa, beta y gamma?

EL ÁTOMO DIVISIBLEEL ÁTOMO DIVISIBLE

Modelos atómicosModelos atómicos

A mediados del s. XIX, se estudiaba la naturaleza A mediados del s. XIX, se estudiaba la naturaleza eléctrica de la materia: ¿cuál era la naturaleza de la eléctrica de la materia: ¿cuál era la naturaleza de la chispa que salta entre dos objetos cargados que están chispa que salta entre dos objetos cargados que están próximos? El diseño experimental era el siguiente:próximos? El diseño experimental era el siguiente:

¿Es el á-tomo realmente indivisible?¿Es el á-tomo realmente indivisible?

El gas en el interior del tubo podía cambiarse

Tubo de vidrio

Pila

Cátodo

Electrodo -

Ánodo

Electrodo +

Descubrimiento de los rayos catódicosDescubrimiento de los rayos catódicos

En 1875 Willian Crooke, observó que cuando la En 1875 Willian Crooke, observó que cuando la presión del gas es baja no se produce chispa, y presión del gas es baja no se produce chispa, y aparece una luz característica del gas encerrado en el aparece una luz característica del gas encerrado en el tubo de vidriotubo de vidrio

Descubrimiento de los rayos catódicosDescubrimiento de los rayos catódicos

Si la presión del gas se reduce aún más, Si la presión del gas se reduce aún más, desaparece la luz de color emitida por el gas y desaparece la luz de color emitida por el gas y aparece una débil fluorescencia en la pared del aparece una débil fluorescencia en la pared del tubo de vidrio opuesta al cátodo. tubo de vidrio opuesta al cátodo.

Cátodo Ánodo

Descubrimiento de los rayos catódicosDescubrimiento de los rayos catódicos

Esta fluorescencia procedía del choque de Esta fluorescencia procedía del choque de unos rayos procedentes del cátodo con la pared unos rayos procedentes del cátodo con la pared del tubo. Goldstein los llamó: del tubo. Goldstein los llamó: rayos rayos catódicoscatódicos..

RAYOS CATÓDICOS

Cátodo Ánodo

¿Cuál era la naturaleza de esos rayos?¿Cuál era la naturaleza de esos rayos?

1860-1890: Joseph John Thomson, estudió cómo se 1860-1890: Joseph John Thomson, estudió cómo se desviaban los rayos catódicos en presencia de otros desviaban los rayos catódicos en presencia de otros cuerpos cargados e imanes. cuerpos cargados e imanes.

En 1897, Thomson comprobó que tenían carga En 1897, Thomson comprobó que tenían carga eléctrica negativa, y halló su relación carga/masa: eléctrica negativa, y halló su relación carga/masa: 1,76.101,76.101111 C/kg C/kg

La relación carga/masa era siempre la misma, fuese La relación carga/masa era siempre la misma, fuese cual fuese el tipo de gas encerrado en el tubo, o el tipo cual fuese el tipo de gas encerrado en el tubo, o el tipo de metal del cátodo.de metal del cátodo.

Hipótesis del electrónHipótesis del electrón

Esas propiedades de los rayos catódicos se Esas propiedades de los rayos catódicos se podían explicar si estuviesen formados por podían explicar si estuviesen formados por partículas más pequeñas que los átomos. A esas partículas más pequeñas que los átomos. A esas partículas se les llamó partículas se les llamó electrones. electrones. (Stoney, 1874: (Stoney, 1874: partículas constituyentes de la electricidad)partículas constituyentes de la electricidad)

Robert Millikan, con su experimento de la Robert Millikan, con su experimento de la gota gota de aceite,de aceite, determinó en 1909 la carga eléctrica determinó en 1909 la carga eléctrica del electrón (1,602.10del electrón (1,602.10-19-19 C), y a continuación su C), y a continuación su masa (9,1.10masa (9,1.10-31-31 kg: dos mil veces inferior a la del kg: dos mil veces inferior a la del átomo de H)átomo de H)

Si se aceptaba la existencia del electrón…Si se aceptaba la existencia del electrón…

Si en el interior del átomo había partículas Si en el interior del átomo había partículas negativas, ¿cómo explicar que los átomos negativas, ¿cómo explicar que los átomos fuesen neutros?fuesen neutros?

