El potasio es necesario para la
generación de impulsos nerviosos, la contracción muscular y la regulación de
líquido extracelular. Se encuentra en los cereales integrales, legumbres,
carnes, vegetales y frutas como el plátano y la naranja. Su exceso afecta la
mente y la frecuencia cardiaca.
6.
CLORO (Cl):
Interviene en la formación de jugos
digestivos, jugo pancreático y de la bilis, el transporte de oxigeno y el
anhídrido carbónico, la estabilidad de las proteínas, el impulso nervioso y en
la contracción muscular. Además mantiene el equilibrio acido-base en las
células. Se adquiere en la sal de cocina. Su exceso produce dolores de cabeza y
afecta la frecuencia cardiaca.
7.
AZUFRE (S):
Interviene en
la formación de las proteínas, vitaminas y hormonas, secreción de la bilis,
esencial en las células epiteliales. Se encuentra en el ajo, pescado, cebollas
y yema de huevo.
MICROELEMENTOS
1.
COBRE (Cu):
El cobre está presente en muchas enzimas y en proteínas.
Una parte se almacena en el hígado y el bazo. El cobre es necesario para la
síntesis de hemoglobina, proteína conjugada responsable del transporte de
oxígeno en la sangre, e interviene en numerosas reacciones metabólicas. Está
presente en alimentos como hígado, mariscos, legumbres, cereales integrales,
carnes y frutos secos. Componente de los
tejidos vivientes; necesario para el funcionamiento normal de las células. Componente de muchas enzimas, por ejemplo: la enzima
necesaria para la síntesis de la melanina y la que contribuye a la formación de
los vasos sanguíneos, tendones y huesos. Se encuentra en el pescado y
frijol.
2.
HIERRO (Fe):
El hierro es un componente de la hemoglobina,
proteína en la que se localiza alrededor del 66% del hierro del organismo. El
hierro se encuentra en alimentos como carnes, hígado, yema de huevo, legumbres,
mariscos, cereales, espinacas y frutos secos. Este mineral no es absorbido con
facilidad por el sistema digestivo. Su deficiencia produce anemia, afecta el
crecimiento, afecta el sistema hormonal e inmunológico.
3.
IODO (I):
El yodo es imprescindible
para la síntesis de las hormonas de la glándula tiroides que regulan el índice
metabólico. Las fuentes de yodo son la sal yodada, los vegetales que proceden
de suelos ricos en yodo, las algas, los pescados de mar y los mariscos. Su
deficiencia produce obesidad, arteriosclerosis y la capacidad mental. Su
deficiencia en adultos, causa bocio (aumento, difuso o nodular, de la glándula tiroidea) e hipotiroidismo.Es constituyente de la tiroxina.
4.
ZINC (Zn):
El cinc forma parte de un gran número de enzimas. Es
necesario para el crecimiento y para la cicatrización de las heridas. Se
encuentra en alimentos como pescados, carnes, mariscos, huevos, lácteos, frutos
secos y cereales integrales. Su deficiencia afecta el sistema inmunológico,
produce esterilidad, fatiga, problemas en la piel. Ayuda a regular la síntesis de algunas proteínas
necesarias para el crecimiento y reparación de tejidos. Su deficiencia puede ocasionar trastornos de
la memoria.
5.
FLUOR (F):
El flúor es un componente de los huesos y los
dientes. Los fluoruros, una clase de compuestos de flúor, son importantes para
evitar la desmineralización de los huesos. El alimento que contiene más
fluoruro es el pescado. Por otra parte, la fluorización del agua ha demostrado
ser una medida efectiva para evitar el deterioro de la dentadura.
OLIGOELEMENTOS
1.
SILICIO (Si):
Permite la
asimilación de calcio, formación de células y nutrición de tejidos. Presente en
el agua y vegetales.
2.
NÍQUEL (Ni):
Funcionamiento
del páncreas y se encuentra en las
legumbres, cereales y espinacas.
3.
CROMO (Cr):
Transporte de
proteínas, mejora la diabetes, presente en la levadura de cerveza, cebolla,
lechuga, aceites vegetales y grasas y papas.
4.
LITIO (Li):
Regula el
sistema nervioso central, presente en los vegetales, papas, crustáceos y
pescados.
5.
MOLIBDENO (Mo):
Prevenir la
anemia y la caries, presente en el trigo, legumbres, cereales y vegetales
verdes.
6.
SELENIO (Se):
Desintoxicante del organismo, antioxidante que previene el
envejecimiento de los tejidos y previene algunos tipos de cáncer. Alivia los
malestares de la menopausia. Se encuentra en el trigo, cebollas, ajos, tomate,
levadura de cerveza y brócoli.
