El átomo y las partículas subatómicas

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Módulo 1:  El átomo y las partículas subatómicas

El átomo

Es la unidad mas pequeña de un elemento y la identidad y  propiedades de un elemento se conservan en el átomo. El átomo es imposible de dividir a partículas subatómicas por medios químicos.

La idea de que la materia esta compuesta por unidades pequeñas e indivisibles comienza en Grecia por el filósofo Demócrito quien las llamó átomos (a: sin; tomo: división), pero empieza a tomar fuerza con la aparición de las Leyes ponderales y luego la teoría de Dalton

Leyes ponderales

Ley de conservación de masa: “ La materia no se crea ni se destruye, solo se transforma”

(Lomonosov fue el creador de este enunciado en 1750, pero se le atribuye a Lavoisier en 1789, autor de la ley de la conservación de masas)

Lavoisier determinó por experimentos que tanto antes de una reacción química como después, se mantiene la misma masa de los participantes de la reacción.

Ley de proporciones definidas: “Todo compuesto químico tiene una composición definida en masa, de cada uno de sus elementos componentes” (Joseph louis Proust publico esta ley en 1794)

Cada compuesto se genera a partir de la mezcla de ciertos elementos (siempre los mismos para un compuesto determinado) y estos elementos siempre se combinan en una misma proporción de masa se combinan una cantidad en masa definida, de ciertos elementos  

Ley de las proporciones múltiples:” En aquellos compuestos formados por los mismos elementos se cumple que las diferentes masas de un elemento que se combinan con una masa fija de otro elemento, están en una razón de números enteros y pequeños”.(Dalton, 1803)

Por ejemplo el monóxido de carbono y el dióxido de carbono, son compuestos diferentes pero son formados por los mismos elementos: carbono y oxígeno. Sin tomamos una cantidad en gramos de carbono y la hacemos reaccionar con oxígeno, el dióxido de carbono se formará con el doble de oxígeno que el monóxido de carbono.

Dalton y el átomo

Dalton explico las leyes anteriores a partir de un viejo concepto casi olvidado, el átomo.

La materia esta compuesta por pequeñas unidades de materia llamadas átomos “partícula extremadamente pequeña e indivisible” que cuando hay una reacción química puede combinarse con otras o intercambiarse.

Ley de Dalton

• Toda materia esta hecha de partículas pequeñas e indivisibles llamadas átomos.

• Los átomos de un elemento son iguales entre sí pero diferente a los átomos de otro elemento.

• Los compuestos son combinaciones de átomos de mas de un elemento. En un compuesto dado la cantidad relativa de cada tipo de átomos es siempre igual.

• Los átomos no se pueden crear ni destruir. Los átomos de un elemento no pueden transformarse en átomos de otro elemento mediante reacciones químicas

Modelos atómicos

Thomson (1856-1909)

Sin en un tubo cerrado, con dos electrodos (positivo y negativo) y que contiene gas, se genera una diferencia de potencial entre los electrodos y de realiza vacío (se disminuye al máximo la presión de el gas al interior) aparecerá un rayo brillante entre los dos electrodos. Si entre los dos electrodos se intercala una placa metálica, el rayo se detiene y el metal se calienta. Si en vez de una placa metálica se pone un sistema de paletas giratorias, estas paletas empiezan a girar por el rayo. Finalmente, si se pone un campo magnético o un campo eléctrico, el rayo se desvía indicando con el desvío que se trata de un rayo cargado negativamente. Este rayo se llama Rayos catódicos e indican que la materia posee partículas cargadas negativamente. (De la misma forma se determino la presencia de un rayo anódico que correspondía a partículas cargadas positivamente). Este fue el comienzo de los electrones y protones como partículas subatómicas. Según Thomson el átomo era una masa que tendría mezclada partículas positivas y negativas (como una galleta cuky donde la masa sería positiva y los chips de chocolate serían los electrones). Se determinó también que el tamaño de un electrón sería mucho menor que la del protón

Rutherford (1871-1937)

Rutherford hizo incidir el rayo catódico con una lámina muy delgada de oro. Rutherford esperaba que el rayo chocara con la lamina y la traspasara (debido al pequeño grosor de esta lámina) pero los resultados mostraron que la mayor parte del rayo paso, pero una pequeña proporción de electrones, se desviaban de su trayectoria e incluso algunas se devolvían al punto de origen. Rutherford quedó impactado por estos resultados, no podía entender como partículas podían devolverse. La conclusión fue que la lamina que está formada por átomos, no es una masa positiva no muy densa con electrones entremedio, sino es principalmente vacío (lo que explica que el rayo atraviese tan fácilmente) pero en el centro y ocupando una mínima parte de este átomo, esta el núcleo que tiene casi toda la masa del átomo, pero en muy poco volumen (es decir, muy denso) y cada vez que un electrón del rayo catódico choca con este núcleo, el electrón se devuelve o cambia su dirección por un efecto de la carga positiva del núcleo.

Conclusiones

•La mayor parte de la masa de un átomo y toda su carga positiva se concentra en una región pequeña , llamada núcleo.

•Los electrones están moviéndose constantemente alrededor del núcleo.

•La mayor parte del átomo es espacio vacío.

Número atómico (Z): indica el número de protones que hay en el núcleo. Si hablamos de un átomo, es decir, con carga neutra, el número de electrones sería el mismo que de protones. Este número atómico es el número que identifica la posición de un elemento en la tabla periódica y también se puede escribir en la esquina inferior izquierda de el símbolo de un elemento químico. Por ejemplo, carbono que tiene un numero atómico de 6 y por lo tanto tiene 6 protones y por ende 6 electrones, se escribiría:  6C

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