Si los electrones tenían masa tan pequeña, ¿a Si los electrones tenían masa tan pequeña, ¿a qué era debida la mayor parte de la masa de qué era debida la mayor parte de la masa de los átomos?los átomos?

¿Por qué las partículas que se obtenían de los ¿Por qué las partículas que se obtenían de los átomos eran siempre electrones y nunca átomos eran siempre electrones y nunca partículas con carga positiva?partículas con carga positiva?

¿Cómo es la estructura del átomo?, ¿Cómo es la estructura del átomo?, ¿qué partículas tiene?, ¿cuáles son ¿qué partículas tiene?, ¿cuáles son sus características?,¿cómo están sus características?,¿cómo están

organizadas?organizadas?

Modelos atómicosModelos atómicos

Modelo de Thomson (1904)Modelo de Thomson (1904)

Modelo de Modelo de sandíasandía o o budín de pasasbudín de pasas: Imaginó : Imaginó al átomo (10al átomo (10-8-8 cm) como un globo formado por cm) como un globo formado por una masa fluida con carga positiva; los una masa fluida con carga positiva; los electrones, de masa despreciable y carga electrones, de masa despreciable y carga negativa, estarían incrustados en esa masa negativa, estarían incrustados en esa masa fluida. fluida.

Si se aceptaba la existencia del electrón…Si se aceptaba la existencia del electrón…

Si en el interior del átomo había partículas Si en el interior del átomo había partículas negativas, ¿cómo explicar que los átomos negativas, ¿cómo explicar que los átomos fuesen neutros?fuesen neutros?

Si los electrones tenían masa tan pequeña, ¿a Si los electrones tenían masa tan pequeña, ¿a qué era debida la mayor parte de la masa de qué era debida la mayor parte de la masa de los átomos?los átomos?

¿Por qué las partículas que se obtenían de los ¿Por qué las partículas que se obtenían de los átomos eran siempre electrones y nunca átomos eran siempre electrones y nunca partículas con carga positiva?partículas con carga positiva?

Intento de contrastación del modelo de Intento de contrastación del modelo de Thomson: Experimento de RutherfordThomson: Experimento de Rutherford

Bombardeó una lámina muy delgada de Bombardeó una lámina muy delgada de oro con proyectiles positivos y de gran oro con proyectiles positivos y de gran masa (partículas masa (partículas αα), que se movían a gran ), que se movían a gran velocidad.velocidad.

¿Qué esperaba Thomson que sucediese?

Si el modelo de Thomson era cierto…Si el modelo de Thomson era cierto…

Las partículas alfa serían igualmente Las partículas alfa serían igualmente atraídas como repelidas por electrones y atraídas como repelidas por electrones y masa fluida repartida uniformementemasa fluida repartida uniformemente

Teniendo en cuenta la gran masa y Teniendo en cuenta la gran masa y velocidad de de las partículas alfa, su velocidad de de las partículas alfa, su desviación sería, si acaso, muy pequeñadesviación sería, si acaso, muy pequeña

Resultados del experimento de RutherfordResultados del experimento de Rutherford

Rutherford, al observar los resultados, comentó:Rutherford, al observar los resultados, comentó:

””Es lo más increíble que me ha Es lo más increíble que me ha

sucedido en mi vida. sucedido en mi vida.

Casi tan increíble como si al disparar Casi tan increíble como si al disparar

balas contra un papel de seda, algunas balas contra un papel de seda, algunas

se volvieran contra usted”.se volvieran contra usted”.

Modelo de Rutherford (1911)Modelo de Rutherford (1911)

Imaginó a los átomos (10Imaginó a los átomos (10-8-8 cm) casi vacíos, con la cm) casi vacíos, con la carga positiva concentrada en una zona llamada carga positiva concentrada en una zona llamada núcleo (10núcleo (10-13-13 cm) y los electrones dando vueltas en cm) y los electrones dando vueltas en torno a él.torno a él.

