Este documento resume los principales descubrimientos sobre la estructura atómica. Explica que los átomos están compuestos de protones, neutrones y electrones. Describe los modelos atómicos de Thomson y Rutherford, incluyendo el descubrimiento del núcleo atómico. También resume conceptos como radiactividad, fisión nuclear, fusión nuclear e isótopos, así como aplicaciones de la radiactividad y los residuos radiactivos.
2. Fenómenos eléctricos Desde la antigüedad, (Civilización griega), se conocían los fenómenos de electrización, en los que por frotamiento del ámbar con una piel de gato se atraían trozos de pluma Alguna vez frotando un bolígrafo con un jersey has atraído pequeños trozos de papel
3. Benjamín Franklin Consideró que la electricidad era un fluido que pasaba de unos cuerpos a otros cuando eran frotados Explicó además que existen dos tipos de electricidad que llamó positiva y negativa Cuando se acercan dos cuerpos con electricidad del mismo signo, se repelen, si los cuerpos son de distinto signo se atraen
4. Experiencia de J.J. Thomson En 1897, Thomson realizando experiencias en tubos de descargas, en los que había gases encerrados a baja presión, descubrió que en los átomos existen unas partículas con carga eléctrica negativa, que fueron llamadas electrones
5. Modelo atómico de thomson Cómo la materia solamente presenta sus propiedades eléctricas en determinadas condiciones, debemos considerar que es neutra, y como la masa de los electrones es mucho menor que la de los átomos, el átomo debe ser como una gran masa positiva e incrustada en ella debían estar los electrones, en una cantidad tal, que compensaba la carga positiva
6. Experimento de rutherford Bombardeando una lámina muy delgada de oro con partículas alfa (α), procedentes de la desintegración del uranio, comprobó: que la mayoría de las partículas alfa atravesaban la lámina como si estuviera vacía. Pocas partículas alfa eran desviadas de la trayectoria rectilínea y menos aún eran rebotadas
7. Explicación del resultado del experimento de Rutherford Como la mayoría de las partículas alfa, positivas, atravesaban la lámina sin desviarse, y solamente algunas eran desviadas y muy pocas rebotaban, Rutherford pensó que la causa de todo estaba en que toda la carga positiva del átomo se concentraba en una parte muy pequeña del mismo
8. Modelo atómico de rutherford El átomo está formado por un una zona muy pequeña, (núcleo), que concentra toda la carga positiva y casi toda la masa del átomo Los electrones se encuentran girando alrededor del núcleo describiendo órbitas circulares y en número tal, que compensan la carga positiva del núcleo
9. Partículas fundamentales que constituyen los átomos PROTONES. Partícula que tiene la misma carga que el electrón, pero positiva, mientras que su masa es unas 2000 mayor que la del electrón. Se halla en el núcleo atómico NEUTRONES. Partícula sin carga, con una masa similar a la del protón. Se halla en el núcleo atómico. ELECTRÓN. Partícula con carga eléctrica negativa. Se encuentra en la corteza atómica, girando en órbitas.
