Unos 400 años antes de Cristo, Unos 400 años antes de Cristo, el filósofo griego el filósofo griego DemócritoDemócrito consideró que la materia estaba consideró que la materia estaba constituida por pequeñísimas constituida por pequeñísimas partículas que no podían ser partículas que no podían ser divididas en otras más divididas en otras más pequeñas. pequeñas.

Por ello, llamó a estas partículas Por ello, llamó a estas partículas átomosátomos, que en griego quiere , que en griego quiere decir "indivisible". decir "indivisible".

Hacia un modelo atómico…

En 1808, En 1808, Dalton publicó Dalton publicó sus ideas sobre sus ideas sobre el el modelo modelo atómico de la atómico de la materiamateria Los Los principios principios fundamentales fundamentales de esta teoría de esta teoría son:son:

1.1. La materia está formada La materia está formada por minúsculas partículas por minúsculas partículas indivisibles llamadas indivisibles llamadas átomosátomos..

2.2. Hay Hay distintas clases de distintas clases de átomosátomos que se distinguen por que se distinguen por su masa y sus propiedades. su masa y sus propiedades.

3.Los 3.Los compuestoscompuestos se forman al se forman al combinarse los combinarse los átomos de dos o átomos de dos o más elementos en más elementos en proporciones fijas y proporciones fijas y sencillas. sencillas.

4.En las 4.En las reacciones reacciones químicasquímicas, los átomos , los átomos se intercambian de se intercambian de una a otra sustancia, una a otra sustancia, pero ningún átomo de pero ningún átomo de un elemento un elemento desaparece ni se desaparece ni se transforma en un transforma en un átomo de otro átomo de otro elemento. elemento.

1897 1897 J.J. ThomsonJ.J. Thomson

Demostró que dentro de Demostró que dentro de los átomos hay unas los átomos hay unas partículas diminutas, con partículas diminutas, con carga eléctrica negativa, carga eléctrica negativa, a las que se llamó a las que se llamó electroneselectrones. .

De este descubrimiento De este descubrimiento dedujo que el átomo debía dedujo que el átomo debía de ser una esfera de de ser una esfera de materia cargada materia cargada positivamente, en cuyo positivamente, en cuyo interior estaban interior estaban incrustados los electrones. incrustados los electrones.

Tubo de rayos catódicos Tubo de rayos catódicos

Modelo atómico de Modelo atómico de ThomsonThomson

En 1909 Robert Millikan, En 1909 Robert Millikan, determinó el valor de la carga del determinó el valor de la carga del electrón:electrón:

Carga del electrón: 1.602 x 10Carga del electrón: 1.602 x 10-19-19 C C

Thomson relacionó ambos Thomson relacionó ambos descubrimientos y determinó la masadescubrimientos y determinó la masa del electrón:del electrón:

Carga Carga = -1.76 x 10= -1.76 x 1088 C/g C/g MasaMasa

Masa = Masa = -1.602 x10-1.602 x10-19 -19 CC -1.76 x 10-1.76 x 1088 C/g C/g Masa = 9.109 x 10Masa = 9.109 x 10-28-28 g g

1911 1911 E. RutherfordE. Rutherford

Demostró que los Demostró que los átomos no eran átomos no eran macizos, como se macizos, como se creía, sino que están creía, sino que están vacíos en su mayor vacíos en su mayor parte y en su centro parte y en su centro hay un diminuto hay un diminuto núcleonúcleo. .

Dedujo que el átomo Dedujo que el átomo debía estar formado debía estar formado por una por una cortezacorteza con con los electrones girando los electrones girando alrededor de un alrededor de un núcleo central cargado núcleo central cargado positivamente. positivamente.

Rutherford y sus colaboradores bombardearon una fina lámina de

oro con partículas alfa (núcleos de helio). Observaban, mediante una

pantalla fluorescente, en qué medida eran dispersadas las partículas.

La mayoría de ellas atravesaba la lámina metálica sin cambiar de dirección; sin embargo, unas pocas eran reflejadas hacia atrás con ángulos pequeños.

