Taller General 7º

7º

¿Cómo se descubrió la estructura de la materia?

La teoría atómica explica cómo es la estructura íntima de la materia. Esta teoría ha ido evolucionando y perfeccionándose a través de diversos resultados experimentales. La experimentación científica ha permitido obtener respuestas y modelos lógicos sobre la constitución y el comportamiento de la materia.



1. ¿Qué pensaban los antiguos griegos sobre la materia?

Leucipo y Demócrito expresaron que el universo estaba formado por partículas diminutas e invisibles llamadas átomos.

• ¿En qué tenía razón?

• ¿En qué se equivocaron?

2. Pruebas sobre la estructura de la materia.

1. Después de frotar una piedra de azufre con la mano, ésta atrae trozos de papel y ocasionalmente desprende chispas

• ¿De qué fenómeno se trata? ¿Qué demuestra?

1. Ciertos minerales, entre ellos sales de uranio, ocasionan el velado de una placa fotográfica, aun cuando ésta se encuentre en la oscuridad y cubierta por una envoltura especial.

• ¿Cuál es la causa de este fenómeno?

• ¿Qué nos indica sobre la estructura de la materia?

3. ¿Cómo se descubrió el electrón?

La ilustración muestra el funcionamiento de un tubo de rayos catódicos.

• ¿Qué demuestra la producción de la sombra en el fondo del tubo?

• Si se introduce un molinete, o pequeño ringlete, en el tubo se observa el molinete comienza a girar. ¿Qué demuestra ese hecho?

4. La materia tiene naturaleza eléctrica

El siguiente esquema explica el experimento de Rutherford, para demostrar la naturaleza eléctrica.

• ¿Cuál es el efecto de las placas cargadas?

• ¿Cuál es la diferencia entre las partículas α y β?

• ¿Qué son los rayos γ (gamma)? ¿Por qué no son desviados por un campo eléctrico?

5. La experiencia de Rutherford

1. La experiencia de Rutherford estableció como están distribuidas las partículas eléctricas en el interior del átomo

.

• ¿Por qué las partículas α (alfa) atraviesan la lámina de oro?

• ¿Por qué la mayor parte de las partículas no son desviada?

• ¿Por qué algunas partículas α sufren desvío?

1. El modelo de Rutherford.

De acuerdo con los resultados de sus experiencias, Rutherford elaboró el siguiente modelo de la estructura de los átomos.

Expresa, con tus palabras, de qué manera el modelo atómico de Rutherford es una explicación adecuada del resultado de su experiencia.

6. ¿Cuál es el tamaño de las partículas atómicas?

De acuerdo con los resultados de su experiencia, Rutherford concluyó que el diámetro del átomo (D) es 10000 veces mayor que el diámetro del núcleo (d). Utiliza esta información para proponer un ejemplo grafico que ilustre la diferencia de tamaño entre el átomo y su núcleo.

• Suponga que el núcleo es una canica de 1cm de diámetro. ¿Cuál sería el diámetro del átomo correspondiente?

• ¿Es razonable afirmar que la mayor parte de volumen del átomo es espacio vacío? ¿Por qué?

• Si la mayor parte del volumen atómico es espacio vacío, ¿Por qué la materia es tan diferente al vacío?

7. ¿De qué están hechos los átomos?

En el siguiente modelo atómico escribe los nombres de las partículas señaladas e indica el signo de sus respectivas cargas eléctricas.

¿De qué están hechos los átomos?

La idea moderna de que la materia está formada por partículas, nació hacia 1808, cuando el británico John Dalton publicó su teoría atómica. Dalton concibió los átomos como entidades individuales y sin estructura interna. No obstante, experiencias realizadas por Rutherford demostraron que los átomos están constituidos por partículas.

1. El modelo de Thompson

En 1898, Thompson propuso un modelo atómico estático, que consistía en una esfera cargada positivamente, pero que resultaba neutra por contener partículas de carga negativa.

• ¿Qué hechos experimentales concuerdan con el modelo de Thompson?

• ¿Qué resultados experimentales no concuerdan con el modelo de Thompson?

2. Los neutrones

• ¿Qué quiere decir neutrón?

• Si el neutrón no tiene carga eléctrica, ¿Cómo se demostró su existencia?

3. ¿Cuál es el modelo correcto?

De acuerdo con tus conocimientos sobre la estructura y comportamiento de los átomos, indica cuál de los siguientes modelos atómicos es el más apropiado.

Justifica tu respuesta.

¿Cómo se distribuyen los electrones en los átomos?

De acuerdo con el fenómeno físico de que cargas eléctricas opuestas se atraen, cabría esperar que los electrones terminaran chocando con los protones. Si ello sucediera, el modelo atómico no tendría sentido, al no existir un núcleo y una zona extra nuclear. El estudio de dos fenómenos, el efecto foto eléctrico y los espectros discontinuos, condujo a la elaboración de un modelo más completo de la estructura del átomo.

