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ESPA UNIDAD 5 DISCONTINUIDAD DE LA MATERIA ESTRUCTURA ATOacuteMICA - 1
4ordm CCNN - 1
1- Naturaleza eleacutectrica de la materia
Cuando Dalton emite su teoriacutea atoacutemica en 1808 se conociacuteanya varios fenoacutemenos eleacutectricos (electrizacioacuten por frotamientoelectroacutelisis) Sin embargo a Dalton no le parecieron significativos yno se le ocurrioacute asociar la naturaleza eleacutectrica de la materia con susaacutetomos Sin embargo a lo largo del siglo XIX y principios del XX sefueron conociendo una serie de hechos que permitieron deducir laexistencia de una relacioacuten entre la materia y la electricidad y quedejaron anticuado el concepto de aacutetomo postulado por Dalton comopartiacutecula indivisible e inalterable Entre estos hechos destacan lossiguientes
Los fenoacutemenos de electrizacioacuten de la materia y lasexperiencias realizadas por Faraday referentes a los fenoacutemenos deelectroacutelisis
El descubrimiento de la radiactividad en 1896 por BecquerelEl descubrimiento del electroacuten en 1897 por ThomsonEl descubrimiento del protoacuten en 1911 por RutherfordEl descubrimiento del neutroacuten en 1932 por Chadwick
11- El descubrimiento del electroacutenEn 1897 el fiacutesico J J Thomson observoacute que
al realizar grandes descargas eleacutectricas sobre tubosde vidrio cerrados a los que se les extraiacutea el aire y seintroduciacutea un gas a presioacuten reducida (tubo de rayoscatoacutedicos) se emitiacutea una radiacioacuten invisible que eracapaz de activar a una sustancia fluorescente yademaacutes presentaba carga negativa (rayos catoacutedicos)
Thomson propuso la siguiente explicacioacuten Losrayos catoacutedicos estaacuten formados por unas pequentildeaspartiacuteculas a las que llamoacute electrones y que seencuentran presentes en cualquier tipo de materiaEstas partiacuteculas tienen carga negativa
Experiencias posteriores debidas a R Millikan entre 1909 y 1913asociaron al electroacuten una masa de 91 10-31 Kg es decir 11836 la delaacutetomo de hidroacutegeno (1 u) y una carga de 16 10-19 Culombios
Los electrones (e) representan la carga maacutes pequentildea que seencuentra en la naturaleza Cualquier otra carga es muacuteltiplo de ella
El hecho de que el electroacuten sea mucho maacutes ligero que el aacutetomomaacutes ligero hace pensar que el electroacuten sea una parte del aacutetomo
Por tanto habiacutea que revisar el modelo de aacutetomo indivisible deDalton Si el aacutetomo no era indivisible iquestcoacutemo era laquopor dentroraquoAdemaacutes si el aacutetomo es neutro y en su interior hay cargas negativastendriacutea que haber tambieacuten cargas positivas para neutralizarlas
UNIDAD 5
Discontinuidad de la materiaestructura atoacutemica
Electrizacioacuten por frotamiento
Existen dos tipos de electricidad ocarga eleacutectrica positiva y negativa
Cargas del mismo signo se repeleny cargas de signos contrarios seatraen
Los dos cuerpos que participan enla electrizacioacuten por frotamientoadquieren carga eleacutectrica pero designos contrarios
Tubo de rayos catoacutedicosEl tubo de los televisores es un tubo de rayos catoacutedicos
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12- El descubrimiento de la radiactividadParalelamente a las experiencias de Thomson en 1986 el
fiacutesico A H Beequerel descubrioacute de forma casual que un mineral deuranio emitiacutea continuamente una radiacioacuten desconocida muypenetrante El descubrimiento despertoacute el intereacutes de los cientiacuteficosque dieron el nombre de radiactividad al fenoacutemeno
Cuando la radiactividad se estudioacute detenidamente se observoacuteque en realidad emitiacutea tres clases de radiaciones Fueron llamadasrayos alfa (α) rayos beta (β) y rayos gamma (γ)
El propio Becquerel descubrioacute que los rayos beta (β) eranchorros formados por electrones Por otro lado los Rayos gamma(γ) son radiaciones de muy alta energiacutea sin masa ni carga
Las partiacuteculas α que constituyen los rayos alfa presentancarga positiva igual a dos veces la carga del electroacuten (+2e) y unamasa igual a cuatro veces la masa del aacutetomo de hidroacutegeno (4u) peroson bastante maacutes pequentildeas que cualquier aacutetomo De hecho puedenpenetrar la materia como no pueden hacerlo los aacutetomos
Todo esto era una prueba maacutes de que el aacutetomo se podiacuteadividir Era la primera vez que se detectaba una carga positiva y quedebiacutea asociarse a alguacuten tipo de partiacutecula lo mismo que la negativase asociaba a los electrones
El descubrimiento del protoacuten y del neutroacutenEn 1911 Rutherford descubrioacute la partiacutecula positiva
constituyente de la materia Se la llamoacute protoacuten Tiene una masaaproximada a la del aacutetomo de hidroacutegeno (1u) (~2000 veces mayorque la del electroacuten) y tiene exactamente la misma carga que elelectroacuten pero de signo positivo
iquestFaltaba alguna partiacutecula maacutes por descubrir La habiacutea elneutroacuten Se descubrioacute mucho tiempo despueacutes (Chadwick alumnode Rutherford 1932) No tiene carga por eso se llama asiacute y su masaes muy parecida a la del protoacuten
Podemos concluir que la materia estaacute formada poraacutetomos A su vez los aacutetomos estaacuten formados por electronesy protones en igual cantidad para que el aacutetomo sea neutro ypor neutrones
REPRESENTACIOacuteN CARGA ELECTRICA MASA
ELECTROacuteN e Negativa (e-)e- = - p+
Praacutecticamentedespreciable
PROTOacuteN p Positiva (p+)p+ = - e- 1 u
NEUTROacuteN n No tiene 1 u
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2- modelos atoacutemicos
Ya no nos vale el aacutetomo indivisible de Dalton pero iquestcoacutemoson los aacutetomos por dentro Los modelos atoacutemicos surgen de darexplicacioacuten a las distintas evidencias experimentales y evolucionan amedida que lo hacen las observaciones experimentales