Si imaginamos un átomo con las dimensiones de un Si imaginamos un átomo con las dimensiones de un estadio de fútbol, su núcleo sería del tamaño de una estadio de fútbol, su núcleo sería del tamaño de una canica colocada en el centro.canica colocada en el centro.

Descubrimiento del protón: Rutherford, 1919Descubrimiento del protón: Rutherford, 1919

• Observó que al bombardear distintos átomos (N, Observó que al bombardear distintos átomos (N, B, Ne, F, Na…) con partículas alfa, se emitían B, Ne, F, Na…) con partículas alfa, se emitían partículas positivas.partículas positivas.

• Esas partículas eran idénticas a las que se Esas partículas eran idénticas a las que se producían cuando se arrancaban electrones de producían cuando se arrancaban electrones de los átomos de hidrógeno. los átomos de hidrógeno.

• Emitió la siguiente hipótesis: todos los núcleos Emitió la siguiente hipótesis: todos los núcleos contienen núcleos de hidrógeno, a los que llamó contienen núcleos de hidrógeno, a los que llamó protones.protones.

¿Cómo explicar que sea estable el núcleo de ¿Cómo explicar que sea estable el núcleo de cualquier átomo, formado por protones a 10cualquier átomo, formado por protones a 10 -13-13 cm? cm?

• Entre los protones deben existir partículas Entre los protones deben existir partículas neutras: neutrones neutras: neutrones

• (Los neutrones fueron descubiertos 12 años (Los neutrones fueron descubiertos 12 años más tarde por Chadwick)más tarde por Chadwick)

• Entre protones y neutrones existen intensas Entre protones y neutrones existen intensas fuerza de atracción, que no es de tipo eléctrico fuerza de atracción, que no es de tipo eléctrico ni gravitatorio.ni gravitatorio.

Partículas constituyentes del átomoPartículas constituyentes del átomo

partículapartícula CargaCarga MasaMasa

electrónelectrón -e = -1,6.10-e = -1,6.10-19-19 C C 0,00055 u = 9,1.100,00055 u = 9,1.10-31 -31 KgKg

protónprotón +e = 1,6.10+e = 1,6.10-19-19 C C1,0076 u = 1,673.101,0076 u = 1,673.10-27 -27 KgKg

neutrónneutrón 00 1,0090 u = 1,675.101,0090 u = 1,675.10-27 -27 KgKg

Resumen del modelo atómico de RutherfordResumen del modelo atómico de Rutherford

En el centro de cada átomo hay un En el centro de cada átomo hay un núcleonúcleo donde está donde está concentrada toda la masa, y que tiene carga positiva concentrada toda la masa, y que tiene carga positiva (protones y neutrones).(protones y neutrones).

Alrededor del núcleo se encuentran los electrones, de carga Alrededor del núcleo se encuentran los electrones, de carga negativa y masa despreciable. Los electrones en su órbita negativa y masa despreciable. Los electrones en su órbita tienen una energía, que es menor cuanto más cerca del tienen una energía, que es menor cuanto más cerca del núcleo se encuentren.núcleo se encuentren.

Cada elemento está caracterizado por su número atómico Cada elemento está caracterizado por su número atómico (Z) que indica el nº de protones. Si el átomo es neutro, ese (Z) que indica el nº de protones. Si el átomo es neutro, ese será también su número de electronesserá también su número de electrones

El nº de partículas en el núcleo es el número másico (A)El nº de partículas en el núcleo es el número másico (A)