Éste era un resultado completamente inesperado, Éste era un resultado completamente inesperado, incompatible con el modelo de átomo macizo incompatible con el modelo de átomo macizo existente.existente.Rutherford demostró que la dispersión era causada Rutherford demostró que la dispersión era causada por un pequeño por un pequeño núcleo cargado positivamentenúcleo cargado positivamente, , situado en el centro del átomo de oro. De esta forma situado en el centro del átomo de oro. De esta forma dedujo que la mayor parte del átomo es espacio vacío dedujo que la mayor parte del átomo es espacio vacío

Observe que solo cuando el rayo

choca con el núcleo del átomo hay desviación.

Las partículas desviadas de la lámina de oro fueron denominadas protonesCarga del protón: 1.602 x 10-19 C

Masa del protón: 1.67262 x 10-24 g

El modelo atómico de Rutherford explica la El modelo atómico de Rutherford explica la naturaleza de la carga neutra de los naturaleza de la carga neutra de los átomos, pero no puede explicar la masa átomos, pero no puede explicar la masa total del átomo.total del átomo.

H : contiene 1 protónH : contiene 1 protónHe: contiene 2 protonesHe: contiene 2 protones

Según el modelo la relación debía ser:Según el modelo la relación debía ser: He / H = 2 / 1He / H = 2 / 1

¡¡Pero en realidad es 4/1!!¡¡Pero en realidad es 4/1!!

Rutherford y otros investigadores Rutherford y otros investigadores propusieron que debía existir otra propusieron que debía existir otra partícula subatómica en el núcleo, que partícula subatómica en el núcleo, que fuera neutra y con una masa fuera neutra y con una masa aproximada a la del protón. A la que aproximada a la del protón. A la que llamó neutrón.llamó neutrón.

Chadwick en 1932, mediante una Chadwick en 1932, mediante una reacción nuclear detectó una partícula reacción nuclear detectó una partícula con estas características. con estas características.

Nube alrededor del núcleo…Nube alrededor del núcleo…

En el átomo entonces En el átomo entonces encontramos…encontramos…

1913 1913 Niels BohrNiels Bohr

Espectros atómicosEspectros atómicos discontinuos discontinuos originados por la originados por la radiación emitida por radiación emitida por los átomos excitados los átomos excitados de los elementos en de los elementos en estado gaseoso. estado gaseoso.

Propuso un nuevo Propuso un nuevo modelo atómico, según modelo atómico, según el cual los electrones el cual los electrones giran alrededor del giran alrededor del núcleo en unos niveles núcleo en unos niveles bien definidos. bien definidos.

Postulados de BohrPostulados de Bohr

1.1. Los electrones giran en órbitas fijas Los electrones giran en órbitas fijas y definidas, llamadas y definidas, llamadas niveles de niveles de energía.energía.

2.2. Los electrones que se encuentran Los electrones que se encuentran en niveles de energía más cercanos en niveles de energía más cercanos al núcleo poseen menos energía al núcleo poseen menos energía que los que se encuentran lejos de que los que se encuentran lejos de él.él.

Postulados de BohrPostulados de Bohr

3.3. Cuando el electrón se encuentra Cuando el electrón se encuentra en una órbita determinada no en una órbita determinada no emite ni absorbe energíaemite ni absorbe energía

4. Si el electrón absorbe energía de 4. Si el electrón absorbe energía de una fuente externa, puede “saltar” una fuente externa, puede “saltar” a un nivel mayor de energíaa un nivel mayor de energía

5. Si el electrón regresa a un nivel 5. Si el electrón regresa a un nivel menor, debe emitir energía en menor, debe emitir energía en forma de luz (Radiación forma de luz (Radiación electromagnética)electromagnética)

Emisión de luzEmisión de luz

Absorción de luz Absorción de luz

El núcleo

Recordemos que el núcleo está compuesto de dos nucleones, protones y neutrones.

El número de protones es el número atómico.

El número de protones y neutrones juntos es en efecto la masa del átomo.

- Isótopos: átomos con = Z pero con ≠ N y A

Pertenecen al mismo elemento, por lo que tienen iguales propiedades químicas pero diferentes propiedades nucleares. Ej: 1H, 2H, 3H

- Isóbaros: átomos con = A pero con ≠ Z y N

Ej: 90Y (Z = 39, N = 51) y 90Sr (Z = 38, N = 52) .