ELEMENTOS
PELIGROSOS
1.
ALUMINIO (Al):
Interviene en
procesos degenerativos del cerebro como el Alzheimer.
2.
MERCURIO (Hg):
Produce
trastornos gástricos, vómitos, déficit neurológico.
3.
PLOMO (Pb):
Provoca
saturnismo y daños renales.
FIGURA Nº 1
DIETA BALANCEADA
Pirámide de alimentos más saludables
La pirámide de alimentos más saludables es una guía
visual útil para seguir una dieta equilibrada. En el ápice están los alimentos
que deben consumirse en menos cantidad.
CUADRO Nº 1
Minerales
Tabla periódica del Dr. Gil Chaverri (1952)
Construye una tabla basada en la
estructura electrónica y en orden ascendente del número atómico de los
elementos. Se organiza en grupos, famlias y períodos.
ACTIVIDAD
2.
Pinte de color verde los no
metales, de color amarillo los metales y de color rojo los metaloides en la
tabla anterior.
Elementos químicos
Símbolo,
número atómico y masa atómica de los elementos químicos.
*Se sugieren aprender nombre y
símbolo
METALES PESADOS Y SEMIMETALES
Algunos ejemplos son: Talio,
Bario, Cadmio, Plomo, Mercurio, Cromo, Cinc, Níquel, Cobre, Arsénico (entre
otros).
Las fuentes de estos sustancias pueden ser natural o artificial.
Yacimientos de minerales (o anomalías geoquimicas como zonas de alteración
hidrotermal) pueden mostrar contenidos elevados de metales pesadas y otros
oligoelementos en el suelo y el agua. Por procesos naturales
(meteorizacion) los elementos químicos nocivos pueden ser liberados al suelo y
al agua – alcanzando a veces valores que sobrepasan todas las normas
permisibles.
Aparte de esto, los metales pesadas tienen gran distribución y un amplio
espectro de aplicaciones en industria y técnica. Los relaves que produce
la minería contienen muchas veces (o sea, siempre) metales pesadas como plomo o
mercurio.
TRABAJO DIRIGIDO 3
INDICACIONES: En grupos de 4 estudiantes responda en su
cuaderno lo siguiente:
1. Establezca el concepto de elemento químico.
2. Describa tres criterios que se utilizan para dar nombre y
simbolizar a los elementos químicos y justifique por que es importante hacerlo.
3. Construya un cuadro comparativo describiendo las
características de los metales, no metales y metaloides. De 10 ejemplos de cada
uno.
4. Elabore tres cuadros comparativos, uno sobre los macro
elementos, otro sobre los micros elementos y uno sobre los oligoelementos
destacando en cada uno; los principales elementos presentes, la importancia
para el organismo y los alimentos donde
se obtienen de la dieta.
5. Realice la practica A y B
PRACTICA TEMA III. ELEMENTOS QUIMICOS
PARTE A. COMPLETAR.
Seguidamente se presenta una práctica que
le ayudará a memorizar los símbolos químicos de algunos elementos
importantes. Escriba en el espacio el
blanco el nombre ó el símbolo del elemento correspondiente.
1.
Si el símbolo del elemento es una letra, se anota siempre mayúscula. El símbolo del hidrógeno es H y el símbolo
del oxígeno es _________.
2.
El símbolo del bromo está formado con las dos primeras letras de la
palabra, por lo que el símbolo del bromo es__________
3.
El nitrógeno _______ y el neón ________, son gases a temperatura
ambiente.
4.
El tercer elemento de la triada es el níquel, el ________, N y el ____________ Ne, son
gases, el níquel ______ en cambio es un metal sólido.
5.
Las dos primeras letras del nombre de los elementos magnesio y manganeso
son iguales, por lo que sus símbolos se forman con la primera y tercera letra
de su nombre, el símbolo del magnesio es _____ y el del manganeso _________.
6.
El _______, H es más común que el ____________ He.
7.
Dos metales importantes son el calcio y el cobalto. El símbolo del calcio es_______ y el del
cobalto _______.
8.
la fórmula de la piedra caliza es CaCO3 . La fórmula indica que está formada por tres
elementos llamados: _____________,
_______________ y ________________.
9.
El _______, Cl es un gas y un no metal, el _____________, Cr es un sólido y un metal.
10. Como el símbolo Ca se había
otorgado al _____, para el cadmio se eligió el símbolo __________.
11. El hierro _____ se puede
proteger de la oxidación recubriéndolo con _________, Cd o con ___________, Cr
12. Algunas personas envuelven sus
alimentos en papel de _____________, Al.
13. El Si ___________ es importante
porque se utiliza en la fabricación de transistores.
