[0:21]Buenas a todos y a todas. Bienvenidos a un nuevo vídeo. En este caso vamos a tratar del resumen del tema 2 que va a tratar sobre el átomo. Este tema es un tema bastante teórico, de modo que ya veréis que en mi página web no vais a ver que hay muchos vídeos, pero sí que está muy bien este vídeo resumen porque os va a resumir también aquellos conceptos teóricos que para mí me parecen más importantes. Empezaremos viendo los principales modelos atómicos, luego veremos cómo podemos identificar un átomo a través de su número atómico, número másico, qué es un ión, qué es un isótopo, cómo podemos medir la masa de un átomo o calcularla, mejor dicho. Y finalmente hablaremos un poco sobre las configuraciones electrónicas de los distintos átomos. De modo que vamos allá. En este primer apartado de los principales modelos atómicos va a hacer un repaso histórico de los principales modelos desde el punto de vista teórico que han intentado explicar cómo está compuesto el átomo. Bueno, el primer modelo, más bien modelo se llama teoría, se llama la teoría atómica de Dalton, que cuya principal característica es que retoma el concepto de átomo. Esto qué quiere decir? Bueno, que el concepto de átomo fue introducido ya por unos filósofos griegos en el siglo IV antes de Cristo. Pero bueno, fue debido a Aristóteles, lo quitó totalmente ese concepto del mundo científico y fue retomado por la teoría atómica de Dalton o por Dalton. Y esta teoría se basa principalmente en cuatro postulados, que no os voy a escribir ahí, pero bueno, simplemente os los nombro un poquito, que dice que la materia está formada por átomos que son indivisibles e invariables, que son los la la propia palabra átomo. Que los átomos que definen un mismo elemento están formados por átomos iguales, es decir, tienen la misma masa y las mismas propiedades químicas. Que los átomos de diferentes elementos tienen masas y propiedades distintas y que los compuestos químicos están formados por la combinación de átomos de dos o más elementos distintos. Bueno, ahí ya veis que hay alguna postulado que es cierto a día de hoy y otros que ya no lo son, bueno, pero fue una primera toma de contacto con el mundo de cómo puedo explicar yo el átomo. Unos años más tarde, en torno a 1880, hubo una serie de descubrimientos, como el protón y el electrón, que demostraron que había partículas dentro de los átomos. El protón con carga positiva, yo os pongo el valor de la carga, mientras que el electrón tenía una carga negativa y muy muy poca masa, quedaros cuenta que os pongo ahí que más o menos la masa del protón son unas 1800 veces la masa del electrón. Bueno, pues estos descubrimientos lo que hicieron era necesario introducirlo en el modelo atómico y hubo un cambio. Precisamente el que descubrió el electrón, Thomson, pues realizó un modelo atómico que lo que hizo fue introducirlo en el átomo propuesto por Dalton. Y así se que en 1904 constituyó el modelo atómico de Thomson, que como veis ahí, os pongo que su principal característica es también llamado pastel de pasas, en el que hay un como una esfera cargada positivamente en la que están incrustadas los electrones con carga negativa. Luego también introduce pues que el átomo es es divisible y pues habla o introduce también el concepto de carga dentro de la materia, del átomo. Bueno, pero sigue pasando el tiempo, hay una serie de descubrimientos que hacen necesario introducir modificaciones en estos modelos atómicos. Rutherford, junto con Geiger y Marsden, realizaron un experimento que se llama el experimento de la lámina de oro.
[3:41]Lo que hicieron fue bombardear con unas partículas alfa, que son simplemente núcleos positivos, una lámina de oro y observaron que la mayoría de ellas, como podéis ver, no se desviaban al al atravesar la lámina y solo unas pocas se desviaban, incluso un muy muy pocas rebotaban. Esto entonces contrastaba con la idea de Thomson de un átomo bastante compacto y lo que hicieron fue pues introducir un nuevo modelo que se llama el modelo atómico de Rutherford. Este modelo atómico de Rutherford fue propuesto en 1911 y sus principales características era que primero, consideraba que el átomo estaba prácticamente vacío. Qué quiere decir esto? Que había una gran distancia entre el núcleo donde estaban los protones y el las órbitas o la corteza donde se encontraban los electrones. Luego que la mayoría de la masa estaba en el núcleo, ya que los protones eran muy pesados respecto a los electrones. Y por último que el núcleo era cargado positiva y que los electrones giraban en la corteza en órbitas.