21 El modelo atoacutemico de ThomsonEn 1904 JJ Thomson despueacutes de medir las caracteriacutesticas
del electroacuten propuso el siguiente modelo para el aacutetomo Como lamateria es neutra El aacutetomo debe ser una esfera cargadapositivamente de forma uniforme encontraacutendose los electronesincrustados en ella como las pepitas de una sandia
La carga de la esfera positiva coincide con la carga negativatotal de los electrones Los electrones estaacuten unidos a la cargapositiva por fuerzas de tipo eleacutectrico como las que mantienen unidosunos trocitos de papel a un boliacutegrafo de plaacutestico que ha sido frotado
Este primer modelo atoacutemico fue aceptado por la comunidadcientiacutefica Sin embargo esto cambioacute pronto como consecuencia de laexperiencia del fiacutesico E Rutherford y sus colaboradores
22 Experiencia de RutherfordLa experiencia de ERutherford en 1911 consistiacutea en
bombardear con partiacuteculas alfa (partiacuteculas positivas) una finiacutesimalaacutemina de oro detraacutes de la laacutemina se colocaba una placa fotograacuteficapara estudiar las trayectorias de las partiacuteculas Ocurriacutea lo siguiente
1 La mayoriacutea de las partiacuteculas atravesaba la laacutemina de oro sin desviarse2 Una pequentildea proporcioacuten atravesaba la laacutemina con una ligera
desviacioacuten en su trayectoria3 Una de cada 10000 partiacuteculas rebotaba y no atravesaba la laacutemina
23 Modelo de RutherfordBasaacutendose en el experimento que acabamos de describir
Rutherford establecioacute el siguiente modelo atoacutemicoEl aacutetomo estaba formado por un nuacutecleo y una cortezabull En el nuacutecleo se concentra la carga positiva (protones) y
la mayor parte de la masa del aacutetomobull En la corteza girando alrededor del nuacutecleo los
electrones Esta zona ocupa la mayor parte del volumenatoacutemico
Modelo de ThomsonEl primer modelo atoacutemico
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Analicemos coacutemo explica este modelo la experiencia delbombardeo de partiacuteculas alfa a una laacutemina de oro
1 La mayoriacutea de las partiacuteculas atravesaban la laacutemina de oro sindesviarse Esto era asiacute porque el aacutetomo estaacute praacutecticamente vaciacuteo soacutelohabiacutea algunos electrones girando alrededor del nuacutecleo y la masa de loselectrones es muy pequentildea
2 Una pequentildea proporcioacuten atravesaba la laacutemina con una ligeradesviacioacuten en su trayectoria Las partiacuteculas que se desviaban eran las quepasaban cerca del nuacutecleo se repeliacutean (ambas tienen carga positiva) ysufriacutean una pequentildea desviacioacuten
3 Soacutelo una de cada 10000 partiacuteculas rebotaba y no atravesaba lalaacutemina Las partiacuteculas que rebotaban eran repelidas por el nuacutecleo Eltamantildeo del nuacutecleo era muy pequentildeo comparado con el tamantildeo total delaacutetomo unas 10000 veces maacutes pequentildeo
Un poco despueacutes en 1920 Rutherford propuso la existencia deotra partiacutecula en el nuacutecleo La denominoacute neutroacuten tendriacutea la masadel protoacuten y careciacutea de carga La evidencia experimental de estapartiacutecula no se tuvo hasta 1932 con los experimentos de Chadwick
PARTIacuteCULAS CARGAELEacuteCTRICA MASA VOLUMEN
AacuteTOMO
CORTEZA electronesNegativa De
igual valorabsoluto que el
nuacutecleo
DespreciablePraacutecticamente
igual al delaacutetomo
NUacuteCLEOProtones
yneutrones
Positiva Deigual valor
absoluto que lacorteza
Praacutecticamenteigual a la del
aacutetomoDespreciable
24 El tamantildeo del aacutetomoDistintas experiencias han permitido medir el tamantildeo de los
aacutetomos Considerado como una esfera el aacutetomo tiene un radio de unos10-10 m y el nuacutecleo tiene un radio de unos 10-14 m De aquiacute se deduceque el nuacutecleo es unas 10000 veces maacutes pequentildeo que el aacutetomo
Para hacernos una idea si el aacutetomo fuera del tamantildeo de uncampo de fuacutetbol el nuacutecleo seriacutea como una canica colocada en sucentro y los electrones como cabezas de alfiler que girariacuteanalrededor del campo
AAA ccc ttt iii vvv iii ddd aaa ddd eee sss NNNAAATTTUUURRRAAALLLEEEZZZAAA EEELLLEEECCCTTTRRRIIICCCAAA DDDEEE LLLAAA MMMAAATTTEEERRRIIIAAA YYY MMMOOODDDEEELLLOOOSSS AAATTTOacuteOacuteOacuteMMMIIICCCOOOSSS
1) iquestCoacutemo se llaman los tres tipos de radiaciones que emiten lassustancias radiactivas iquestEn queacute se diferencian unas de otras
2) Para justificar lo que sucede en los tubos de rayos catoacutedicos Thomsonno propuso un aacutetomo formado por una esfera cargada negativamenteen la que se incrustan cargas positivas iquestPor queacute no lo hizo
3) Sabiendo que un aacutetomo de litio tiene tres electrones haz un dibujo delmismo seguacuten el modelo de Thomson
4) iquestSeguacuten el modelo de Thomson que le sucede a un aacutetomo que se learranca un electroacuten iquestY si se le incrusta el electroacuten
5) iquestQueacute datos de la experiencia de Rutherford nos hacen suponer que elaacutetomo estaacute vaciacuteo en su mayor parte iquestY que hay nuacutecleo
6) iquestCuaacutel es la idea fundamental nueva que introduce el modelo deRutherford frente al modelo de Thomson
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7) iquestDoacutende estaacuten situados los electrones los protones y los neutrones enel modelo de Rutherford
8) El modelo atoacutemico de Rutherford se suele comparar con un sistemaplanetario en miniatura iquestQueacute representariacutea la tierra en el aacutetomo deRutherford iquestY el Sol
9) Sabiendo que el aacutetomo de litio tiene tres electrones haz un dibujo delmismo seguacuten el modelo de Rutherford iquestHas podido respetar la escalaen el dibujo
