Átomos y elementos

1. Partículas Fuente de partículas  Lámina de oro Átomos de oro Pantalla de centelleo 1 Átomos y elementos Física y Química 4.º ESO 1 El experimento de Rutherford E. Rutherford y su discípulo Geiger lanzaron rayos “alfa” contra una delgada lámina de oro y analizaron el resultado. Comprobaron que sólo unas pocas partículas sufrían desviación o eran devueltas.

2. Electrón Núcleo 1 Átomos y elementos Física y Química 4.º ESO 2 Modelo atómico nuclear Rutherford propuso un modelo de átomo que explicaba los resultados de su experiencia, el modelo atómico nuclear. • El átomo está constituido por un núcleo central que concentra la carga positiva y casi toda la masa del átomo. • En la corteza están los electrones, con carga negativa, girando en órbitas concéntricas alrededor del núcleo. • El tamaño del núcleo es muy pequeño en comparación con el tamaño de todo el átomo, y además, entre el núcleo y la corteza hay espacio vacío.

3. Protón Neutrón 1 Átomos y elementos Física y Química 4.º ESO 3 El núcleo atómico El núcleo es la parte central del átomo y en él está concentrada la casi totalidad de la masa del mismo. Las partículas constituyentes del núcleo son: PROTONES Son partículas con carga eléctrica positiva y con una masa que equivale aproximadamente a la unidad de masa atómica Las fuerzas nucleares se ejercen entre partículas situadas a muy corta distancia (así están los protones y neutrones del núcleo), y son capaces de estabilizar al núcleo ya que tienen una intensidad mucho mayor que las fuerzas repulsivas de tipo eléctrico entre los protones. NEUTRONES Son partículas sin carga eléctrica y con una masa semejante a la del protón.

4. X A ISÓTOPOS DE HIDRÓGENO Z 1 Átomos y elementos Física y Química 4.º ESO 4 Número atómico y número másico Para definir la estructura de un átomo se utilizan dos conceptos: EL NÚMERO ATÓMICO (Z) Es el número de protones que tiene un átomo (coincide con el número de electrones si el átomo es neutro) EL NÚMERO MÁSICO (A) Es la suma del número de protones y el número de neutrones que tiene un átomo. Los átomos del mismo elemento (con igual número atómico) y distinto número másico reciben el nombre de isótopos. Estos números se representan a la izquierda del símbolo químico del elemento X. Protio Deuterio Tritio

5. Electrón Núcleo Órbitas 1 Átomos y elementos Física y Química 4.º ESO 5 El modelo atómico de Bohr En 1913 Niels Bohr propuso un nuevo modelo para el átomo de hidrógeno en forma de postulados. Los electrones giran en órbitas circulares en torno al núcleo debido a la atracción eléctrica protón-electrón. Energía El electrón sólo puede ocupar determinadas órbitas o niveles energéticos. Estos niveles se designan como n = 1, 2, 3… El electrón, moviéndose en su órbita no pierde energía. Si pasa de una órbita externa a otra interna desprende energía. Para la transición contraria la absorbe. n =1 n =2

6. 6 10 14 2 1 Átomos y elementos Física y Química 4.º ESO 6 La corteza atómica Actualmente se habla de probabilidades y “nube electrónica” para describir la corteza atómica. Se ha ampliado el número de niveles energéticos considerando subniveles dentro de cada nivel, donde cabe un número determinado de electrones. SUBNIVELES Un orbital es aquella región del espacio donde hay más probabilidad de encontrar al electrón. n=1 1s n=2 2p 2s NIVEL DE ENERGÍA n=3 3p 3d 3s Los cuatro tipos de orbitales se designan con las letras s, p, d, y f. n=4 4p 4d 4f 4s Nº de electrones en cada subnivel

7. 1 Átomos y elementos Física y Química 4.º ESO 7 Forma de algunos orbitales NÚCLEO Orbital S Orbital D Orbital P

8. Elemento Configuración electrónica 1 Átomos y elementos Física y Química 4.º ESO 8 Configuración electrónica 1s2 2s1 Litio 1s2 2s2 2p6 3s1 Sodio 1s2 2s22p6 3s2 3p6 4s1 Potasio 1s2 2s2 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s1 Rubidio En los átomos con varios electrones, los electrones llenan los subniveles empezando por los de menor energía y siguiendo un orden creciente de energía, hasta que cada uno de ellos se completa. Observa que el subnivel 3d se llena después del 4s a pesar de pertenecer a un nivel inferior. La expresión de la distribución de los electrones de un átomo en subniveles se denomina configuración electrónica.