Pertenecen a elementos diferentes.

-Isótonos: átomos con = N pero con ≠ Z y A

También pertenecen a elementos diferentes.

Ej: 90Y y 89Sr tienen ambos 51 neutrones.

TIPOS DE NUCLEIDOS

ESTABILIDAD NUCLEAR

- El núcleo es intrínsecamente inestable debido a la

repulsión electrostática entre los protones.

- El balance repulsión-atracción determina si un nucleido es estable o radiactivo.

- La relación entre N y Z es de fundamental importancia en dicho balance.

- Cada elemento puede tener varios nucleidos estables. Estos nucleidos constituyen el “cinturón de estabilidad”.

Cinturón de estabilidad

- Si Z < 20 N/Z ≅ 1

7

N ⇒ N/Z = 114

- Si 20 < Z < 83 1 < N/Z < 1.5 Sn ⇒ N/Z = 1.4120

50

- Si Z > 83: ningún nucleido es estable

Bi N/Z = 1.52209

21

Los nucleidos que caen fuera del “cinturón de estabilidad” sufren transformaciones que dan al lugar al fenómeno de radiactividad.

Sin embargo, aún para los nucleidos radiactivos la existencia del núcleo como tal es más favorable que la separación en los nucleones que lo constituyen.

- Esa diferencia se denomina defecto de masa y es equivalente a la cantidad de energía que el núcleo gasta en mantener juntos a sus nucleones.

- La masa de un átomo es siempre menor que la suma de las masas de las partículas que lo constituyen.

Átomo de Li 6

3

La radiactividad es un fenómeno espontáneo de transformación de un nucleido en otro, con emisión de partículas o radiación, y energía.

RADIACTIVIDAD

Cuando N/Z cae fuera del “cinturón de estabilidad” el nucleido es radiactivo (radionucleido).

Al radionucleido que experimenta el proceso se le denomina "padre" (P) y al decaer se convierte en el nucleido "hijo" (H), el cual puede ser estable o ser también radiactivo.

La radiactividad no depende de la naturaleza física o química de los átomos, es una propiedad de su núcleo.

TIPOS DE RADIACIÓN

Desintegración Alfa:

Pérdida de una partícula α (un núcleo de helio).

He42

U23892

→ U23490 He4

2+

Desintegración Beta:

Pérdida de una partícula β (un electrón de alta energía).

β0−1 e0

−1o

I13153 Xe131

54→ + e0

−1

Emisión de positrones:

Pérdida de un positrón (una partícula que tiene la misma masa de un electrón pero carga opuesta).

e01

C116

→ B115 + e0

1

Emisión Gamma:

Pérdida de un rayo γ (radiación de alta energía que casi siempre acompaña a la pérdida de una partícula nuclear).

γ00

Fisión nuclear

¿Cómo se produce la energía en el sol?FUSIÓN NUCLEAR

Series radioactivas Los núcleos

radioactivos grandes no pueden estabilizarse experimentando solo una transformación nuclear.

Experimentan una serie de desintegraciones hasta que forman un núclido estable (comúnmente un núclido de plomo).

Investigación IndividualAceleradores de partículas

Estos aceleradores de partículas son enormes, con pistas circulares con radios que tienen kilómetros de largo.

ISOTOPOSISOTOPOS

Aunque todos los átomos de un mismo Aunque todos los átomos de un mismo elemento se caracterizan por tener el elemento se caracterizan por tener el mismo número atómico, pueden tener mismo número atómico, pueden tener distinto número de neutrones. distinto número de neutrones.

Llamamos Llamamos isótoposisótopos a las formas atómicas a las formas atómicas de un mismo elemento que se diferencian de un mismo elemento que se diferencian en su número másico.en su número másico.

ISOTOPOS DEL HIDROGENOISOTOPOS DEL HIDROGENO

El número de neutrones

puede variar, lo que da lugar a isótopos con el

mismo comportamiento

químico pero distinta masa. El hidrógeno siempre tiene

un protón en su núcleo, cuya carga está

equilibrada por un electrón.