10) Teniendo en cuenta que los aacutetomos seguacuten nuestro modelo son neutrosiquestqueacute relacioacuten habraacute entre el nuacutemero de electrones de la corteza de un aacutetomoy el nuacutemero de protones que hay en su nuacutecleo
11) Un aacutetomo de carbono estaacute formado por 6 protones y 6 electrones iquestQueacuteotras partiacutecula se necesita para explicar el hecho de que su masaatoacutemica sea 12 u
3- Datos de los aacutetomos
31 El nuacutemero atoacutemico y el nuacutemero maacutesicoEn los distintos modelos atoacutemicos los aacutetomos se diferencian
por el nuacutemero de protones neutrones y electrones Para identificar elnuacutemero de estas partiacuteculas se definen el nuacutemero atoacutemico y elnuacutemero maacutesico
Se llama nuacutemero atoacutemico y se representa por Z alnuacutemero de protones que tiene un aacutetomo en su nuacutecleo ycoincide con el valor de su carga nuclear
Z = nuacutemero de protonesComo el aacutetomo es neutro este nuacutemero representa tambieacuten el
nuacutemero de electronesLos aacutetomos de un mismo elemento tienen el mismo nuacutemero de
protones en su nuacutecleo Asiacute pues podemos decir que un elemento esuna clase de aacutetomos que se caracteriza por tener todos elmismo nuacutemero atoacutemico (Z) A cada Z le corresponde un siacutembolo
Teniendo en cuenta que la masa de los electrones se puedeconsiderar despreciable la masa de un aacutetomo coincide baacutesicamentecon la de su nuacutecleo (protones + neutrones)
Llamamos nuacutemero maacutesico y representamos por A alnuacutemero de protones maacutes neutrones (nuacutemero de nucleones)que hay en el nuacutecleo del aacutetomo
A = nuacutemero de protones + nuacutemero de neutronesComo la masa de protones y neutrones es aproximadamente
igual a la del aacutetomo de hidroacutegeno (1 u) la masa de un aacutetomo viene acoincidir en valor con el nuacutemero maacutesico (de aquiacute el nombre) pero elnuacutemero maacutesico no representa la masa del aacutetomo
Para representar los distintos tipos de aacutetomos se utiliza
Tambieacuten se utiliza el nombre del elemento seguido por unguioacuten y el nuacutemero maacutesico ya que a cada elemento le correspondeun nuacutemero atoacutemico
El valor de A es uacutetil pero nonos dice de queacute elemento setrata Lo que identifica elaacutetomo de cada elemento es Zel nuacutemero de protones Porejemplo el elemento con Z = 8es el oxiacutegeno y soacutelo eacutel
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Ejemplos Representar un aacutetomo de carbono que estaacute formado por 6 protones 6
electrones y 8 neutronesYa que su nuacutemero maacutesico es igual a la suma del nuacutemero de protones y
neutrones (6 + 8 = 14) lo hariacuteamos de la siguiente forma
o tambieacuten Carbono-14
32 Elementos quiacutemicos e isoacutetoposUn elemento quiacutemico es una sustancia formada por un solo
tipo de aacutetomos todos con el mismo Z Sin embargo al medir lasmasas de los aacutetomos de un mismo elemento se detecta que existenaacutetomos que difieren ligeramente en su masa
Esto es debido a que aunque todos ellos tienen el mismonuacutemero de protones en su nuacutecleo por ser del mismo elementoposeen distinto nuacutemero de neutrones
Asiacute para el elemento quiacutemico cloro nos encontramos con dosaacutetomos distintos 35
17Cl 3717Cl Ambos aacutetomos son de cloro no hay duda ya
que Z = 17 La diferencia estaacute en el nuacutemero de neutrones que acompantildean alos protones en el nuacutecleo Por tanto hay dos variedades de cloro una con18 neutrones y otra con 20
Se denominan isoacutetopos a los aacutetomos de un mismoelemento que tienen distinto nuacutemero de neutrones en su nuacutecleo
La mayoriacutea de elementos quiacutemicos estaacuten formados por unamezcla de isoacutetopos el hidroacutegeno presenta tres isoacutetopos el boro dosel oxiacutegeno tres el carbono tres
Isoacutetopos radiactivosAlgunos de los isoacutetopos de
muchos elementos sonradiactivos Las radiaciones queemiten son empleadas en muchasaplicaciones praacutecticas dentro delos maacutes diversos campos comopueden ser en medicina paradestruir tumores en agriculturaen la industria en arqueologiacutea
Los isoacutetoposlaquoIsoacutetoporaquo significa laquoen el
mismo sitioraquo ya que los aacutetomosisoacutetopos van colocados en elmismo lugar de la tabla perioacutedicapor ser del mismo elemento
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321 Determinacioacuten de la masa de un elemento quiacutemicoLa mayoriacutea de los elementos quiacutemicos presentan isoacutetopos
Cuando hablamos de la masa atoacutemica de un elemento quiacutemico nosreferimos a la masa de un aacutetomo medio de ese elemento Paracalcularla tendremos que tener en cuenta la masa de cada isoacutetopo ysu abundancia en la naturaleza
Esta es la razoacuten por la que en algunos casos la masa de unaacutetomo no es un nuacutemero entero
Ejemplo
33- IonesComo ya hemos indicado los aacutetomos en estado neutro tienen el
mismo nuacutemero de protones en su nuacutecleo que electrones en sucorteza Sin embargo tambieacuten hemos visto que bajo ciertascircunstancias por ejemplo por frotamiento los aacutetomos puedenquedar electrizados al ganar o perder electrones de su corteza
Cuando un aacutetomo gana o pierde electrones quedacargado eleacutectricamente y se le denomina ion
Si el aacutetomo gana electrones forma un ion negativo o anioacuten ytendraacute una carga negativa igual al nuacutemero de electrones ganados
Si el aacutetomo pierde electrones forma un ion positivo o catioacuteny tendraacute una carga positiva igual al nuacutemero de electrones perdidos
Para representar los iones se indica el valor de la carga delmismo en la esquina superior derecha del siacutembolo del elemento
Ejemplos El Oxigeno cuando gana dos electrones forma el anioacuten Oxigeno
O= o O-2