14. El arsénico, _____ Silicio,
______ y azufre, _____ son no- metales.
15. Hay otros elementos no-
metálicos cuyo símbolo es una sola
mayúscula. El s símbolo del boro es
______, el del fósforo ____________, el del flúor es ______________, el del yodo __________ y el
del oxígeno _________.
16. El latón es una aleación de
____________, Cu y _______________, Zn mientras que el bronce es una aleación
entre el cobre, _____ y el estaño,
______.
17. Debe distinguirse entre Ag que
es el s símbolo de la ________ y el mercurio con símbolo _______.
18. Las obturaciones dentales
pueden tener entre otros metales, _________ Au, o ____________, Ag.
19. Los compuestos del
______________, Ba se utilizan para hacer visible el tracto digestivo a los
rayos x.
20. Los cubiertos pueden hacerse de
Ag, _______ casi pura o buen con un baño de plata, _______.
21. El mercurio es un metal
líquido, su nombre deriva de la palabra “hydragyrum”,
el símbolo es ________.
22. Hay elementos importantes que
comienzan con B, como por ejemplo. El bromo, ______ el bismuto ______ y el bario ______.
23. La mayoría de los fertilizantes
contienen fósforo _____ elemento indispensable para la vida de las plantas.
PARTE B. SELECCIÓN.
1. Lea la siguiente información.
¿Cuáles son los nombres de los oligoelementos que completan los espacios en
blanco, en orden respectivo?
A)
Zinc y cobre.
B)
Cobre y hierro.
C)
Cobalto y yodo.
D)
Selenio y magnesio.
- Los
oligoelementos cuya ausencia produce, respectivamente, bocio y anemia, son
en el orden correspondiente
A) yodo y hierro.
B)
potasio y cobre.
C)
selenio y potasio.
D) yodo y magnesio.
3. Lea las siguientes proposiciones:
¿Cuáles proposiciones
corresponden al yodo y al zinc?
A)
Yodo: 1 y 2; zinc: 3 y 4
B)
Yodo: 1 y 4; zinc: 2 y 3
C)
Yodo: 2 y 3; zinc: 1 y 4
D)
Yodo: 3 y 4; zinc: 1 y 2
- Lea la
siguiente información relacionada con un oligoelemento.
Ø Componente de muchas enzimas, por ejemplo: la enzima necesaria para la |
La información corresponde al
oligoelemento denominado
A)
zinc.
B)
yodo.
C) cobre.
D) cobalto.
- Analice el siguiente esquema.
¿Cuál es el nombre del elemento
que completa correctamente el esquema anterior?
A) Hierro.
B) Calcio.
C) Níquel.
D) Fósforo.
- Lea la
información que se presenta en la siguiente tabla, en dos columnas,
relacionada con los elementos esenciales para la vida.
1 Componente esencial de los huesos. |
|
a. b. c. d. |
2 Su balance es indispensable para el funcionamiento | ||
3. Constituye la molécula de hemoglobina. | ||
4. Forma parte de los ácidos nucleicos, ATP y de los |
¿Cuál es la forma correcta de
relacionar la información de las columnas?
A) | 1 c, | 2 b, | 3 a, | 4 d |
B) | 1 a, | 2 c, | 3 d, | 4 b |
C) | 1 b, | 2 d, | 3 c, | 4 a |
D) | 1 d, | 2 a, | 3 b, | 4 c |
- Lea el siguiente texto.
Los elementos citados en el texto se clasifican, en orden respectivo como
A)
metales.
B)
no metales.
C)
metal y no metal.
D)
no metal y metal.
- Analice la
siguiente información.
La forma
correcta de asociar las especies químicas, con las características citadas, se
ubica en la opción
A)
1- b y d; 2- a y c
B)
1- a y c; 2- b y d
C)
1- a y b; 2- c y d
D) 1- c y d; 2- a y b
- Un
estudiante de Química determina características
de dos elementos cuyos nombres desconoce,
de acuerdo
con las características determinadas por el estudiante ¿cómo clasifica usted
estos elementos?
A)
Metales.
B)
No metales.
C)
1- Metal y 2-no metal.
D)
1- No metal y 2-metal.
10. Lea el siguiente texto.
En la descripción se hace referencia a nueve elementos químicos;
los nombres que se encuentran subrayados, en orden respectivo, corresponden a los símbolos que se localizan en la opción
A) C, Mn,Cu y S
B) Ca,Mn,Co y S
C) C, Mg,Co y Se
D) Ca, Mn, Cu y S
11. Lea los siguientes textos que describen características de elementos
químicos.
De ellos se puede afirmar que
A)
1 y 2 corresponden a elementos
metálicos.