1. El efecto fotoeléctrico

El esquema muestra en qué consiste el efecto fotoeléctrico. Los rayos de luz inciden sobre la placa receptora, provocando el “salto” de electrones desde su superficie. Estos electrones forman una corriente eléctrica a través del circuito.

• ¿Por qué los electrones saltan desde la placa receptora?

• El desprendimiento o salto de electrones, ¿se produce con cualquier clase de luz? ¿Por qué?

• ¿Qué es un “cuanto” de energía?

• ¿De qué depende el color de un rayo de luz?

2. ¿Qué indican los espectros discontinuos?

1. Esta figura muestra el espectro discontinuo de los elementos hidrógeno (H), helio (He), mercurio (Hg), y uranio (U). Cada elemento químico tiene un patrón de bandas tan característico, que se usa como método de identificación.

• ¿Por qué se producen las bandas del espectro?

• ¿Por qué cada elemento químico tiene un espectro diferente?

• ¿Por qué se afirma que el espectro de emisión sirve como elemento de identificación de los elementos químicos?

1. ¿Cómo se explica el espectro de un elemento químico?

El esquema anterior, donde se emplea el modelo de Bohr, permite comprender la causa de los espectros discontinuos.

• ¿Qué diferencia observa entre el instante A y el B?

• ¿Qué diferencia encuentra entre el modelo atómico de Rutherford y el de Bohr?

• ¿Por qué cada elemento químico, cuando se caliente hasta la incandescencia, emite una clase de luz diferente?

3. Los niveles de energía

1. El modelo atómico de Bohr propone que los átomos pueden tener hasta siete niveles de energía. Cada capa se numera con un digito llamado número cuántico principal. También se designan con letras K, L, M, N, O, P y Q.

• ¿En cuál nivel los electrones tienen mayor energía?

• ¿En cuál nivel los electrones tienen menor energía?

• ¿De qué depende la cantidad de energía de un electrón?

1. ¿Cuántos electrones pueden ocupar cada nivel de energía?

• Observa la información que ofrece la siguiente tabla.

Elemento	Número atómico	Número de electrones	Distribución por niveles 1 2 3 4
Hidrogeno	1	1	1
Carbono	6	6	2 4
Magnesio	12	12	2 8 2
Calcio	20	20	2 8 8 2

• ¿Cómo se calcula el máximo número de electrones que puede ocupar cada nivel de energía?

• Utiliza tus conocimientos para completar la siguiente tabla.

Elemento	Número atómico	Número de electrones	Distribución por niveles 1 2 3 4
Helio
Oxigeno
Hierro
Bromo

Diferencias y semejanzas entre los elementos químicos

Está plenamente establecido que la base de la estructura de la materia son los átomos, que al combinarlos de muchísimas maneras podemos producir millones de compuestas. Las propiedades físicas y químicas de los elementos químicos dependen de la estructura de los átomos. Aunque los distintos elementos tienen semejanzas, también presentan propiedades que los diferencian de los demás.

1. ¿En qué son semejantes los diferentes elementos químicos?

2. ¿En qué se diferencian los elementos químicos?

3. ¿Cuáles son las propiedades físicas de los elementos químicos?

Los siguientes términos se refieren a las propiedades físicas de la materia. Escribe el significado de cada uno de ellos.

• Densidad:

• Dureza:

• Maleabilidad:

• Ductilidad:

• Conductividad eléctrica:

• Conductividad térmica:

• Punto de fusión:

• Punto de ebullición:

4. Metales y no metales

1. De acuerdo con sus propiedades físicas, los elementos químicos se pueden clasificar en metales y no metales

• ¿Cuáles son las principales propiedades físicas de los metales?

• ¿Cuáles son las principales propiedades físicas de los no metales?

1. Examina la información que ofrece la siguiente tabla.

• Subraya con lápiz rojo los elementos metálicos, y con azul los no metálicos

Propiedades físicas de algunos elementos
Elemento	Z	Densidad (g/ml)	Punto de fusión (grados Kelvin)	Descripción
Litio Berilio Boro Carbono Nitrógeno Oxígeno Flúor Neón Sodio Magnesio Aluminio Silicio Fósforo Azufre Cloro Argón	3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18	0,53 1,85 2,34 2,25 1,25 1,42 1,10 (I) 1,20 (I) 0.97 1.74 2.70. 2.32 1.82 2.07 1.56 (I) 1,78 (I)	452 1551 2343 3925 64 55 54 25 371 924 933 1683 317 386 173 84	Sólido, blando, blanco plata Sólido, gris metálico Sólido, amarillo oscuro (Grafito) Sólido duro, negro Gas incoloro Gas incoloro Gas verde-amarillo Gas inerte, incoloro S{olido, blando, blanco plata S{olido, blanco plateado S{olido, blanco plateado S{olido, gris, duro S{olido blanco ceroso S{olido, amarillo Gas verde Gas inerte incoloro

¿Cómo se distribuyen los electrones en los subniveles de energía?