Manera de caracterizar un elemento: XManera de caracterizar un elemento: X

XAZ XAZ

XAZ

Símbolo del elemento

Número atómico

Número másico

Na2311

Z=11 Tiene 11 protones en su núcleo

A=23 Tiene 23 partículas en su núcleo(23-11)=12 serán neutrones

Si el átomo es neutro, en su corteza habrá 11 electrones

Átomo de sodio

Todos los átomos de un mismo elemento (X) tienen Todos los átomos de un mismo elemento (X) tienen el mismo número atómico (Z), es decir, el mismo el mismo número atómico (Z), es decir, el mismo

número de protonesnúmero de protones

Átomos con el mismo número atómico (Z) Átomos con el mismo número atómico (Z) pueden tener distinto número másico (A), es pueden tener distinto número másico (A), es decir, pueden tener distinto número de decir, pueden tener distinto número de neutrones. Se dice que son átomos neutrones. Se dice que son átomos isótoposisótopos..

¿Cuáles son isótopos? ¿Cuáles son isótopos?

Cl3517 Cl36

17H11 H2

1H31 C12

6C146

Masa atómica de un elemento: media Masa atómica de un elemento: media ponderada da la masa de sus isótoposponderada da la masa de sus isótopos

El 54,70% de los átomos de cloro son del El 54,70% de los átomos de cloro son del isótopo 35, y los restantes (45,30%) son isótopo 35, y los restantes (45,30%) son del isótopo 36. ¿Cuál será la masa del isótopo 36. ¿Cuál será la masa atómica del cloro?atómica del cloro?

45,35100

36·30,4535·70,54

Masa atómica de un elemento: media Masa atómica de un elemento: media ponderada da la masa de sus isótoposponderada da la masa de sus isótopos

El x% de los átomos de plata son del isótopo 107, El x% de los átomos de plata son del isótopo 107, y los restantes (100-x)% son del isótopo 109. y los restantes (100-x)% son del isótopo 109.

La masa atómica de la plata es 107,88. ¿Cuál La masa atómica de la plata es 107,88. ¿Cuál será la abundancia relativa de cada isótopo?será la abundancia relativa de cada isótopo?

88,107100

109·)100(107·

xx

%56x

Todos los átomos de un mismo elemento Todos los átomos de un mismo elemento tienen el mismo número atómico (Z), es decir, tienen el mismo número atómico (Z), es decir,

el mismo número de protonesel mismo número de protones

Si el átomo es Si el átomo es neutroneutro, su nº de electrones es Z, su nº de electrones es Z

Si es un Si es un catióncatión, su nº de electrones es menor que Z, su nº de electrones es menor que Z

Si es un Si es un aniónanión, su nº de electrones es mayor que Z, su nº de electrones es mayor que Z

Cl17Anión cloruro: 17 protones, 18 electrones

212

Mg Catión magnesio (II): 12 protones, 10 electrones

216

S Anión sulfuro: 16 protones, 18 electrones

Pero el modelo de Rutherford no explica…Pero el modelo de Rutherford no explica…

Los átomos de un mismo grupo no se Los átomos de un mismo grupo no se parecen ni en su masa ni en su número parecen ni en su masa ni en su número atómico.¿En qué se parecen entonces?, atómico.¿En qué se parecen entonces?, ¿por qué se combina de forma tan ¿por qué se combina de forma tan parecida con otros elementos?parecida con otros elementos?

Átomos de parecida masa atómica y Átomos de parecida masa atómica y número atómico (F y Na), (Cl y K), ¿por número atómico (F y Na), (Cl y K), ¿por qué se comportan de forma tan distinta?qué se comportan de forma tan distinta?

Otras deficiencias del modelo de Otras deficiencias del modelo de RutherfordRutherford

Cualquier carga en movimiento emite Cualquier carga en movimiento emite energía: los electrones deberían perder energía: los electrones deberían perder energía, acercar su órbita al núcleo hasta energía, acercar su órbita al núcleo hasta ser atrapados por élser atrapados por él

Cuando se calienta un gas de átomos … Cuando se calienta un gas de átomos … (Veamos primero las dos diapositivas (Veamos primero las dos diapositivas siguientes para entender esta deficiencia)siguientes para entender esta deficiencia)

¿Qué es la radiación? Espectro¿Qué es la radiación? Espectro Todo objeto, por el hecho de estar a una Todo objeto, por el hecho de estar a una

temperatura determinada, emite energía que temperatura determinada, emite energía que llamamos: radiación (ondas electromagnéticas). llamamos: radiación (ondas electromagnéticas).