El Litio cuando pierde 1 electroacuten forma el catioacuten LitioLi+1 o Li+
AAA ccc ttt iii vvv iii ddd aaa ddd eee sss DDDAAATTTOOOSSS DDDEEE LLLOOOSSS AacuteAacuteAacuteTTTOOOMMMOOOSSS
12)Completa el cuadro siguiente
Los no metales forman ionesnegativos con facilidad
Los metales forman ionespositivos con facilidad
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13)Un aacutetomo tiene 17 protones y 18 neutrones iquestCuaacutel es su nuacutemeroatoacutemico iquestY su nuacutemero maacutesico
14)Analiza los dibujos y completa la tabla
15)iquestTeniacutea razoacuten Dalton cuando deciacutea que todos los aacutetomos de un mismoelemento son iguales entre si
16)iquestPor queacute los siguientes aacutetomos 3918 Ar y 39
19K Tienen distinto siacutembolo
iquestSon isoacutetopos
17) iquestQueacute podemos esperar respecto al comportamiento quiacutemico de aacutetomosde igual Z y distinto A iquestY de aacutetomos de distinto Z e igual A
18)El neoacuten de nuacutemero atoacutemico 10 en la naturaleza tiene dos isoacutetopos unode masa atoacutemica 20 u y otro de masa 22 u iquestEn queacute se parecen y enqueacute se diferencian estos dos aacutetomos Si se presentan en la naturalezaen una proporcioacuten del 90 del primero y del 10 del segundo calculala masa atoacutemica de Ne
19)La plata tiene una masa atoacutemica de 10787 u Sabiendo que estaacuteformada por dos isoacutetopos de masas atoacutemicas 107 y 109 urespectivamente averigua la proporcioacuten en que se encuentra cadaisoacutetopo
20)En el cobre el 691 corresponde al isoacutetopo cobre-63 y el resto alcobre-65 Calcula la masa atoacutemica del elemento cobre
21)iquestSe pueden obtener iones de un aacutetomo ganando o perdiendo protonesdel nuacutecleo
22)Completa la tabla indicando en cada caso el nombre el siacutembolo laspartiacuteculas de cada especie y su carga Busca la informacioacuten quenecesites en la tabla perioacutedica
23) Haz un cuadro similar al anterior para los siguientes aacutetomos e iones(cationes o aniones) 40
20Ca 127 -153I 1 +
1H 168O 31 -3
15P 27 +313O 39 +
19K
4- La tabla perioacutedica de los elementos
Uno de los trabajos que maacutes trascendencia ha tenido en laevolucioacuten de las ideas cientiacuteficas en el campo de la quiacutemica ha sidola ordenacioacuten o clasificacioacuten perioacutedica de las sustancias simples yde acuerdo con la teoriacutea atoacutemica de los elementos correspondientes
A principios del siglo XIX se conociacutean maacutes de cincuentaelementos (sustancias simples) algunos de los cuales presentabanpropiedades parecidas Por ejemplo el litio el sodio y el potasioteniacutean caracteriacutesticas de metales y se combinaban con el agua enreacciones explosivas Esto sugirioacute la posibilidad de ordenar los
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elementos en grupos con propiedades semejantes para asiacutefacilitar su estudio La historia de esta clasificacioacuten y ordenacioacuten escompleja y extensa en el tiempo
La maacutes importante de las primeras clasificaciones y precursorade la actual fue realizada a finales del siglo XIX por el cientiacutefico rusoMendeleiev y el alemaacuten Meyer Esta clasificacioacuten situaba loselementos en orden creciente de masa atoacutemica pero lo maacutesdestacado de sus trabajos fue que dejaron huecos en la tabla paralos elementos que se pudiesen descubrir posteriormente e inclusopredijeron las propiedades que estos debiacutean de tener seguacuten suposicioacuten en la tabla
Finalmente en el siglo XX se observoacute que la ordenacioacuten deMendeleiev teniacutea algunas irregularidades pues las propiedades dealguacuten elemento no respondiacutean a la posicioacuten asignada Se comproboacuteque no es la masa atoacutemica la que determina las propiedades de loselementos sino su nuacutemero atoacutemico lo que permitioacute ordenar loselementos en orden creciente de su nuacutemero atoacutemico en la tablao sistema perioacutedico actual
La clasificacioacuten perioacutedica actual de las sustancias simples y delos elementos que les corresponden se conoce como tablaperioacutedica de los elementos (TP o SP) Consiste en unaagrupacioacuten en filas y columnas de tamantildeo desigual seguacuten el ordencreciente de nuacutemeros atoacutemicos Las columnas se denominan grupos o familias y en ellas se
encuentran los elementos de propiedades parecidas Las filas horizontales se llaman periacuteodos y a lo largo de cada
uno las propiedades variacutean gradualmente La TP consta de 18 grupos ocho de ellos denominados con
Mendeleiev
Meyer
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un nuacutemero y la letra A y otros ocho con la letra B La nomenclaturade la IUPAC (Unioacuten Internacional de Quiacutemica pura y aplicada)numera los grupos del 1 al 18
Los grupos A (1 2 y 13 al18) situados a ambos extremos sonlos llamados elementos representativos Tienen nombre propio
Los elementos de los grupos B (3 al 12) situados en el centrose llaman elementos de transicioacuten
Los elementos que estaacuten en la parte inferior de la tabla sellaman elementos de transicioacuten interna y se denominanlantaacutenidos y actiacutenidos Son dos series de 14 elementos que por suspropiedades ocupariacutean un solo lugar en la tabla
Hay siete periacuteodos (filas) que empiezan siempre con unmetal alcalino y terminan con un haloacutegeno seguido de un gas noble Los elementos se clasifican en metales y no metales
A grandes rasgos los metales que son la mayoriacutea ocupan laparte izquierda y central de la tabla y los no metales la derechasalvo los gases nobles Junto a la liacutenea escalonada y maacutes gruesaque los separa se encuentran los semimetales que presentanpropiedades intermedias entre las metaacutelicas y las no metaacutelicas
METALES NO METALES
Elevados puntos de fusioacuten y ebullicioacuten (todosexcepto el mercurio son soacutelidos a temperaturaambiente)
