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EL INTERIOR DE LA MATERIA
¿De qué está hecha la materia?
Esta cuestión ha preocupado a los seres humanos
desde los tiempos más remotos. Algunas de las
ideas propuestas a lo largo de la historia, más o
menos acertadas, han servido para construir la
ciencia química.
Breve historia hasta llegar al
átomo.
La palabra átomo fue utilizada por Demócrito y Leucipo en el s. V
a.C.
para explicar la naturaleza y composición de la materia.
¿Cómo podría una materia (cuchillo) penetrar
en una (manzana) si no existiesen espacios
vacíos?
 

 
 .
“Según un convenio, hay un dulce y una amargo, un
caliente y un frío;
y según un convenio, hay un orden.
En verdad hay átomos y vacío”.
Demócrito, filósofo griego que
vivió en el siglo IV a. C. propuso
que, si se dividía la materia en
trozos cada vez más pequeños,
debería llegarse a una porción que
ya no podría dividirse más.
A esta porción mínima e indivisible, base de
toda la materia, la llamó
átomo.
Las ideas de Demócrito no fueron admitidas; la
influencia de Aristóteles, otro gran pensador
griego, hizo que se impusiese la teoría
cuatro elementos.
de los
Según Aristóteles, la materia
estaba formada por cantidades
variables de
 Tierra
 Agua
 Aire
 Fuego
El predominio de
uno u otro de
estos elementos
hacía que la
materia fuera:
Húmeda
Fría
Seca
Caliente
El modelo que se aceptó y transmitió durante más de 2000
años fue el expuesto por Aristóteles en el s IV a.C. Los tres
postulados de Aristóteles fueron:
La materia es una mezcla de cuatro elementos: tierra, agua,
aire y fuego.
Estos cuatro elementos están sólo en el dominio
terrestre o “sublunar”. Más allá existe “éter”.
En el mundo cristiano, la teoría
de Aristóteles fue adoptada
por los alquimistas,
precursores de los científicos,
que desarrollaron su actividad
durante toda la Edad Media
Los alquimistas de la Edad Media creían
que para lograr la transformación de metales
como el plomo, sin gran valor, en oro o plata,
había que agregar y combinar una cantidad justa
de mercurio, a fin de lograr la transmutación.
También pensaban que para que esta
reacción se produjera tendría que ocurrir en
presencia de un catalizador (sustancia que
provoca la modificación de ciertos cuerpos sin
modificarse ella misma) al que se llamó piedra
filosofal.
La historia de la alquimia es básicamente
la historia de la búsqueda de este catalizador.
Los alquimistas eran personas dedicadas al estudio y
transformación de los materiales. Los alquimistas estuvieron
rodeados de grandes polémicas, llegando incluso a estar
prohibidas sus prácticas.
Los alquimistas descubrieron nuevos
elementos que incorporaron a los
cuatro de Aristóteles. Descubrieron el
oro (Au), la plata (Ag), el cobre (Cu), el
estaño (Sn), el hierro (Fe), el plomo
(Pb), el mercurio (Hg), el azufre (S) y la
sal (cloruro sódico, NaCl).
Tuvieron que pasar veinte siglos para que un
químico inglés llamado John Dalton retomara las
ideas de Demócrito y publicase, en 1808, su famosa
teoría atómica:
“La materia no es continua, sino que está
formada por partículas indivisibles, llamadas
átomos, entre las cuales no hay nada (está el
vacío). Los átomos se pueden unir para crear
combinaciones de átomos que forman los
compuestos químicos.”
Teoría de Dalton
1808: Dalton retoma las teorías de Demócrito y Leucipo
Los elementos están formados por partículas discretas, diminutas, e
indivisibles llamadas átomos, que permanecen inalterables en
cualquier proceso químico.
Los átomos de un mismo elemento son todos iguales entre sí en
masa, tamaño y en cualquier otra propiedad física o química.
En las reacciones químicas, los átomos ni se crean ni se destruyen,
solo cambian su distribución.
Los compuestos químicos están formados por "átomos de
compuesto“, todos iguales entre sí, en proporciones definidas y
constantes.
Ley de las proporciones múltiples
Las ideas de Dalton fueron
perfeccionadas por otros
científicos.
En 1897, el británico Joseph
John Thomson descubrió
Joseph John Thomson
(1856 – 1940)
unas partículas con propiedades
sorprendentes: prácticamente no
tenían masa y tenían carga
eléctrica negativa.
Las llamó electrones.
Descubrimiento del electrón (1897).
• Al someter a un gas a baja presión a un voltaje
elevado, este emitía unas radiaciones que se
conocieron como rayos catódicos.
• Se observó que los rayos catódicos eran
partículas negativas (se desviaban hacia el polo
positivo de un campo eléctrico) con gran energía
cinética.