B)
1 y 2 corresponden a elementos no
metálicos.
C)
1 corresponde a un elemento
metálico y 2 a
un no metálico.
D)
1 corresponde a un elemento no
metálico y 2 a
un metálico.
12. Lea el siguiente texto.
En el texto se hace referencia a
nueve elementos químicos; los símbolos de los que se encuentran subrayados, en
orden respectivo, se localizan en la opción
A)
F, Mg, K y P C) P, Mn, K y F
B)
F, Mn, P y K D) P, Mg, Po y F
13. De las siguientes características identificadas con números,
¿Cuáles
corresponden a los elementos metálicos?
A)
2 y 3 C) 3 y 4
B)
Solamente 3 D)
Solamente 2
15.
Observe la siguiente información.
Símbolo |
Nombre del elemento |
1 - Rb 2 - Sr 3 - Sn 4 - F | a) b) c) d) Estroncio. |
¿Cuál es la
forma correcta de asociar los símbolos de los elementos con sus respectivos
nombres?
A)
1 – c, 2 – b, 3
– d, 4 – a
B)
1 – c, 2 – d, 3
– b, 4 – a
C)
1 – c, 2 – b, 3
– a, 4 – d
D)
1 – c, 2 – d, 3
– a, 4 – b
16.
De las siguientes propiedades,
identificadas con números:
¿Cuáles caracterizan a los elementos, oxígeno y
aluminio, en orden respectivo?
A)
I – II y III
– IV.
B)
I – III y II –
IV.
C)
I – IV y II – III.
D)
II -III y I –
IV.
17.
Analice el siguiente esquema.
La forma correcta de asociar las especies químicas numeradas, con las
características identificadas con letras, se ubica en la opción
A)
1- b y d; 2- a y c.
B)
1- a y c; 2- b y d.
C)
1- a y b, 2- c y d.
D) 1- c y d, 2- a y b.
18.
Lea la siguiente descripción.
¿Cuál opción contiene el nombre de dos elementos que se localizan en el
mismo grupo que el calcio?
A)
Carbono y cobre.
B)
Azufre y carbono.
C)
Azufre y aluminio.
D)
Berilio y magnesio.
19.
De las siguientes características
identificadas con números,
|
| |
2. |
| |
| 3. Poseen una electronegatividad | |
4. Se presentan en los tres estados de la |
| |
¿cuáles corresponden a los elementos no metálicos?
A)
1, 2 y 3
B)
1, 2 y 4
C)
2, 3 y 4
D)
1, 3 y 4
20.
Observe la
información presente en el siguiente cuadro.
Elemento | Característica |
1. Bromo. | a. Fácilmente se transforma en hilos. |
2. Cobre. | b. Gas incoloro a temperatura ambiente. |
3. Nitrógeno. | c. Se encuentra en estado líquido a 25ºC. |
La forma correcta de asociar los nombres de los elementos con las
características identificadas con letras, se ubican en la opción.
A) 1 a, 2 c, 3 b.
B) 1 c, 2 a, 3 b.
C) 1 b, 2 c, 3 a.
D) 1 c, 2 b, 3 a.
21.
Lea con atención la información
siguiente.
¿A cuál
elemento corresponde la información anterior?
A) Flúor.
B) Hierro.
C) Fósforo.
D) Potasio.
22. La siguiente descripción hace referencia a problemas ocasionados en el
organismo humano por carencia de un oligoelemento.
Su deficiencia produce en el feto malformaciones |
¿Cuál es el nombre del
oligoelemento cuya carencia ocasiona el problema descrito anteriormente?
A)
Potasio.
B)
Cobalto.
C)
Calcio.
D)
Zinc.
23. Lea la siguiente información.
La información anterior se refiere a propiedades
que caracterizan a las sustancias denominadas
A) metales.
B) cationes.
C) no metales.
D) gases nobles.
24. Lea el siguiente texto.
Los
símbolos correctos de los cuatro elementos químicos anotados en el texto, en
orden respectivo son
A) Au, Ag, Co, y P
B) Pt, Au, Co y P
C) Au, Ag, Cu y Pt
D) Or, Pt, Co y Pt
25. Lea el siguiente texto.
Los nombres de los elementos
subrayados en el texto anterior se representan, respectivamente, con los
símbolos
A) N, O, Ag
B) Ni, O, Ar
C) N, O, Ar
D) Ni, O, Ag
26. De los siguientes elementos químicos representados por el
símbolo.
Seleccione el más
electronegativo y el menos electronegativo de ellos, respectivamente
A) O y Si
B) C y S
C) N y P
D) O y S
27.Dentro del recuadro aparecen los símbolos de cuatro elementos químicos.
