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Estructura atómica y molecular
1.3.
Descubrimiento del neutrón
Seguidamente se relata en este epígrafe el descubrimiento del
neutrón, que sirve para que el alumnado comprenda otro he-
cho significativo de cómo se consiguen los avances científicos:
antes del hallazgo del hecho científico, se puede teorizar sobre
su existencia. Efectivamente, para dar explicación a la estabilidad
que tienen los núcleos, Rutherford postuló la existencia de otra
partícula nuclear (además del protón) y 12 años más tarde se con-
siguió su detección experimental. Otras veces sucede al contrario:
se descubre un hecho científico y surge la necesidad de hacerlo
encajar en una teoría (como se verá en el epígrafe 3 con el descu-
brimiento de los espectros atómicos).
Documento:
EL NÚCLEO ANTES DEL DESCUBRIMIENTO
DEL NEUTRÓN
Imprimible sobre cómo Rutherford llegó a la conclusión de que
debía existir otra partícula en el núcleo del átomo.
Enlace web:
CHADWICK Y EL NEUTRÓN
Interesante biografía de Chadwick cuando ingresa en la universi-
dad de Manchester.
Enlace Web:
DESCUBRIMIENTO DE ELECTRONES,
PROTONES Y NEUTRONES
En esta página web se resume los descubrimientos de las tres
partículas subatómicas y, además, se proporcionan enlaces a tres
vídeos sobre los mismos.
1.4.
Números que identifican a los átomos
El modelo atómico de Rutherford permite introducir en este epí-
grafe los conceptos de número atómico y número másico. Es fácil
comprender que, tal y como se han definido, ambos números
tienen que ser enteros. Por otra parte, sabemos que la masa del
protón y la del neutrón es 1 u. Entonces, y teniendo en cuenta la
afirmación de Dalton de que los elementos están formados por
átomos iguales, se puede plantear al alumno la cuestión:
¿por
qué las masas atómicas de los elementos no son números enteros
sino decimales?
Vídeo:
ELECTRONES, PROTONES Y NEUTRONES
En este vídeo se resumen las ideas de Thomson y Rutherford so-
bre la constitución del átomo, así como el descubrimiento del
neutrón y los conceptos de número atómico y número másico.
1.5.
Isótopos
El descubrimiento de los isótopos echó por tierra la idea de Dalton
ya que los átomos de un elemento no tienen por qué ser todos
iguales, tan solo unos pocos elementos tienen un único isótopo
natural, como por ejemplo el F-19, el Na-23, el P-31, el Au-197…,
aunque se pueden producir artificialmente isótopos de estos ele-
mentos.
Francis W. Aston,
investigando sobre los isótopos, desarrolló el
primer espectrógrafo de masas, aparato capaz de medir la masa
y abundancia de los isótopos de un elemento, y con ello la masa
atómica del elemento, que es la media ponderada de las masas
atómicas de los isótopos que contienen.
Como final del epígrafe y en relación a la abundancia de los di-
ferentes isótopos que integran un cierto elemento químico, se
resalta el hecho de que es variable, dependiendo del origen del
elemento y que, por ello, puede deducirse la historia química del
elemento.
Conviene que los alumnos (tal vez divididos en grupos) realicen
los dos proyectos de investigación que contiene el epígrafe: el
experimento de la gota de aceite de Millikan y el descubrimiento
del neutrón debido a Chadwick.
Enlace web:
NÚMERO ATÓMICO, MÁSICO
Y LOS ISÓTOPOS
Página web que se exponen los conceptos clave como: número
atómico, número másico e isótopos. Incluye ejercicios resueltos y
sin resolver.
Vídeo:
ISÓTOPOS
Vídeo que explica el concepto
isótopo
y pone como ejemplo los
tres isótopos del hidrógeno.
2.
La espectrometría de masas
(páginas 90/91)
El epígrafe comienza señalando la importancia de esta técnica en
el análisis, tanto cualitativo como cuantitativo, de los isótopos,
elementos y compuestos existentes en una determinada muestra.
A continuación se debe explicar los componentes de un espectró-
metro de masas, así como los fundamentos físico-químicos en los
que se basa su operatividad, aunque y dado que hasta el curso
de Física de 2.º de Bachillerato no se puede comprender por qué
dos campos, eléctrico y magnéticos, superpuestos a los iones les
obliga a describir círculos de radio
r
=
mv/Q B,
se puede obviar
gran parte de la demostración y adelantar tan solo el final de la
misma:
r
=
1/
B
2
V m
/
Q
.
Hay que mostrar al alumnado varios espectrogramas de masas de
diversos elementos y enseñarles a extraer la suficiente informa-
ción como para que, con ella, puedan calcular la masa atómica
del elemento. El ejercicio resuelto puede servir para tal fin.
Conviene que realicen el proyecto de Investigación que contiene
el epígrafe sobre las aplicaciones de algunos isótopos radiactivos,
ya que permitirá que los alumnos comprendan la utilidad que
tiene la Química y la Física en la vida de las personas.
Vídeo:
ESPECTRÓMETRO DE MASAS
Vídeo que explica el funcionamiento y utilidad de un espectró-
metro de masas.
3.
Radiaciones y espectros
(páginas 92/94)
Este epígrafe contiene una amplia información dirigida hacia la
comprensión de cómo se sitúan los electrones dentro del átomo
y para entender el fundamento de las técnicas espectroscópicas.
Se inicia estudiando (ligeramente ya que se tratará más a fondo
en 2.º de Bachillerato) la radiación electromagnética, los tipos que
hay y las magnitudes que las caracterizan, haciendo principal hin-
capié en la radiación visible. A continuación se expone el descubri-
miento de los espectros atómicos, emisión y absorción, así como
la ecuación que, de forma empírica, justificaba (que no explicaba)
las series de rayas espectrales observadas (tema que se ampliará
en Química de 2.º de Bachillerato).
El docente debe considerar que el alumnado de 1.º de Bachille-
rato se enfrenta por primera vez con estas cuestiones, siempre