Bajos puntos de fusioacuten y ebullicioacuten (algunos songases a temperatura ambiente)
Densidades altas generalmente Densidades bajas
Color y brillo especial llamado metaacutelico No suelen tener brillo son de diferentes colores
Resistencia a la rotura mediante golpes Fraacutegiles se rompen faacutecilmente en estado soacutelido
Se pueden modelar en forma de hilos o chapas Los soacutelidos no pueden formar alambres ni laacuteminas
Conducen bien la corriente eleacutectrica y el calor No conducen bien la corriente eleacutectrica ni el calor
Forman iones positivos con facilidad Forman iones negativos con facilidad
El hidroacutegeno se situacutea a menudo en el grupo 1 de la tablaperioacutedica metales alcalinos aunque la mayoriacutea de sus propiedadesno coinciden con los demaacutes elementos de este grupo El hidroacutegenopresenta propiedades maacutes cercanas a la de los no metales y resultamaacutes correcto no asociarle a ninguacuten grupo Los gases nobles estaacuten situados en el grupo VIIIA (18) y son
muy inertes es decir que no se combinan praacutecticamente con otroselementos para dar compuestos A temperatura ambiente sepresentan en estado gaseoso y su moleacutecula estaacute formada por unsoacutelo aacutetomo
AAA ccc ttt iii vvv iii ddd aaa ddd eee sss LLLAAA TTTAAABBBLLLAAA PPPEEERRRIIIOacuteOacuteOacuteDDDIIICCCAAA DDDEEE LLLOOOSSS EEELLLEEEMMMEEENNNTTTOOOSSS
24)Escribe el siacutembolo y el nombre de los siguientes elementos Los alcalinos Los haloacutegenos Los gaseosos los liacutequidos Los no metales Los semimetales Los gases nobles El segundo periodo
25)Clasifica los siguientes elementos como gases nobles metales nometales o semimetales e indica el periodo y grupo al que pertenecen
Litio Magnesio Cloro Yodo Oro Neoacuten Xenoacuten Carbono Nitroacutegeno Helio
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26)A continuacioacuten tienes los nuacutemeros atoacutemicos de cuatro aacutetomosdesconocidos Clasifiacutecalos en metales no metales y gases nobles eindica el periodo y grupo al que pertenecen
A(Z=6) B(Z=18) C(Z=16) D(Z=20)
27) iquestA queacute elemento se pareceraacute maacutes el azufre (quiacutemicamente hablando)al foacutesforo o al oxiacutegeno Expliacutecalo
5- Radiactividad
En general los nuacutecleos de los aacutetomos no cambian cuandoestos participan en transformaciones fiacutesicas ordinarias o quiacutemicasSin embargo los nuacutecleos de algunos isoacutetopos de ciertos elementosquiacutemicos pueden sufrir cambios que denominaremos reaccionesnucleares y que pueden ser
bull La radiactividad La peacuterdida ganancia o trasformacioacuten dealgunas partiacuteculas de su nuacutecleo
bull Fisioacuten nuclear La rotura de un nuacutecleo para dar otros nuacutecleosmaacutes pequentildeos
bull Fusioacuten nuclear La unioacuten del nuacutecleo de dos aacutetomos pequentildeospara dar un nuacutecleo mayor
Cuando los aacutetomos de un elemento sufren uno de estosprocesos se convierten en aacutetomos de un elemento quiacutemico diferente
51- RadiactividadEs el proceso que experimentan algunos nuacutecleos atoacutemicos que
les lleva a emitir radiacioacuten Esta puede ser de tres tipos
Se llaman isoacutetopos radiactivos los que emiten estas radiaciones
52- Fisioacuten nuclearAlgunos nuacutecleos de isoacutetopos radiactivos de elementos con
aacutetomos muy grandes como el uranio o el plutonio se rompen paradar nuacutecleos de aacutetomos maacutes pequentildeos
El proceso de fisioacuten nuclear se inicia al bombardear el nuacutecleogrande con partiacuteculas como neutrones que hacen que el nuacutecleo separta formando nuacutecleos de aacutetomos de tamantildeo intermedio Ademaacutesde nuacutecleos maacutes pequentildeos se liberan tambieacuten neutrones que soncapaces de romper otros nuacutecleos grandes en lo que se denomina un
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proceso en cadena En estas acciones se libera una grancantidad de energiacutea denominada energiacutea nuclear que seaprovecha en las centrales nucleares para obtener energiacutea eleacutectricaEsta energiacutea tambieacuten es la responsable del efecto devastador de lasbombas atoacutemicas y de los misiles nucleares
53- Fusioacuten nuclearAlgunos nuacutecleos de aacutetomos muy pequentildeos se pueden unir para
dar nuacutecleos de aacutetomos mayoresDos aacutetomos de hidroacutegeno (sus isoacutetopos deuterio o tritio)
pueden unir sus nuacutecleos y convertirse en un aacutetomo de helio Esteproceso que tiene lugar en el Sol y en las demaacutes estrellasdesprende una gran energiacutea La fusioacuten nuclear se podriacutea utilizarpues como fuente de energiacutea
Tendriacutea la ventaja de que no se producen residuos radiactivosPor tanto seriacutea mucho mejor que la energiacutea de fisioacuten aunque tieneel problema de que para que se produzca la fusioacuten de los nuacutecleoslos aacutetomos deben alcanzar temperaturas extraordinariamente altas yla tecnologiacutea todaviacutea no ha avanzado lo suficiente como para lograrla fusioacuten en unas condiciones rentables
54- Aplicaciones de los isoacutetopos radiactivosTeniendo en cuenta los procesos que sufren los isoacutetopos
radiactivos podemos sentildealar tres aplicaciones principalesbull Como fuente de energiacuteabull En investigaciones y experimentos cientiacuteficosbull En medicina
Aplicacioacuten como fuente de energiacuteaEn las centrales nucleares se obtienen grandes cantidades de
energiacutea aprovechando la fisioacuten de isoacutetopos radiactivos Loscombustibles maacutes habituales de estas centrales son uranio y plutonioConcretamente los isoacutetopos maacutes utilizados son
Tambieacuten se puede aprovechar la energiacutea nuclear para fabricarpilas de muy larga duracioacuten Son pilas alimentadas por plutonio-238Se utilizan en los marcapasos en equipos de medicioacuten en sondasespaciales o en estaciones mariacutetimas o terrestres que se encuentranen lugares de difiacutecil acceso