Hay distintos tipos de radiación, que se diferencian Hay distintos tipos de radiación, que se diferencian en el valor de la energía de cada unidad de en el valor de la energía de cada unidad de radiación emitida. Si ese valor es muy bajo, radiación emitida. Si ese valor es muy bajo, decimos que se se trata de decimos que se se trata de ondas de radioondas de radio, y si es , y si es muy alto muy alto rayos gammmarayos gammma. Si es un valor . Si es un valor intermedio, llamamos a esa radiación intermedio, llamamos a esa radiación luz visibleluz visible (cada (cada colorcolor corresponde a un valor de esa energía) corresponde a un valor de esa energía)

Para saber más: Para saber más: Espectro de la radiaciónEspectro de la radiación

Espectros de emisiónEspectros de emisión

Cuando se calienta un gas formado por átomos Cuando se calienta un gas formado por átomos de un mismo elemento, los átomos se de un mismo elemento, los átomos se encuentran excitados: han ganado mucha encuentran excitados: han ganado mucha energíaenergía

Si un átomo gana energía, además de moverse Si un átomo gana energía, además de moverse más rápido, algunos de sus electrones habrán más rápido, algunos de sus electrones habrán pasado a órbitas de mayor energía, es decir, pasado a órbitas de mayor energía, es decir, más alejadas del núcleomás alejadas del núcleo

Cada elemento tiene un espectro de emisión Cada elemento tiene un espectro de emisión característico. Para saber más: característico. Para saber más: Espectro de la radiaciónEspectro de la radiación y y Espectros de emisiónEspectros de emisión

Rutherford y los espectros de emisiónRutherford y los espectros de emisión Cuando un electrón en un átomo absorbe Cuando un electrón en un átomo absorbe

energía, debería pasar a una órbita de mayor energía, debería pasar a una órbita de mayor energía, más alejada del núcleo. Después, al energía, más alejada del núcleo. Después, al desexcitarse el átomo, ese electrón volvería a desexcitarse el átomo, ese electrón volvería a su órbita inicial y emitiría energía.su órbita inicial y emitiría energía.

Según el modelo de Rutherford, no existen Según el modelo de Rutherford, no existen limitaciones a las órbitas posibles, por tanto no limitaciones a las órbitas posibles, por tanto no existirán limitaciones a la energía que puede existirán limitaciones a la energía que puede absorber o emitir el electrón. Cabe esperar absorber o emitir el electrón. Cabe esperar entonces que cualquier átomo excitado emita de entonces que cualquier átomo excitado emita de todo tipo de radiación, en particular emita en todo tipo de radiación, en particular emita en todos los colores de la luz visible.todos los colores de la luz visible.

Modelo de Rutherford en crisisModelo de Rutherford en crisis

¿Qué es lo que hace parecidos a ciertos tipos ¿Qué es lo que hace parecidos a ciertos tipos de átomos y lo que les hace distintos?de átomos y lo que les hace distintos?

¿Por qué los electrones en órbita no acaban ¿Por qué los electrones en órbita no acaban siendo atrapados por el núcleo?siendo atrapados por el núcleo?

¿Por qué los espectros de emisión son ¿Por qué los espectros de emisión son discontinuos? Es decir, ¿por qué un átomo no discontinuos? Es decir, ¿por qué un átomo no emite en todos los colores del visible?emite en todos los colores del visible?

¿Por qué cada tipo de átomo tiene un espectro ¿Por qué cada tipo de átomo tiene un espectro de emisión característico?de emisión característico?