9. 1 Átomos y elementos Física y Química 4.º ESO 9 El sistema periódico: periodos y grupos Tras sucesivos intentos de clasificación de los elementos químicos, estos han quedado ordenados según sus propiedades y su estructura atómica. En un periodo, cada elemento tiene un protón y un electrón más que el anterior Los elementos de propiedades químicas parecidas se colocan en un grupo o columna. PERIODO 1 2 3 GASES NOBLES HALÓGENOS 4 NITROGENEIDEOS ANFÍGENOS TÉRREOS CARBONOIDEOS ALCALINOS ALCALINOTÉRREOS METALES DE TRANSICIÓN EXTERNA 5 6 7 LANTÁNIDOS METALES DE TRANSICIÓN INTERNA ACTÍNIDOS

10. 1 Átomos y elementos Física y Química 4.º ESO 10 El sistema periódico: metales, semimetales y no metales

11. Número atómico Símbolo Negro - sólido Azul - líquido Rojo - gas Violeta - artificial Masa atómica 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 Nombre Grupo I A II A III B IV B V B VI B VII B VIII I B II B III A IV A V A VI A VII A Gases nobles Periodo Metales Semimetales No metales Inertes 1 2 He 4,003 Helio 1 H 1,008 Hidrógeno 2 3 Li 6,94 Litio 4 Be 9,01 Berilio 5 B 10,81 Boro 6 C 12,01 Carbono 7 N 14,01 Nitrógeno 8 O 16,00 Oxígeno 9 F 18,99 Flúor 10 Ne 20,18 Neón 3 11 Na 22,99 Sodio 12 Mg 24,31 Magnesio 13 Al 26,98 Aluminio 14 Si 28,09 Silicio 15 P 30,97 Fósforo 16 S 32,07 Azufre 17 Cl 35,45 Cloro 18 Ar 39,95 Argón 4 19 K 39,10 Potasio 20 Ca 40,08 Calcio 21 Sc 44,96 Escandio 22 Ti 20,18 Titanio 23 V 50,94 Vanadio 24 Cr 54,94 Cromo 25 Mn 54,94 Manganeso 26 Fe 55,85 Hierro 27 Co 58,70 Cobalto 28 Ni 58,70 Niquel 29 Cu 63,55 Cobre 30 Zn 65,38 Zinc 31 Ga 69,72 Galio 32 Ge 72,59 Germanio 33 As 74,92 Arsénico 34 Se 78,96 Selenio 35 Br 79,90 Bromo 36 Kr 83,80 Criptón 5 37 Rb 85,47 Rubidio 38 Sr 87,62 Estroncio 39 Y 88,91 Itrio 40 Zr 91,22 Circonio 41 Nb 92,91 Niobio 42 Mo 95,94 Molibdeno 43 Tc (97) Tecnecio 44 Ru 101,07 Rutenio 45 Rh 102,91 Rodio 46 Pd 106,4 Paladio 47 Ag 107,87 Plata 48 Cd 112,40 Cadmio 49 In 114,82 Indio 50 Sn 118,69 Estaño 51 Sb 121,75 Antimonio 52 Te 127,60 Telurio 53 I 126,90 Yodo 54 Xe 131,30 Xenón 6 55 Cs 132,91 Cesio 56 Ba 137,33 Bario 57 La 138,91 Lantano 72 Hf 178,49 Hafnio 73 Ta 180,95 Tántalo 74 W 183,85 Wolframio 75 Re 186,21 Renio 76 Os 190,2 Osmio 77 Ir 192,22 Iridio 78 Pt 195,09 Platino 79 Au 196,97 Oro 80 Hg 200,59 Mercurio 81 Tl 204,37 Talio 82 Pb 207,19 Plomo 83 Bi 208,98 Bismuto 84 Po (209) Polonio 85 At (210) Astato 86 Rn (222) Radón Metales 7 87 Fr (223) Francio 88 Ra (226) Radio 89 Ac (227) Actinio 104 Rf (261) Rutherfordio 105 Db (262) Dubnio 106 Sg (263) Seaborgio 107 Bh (262) Bohrio 108 Hs (265) Hassio 109 Mt (266) Meitnerio No metales 58 Ce 140,12 Cerio 59 Pr 140,91 Praseodimio 60 Nd 144,24 Neodimio 61 Pm (145) Promecio 62 Sm 150,35 Samario 63 Eu 151,96 Europio 64 Gd 157,25 Gadolinio 65 Tb 158,93 Terbio 66 Dy 162,50 Disprosio 67 Ho 164,93 Holmio 68 Er 167,26 Erbio 69 Tm 168,93 Tulio 70 Yb 173,04 Iterbio 71 Lu 174,97 Lutecio Lantánidos 6 91 Pa (231) Protoactinio 92 U 238,03 Uranio 93 Np 237 Neptunio 94 Pu (244) Plutonio 95 Am 20,18(243) Americio 96 Cm (247) Curio 97 Bk (247) Berquelio 98 Cf (251) Californio 99 Es (254) Einstenio 100 Fm (257) Fermio 101 Md (258) Mendelevio 102 No (255) Nobelio 103 Lr (260) Laurencio 90 Th 232,04 Torio Actínidos 7 1 Átomos y elementos Física y Química 4.º ESO 11 El sistema periódico