Cada nivel de energía tiene vario subniveles. Para los cuatro primero niveles (1, 2,3 y4) el número de subniveles es igual al número del nivel. Los niveles 5, 6 y 7 tienen cuatro subniveles de energía cada uno. Los subniveles se designan con las letras s, p, d y f. El lugar que ocupa cada electrón en los subniveles, se llama orbital.

1. ¿Cómo se llenan los orbitales de los diferentes subniveles?

Para distribuir los electrones de un átomo, teniendo en cuenta la energía creciente de sus orbitales, se emplea el siguiente diagrama. Utilízalo para realizar los ejercicios que proponen.

• Completa esta afirmación: El orden en que se completan los orbitales es el siguiente: 1s->2s->2p->3s->3p->4s

• Si el número máximo de electrones por subniveles es 2, p6, d10 y f14 ¿Cuál es el número máximo de electrones en cada uno de los siete niveles de energía del átomo?

Nivel 1 (K):________

Nivel 2 (L):________

Nivel 3 (M):________

Nivel 4 (N):________

Nivel 5 (O):________

Nivel 6 (P):________

Nivel 7 (Q):________

2. ¿Cómo es la distribución de los electrones del calcio?

Observa el siguiente ejemplo de distribución electrónica.

Distribucion de los electrones del calcio
Niveles	1	2		3		4
Subniveles	1s	2s	2p	3s	3p	4s
Electrones	2	2	6	2	6	2

• ¿Cuál es el número atómico del calcio?


• ¿Qué relación hay entre el numero atómico y el número total de electrones de un átomo?

• ¿Cuál es la distribución electrónica correspondiente al calcio?

• ¿Por qué el subnivel 4s se completa antes que el 3d?

3. ¿Cómo es la distribución de los elementos 5, 6, 7 y 8?

Un elemento químico se puede nombrar por su número atómico. Si empezamos por el hidrógenos, cuyo Z = 1, los demás elementos químicos se van formando al adicionar un electrón y un protón.

Escribe la distribución electrónica que corresponde a los elementos cuyo número Z es: 5, 6, 7 y 8 ¿Cuál es el nombre de cada uno?

Z 0 5:

Z = 6

Z = 7

Z = 8

¿Para qué es útil la tabla periódica?

Después de múltiples esfuerzos por diseñar una clasificación consistente de los elementos químicos, ha sido posible establecer una ley periódica. Esta dice que: “Las propiedades químicas de los elementos son función periódica de sus números atómicos”. Lo que significa que cuando se ordenan los elementos por sus números atómicos en forma ascendente, aparecen grupos de ellos con propiedades químicas similares y propiedades físicas que varían periódicamente.



1. ¿Cómo se clasifican los elementos químicos

1. El siguiente esquema proporciona información sobre la tabla periódica y la clasifación de los elementos químicos. Utilízalo para completar el cuadro y resolver las preguntas.

Ejemplos de los cuatro tipos de elementos químicos
Elementos representativos	Elementos De transición	Gases inertes	Metales similares

1. ¿Cuál es la principal característica de los diferentes tipos de elementos químicos?

• Elementos representativos


• Elementos de transición


• Gases inertes


• Metales similares

2. ¿Qué caracteriza a cada grupo de elementos químicos?

La siguiente tabla presenta las estructuras de Lewis de los elementos más comunes.

Examínala y responde las preguntas.

• ¿Qué tienen en común los elementos que pertenecen al mismo grupo?


• ¿Como varía el número de electrones de valencia dentro de un mismo periodo?


• ¿Por qué los elementos químicos del mismo grupo tienen propiedades químicas similares?

3. Las propiedades químicas de los elementos son periódicas

• ¿Qué son las propiedades químicas de una sustancia?

Las propiedades químicas de los grupos varían gradualmente de izquierda a derecha de la tabla periódica, de acuerdo con el bloque al que pertenezcan (s, p, d y f).

¿Cuáles son las principales características de cada bloque de elementos? Observa nuevamente el esquema.

• Bloque s:

• Metales Alcalinos:


• Metales alcalinotérreos:

• Bloque f:


• Tieras raras:

• Bloque d:


• Elementos de transición:

• Bloque p:

4. Las propiedades físicas también son periódicas

1. Utiliza esta gráfica para demostrar que una propiedad física, como el volumen atómico, es una propiedad periódica. Ayúdate con la tabla periódica para determinar cómo varía el volumen atómico en cada grupo y periodo.

1. Ordena los siguientes elementos químicos de menor a mayor volumen atómico: bario, estroncio, carbono, osmio, manganeso, sodio, sodio, plomo, hierro, litio y potasio

Las células también se reproducen

En la mayoría de las células se lleva a cabo el proceso de reproducción, que puede ocurrir por medio de mitosis o meiosis.

1. ¿Cómo se reproducen las células somáticas?

1. ¿Qué es mitosis?

1. Por medio de dibujos describe las fases que constituyen la mitosis.

2. ¿Cómo se reproducen las células sexuales?

1. ¿Qué es meiosis?

1. Identifica la fase meiótica en que se halla cada una de las siguientes células.