El nombre correcto de los elementos cuyos símbolos
están ubicados dentro del recuadro son
A) 1- hierro, 2-plomo, 3-flúor, 4-azufre
B) 1- francio, 2-potasio, 3-flúor, 4-sodio
C) 1- hierro, 2-platino, 3-francio, 4-sodio
D) 1- hierro, 2-potasio, 3-francio, 4-azufre
27. Lea el siguiente texto.
En
relación con las especies químicas subrayadas en el texto anterior se puede
afirmar que
A) 1 ejemplifica un elemento y 2 un compuesto.
B) 1 ejemplifica un compuesto y 2 una mezcla.
C) ambas son mezclas homogéneas.
D) ambas son elementos químicos.
28. Lea las siguientes propiedades.
Poseen
brillo, son maleables y tienen altos puntos de fusión
Las anteriores son propiedades de las sustancias llamadas
A) metales.
B) halógenos.
C) no metales.
D) calcógenos.
29. Lea la siguiente lista de elementos.
1. |
Los números que identifican el nombre de tres ejemplos de
elementos no metálicos son
A) 1, 2 y 3
B) 2, 4 y 6
C) 6, 4 y 5
D) 1, 3 y 5
30. ¿Cuáles son los símbolos de los elementos químicos
aluminio y berilio?
A) Au y B
B) Al y Be
C) As y Br
D) Ag y Ba
31. Los símbolos químicos Cu y Ni corresponden a los
elementos químicos denominados
A) cobre y níquel.
B) cobalto y níquel.
C) cobre y nitrógeno.
D) cobalto y nitrógeno.
32. Lea las siguientes características de un elemento químico
metálico.
¿Cuál es el nombre del elemento químico al
que se hace referencia?
A) Hidrógeno.
B) Magnesio.
C) Mercurio.
D) Helio.
33. Considere la información dentro del recuadro.
La información anterior describe a los
elementos clasificados como
A) metálicos.
B) anfóteros.
C) no-metales.
D) trans-uránicos.
34. El no metal, que se presenta en estado líquido a
temperatura ambiente se llama
A) carbono.
B) bromo.
C) cromo.
D) boro.
35. El símbolo con el que se representa al elemento químico
magnesio es
A) Mo
B) Hg
C) Mn
D) Mg
36. El símbolo con el que se representa al elemento químico
estaño es
A) Sb
B) At
C) Sn
D) Se
37. ¿Cuál es el símbolo de un elemento químico que se
caracteriza por ser dúctil, maleable, buen conductor de la electricidad y el
calor?
A) I
B) C
C) He
D) Ag
38.
Lea la información
contenida en el recuadro.
¿Cuál es el símbolo del elemento químico que
produjo el envenenamiento?
A) Pu.
B) Pb.
C) Pd.
D) Pt.
TEMA IV
El átomo
OBJETIVO:
-
Describir las principales partículas que constituyen el
átomo y su relación con el numero atómico, numero másico, isotopos y masa
atómica promedio.
El átomo, es la unidad más pequeña
posible de un elemento químico que no puede dividirse por procesos químicos. En
la filosofía de la antigua Grecia, la palabra “átomo” se empleaba para
referirse a la parte de materia más pequeña que podía concebirse.
FIGURA Nº 1
ESTRUCTURA DEL ÁTOMO
CUADRO Nº 1
PARTÍCULAS FUNDAMENTALES
NOMBRE | CARGA (C) | MASA (g) | CARGA | UBICACIÓN | MASA RELATIVA (uma) |
PROTÓN(p+) | 1,6exp-19 | 1,67exp-24 | +1 | NÚCLEO | 1 |
ELECTRÓN(e-) | -1,6exp-19 | 9,11exp-28 | -1 | NUBE | 1/ 1840 |
NEUTRÓN(no) | 0 | 1,67exp-24 | 0 | NÚCLEO | 1 |
El tamaño del átomo
La curiosidad acerca del tamaño y masa
del átomo atrajo a cientos de científicos durante un largo período en el que la falta de instrumentos y técnicas
apropiadas impidió lograr respuestas satisfactorias.
Posteriormente se diseñaron numerosos
experimentos ingeniosos para determinar el tamaño y peso de los diferentes
átomos.
Los átomos son muy pequeños; su diámetro
es del orden de una diezmillonésima de milímetro, y todos ellos tienen
aproximadamente el mismo tamaño – el mayor no llega a superar en tres veces al
más pequeño. Para poder darnos una idea de lo que significa una diezmillonésima
de milímetro, basta la consideración de que en el punto que ponemos al final de
uno de estos párrafos hay suficiente espacio para unos tres mil millones de
átomos.