12. 1 Átomos y elementos Física y Química 4.º ESO 12 Estructura electrónica El número que indica el periodo nos informa del número de niveles o capas electrónicas del elemento.

13. 1 Átomos y elementos Física y Química 4.º ESO 13 Electrones de valencia Todos los elementos de un mismo grupo tienen el mismo número de electrones en su última capa, son los electrones de valencia. Los electrones de valencia determinan el comportamiento químico del elemento y sus propiedades.

14. – – + + 1 Átomos y elementos Física y Química 4.º ESO 14 Propiedades periódicas de los elementos: tamaño de los átomos Para comparar el tamaño de los átomos de los elementos químicos, relacionamos entre sí a aquellos que forman parte de un mismo grupo y también a los que están en el mismo periodo. El número de capas aumenta y los electrones se encuentran cada vez más alejados del núcleo. En unmismo período, el mayor volumen corresponde a los elementos alcalinos, y disminuye paulatinamente al avanzar en el período hasta llegar a los halógenos. Los electrones de valencia están en el mismo nivel mientras que el número de protones aumenta y estos electrones serán atraídos por el núcleo con mayor fuerza. En general, dentro de un grupo el tamaño de los átomos aumenta al descender en el grupo .

15. + – + – 1 Átomos y elementos Física y Química 4.º ESO 15 Propiedades periódicas de los elementos: electronegatividad La electronegatividad es la capacidad que tienen los átomos de atraer electrones cuando se unen con otros átomos. Disminuyen los niveles energéticos y la atracción por los electrones es mayor. Dentro de unmismo período, la electronegatividad aumenta hacia la derecha. El nivel energético es el mismo pero aumenta la carga del núcleo. En un mismo grupo la electronegatividad aumenta hacia arriba.

16. – – + – + – + 1 Átomos y elementos Física y Química 4.º ESO 16 Propiedades periódicas de los elementos: reactividad La reactividad química es latendencia que tiene un elemento a reaccionar con otros . La reactividad de los no metales aumenta de abajo a arriba en los grupos y de izquierda a derecha en los períodos. En un período la reactividad de los metales aumenta de derecha a izquierda. En un grupo la reactividad química de los metales aumenta hacia abajo.