[4:39]También propuso que esas órbitas, en esos en esos giros, en ese movimiento, el electrón estaba emitiendo energía de manera constante. Como veis, este modelo justifica claramente el experimento de la lámina de oro que vimos. Ya que si la partícula alfa atravesaba zonas del átomo donde no había nada, bueno, pues lo atravesaba sin más.
[5:00]Si pasaba muy cerca del núcleo, al ser de carga opuesta se desviaba, perdón, de la misma carga se desviaba. Y aquellas partículas que tenían la mala suerte de chocar con el núcleo son las que se rebotaban. Bueno, pasó el tiempo y otra vez unas evidencias experimentales hicieron que era necesario modificar este modelo propuesto por Rutherford. En los años posteriores hubo una serie de científicos que se volcaron en el estudio de los denominados espectros atómicos. Para que os hagáis una idea, esto los átomos cuando se excitan de manera energética, luego vuelven a soltar esa energía que han absorbido y lo hacen de manera que sueltan como pequeñitos paquetitos de luz, que son esos coloridos que veis ahí.
[5:48]Y esto totalmente se contrapone a lo que suponía Rutherford, que era un espectro de luz continua, es decir, que emitían luz, emitían energía de manera continua. Bueno, pues esto tuvieron que lo que hizo Bohr, que fue el que lo descubrió o el que más o menos lo llevó a su modelo, fue introducirlo en el modelo atómico de Rutherford con unos pequeños cambios. El modelo atómico de Bohr fue propuesto en 1913 y bueno, ahí os presento sus principales características, que son: Primero, que los electrones se encuentran en órbitas estables en las que no emiten energías, ¿vale? A esas órbitas se les llaman niveles energéticos, es decir, que el electrón está girando, pero sin emitir energía. Que los electrones, que más alejados están del núcleo, son los que poseen una mayor energía en esa órbita en la que se encuentran girando. Por ejemplo, ahí que os he dibujado el el modelo atómico de Bohr, pues la N igual a 3, el nivel 3, tendría mayor energía que el 2 y mayor que el 1. Y luego que pueden pasar de un nivel a otro, absorbiendo o emitiendo energía. Veis, por ejemplo, aquí, un electrón pasa del nivel 2 al nivel 3 y como el nivel al que va tiene menor energía, le sobra energía, por tanto la emite en forma de fotón, que es la partícula de la luz.
[7:00]Y eso explica claramente los esos modelos atómicos, perdón, que no eran de manera continua, sino que eran de manera discreta, que solo mostraban unas ciertas franjas de luz. No obstante, este modelo quedó un poquito todavía incompleto y fue completado por uno que un científico que se llama Sommerfeld. Bueno, el modelo de Bohr Sommerfeld, o sea, ese lo que completó Sommerfeld, lo introdujo en 1916. Y lo que observó es que en esos espectros atómicos, si cuando se mejoraron los los aparatos que se utilizaban para determinarlos, se observaba que dentro de cada línea había líneas más pequeñitas. Entonces, ¿qué introdujo? Bueno, pues que primero que había un número máximo de electrones por cada nivel, es decir, que había una ocupación máxima en cada nivel, que se correspondería con 2 N al cuadrado. Por ejemplo, para el nivel 1 sería 2 por 1 al cuadrado 2, para el nivel 2 8, etcétera. Y que dentro de cada nivel había unas unos subniveles que llamó con las letras s, p, d, f. Bueno, aquí os dejo una pequeña tabla que ya vamos a ver a continuación, porque este esto que introdujo el modelo de Sommerfeld fue nos va a ayudar a introducir el segundo apartado, que son los las configuraciones electrónicas, es decir, cómo están los electrones dentro de un átomo.