Por ejemplo: El átomo más ligero, el de
hidrógeno, tiene un diámetro de aproximadamente 10,10 m. (0,0000000001 m) y
una masa alrededor de 1,7 x l0,27 Kg (la fracción de un kilogramo representada
por 17 precedido de 26 ceros y una coma decimal). Un átomo es tan pequeño que
una sola gota de agua contiene más de mil trillones de átomos.
PARTES DEL ATOMO
El
átomo consta de dos partes fundamentales: la nube elctrónica y el núcleo.
A. Nube electrónica:
Espacio en el cual se encuentran los
electrones, en forma difusa y deslocalizada.
B. Núcleo atómico:
Estructura central del átomo. Posee carga
eléctrica positiva, masa central de un átomo cargada
positivamente, alrededor de la cual se encuentran los electrones orbitales. El
núcleo está compuesto por los llamados nucleones (protones y neutrones) y
contiene casi toda la masa del átomo
El átomo está formado por un pequeño núcleo, cargado
positivamente, rodeado de electrones. El núcleo, que contiene la mayor parte de
la masa del átomo, está compuesto a su vez de neutrones y protones, unidos por
fuerzas nucleares muy intensas, mucho mayores que las fuerzas eléctricas que
ligan los electrones al núcleo
EL ELECTRÓN (e-)
Es un corpúsculo de carga eléctrica negativa,
que forma parte del átomo y constituye la electricidad.
El descubrimiento del electrón
En la segunda mitad del siglo XIX,
diversos investigadores se dedicaron a estudiar los efectos que producía una
descarga eléctrica en gases encerrados en un tubo de vidrio a muy baja presión.
Emplearon un tubo de vidrio cuyo interior
contaba con dos placas metálicas (Electrodos) conectadas una al polo positivo y
otra al polo negativo de una fuente de alta tensión, actuando como ánodo y
cátodo respectivamente. Además el tubo presentaba una conexión lateral que
permitía conectarlo a una bomba para
hacer el vacío al aplicar la alta tensión desde el cátodo salían haces de luz
blanca débil que se denominaron rayos catódicos.
FIGURA Nº 2
Tubo de Crookes
El químico y físico británico William
Crookes construyó en la década de 1870 el llamado tubo de Crookes, antecesor
del tubo de imágenes de la moderna televisión para investigar las propiedades
de los rayos catódicos. Al hacer el vacío en el tubo y aplicarle una alta
tensión, uno de los extremos del tubo se pone incandescente debido a los rayos
catódicos que golpean contra el cristal.
Estos rayos viajan hasta incidir en la
superficie interna del extremo opuesto del tubo. La superficie está recubierta
con un material fluorescente, de manera que se observa una intensa
fluorescencia de luz cuando la superficie es bombardeada por los electrones. El
análisis de estos rayos permitió comprobar que estaban formadas por partículas
de electricidad negativa, dándoles el nombre de electrones.
En algunos experimentos al tubo de rayos
catódicos se agregaron dos placas cargadas eléctricamente y un electroimán.
La teoría electromagnética establece que un
cuerpo cargado en movimiento se comporta como un imán y puede interactuar con
los campos eléctrico y magnético a través de los cuales pasa. Dado que el rayo
catódico es atraído por la placa con cargas positivas y repelido por la placa
con cargas negativas, es claro que debe estar formado por partículas negativas.
En las postrimetrías del siglo XIX J.J.
Thompson, utilizó un tubo de rayos catódicos y su conocimiento acerca de los
efectos de las fuerzas eléctrica y magnética en una partícula cargada
negativamente para obtener la relación entre la carga eléctrica y la masa de un
electrón. Thompson encontró que la relación
es de -1.76 X 10.8 C/g, donde “C” significa coulomb, que es la unidad de
carga eléctrica. Después, en experimentos efectuados entre 1908 y 1917, R.A Millikan
encontró que la carga del electrón es de 1.60 X 10.19 C. A partir de estos
datos es posible calcular la masa del electrón:
Masa del
electrón = Carga / carga/masa
= -1.60 X 10.19 C / -1.76 X 10.8 C/g
=
9.09 X 10 28 g.
EL PROTON (p+)
Continuando con las investigaciones
sobre los efectos causados por el paso de una descarga eléctrica en gases a muy
baja presión, pero utilizando un cátodo perforado, se observó detrás del mismo
un fino haz de luz al cuál denominaron rayos canales.
El estudio de estos rayos permitió
verificar que estaban compuestos por partículas cargadas positivamente y con
una masa 1.840 veces mayor que la de los electrones. A estas partículas se las
denominó protones.