Aplicacioacuten en investigaciones y experimentos cientiacuteficosLos nuacutecleos de los isoacutetopos radiactivos se desintegran
emitiendo radiacioacuten alfa beta o gamma Los isoacutetopos radiactivostienen diferentes usos
bull Para determinar la antiguumledad de un hallazgo arqueoloacutegicoo histoacuterico Cada isoacutetopo se desintegra a un ritmo que depende dela cantidad de aacutetomos presentes y de su tipo Podemos medir lavelocidad a la que estos isoacutetopos emiten radiacioacuten mediante unaparato denominado contador Geiger Esto nos permitiraacute conocer laantiguumledad de un material que contenga el isoacutetopo
bull En investigacioacuten se utilizan como rastreadores para saberen queacute se transforma exactamente una sustancia en una reaccioacuten
La fusioacuten nuclear es la responsabledel brillo de las estrellas
En 1986 se produjo un accidente enChernobil (Ucrania) Ocasionoacute miles
de muertes directas hubo queevacuar a unas 350000 personas y la
radiacioacuten se extendioacute por variospaiacuteses europeos como Finlandia o
NoruegaLas personas expuestas a la radiacioacuten
tienen un riesgo elevado de sufrir laformacioacuten de tumores o de dar a luz a
nintildeos con malformaciones
El isoacutetopo carbono-14 permitedeterminar la antiguumledad de una gran
cantidad de restos arqueoloacutegicos
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quiacutemica Estos estudios son especialmente importantes para conocercoacutemo transcurren las reacciones en los organismos vivos
bull En investigaciones forenses se utilizan teacutecnicas de isoacutetoposradiactivos para detectar residuos de municioacuten
Aplicacioacuten meacutedicaEl mayor nuacutemero de aplicaciones de los isoacutetopos radiactivos se
da en medicina donde se emplean para determinados finesbull Para diagnosticar algunas enfermedades se introduce en
los enfermos (bebiendo o inyectando un liacutequido) una sustancia quecontiene un isoacutetopo radiactivo que emita radiacioacuten de baja energiacuteaEsa sustancia se fija en el oacutergano que se quiere analizar y permiteobservarlo registrando la radiacioacuten que emite A estas sustanciasque se utilizan como indicadores meacutedicos se les llamaradioisoacutetopos
bull Para curar ciertos tipos de caacutencer El caacutencer hace quealgunas ceacutelulas se reproduzcan raacutepidamente y originen un tumor Losradioisoacutetopos que emiten radiacioacuten de alta energiacutea afectan al procesode reproduccioacuten celular Si administramos estos radioisoacutetopos a unenfermo de caacutencer la radiacioacuten emitida por los nuacutecleos que sedesintegran eliminaraacute maacutes ceacutelulas cancerosas que ceacutelulas normalesya que estas uacuteltimas se reproducen maacutes lentamente En esto se basala radioterapia que usa los isoacutetopos Au-198 Sr-90 o Co-60
55- Los residuos radiactivosTodas las actividades relacionadas con los isoacutetopos radiactivos
generan residuos que hay que tratar y almacenar convenientementeSon residuos los restos de combustible nuclear y los materiales quese utilizaron para el diagnoacutestico o tratamiento de enfermedadesTambieacuten se consideran residuos aquellos objetos que han estado encontacto con material radiactivo y que se han podido contaminarcomo utensilios de taller embalajes etc
Los residuos radiactivos presentan dos caracteriacutesticas fundamentalesbull Son muy peligrosos Pequentildeas cantidades de residuo
pueden emitir radiacioacuten peligrosa para la salud humanabull Son muy duraderos Algunos siguen emitiendo radiacioacuten
durante miles de antildeosSe clasifican en residuos de baja media y alta actividadLos residuos de baja y media actividad son aquellos que
dejan de ser peligrosos para la salud pasados unos trescientos antildeoscomo maacuteximo
Los residuos de alta actividad proceden de restos decombustible de las centrales nucleares o del armamento nuclearTardaraacuten miles de antildeos en dejar de ser nocivos para la salud
AAA ccc ttt iii vvv iii ddd aaa ddd eee sss RRRAAADDDIIIAAACCCTTTIIIVVVIIIDDDAAADDD
28) Piensa y elige las respuestas correctas Cuando se produce la fisioacuten nuclear Se rompen las partiacuteculas presentes en el nuacutecleo atoacutemico y se ibera
una gran cantidad de energiacutea Se unen entre siacute las partiacuteculas presentes en el nuacutecleo atoacutemico y se
libera energiacutea
Actualmente se investiga paraconseguir que los radioisoacutetopos dantildeen
el mayor nuacutemero de ceacutelulascancerosas y el menor nuacutemero de
ceacutelulas sanas Se utiliza para ello lananotecnologiacutea Esta teacutecnica trata de
recubrir los radioisoacutetopos con unaestructura que reconoce sustancias
quiacutemicas que solo existen en lasceacutelulas cancerosas y asiacute evita que
destruyan ceacutelulas sanas
Por seguridad los operarios debenutilizar equipamiento y vestimenta
convenientes que les protejan de todocontacto con los residuos nucleares
Los residuos de baja y media actividadse almacenan en instalaciones poco
profundas son los llamadoscementerios nucleares En Espantildeahay uno en El Cabril (Coacuterdoba)
Los residuos de alta actividad debenalmacenarse en instalaciones establesa maacutes de 500 metros de profundidad
En ocasiones estos residuos sealmacenan en las propias centrales
nucleares
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Se desintegra el nuacutecleo en varios pedazos liberaacutendose energiacutea en elproceso
El nuacutecleo se transforma en nuacutecleos de otros elementos quiacutemicosdiferentes
29)Explica en pocas palabras en queacute consistena) La fusioacuten nuclear b) La fisioacuten nuclear
30)iquestCuaacutel es la ventaja de utilizar bateriacuteas con materiales radiactivos