[8:50]Bueno, vamos a pasar a estudiar el apartado 2 de este tema, que va sobre las configuraciones electrónicas de los átomos. Lo que os comentaba, saber cómo podemos nosotros representar la distribución de los electrones dentro del átomo, y como Bohr ha dicho que están en niveles energéticos, cómo están dentro de esos niveles los átomos. Ahí os he dibujado un más o menos, no a escala, un átomo según el modelo atómico de Bohr Sommerfeld. Vale, donde tenemos el núcleo, primer nivel energético, segundo nivel energético, tercer nivel energético. Recordemos un poco. Cuanto más cerca estemos del núcleo, menor será la energía, por tanto, cuanto mayor sea el nivel, más energía tendrán los electrones. Bien, vamos a hacer un poquito de zoom en cada uno de estos niveles, porque según introdujo Sommerfeld, dentro de cada uno de estos niveles hay unos subniveles. Bien, y os los he representado aquí un poquito más detallado. Ya veis, en el nivel 1 solo hay un subnivel, que es el 1s, en el nivel 2 ya hay dos subniveles, el 2s y el 2p, en el nivel 3, 3 subniveles, en el 4 habrá 4, en el 5, 5, etcétera. Y aquí abajo os represento la tabla donde mostramos los electrones que entran en cada uno de los subniveles y los electrones que entrarían, por tanto, en cada nivel. Recordemos que este total de electrones por nivel es 2n al cuadrado. Por tanto, en el 1 entrarán 2, en el 2 entrarán 8, 18, 32, etcétera. Y en los subniveles siempre en el s entran 2, en el p 6, en el d 10 y en el f 14, se va sumando de 4 en 4. Ahora bien, y cómo yo sé dónde van a estar los electrones dentro de un átomo? Bueno, pues siempre, esto es la regla de la naturaleza, siempre un cuerpo tiende a tener la menor energía posible. De modo que los primeros en niveles que se van a llenar serán los menos energéticos, es decir, empezaremos el llenado por aquí abajo. Cuando se complete este, pasaremos a este. Cuando se complete este, a este y así sucesivamente. Hay un problema, que no siguen siempre este distribución. Por ejemplo, si yo os pintara aquí el nivel 4s, lo tendría que representar entre el 3p y el 3d. Por tanto, el 4s se llenaría después del 3p, pero antes de que se empieza a llenar el 3d. Y para todo este lío, para saber qué niveles, qué subniveles van antes de cuáles en función de su energía, ¿vale? Vamos a ponerlo aquí, que la energía va creciendo hacia arriba, más energía. Tenemos un diagrama que se llama el diagrama de Moeller, que es muy sencillo de construir y nos sirve rápidamente para saber cómo cómo se llenan esos subniveles energéticos. Este diagrama de Moeller, que yo cuando estudiaba y lo tenía que tenía que usarlo en los exámenes, lo primero que hacía era escribírmelo, se construye muy sencillo. Vamos a escribir primero en una columna todos los s, 1s, 2s, 3s, 4s, 5s, hasta el 5, por ejemplo. Luego los p's, en el 1 no hay p, pero en el 2 ya sí, 2p, 3p, 4p, 5p. Luego los d's, empieza a ver en el 3.
[12:00]5d, luego irían los f's, 4f, 5f, y así sucesivamente. Bueno, y para abajo también. Y ahora vamos a ver y cómo yo los lleno yo. Bueno, pues para eso trazamos diagonales, muy sencillito. Diagonales de arriba a la derecha, abajo a la izquierda. La primera, esa. La segunda, esta de aquí. La tercera, cuarta, quinta, y así sucesivamente. Y empezamos a leer. Primero, que que he cruzado la 1s, por tanto, el primero que se va a llenar es el 1s. Luego, el 2s. Luego, va el 2p y el 3s, que van cruzadas por la tercera diagonal. Luego, el 3p y daros cuenta el 4s, aquí entra lo que os indiqué de que ese 4s es menor energía, menos energético que el 3d y por eso se llena antes. Luego irá el 3d, 4p, 5s y así sucesivamente. Y así se construye muy fácilmente la configuración electrónica de los de un elemento. Y ahora solo falta poner el número de electrones, porque de momento lo único que he hecho es una ordenación de los niveles y de los subniveles energéticos por energía. Bueno, y cómo? Por represento los electrones. Pues vamos allá con un pequeño ejemplo. Por ejemplo, para un átomo de nitrógeno cuyo número atómico, esto ya lo vamos a ver en el apartado 3, es 7, solo que me indica es que tiene siete electrones. Bueno, pues cómo se representaría la configuración electrónica? Bueno, pues pondríamos nitrógeno N configuración electrónica. Iríamos poniendo el nivel 1, caben 2, los tengo. Sí, pues los pongo en el s, en el 2s caben otros 2, los tengo, sí, de ahí he gastado 4, me quedan 3. En el p cabrían 4, pero daros, perdón, cabrían 6, pero daros cuenta que a mí me quedan 3, pues son los que yo pongo aquí. Veis como los pongo como un subíndice, arriba a la derecha del subnivel y voy a ir llenándolos. Si os dais cuenta, como tenía representado antes esos niveles energéticos por energías, es como que jugáramos al tres en raya y lanzásemos bolas. Las bolas van cayendo por su propio peso, pero claro, en el 1s, cuando se llena ya no pueden caber más bolas. Pasarían al siguiente, a la siguiente escala y así sucesivamente. Bueno, pues esta sería la representación del nitrógeno. Voy a poneros una que sea un poco mayor. El átomo de potasio, que tiene número atómico 19, por tanto 19 electrones, pues se representaría, empezaríamos el llenado, ¿vale? Siempre siguiendo el diagrama de Moeller. 