Modelo de Bohr (1913)Modelo de Bohr (1913) Dinamarca (1885-1962)Dinamarca (1885-1962)

1911: Doctor U. Copenhague1911: Doctor U. Copenhague

1911: U. Cambridge, con Thomson1911: U. Cambridge, con Thomson

1913: U. Manchester, con Rutherford1913: U. Manchester, con Rutherford

1916: Vuelve a la U. Copenhague1916: Vuelve a la U. Copenhague

Premio Nobel en 1922, por su teoría Premio Nobel en 1922, por su teoría sobre la estructura del átomosobre la estructura del átomo

1939: Ocupación alemana de 1939: Ocupación alemana de Dinamarca. Escapa a Suecia y USA.Dinamarca. Escapa a Suecia y USA.

1940-1945: Equipo de Los Álamos. Se 1940-1945: Equipo de Los Álamos. Se oponía al secretismo, y exigía el control oponía al secretismo, y exigía el control internacional del proyecto de la bomba internacional del proyecto de la bomba atómica.atómica.

1955: Organiza la I Conferencia 1955: Organiza la I Conferencia Internacional: “Internacional: “Átomos para la pazÁtomos para la paz””

Modelo de Bohr:Modelo de Bohr: completa el modelo de Rutherfordcompleta el modelo de Rutherford

Para cada tipo de átomos, sólo existen ciertas Para cada tipo de átomos, sólo existen ciertas órbitas de radio permitido. órbitas de radio permitido. Sólo están permitidos Sólo están permitidos ciertos valores de la energía del electrón en el ciertos valores de la energía del electrón en el átomo.átomo.

Mientras un electrón se encuentra en una órbita, no Mientras un electrón se encuentra en una órbita, no absorbe ni emite energía alguna.absorbe ni emite energía alguna.

Sólo cuando un electrón Sólo cuando un electrón pasa de una órbita a otra pasa de una órbita a otra es cuando absorbe o emite energíaes cuando absorbe o emite energía

Órbitas permitidas en el átomo de hidrógenoÓrbitas permitidas en el átomo de hidrógeno

n=1 Primer nivel de energía permitidon=1 Primer nivel de energía permitido

n=2 Segundo nivel de energía permitido ….n=2 Segundo nivel de energía permitido ….

Representación de las órbitas

n distancia

                                                                            

    

1 0,53 Å

2 2,12 Å

3 4,76 Å

4 8,46 Å

5 13,22 Å

6 19,05 Å

Emisión de energía al pasar de una órbita Emisión de energía al pasar de una órbita de mayor energía a otra de menor energíade mayor energía a otra de menor energía

                          

                      Diagrama del modelo atómico de Bohr.Niels Bohr s

n = 1

n = 2n = 3

Por ejemplo: E1= -900 u E2= -600 u E3= -500 u E∞=0

¿Qué valores de energía puede absorber o emitir?

2↔3 : 100 u

1↔2 : 300 u

1↔3 : 400 u

3→ ∞ : 500 u2→ ∞ : 600 u

3→ ∞ : 900 u

Deficiencias del modelo de BhorDeficiencias del modelo de Bhor

Aunque explica la existencia de espectros de emisión, Aunque explica la existencia de espectros de emisión, sólo puede explicar los valores obtenidos en el sólo puede explicar los valores obtenidos en el espectro del hidrógeno.espectro del hidrógeno.

No puede explicar por qué en un mismo espectro hay No puede explicar por qué en un mismo espectro hay unas rayas más intensas que otras.unas rayas más intensas que otras.

Geometría molecular: no puede explicar por qué unas Geometría molecular: no puede explicar por qué unas moléculas son lineales ( COmoléculas son lineales ( CO22) y otras angulares ) y otras angulares

(H(H22O).O).

Modelo cuántico actualModelo cuántico actual

Los electrones no son simples Los electrones no son simples corpúsculos que siguen trayectorias corpúsculos que siguen trayectorias determinadasdeterminadas

No se habla de órbitas sino de No se habla de órbitas sino de orbitalesorbitales: : zona en la que hay mayor probabilidad de zona en la que hay mayor probabilidad de encontrar un electrónencontrar un electrón

……