31)iquestPor queacute las centrales nucleares no son bien recibidas por loshabitantes de los pueblos vecinos
32)iquestCuaacutel es la ventaja de las centrales nucleares frente a otras centralesteacutermicas como las de petroacuteleo Piensa en las consecuencias para elmedio ambiente de cada tipo de central
33)iquestQueacute es un radioisoacutetopo Enumera algunas de las aplicaciones deciertos isoacutetopos radiactivos en investigaciones y experimentoscientiacuteficos
34)Los teacutecnicos que realizan las radiografiacuteas abandonan la sala en la queestaacute el paciente justo antes de tomar la imagen iquestDe queacute se protegen
35)Si la radiactividad es peligrosa iquestcoacutemo es que se utilizan algunos isoacutetoposradiactivos para curar enfermedades como el caacutencer iquestCuaacuteles son
36)iquestQueacute queremos decir cuando afirmamos que la energiacutea nuclear es unaenergiacutea limpia iquestEs que no contaminan los residuos nucleares
37)iquestDe doacutende proceden los residuos nucleares iquestPor queacute son tanpeligrosos los residuos nucleares
38)Cita algunos de los meacutetodos empleados para almacenar los residuosnucleares iquestPor queacute se prohibioacute el vertido de residuos nucleares al mar
39) iquestQueacute medidas de seguridad consideras que deberiacutean adoptar laspersonas que manipulan residuos radiactivos
AAA ccc ttt iii vvv iii ddd aaa ddd eee sss CCCooommmpppllleeemmmeeennntttaaarrriiiaaasss
40) Glosario de teacuterminos del tema
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12- El descubrimiento de la radiactividadParalelamente a las experiencias de Thomson en 1986 el
fiacutesico A H Beequerel descubrioacute de forma casual que un mineral deuranio emitiacutea continuamente una radiacioacuten desconocida muypenetrante El descubrimiento despertoacute el intereacutes de los cientiacuteficosque dieron el nombre de radiactividad al fenoacutemeno
Cuando la radiactividad se estudioacute detenidamente se observoacuteque en realidad emitiacutea tres clases de radiaciones Fueron llamadasrayos alfa (α) rayos beta (β) y rayos gamma (γ)
El propio Becquerel descubrioacute que los rayos beta (β) eranchorros formados por electrones Por otro lado los Rayos gamma(γ) son radiaciones de muy alta energiacutea sin masa ni carga
Las partiacuteculas α que constituyen los rayos alfa presentancarga positiva igual a dos veces la carga del electroacuten (+2e) y unamasa igual a cuatro veces la masa del aacutetomo de hidroacutegeno (4u) peroson bastante maacutes pequentildeas que cualquier aacutetomo De hecho puedenpenetrar la materia como no pueden hacerlo los aacutetomos
Todo esto era una prueba maacutes de que el aacutetomo se podiacuteadividir Era la primera vez que se detectaba una carga positiva y quedebiacutea asociarse a alguacuten tipo de partiacutecula lo mismo que la negativase asociaba a los electrones
El descubrimiento del protoacuten y del neutroacutenEn 1911 Rutherford descubrioacute la partiacutecula positiva
constituyente de la materia Se la llamoacute protoacuten Tiene una masaaproximada a la del aacutetomo de hidroacutegeno (1u) (~2000 veces mayorque la del electroacuten) y tiene exactamente la misma carga que elelectroacuten pero de signo positivo
iquestFaltaba alguna partiacutecula maacutes por descubrir La habiacutea elneutroacuten Se descubrioacute mucho tiempo despueacutes (Chadwick alumnode Rutherford 1932) No tiene carga por eso se llama asiacute y su masaes muy parecida a la del protoacuten
Podemos concluir que la materia estaacute formada poraacutetomos A su vez los aacutetomos estaacuten formados por electronesy protones en igual cantidad para que el aacutetomo sea neutro ypor neutrones
REPRESENTACIOacuteN CARGA ELECTRICA MASA
ELECTROacuteN e Negativa (e-)e- = - p+
Praacutecticamentedespreciable
PROTOacuteN p Positiva (p+)p+ = - e- 1 u
NEUTROacuteN n No tiene 1 u
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2- modelos atoacutemicos
Ya no nos vale el aacutetomo indivisible de Dalton pero iquestcoacutemoson los aacutetomos por dentro Los modelos atoacutemicos surgen de darexplicacioacuten a las distintas evidencias experimentales y evolucionan amedida que lo hacen las observaciones experimentales
21 El modelo atoacutemico de ThomsonEn 1904 JJ Thomson despueacutes de medir las caracteriacutesticas
del electroacuten propuso el siguiente modelo para el aacutetomo Como lamateria es neutra El aacutetomo debe ser una esfera cargadapositivamente de forma uniforme encontraacutendose los electronesincrustados en ella como las pepitas de una sandia
La carga de la esfera positiva coincide con la carga negativatotal de los electrones Los electrones estaacuten unidos a la cargapositiva por fuerzas de tipo eleacutectrico como las que mantienen unidosunos trocitos de papel a un boliacutegrafo de plaacutestico que ha sido frotado
Este primer modelo atoacutemico fue aceptado por la comunidadcientiacutefica Sin embargo esto cambioacute pronto como consecuencia de laexperiencia del fiacutesico E Rutherford y sus colaboradores
22 Experiencia de RutherfordLa experiencia de ERutherford en 1911 consistiacutea en
bombardear con partiacuteculas alfa (partiacuteculas positivas) una finiacutesimalaacutemina de oro detraacutes de la laacutemina se colocaba una placa fotograacuteficapara estudiar las trayectorias de las partiacuteculas Ocurriacutea lo siguiente
1 La mayoriacutea de las partiacuteculas atravesaba la laacutemina de oro sin desviarse2 Una pequentildea proporcioacuten atravesaba la laacutemina con una ligera
desviacioacuten en su trayectoria3 Una de cada 10000 partiacuteculas rebotaba y no atravesaba la laacutemina
23 Modelo de RutherfordBasaacutendose en el experimento que acabamos de describir
Rutherford establecioacute el siguiente modelo atoacutemicoEl aacutetomo estaba formado por un nuacutecleo y una cortezabull En el nuacutecleo se concentra la carga positiva (protones) y