10. NÚMErOS QUE caracterizan al átomo Número atómico, Z, indica el número de protones que hay en el núcleo. (todos los átomos del mismo elemento tienen el mismo número de protones, mismo Z) Número másico, A, es la suma de los protones y de los neutrones que hay en un núcleo. Cualquier elemento químico se representa de la forma AzX, donde X es el símbolo del elemento
11. Isótopos Se llaman isótopos a los átomos del mismo elemento que poseen diferente número de neutrones. Por tanto, tienen el mismo número de protones (mismo Z) y diferente número de neutrones (diferente A) 126C y146C, son isótopos, son dos átomos de C (con 6 protones), pero uno tiene 6 neutrones y el otro tiene 8 146C y147N, son dos átomos de elementos diferentes, uno tiene 6 protones y el otro tiene 7 protones, aunque los dos tengan el mismo A
12. iones Es frecuente que, dos átomos de distintos elementos se combinan para formar un compuesto, lo hacen ganando o perdiendo electrones Cuando un átomo pierde electrones, adquiere carga positiva y se convierte en un ión positivo o catión Cuando un átomo gana electrones, adquiere carga negativa y se convierte en un ión negativo o anión
13. radiactividad Los núcleos de los átomos no cambian aunque los átomos estén implicados en reacciones químicas o transformaciones físicas Sin embargo, los núcleos de algunos isótopos son inestables, y por ello pueden ganar o perder algunas partículas mediante un fenómeno que se conoce como radiactividad También puede tener lugar la rotura de un núcleo en otros más pequeños en un fenómeno conocido como fisión nuclear La unión de dos núcleos pequeños para formar un núcleo mayor, se conoce como fusión nuclear En todos los casos antes expuestos, los núcleos de partida y los finales pertenecen a elementos diferentes
14. Naturaleza de la radiación emitida Cuando un núcleo emite radiación puede ser: Radiación alfa (α). Son partículas que contienen 2 protones y dos neutrones. Tiene poco poder de penetración Radiación beta (β). Formada por electrones. Tiene carga negativa. Tiene mayor poder de penetración que las partículas alfa Radiación gamma (γ). No está formada por partículas, es parecida a los rayos X, pero contiene más energía que estos. Tiene gran poder de penetración
15. Fisión nuclear Algunos núcleos de isótopos radiactivos, de elementos que tienen átomos con núcleos muy grandes, como el uranio o el plutonio, se rompen dando lugar a núcleos de átomos más pequeños El proceso se inicia bombardeando el núcleo radiactivo con partículas, (como los neutrones), además de los núcleos más pequeños en la fisión se liberan otros neutrones que rompen núcleos grandes, produciendo una reacción en cadena y generando una gran cantidad de energía que se puede aprovechar para generar electricidad en las centrales nucleares o para fabricar bombas atómicas
16. Fisión nuclear La imagen representa la reacción en cadena de la fisión de un núcleo de uranio. Durante la fisión, además de los neutrones emitidos y de los nuevos núcleos formados se desprende una cantidad enorme de energía que es utilizada en las centrales nucleares para producir electricidad
17. Fusión nuclear Es el proceso por el que dos núcleos pequeños se unen para formar un núcleo mayor. Este proceso produce menos residuos radiactivos Tiene el inconveniente que se requieren cantidades elevadas de energía para que se produzcan (los átomos deben alcanzar millones de grados y eso solamente se obtiene en el Sol y las estrellas) Por tanto, es el mecanismo de producción de energía de las estrellas
18. Aplicaciones de los isótopos radiactivos Como fuentes de energía. En las centrales nucleares para producir electricidad. También en pilas de larga duración con plutonio 238, usadas en sondas espaciales o estaciones de difícil acceso Aplicación en investigación. Para determinar la antigüedad de los materiales (p.e. C-14). Como rastreadores en reacciones químicas. Aplicación médica. En métodos diagnósticos, se inyecta algún preparado al paciente con isótopos de baja energía y se observa su evolución. En métodos terapéuticos se utiliza la radiación del cobalto -60 para tratar distintos tipos de cánceres quemando y eliminando las células cancerosas
19. Los residuos radiactivos Todas las actividades en que se manejan isótopos radiactivos generan residuos (restos de material radiactivo así como todo los materiales que han estado en contacto con ellos). Los residuos requieren ser almacenados en instalaciones que no permitan la emisión al ambiente de radiaciones (cementerios nucleares) Los residuos radiactivos son muy peligrosos y tienen una actividad duradera Los residuos radiactivos son de baja y media actividad cuando la radiactividad que emiten deja de ser peligrosa para la salud pasados 300 años Los residuos de alta actividad proceden de combustibles de las centrales nucleares y tardarán miles de años en dejar de ser peligrosos para la salud