1s2, lleno el 2s, 2s2, 2p6, ahí irían ya de los 19 ya hemos gastado 10. 3s2, 3p6, llevamos 18 electrones y por tanto, 4s1. Daros cuenta cómo he cumplido el diagrama de Moeller, que antes de llenar el 3d, lleno el 4s. Bueno, pues así configuraríamos la realizaríamos, perdón, la configuración electrónica de cualquier átomo, ya bien sea neutro o bien no lo sea. Importante, solo destacar el los electrones del último nivel de energía son los electrones que se denominan electrones de valencia. Por ejemplo, en el caso del sodio, este sería el electrón del valencia y en el del nitrógeno serían todos estos. Bueno, eso son electrones de valencia. Bueno, vamos a pasar al apartado número 3 en el que vamos a aprender a identificar los átomos, pero vamos el muy deprisa porque esto lo hemos visto ya en los cursos anteriores. Bueno, identificamos los átomos mediante tres características que van a tener los átomos. La principal y la más importante es el número atómico, ¿vale? Que sería como nuestro DNI, como nuestra tarjeta de identidad. Distinto para todos los átomos de un mismo elemento, ¿vale? Distinto para átomos, perdón, de distintos elementos. El número másico, ya veremos que ya el propio nombre lo indica, pues tendrá que ver un poco con la masa y luego veremos la carga. Bueno, pues el número atómico, que lo vamos a representar mediante la letra Z mayúscula, es el número de protones que hay en el núcleo. Primera característica. La segunda, dónde lo podemos encontrar? En la tabla periódica, ¿por qué? Porque es el único para cada uno de los elementos de la tabla. Es decir, que si vamos a si encontramos, imaginaos que vamos por la calle y pudiésemos, eh, encontrar un átomo que tenga cuatro protones, inmediatamente sé que es un átomo de berilio. Si encuentro un átomo que es de de tiene 16 protones, pues es un átomo de azufre y así sucesivamente. Ahí os he puesto dos ejemplos que son el oxígeno con número atómico 8, por tanto, va a tener 8 protones y el litio con número atómico 3, por tanto, tendrá 3 protones. Como con el número atómico ya sabríamos el número de protones, vamos a ver cómo podremos conocer el número de neutrones. Bueno, pues para ellos introduce el número másico, que como su propio nombre indica, tiene que ver con la masa del del átomo. Y quién proporciona la masa a los átomos? Los neutrones y los protones. Por tanto, el número másico es la suma de protones y neutrones en el núcleo. Otra característica de este número másico es que puede haber varios valores para un mismo elemento, es decir, podemos encontrarnos átomos, por ejemplo, imaginaos, de oxígeno con varios números másicos distintos. Esto veremos que se llaman isótopos, pero lo vamos a ver a continuación. Y por último, vamos a hablar de la carga. La carga de un átomo ya, en general, la mayoría de los átomos van a ser neutros, eso quiere decir que no tienen carga. En ese caso, el número de protones va a coincidir con el número de electrones. La proporcionan efectivamente los protones y los electrones, ya que son las únicas partículas del átomo que poseen carga. Y cómo se calcula? Restando a los protones, el número de electrones y así obtendremos la carga de un átomo. Por ejemplo, un átomo que tenga seis protones y cinco electrones tendrá una carga positiva, y un átomo que tenga cinco protones y seis electrones tendrá carga negativa. Y cómo puedo yo representar estos tres números junto con el átomo para que quede bien definido el número de partículas subatómicas, pues de la siguiente manera. Lo representaremos con X, va a ser el símbolo del elemento químico, luego arriba a la izquierda tendremos el número másico, abajo a la izquierda el número atómico y arriba a la derecha la carga solo si no es cero. Es decir, que si la carga es cero, ese hueco quedará vacío. Y así sabremos ya el número de partículas subatómicas. Cómo? Bien sencillito. Los protones siempre va a coincidir con el número atómico, ¿vale? el que esté abajo a la izquierda, el más pequeñito de todos. Los neutrones será el másico menos el atómico, el de arriba menos el de abajo. Y los electrones cuando la carga sea cero, es decir, el hueco de la carga esté vacío, coincidirá con los protones.
