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Física y Química
Átomos y elementos
4.º ESO
1 El experimento de Rutherford
E. Rutherford y su discípulo Geiger lanzaron rayos “alfa” contra una delgada lámina de oro
y analizaron el resultado.
Partículas 
Fuente de
partículas 
Lámina
de oro
Comprobaron que sólo unas
pocas partículas sufrían
desviación o eran devueltas.
Pantalla de
centelleo
Átomos
de oro
1
Átomos y elementos
Física y Química
4.º ESO
2 Modelo atómico nuclear
Rutherford propuso un modelo de átomo que explicaba los resultados de su experiencia,
el modelo atómico nuclear.
Electrón
• El átomo está constituido por un núcleo
central que concentra la carga positiva y
casi toda la masa del átomo.
• En la corteza están los electrones, con
carga negativa, girando en órbitas
concéntricas alrededor del núcleo.
• El tamaño del núcleo es muy pequeño en
comparación con el tamaño de todo el
átomo, y además, entre el núcleo y la
corteza hay espacio vacío.
Núcleo
1
Física y Química
Átomos y elementos
4.º ESO
3 El núcleo atómico
El núcleo es la parte central del átomo y en él está concentrada la casi totalidad de la
masa del mismo.
Las partículas constituyentes del núcleo son:
Protón
Neutrón
PROTONES
Son partículas con carga eléctrica positiva y
con una masa que equivale
aproximadamente a la unidad de masa
atómica
NEUTRONES
Son partículas sin carga eléctrica y con una
masa semejante a la del protón.
Las fuerzas nucleares se ejercen entre
partículas situadas a muy corta distancia
(así están los protones y neutrones del
núcleo), y son capaces de estabilizar al
núcleo ya que tienen una intensidad
mucho mayor que las fuerzas repulsivas
de tipo eléctrico entre los protones.
1
Física y Química
Átomos y elementos
4.º ESO
4 Número atómico y número másico
Para definir la estructura de un átomo se utilizan dos conceptos:
EL NÚMERO ATÓMICO (Z)
Es el número de protones que tiene un átomo (coincide con el número de electrones si
el átomo es neutro)
EL NÚMERO MÁSICO (A)
Es la suma del número de protones y el número de neutrones que tiene un átomo.
Estos números se representan
a la izquierda del símbolo
químico del elemento X.
A
Z
X
Los átomos del mismo elemento (con igual número atómico)
y distinto número másico reciben el nombre de isótopos.
ISÓTOPOS DE HIDRÓGENO
1
1
H
Protio
2
1
H
Deuterio
3
1
H
Tritio
1
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Átomos y elementos
4.º ESO
5 El modelo atómico de Bohr
En 1913 Niels Bohr propuso un nuevo modelo para el átomo de hidrógeno en forma de postulados.
Electrón
Los electrones giran en órbitas circulares
en torno al núcleo debido a la atracción
eléctrica protón-electrón.
El electrón sólo puede ocupar
determinadas órbitas o niveles
energéticos. Estos niveles se designan
como n = 1, 2, 3…
El electrón, moviéndose en su órbita no
pierde energía. Si pasa de una órbita
externa a otra interna desprende energía.
Para la transición contraria la absorbe.
Energía
Núcleo
Órbitas
n =1
n =2
1
Física y Química
Átomos y elementos
4.º ESO
6 La corteza atómica
Actualmente se habla de probabilidades y “nube electrónica” para describir la corteza atómica.
Se ha ampliado el número de niveles energéticos considerando subniveles dentro de cada
nivel, donde cabe un número determinado de electrones.
NIVEL DE ENERGÍA
SUBNIVELES
Un orbital es aquella
región del espacio
donde hay más
probabilidad de
encontrar al electrón.
n=1
1s
n=2
2s
2p
n=3
3s
3p
3d
n=4
4s
4p
4d
4f
2
6
10
14
Nº de electrones en cada subnivel
Los cuatro tipos de
orbitales se designan
con las letras
s, p, d, y f.