A principios de la década de 1900, dos
hechos relativos a los átomos habían quedado claros: contienen electrones y son
eléctricamente neutros. Dado que son
neutros, cada átomo deberá tener igual número de cargas positivas y negativas,
para mantener la neutralidad eléctrica. A principios del siglo XX el modelo
aceptado para los átomos era el propuesto por J. J. Tompson. Según su
descripción, un átomo podría considerarse una esfera de materia positiva en la
cual se encuentran embebidos los electrones.
En 1910 Ernest Rutherford decidió usar partículas alfa para probar la estructura
de los átomos. Rutherford efectuó una serie de experimentos en los cuales se
utilizaron hojas delgadas de oro y metales como blancos de partículas alfa
emitidas por una fuente radiactiva. Ellos observaron que la mayoría de las
partículas penetraban la hoja sin desviarse o con una ligera desviación.
También observaron que de vez en cuando una partícula alfa se desviaba
sorprendentemente. En algunas ocasiones, la partícula alfa podía incluso
regresar por la misma trayectoria hacia la fuente emisora. Este fue el
descubrimiento más sorprendente, dado que en el modelo de Thompson la carga
positiva del átomo era tan difusa que se esperaría que las partículas alfa
pasaran con muy poca desviación.
Posteriormente Rutherford, fue capaz de
explicar el resultado del experimento de dispersión de partículas alfa, pero
tuvo que dejar a un lado el modelo de Thompson y proponer un nuevo modelo para
el átomo. Según Rutherford, la mayor parte de un átomo debe ser espacio vacío.
Esto explica porqué la mayoría de las partículas alfa pasaron a través de la
hoja de oro con poca o ninguna desviación. Las cargas positivas del átomo,
están todas concentradas en un conglomerado central dentro del átomo, al que
llamó núcleo. Cuando una partícula alfa se acerca al núcleo en el experimento
de dispersión, actúa sobre ella una fuerza de repulsión muy grande y en
consecuencia sufre una gran desviación. Si una partícula alfa viaja
directamente hacia el núcleo, experimenta una repulsión que podía invertir por
completo el sentido de su movimiento.
FIGURA Nº 3
EXPERIMENTO DE RUTHERFORD
El físico Ernest Rutherford bombardeo con
partículas alfa (con carga positiva) una lámina muy fina de oro y observaron
que, aunque la mayor parte de las partículas la atravesaban sin desviarse, unas
pocas sufrían una desviación bastante acusada e incluso algunas rebotaban al
llegar a la lámina. Para explicar estos resultados, Rutherford propuso el
modelo nuclear del átomo, según el cual la carga positiva de un átomo y la
mayoría de su masa están concentradas en una pequeña región central llamada
núcleo. En este modelo, los electrones, con carga negativa, giraban en órbitas
alrededor del núcleo.
Las partículas cargadas positivamente
presentes en el núcleo se llaman protones y cada uno tiene masa de 1.67152 X
10-24 g.
En distintos experimentos se encontró que cada protón tiene la misma cantidad
de carga que un electrón y es además 1840 veces más pesado que la partícula
cargada negativamente.
En este punto de la investigación, los
científicos percibían el átomo de la siguiente manera: en el núcleo esta
concentrada la mayor parte de la masa total del átomo, pero aquél ocupa solo
1/1013 del volumen total del átomo. En el caso de átomos y moléculas, las
longitudes se expresarán aquí en términos de la unidad SI llamada psicómetro
(pm) donde
1 pm = 1 X 10-12m
Un radio atómico típico es de unos 100 pm,
mientras que el radio del núcleo atómico es de apenas 5X10-3 pm. Es
posible apreciar los tamaños relativos de un átomo y su núcleo imaginando que
si un átomo fuera del tamaño del Astro domó de Houston, el volumen del núcleo
sería comparable con el de una pequeña canica. Mientras que los protones están
encerrados en el núcleo del átomo, los electrones se consideran esparcidos
alrededor del núcleo y a cierta distancia de él.
NOTA:
Una unidad muy utilizada para expresar
longitudes atómicas y que no pertenece al SI es el ángstrom (A: l A=100 pm).
NEUTRON (nº)
Son partículas de masa igual a la del
protón, pero sin carga eléctrica.
Los investigadores estaban convencidos de que
en el átomo también existen partículas eléctricamente neutras, aunque les
resultaba difícil poder demostrarlo. En 1932, James Chadwick descubrió unas
partículas sin carga eléctrica y con una masa aproximadamente igual a la del
protón, a las cuales denominó neutrones.