[18:29]Os voy a poner un ejemplo rápido. Como veis, os acabo de representar arriba a la izquierda dos ejemplos del átomo de oxígeno, ¿vale? Uno con carga igual a cero, que es el de la izquierda, y otro con carga igual a dos menos, o sea, negativa dos veces. Vamos a ver, el número de protones coincide con el número atómico, que está abajo a la izquierda, por tanto, 8 en ambos. El número de neutrones siempre es el número másico, 16 menos el atómico, es decir, 8 en ambos. Mientras que el número de electrones, en el primero, como no hay nada aquí arriba a la derecha, ese hueco está vacío, coincidirá con el de protones, 8 también. Mientras que en el otro, como sí que hay carga, que pone 2 menos, pues es la carga es -2, negativa para que se escribe de esa manera, pues tendremos que poner el número atómico, menos la carga, y menos por menos, menos menos es más, por tanto, 8 más 2, 10. Y así sabremos y representar el átomo y luego, de una vez representado el átomo de esta manera, sacar el número de partículas subatómicas en los distintas representaciones del átomo. Bueno, para cerrar este tema, vamos a ver dos tipos de átomos. Eh, por una parte, tenemos, y qué ocurre con ese, por ejemplo, ese átomo, ¿cómo se llama ese átomo que tiene carga negativa? Y por otro, qué ocurre con átomos de un mismo elemento que poseen distinto número másico. Y es que hay en ocasiones que los átomos les interesa perder o ganar electrones para encontrarse un poquito más estables, es decir, tener menor energía. Y así poderse combinar unos con otros. Bueno, pues los iones van a ser aquellos átomos que han dejado de ser neutros, ¿vale? Ya ha perdido esa neutralidad, esa carga igual a cero, porque o han perdido o han adquirido o ganado electrones. Es decir, han pasado a tener carga positiva, catión o negativa, que se llama anión. Os he puesto ahí dos ejemplos, como, por ejemplo, el cobre, que aquí es neutro, pasa a cobre más, a ser un catión, es decir, pasa de carga negativa, perdón, de carga 0 a carga positiva, es decir, ha perdido un electrón, ¿vale?
[20:35]Ha perdido un electrón, ¿vale? Recordad, los protones no se van a poder cambiar porque entonces ya modificaríamos el elemento. Simplemente lo que hacen es perder o ganar electrones, estos iones, estos cationes o aniones. Mientras que los isótopos, estos se tratan de átomos de un mismo elemento, muy importante de un mismo elemento, es decir, no vamos a cambiar el número de protones, pero sí con distinto número de neutrones. Es decir, distinto número másico y por tanto, distinta masa. Por ejemplo, el carbono, ya veis ahí, mismo número atómico en todos ellos, 6, 6 y 6, por tanto, 6 protones y todos, pero qué va variando? Va variando el número másico. Y por tanto, únicamente cambian los protones. Así podemos ver que el primero tiene 6, 6 neutrones, como 12 menos 6, el segundo tiene 7 neutrones, 13 menos 6 y el otro tiene 8 neutrones. Y así vamos a ir modificando su masa. Será más pesado el el carbono 14, que el 13, que el 12. Bueno, pues con esto hemos acabado el resumen, lo más importante de este tema 2, que ya veis que es un tema bastante teórico, pero bueno, dentro de la página web podéis encontrar sobre todo en este tema de de número atómico, número másico, ejercicios, ¿vale? Para poder practicar cómo representar los átomos o cómo sacar las partículas subatómicas en los distintas representaciones del átomo. No olvides suscribirte a mi canal, darle a like y activar las notificaciones.