• La relación carga/masa de los rayos catódicos es
la misma independientemente del gas del que
proceda.
• Se supuso que estas partículas deberían estar en
todos los átomos. Thomson las llamó “electrones”.
Teoría de
J.J.Thomson
Descubre los rayos catódicos en 1897 a partir del tubo de descarga
Electrones
Thomson propone:
“Los átomos son
electrones incrustados
en una masa con carga
positiva”
Carga negativa
Experimento de Goldstein
Estudia rayos canales y descubre los
protones (p+)
Carga positiva
Protones
Descubrimiento del protón (1914).
• Utilizando cátodos perforados, en tubos de descarga además
de los rayos catódicos, Goldstein descubrió unos rayos
positivos procedentes del ánodo que llamó rayos anódicos o
canales.
• La relación carga/masa de los rayos canales no es la misma
sino que depende del gas del que proceda. En cualquier caso,
la masa era muy superior a la de los electrones.
• Se llamó “protón” a la partícula positiva procedente del gas
más ligero (el hidrógeno), cuya carga coincidía exactamente
con la del electrón.
• Las cargas de otros rayos canales eran múltiplos de la del
protón, por lo que supuso que deberían ser partículas con
varios protones unidos.
En 1911, el físico británico
Ernest
Rutherford descubrió que el
interior de los átomos estaba
prácticamente hueco, a excepción
de la zona central ocupada por un
pequeño núcleo, en el que se
concentraba toda la masa del
átomo y que, además, tenía carga
eléctrica positiva.
Teoría de E. Rutherford
(1909)
Al disparar contra una lámina de oro,
Rutherford encontró que algunos rayos se
desviaban de su trayectoria
A partir de este descubrimiento
Rutherford concluyó que: “El átomo debe
poseer un núcleo”, con lo cual se
desterraba la teoría de Thomson
Modelo de Rutherford
NUCLEO
Electrones
giran en algun
lugar
Posteriormente, en 1932, Chadwick descubre el
neutrón, con lo cual la idea de átomo se estructura en
base a protones y neutrones centrales, mas los
electrones dando giros circulares en torno a este núcleo
Descubrimiento del neutrón
(1932).
• Rutheford observó que la suma de las
masas de los protones y la de los
electrones de un determinado átomo no
coincidía con la masa atómica por lo que
postulo la existencia de otra partícula que
– Careciera de carga eléctrica.
– Poseyera una masa similar a la del protón.
– Estuviera situada en el núcleo.
• En las primeras reacciones nucleares
Chadwick detectó esta partícula y la
denominó “neutrón”.
Chadwick: Descubre los neutrones
(1932)
Estructura interna del
neutrón formado por 3
quarks
Niels Bohr propuso un modelo atómico
basado en tres postulados:
En un átomo el electrón sólo puede tener
ciertos estados de movimiento definidos y
estacionarios, en cada uno de ellos tiene una
energía fija y determinada.
En cualquiera de esos estados, el electrón
se mueve describiendo órbitas circulares
alrededor del núcleo.
Un electrón puede saltar de una órbita
a otra absorbiendo ( si va hacia una
órbita más exterior) o emitiendo (en
caso contrario) un cuanto de radiación
electromagnética de energía igual a la
diferencia existente entre los estados
de partida y de llegada
Modelos atómicos
a través del tiempo
ÁTOMO
MODELO MECANICO-CUANTICO
(modelo actual)
CORTEZA
NÚCLEO
MODELO MECANICO - CUÁNTICO
Hoy sabemos que el átomo es divisible,
puesto que está formado por partículas más
pequeñas, llamadas partículas
subatómicas.
Estas pueden ser de tres tipos:
Protones
Neutrones
Electrones
Los protones y los neutrones están en el núcleo y
los electrones están en continuo movimiento
formando una “corteza” alrededor del núcleo.
LOS ELECTRONES:
• Poseen una masa 1.840 veces menor que la del
átomo más pequeño (el de hidrógeno)
• Tienen carga eléctrica negativa
• Se están moviendo constantemente alrededor
del núcleo siguiendo unas “órbitas”
LOS PROTONES:
• Se encuentran en el núcleo
• Tienen carga eléctrica positiva
• Poseen una masa semejante a la del átomo de
hidrógeno
LOS NEUTRONES:
• Constituyen los núcleos de los átomos
junto con los protones.
• No tienen carga eléctrica (son neutros)
• Poseen una masa prácticamente igual a la
del protón
RESUMIENDO:
Núcleo 1 u.m.a.
Núcleo
1 u.m.a.
Corteza
1/1840
u.m.a.
Positiva
No tiene
Negativa
PARTÍCULA
LOCALIZACIÓN
MASA
CARGA
Protón
Neutrón
Electrón
u.m.a. = unidad de masa atómica (masa de un átomo de hidrógeno)