1
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Átomos y elementos
4.º ESO
7 Forma de algunos orbitales
Orbital S
NÚCLEO
Orbital D
Orbital P
1
Átomos y elementos
Física y Química
4.º ESO
8 Configuración electrónica
Elemento
Configuración electrónica
Litio
1s2 2s1
Sodio
1s2 2s2 2p6 3s1
Potasio
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1
Rubidio
1s2 2s2 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s1
En los átomos con varios electrones, los electrones llenan los subniveles empezando por los
de menor energía y siguiendo un orden creciente de energía, hasta que cada uno de ellos
se completa.
Observa que el subnivel 3d se llena después del 4s a pesar de pertenecer a un nivel inferior.
La expresión de la distribución de los electrones de un átomo
en subniveles se denomina configuración electrónica.
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Física y Química
Átomos y elementos
4.º ESO
9 El sistema periódico: periodos y grupos
Tras sucesivos intentos de clasificación de los elementos químicos, estos han quedado ordenados
según sus propiedades y su estructura atómica.
En un periodo, cada elemento tiene un protón y un electrón más que el anterior
Los elementos de propiedades químicas parecidas se colocan en un grupo o columna.
1
6
7
METALES DE
TRANSICIÓN
INTERNA
LANTÁNIDOS
ACTÍNIDOS
GASES NOBLES
HALÓGENOS
ANFÍGENOS
METALES DE
TRANSICIÓN
EXTERNA
NITROGENEIDEOS
5
CARBONOIDEOS
4
TÉRREOS
3
ALCALINOS
2
ALCALINOTÉRREOS
PERIODO
1
Átomos y elementos
10 El sistema periódico: metales, semimetales y no metales
Física y Química
4.º ESO
1
Grupo
2
IA
3
II A
III B
4
4
Li Be
2
6,94
9,01
Litio
Berilio
11
3
22,99
24,31
Sodio
Magnesio
20
21
H
1,008
K Ca Sc Ti
24
20,18
50,94
Potasio
Calcio
Escandio
Titanio
Vanadio
Rb Sr
39
Y
40
41
88,91
91,22
92,91
Rubidio
Estroncio
Itrio
Circonio
Niobio
27
28
54,94
54,94
72
73
132,91
137,33
138,91
178,49
Cesio
Bario
Lantano
Hafnio
89
II B
14
III A
15
IV A
VA
(223)
(226)
Radio
104
(227)
43
95,94
(97)
Molibdeno Tecnecio
74
75
180,95
183,85
Tántalo Wolframio
105
106
(261)
(262)
(263)
Actinio Rutherford Dubnio Seaborgio
io
58
Lantánidos 6
59
18
VII A
Gases
nobles
29
5
B
6
C
10,81
Boro
13
N
12,01
8
O
14,01
14
140,12
60
15
P
16
S
26,98
28,09
30,97
32,07
Silicio
Fósforo
Azufre
32
55,85
58,70
58,70
63,55
65,38
69,72
Cobalto
Niquel
Cobre
Zinc
Galio
44
45
46
47
101,07
102,91
106,4
Rutenio
Rodio
Paladio
76
77
48
78
107,87
Plata
10
33
34
18,99
20,18
Flúor
Neón
17
18
Cl Ar
35,45
39,95
Cloro
Argón
35
36
49
72,59
74,92
Germanio Arsénico
50
51
78,96
79,90
83,80
Selenio
Bromo
Criptón
52
79
190,2
192,22
195,09
196,97
Osmio
Iridio
Platino
Oro
108
114,82
118,69
121,75
127,60
126,90
Cadmio
Indio
Estaño
Antimonio
Telurio
Yodo
81
82
83
84
200,59
Mercurio
(262)
(265)
(266)
Hassio
Meitnerio
61
62
63
85
140,91
144,24
(145)
150,35
92
93
94
151,96
Torio
(231)
238,03
Protoactini Uranio
o
237
(244)
Neptunio Plutonio
131,30
Xenón
207,19
208,98
(209)
(210)
(222)
Talio
Plomo
Bismuto
Polonio
Astato
Radón
64
65
66
67
68
69
70
No metales
71
157,25
96
158,93
Terbio
97
162,50
Disprosio
98
164,93
167,26
168,93
173,04
174,97
Holmio
Erbio
Tulio
Iterbio
Lutecio
99
100
101
102
103
Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr
232,04
Xe
86
Metales
Europio Gadolinio
95
54
204,37
109
Bohrio
I
112,40
80
Renio
107
53
Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
186,21
Praseodi Neodimio Promecio Samario
mio
91
90
He
F Ne
16,00
Aluminio
31
9
Carbono Nitrógeno Oxígeno
Al Si
30
7
Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
Cerio
Actínidos 7
VI A
17
4,003
Fr Ra Ac Rf Db Sg Bh Hs Mt
Francio
16
Helio
Hierro
Cs Ba La Hf Ta W Re Os Ir
88
13
Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te
87,62
57
IB
Símbolo Negro - sólido
Azul - líquido
Rojo - gas
Violeta - artificial
Metales
Semimetales
No metales
Inertes
26
Cromo Manganes
o
42
85,47
56
12
V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
44,96
38
25
11
2
Hidrógeno
23
10
VIII
Masa atómica
Nombre
22
9
VII B
1
40,08
87
7
VI B
8
Número atómico
39,10
55
6
VB
7
12
37
5
6
Na Mg
19
4
5
IV B
1
3
4.º ESO
11 El sistema periódico
1
Periodo
Física y Química
Átomos y elementos
20,18(243)
(247)
Americio
Curio
(247)
(251)
(254)
Berquelio Californio Einstenio
(257)
(258)
(255)
(260)
Fermio Mendelevi Nobelio Laurencio
o
1
Átomos y elementos
Física y Química
4.º ESO
12 Estructura electrónica
El número que indica el periodo nos informa del número de niveles o capas electrónicas del elemento.
1
Átomos y elementos
Física y Química
4.º ESO
13 Electrones de valencia
Todos los elementos de un mismo grupo tienen el mismo número de electrones en su última capa, son
los electrones de valencia.
Los electrones de valencia determinan el comportamiento químico del elemento y sus propiedades.
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Átomos y elementos
Física y Química
4.º ESO
14 Propiedades periódicas de los elementos: tamaño de los átomos
Para comparar el tamaño de los átomos de los elementos químicos, relacionamos entre sí a aquellos
que forman parte de un mismo grupo y también a los que están en el mismo periodo.
El número de
capas
aumenta y los
electrones se
encuentran
cada vez más
alejados del
núcleo.
En un mismo período, el mayor volumen
corresponde a los elementos alcalinos, y
disminuye paulatinamente al avanzar en el
período hasta llegar a los halógenos.
–
+
–
Los electrones de valencia están en el
mismo nivel mientras que el número de
protones aumenta y estos electrones serán
atraídos por el núcleo con mayor fuerza.
+
En general, dentro de un grupo el
tamaño de los átomos aumenta al
descender en el grupo .
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Átomos y elementos
Física y Química
4.º ESO
15 Propiedades periódicas de los elementos: electronegatividad
La electronegatividad es la capacidad que tienen los átomos de atraer electrones cuando se unen
con otros átomos.
Disminuyen
los niveles
energéticos y
la atracción
por los
electrones es
mayor.
+
Dentro de un mismo período,
la electronegatividad
aumenta hacia la derecha.
–
+
El nivel energético es el mismo
pero aumenta la carga del núcleo.
–
En un mismo grupo la
electronegatividad aumenta
hacia arriba.
1
Física y Química
Átomos y elementos
4.º ESO
16 Propiedades periódicas de los elementos: reactividad
La reactividad química es la tendencia que tiene un elemento a reaccionar con otros .
–
–
En un período la reactividad
de los metales aumenta de
derecha a izquierda.
+
+
En un grupo la
reactividad química
de los metales
aumenta hacia abajo.
–
La reactividad de los
no metales aumenta
de abajo a arriba en
los grupos y de
izquierda a derecha
en los períodos.
+
–