Se
sabía que el hidrógeno, el átomo más simple, tiene solo un protón, y que el de
helio tiene dos. En consecuencia, la relación entre la masa del átomo de helio
y la del átomo de hidrógeno debía ser de 2:1. (Dado que los electrones son
mucho más ligeros que los protones, su contribución puede ignorarse). Sin
embargo, en realidad la relación es 4:1. Anteriormente, Rutherford y otros habían
propuesto que debía haber otro tipo de partículas subatómicas en el núcleo: la
prueba fue proporcionada por James Chadwick
en 1932. Cuando Chadwick bombardeó con partículas alfa una delgada hoja
de berilio, el metal emitió una radiación de muy alta energía, un tanto similar
a los rayos gamma. En experimentos posteriores se demostró que los rayos en
realidad constan de partículas eléctricamente neutras con masa ligeramente
mayor que la de los protones. Chadwick llamó a estas partículas neutrones.
El misterio de la relación de masas podía
ahora explicarse. En el núcleo de helio hay dos protones y dos neutrones, y en
el núcleo de hidrógeno hay solo un protón y ningún neutrón; en consecuencia, la
relación es 4.1.
ÁTOMO NEUTRO
Existen en la
naturaleza dos tipos de cargas eléctricas que por convenio se miden unas con
números positivos y las otras con números negativos. Todas las partículas
eléctricamente cargadas llevan una carga igual en valor absoluto a una cantidad
llamada carga elemental, e. El protón posee una carga +e y el
electrón lleva una carga –e. Esta carga elemental equivale a
1,6 · 10-19 C.
Un átomo
eléctricamente neutro tiene el mismo
número de protones que de electrones. Todo cuerpo material contiene gran número
de átomos y su carga global es nula salvo si ha perdido o captado electrones,
en cuyo caso posee carga neta positiva o negativa, respectivamente. Sin
embargo, un cuerpo, aunque eléctricamente neutro,
puede tener cargas eléctricas positivas en ciertas zonas y cargas positivas en
otras.
En todo
proceso, físico o químico, la carga total de un sistema de partículas se
conserva. Es lo que se conoce como principio
de conservación de la carga.
NÚMERO ATÓMICO (Z)
El número atómico, es un número
entero positivo que equivale al número total de protones existentes en el
núcleo atómico. Es característico de cada elemento químico y representa una
propiedad fundamental del átomo: su carga nuclear.
El número atómico es el número Z que acompaña al
símbolo X de un elemento, ZX. Un átomo neutro posee el mismo número
de protones que de electrones, de manera que Z indica también el número
de electrones de un átomo neutro.
NÚMERO MASICO (A)
El número másico A de un núcleo expresa
el número de nucleones (neutrones y protones) que contiene.
Los núcleos se designan como ZAX; por ejemplo, la expresión 92
235U representa el uranio donde Z= 92 y A=235.
Un átomo neutro de uranio posee:
ISÓTOPOS
Un isótopo, es
una de las dos o más variedades de un átomo que tienen
el mismo número atómico (Z), constituyendo por tanto el mismo elemento, pero
que difieren en su número másico(A). Puesto que el número atómico es
equivalente al número de protones en el núcleo, y el número másico es la suma
total de protones y neutrones en el núcleo, los isótopos del mismo elemento
sólo difieren entre ellos en el número
de neutrones que contienen.
FIGURA Nº 2
ISOTOPOS DE CARBONO
El carbono tiene tres isótopos naturales:
el carbono 12 constituye el 98,89% del carbono natural y sirve de patrón para
la escala de masas atómicas; el carbono 13 es el único isótopo magnético del
carbono, y se usa en estudios estructurales de compuestos que contienen este
elemento; el carbono 14, producido por el bombardeo de nitrógeno con rayos
cósmicos, es radiactivo (con una vida media de 5.760 años) y se emplea para
datar objetos arqueológicos.
CUADRO Nº 2
ISOTOPOS DE CARBONO
ISÓTOPO | Z | A | p+ | e- | no |
Carbono 12 | 6 | 12 | 6 | 6 | 6 |
Carbono 13 | 6 | 13 | 6 | 6 | 7 |
Carbono 14 | 6 | 14 | 6 | 6 | 8 |
FIGURA Nº 3
ISOTOPOS DE HIDRÓGENO
El hidrógeno siempre tiene un protón en su
núcleo, cuya carga está equilibrada por un electrón. Los isótopos del hidrógeno
son el protio (sin neutrones), el deuterio (un neutrón) y el tritio (dos
neutrones). Las imágenes que se muestran son representaciones esquemáticas del
átomo: en realidad el núcleo es 100.000 veces menor que el átomo, y el electrón
es un millón de veces menor que el núcleo. El tamaño del átomo está determinado
por el movimiento del electrón en regiones del espacio llamadas orbitales.
CUADRO Nº 3
ISOTOPOS DE HIDRÓGENO
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