la mayor parte de la masa del aacutetomobull En la corteza girando alrededor del nuacutecleo los
electrones Esta zona ocupa la mayor parte del volumenatoacutemico
Modelo de ThomsonEl primer modelo atoacutemico
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Analicemos coacutemo explica este modelo la experiencia delbombardeo de partiacuteculas alfa a una laacutemina de oro
1 La mayoriacutea de las partiacuteculas atravesaban la laacutemina de oro sindesviarse Esto era asiacute porque el aacutetomo estaacute praacutecticamente vaciacuteo soacutelohabiacutea algunos electrones girando alrededor del nuacutecleo y la masa de loselectrones es muy pequentildea
2 Una pequentildea proporcioacuten atravesaba la laacutemina con una ligeradesviacioacuten en su trayectoria Las partiacuteculas que se desviaban eran las quepasaban cerca del nuacutecleo se repeliacutean (ambas tienen carga positiva) ysufriacutean una pequentildea desviacioacuten
3 Soacutelo una de cada 10000 partiacuteculas rebotaba y no atravesaba lalaacutemina Las partiacuteculas que rebotaban eran repelidas por el nuacutecleo Eltamantildeo del nuacutecleo era muy pequentildeo comparado con el tamantildeo total delaacutetomo unas 10000 veces maacutes pequentildeo
Un poco despueacutes en 1920 Rutherford propuso la existencia deotra partiacutecula en el nuacutecleo La denominoacute neutroacuten tendriacutea la masadel protoacuten y careciacutea de carga La evidencia experimental de estapartiacutecula no se tuvo hasta 1932 con los experimentos de Chadwick
PARTIacuteCULAS CARGAELEacuteCTRICA MASA VOLUMEN
AacuteTOMO
CORTEZA electronesNegativa De
igual valorabsoluto que el
nuacutecleo
DespreciablePraacutecticamente
igual al delaacutetomo
NUacuteCLEOProtones
yneutrones
Positiva Deigual valor
absoluto que lacorteza
Praacutecticamenteigual a la del
aacutetomoDespreciable
24 El tamantildeo del aacutetomoDistintas experiencias han permitido medir el tamantildeo de los
aacutetomos Considerado como una esfera el aacutetomo tiene un radio de unos10-10 m y el nuacutecleo tiene un radio de unos 10-14 m De aquiacute se deduceque el nuacutecleo es unas 10000 veces maacutes pequentildeo que el aacutetomo
Para hacernos una idea si el aacutetomo fuera del tamantildeo de uncampo de fuacutetbol el nuacutecleo seriacutea como una canica colocada en sucentro y los electrones como cabezas de alfiler que girariacuteanalrededor del campo
AAA ccc ttt iii vvv iii ddd aaa ddd eee sss NNNAAATTTUUURRRAAALLLEEEZZZAAA EEELLLEEECCCTTTRRRIIICCCAAA DDDEEE LLLAAA MMMAAATTTEEERRRIIIAAA YYY MMMOOODDDEEELLLOOOSSS AAATTTOacuteOacuteOacuteMMMIIICCCOOOSSS
1) iquestCoacutemo se llaman los tres tipos de radiaciones que emiten lassustancias radiactivas iquestEn queacute se diferencian unas de otras
2) Para justificar lo que sucede en los tubos de rayos catoacutedicos Thomsonno propuso un aacutetomo formado por una esfera cargada negativamenteen la que se incrustan cargas positivas iquestPor queacute no lo hizo
3) Sabiendo que un aacutetomo de litio tiene tres electrones haz un dibujo delmismo seguacuten el modelo de Thomson
4) iquestSeguacuten el modelo de Thomson que le sucede a un aacutetomo que se learranca un electroacuten iquestY si se le incrusta el electroacuten
5) iquestQueacute datos de la experiencia de Rutherford nos hacen suponer que elaacutetomo estaacute vaciacuteo en su mayor parte iquestY que hay nuacutecleo
6) iquestCuaacutel es la idea fundamental nueva que introduce el modelo deRutherford frente al modelo de Thomson
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7) iquestDoacutende estaacuten situados los electrones los protones y los neutrones enel modelo de Rutherford
8) El modelo atoacutemico de Rutherford se suele comparar con un sistemaplanetario en miniatura iquestQueacute representariacutea la tierra en el aacutetomo deRutherford iquestY el Sol
9) Sabiendo que el aacutetomo de litio tiene tres electrones haz un dibujo delmismo seguacuten el modelo de Rutherford iquestHas podido respetar la escalaen el dibujo
10) Teniendo en cuenta que los aacutetomos seguacuten nuestro modelo son neutrosiquestqueacute relacioacuten habraacute entre el nuacutemero de electrones de la corteza de un aacutetomoy el nuacutemero de protones que hay en su nuacutecleo
11) Un aacutetomo de carbono estaacute formado por 6 protones y 6 electrones iquestQueacuteotras partiacutecula se necesita para explicar el hecho de que su masaatoacutemica sea 12 u
3- Datos de los aacutetomos
31 El nuacutemero atoacutemico y el nuacutemero maacutesicoEn los distintos modelos atoacutemicos los aacutetomos se diferencian
por el nuacutemero de protones neutrones y electrones Para identificar elnuacutemero de estas partiacuteculas se definen el nuacutemero atoacutemico y elnuacutemero maacutesico
Se llama nuacutemero atoacutemico y se representa por Z alnuacutemero de protones que tiene un aacutetomo en su nuacutecleo ycoincide con el valor de su carga nuclear
Z = nuacutemero de protonesComo el aacutetomo es neutro este nuacutemero representa tambieacuten el
nuacutemero de electronesLos aacutetomos de un mismo elemento tienen el mismo nuacutemero de
protones en su nuacutecleo Asiacute pues podemos decir que un elemento esuna clase de aacutetomos que se caracteriza por tener todos elmismo nuacutemero atoacutemico (Z) A cada Z le corresponde un siacutembolo
Teniendo en cuenta que la masa de los electrones se puedeconsiderar despreciable la masa de un aacutetomo coincide baacutesicamentecon la de su nuacutecleo (protones + neutrones)
Llamamos nuacutemero maacutesico y representamos por A alnuacutemero de protones maacutes neutrones (nuacutemero de nucleones)que hay en el nuacutecleo del aacutetomo
A = nuacutemero de protones + nuacutemero de neutronesComo la masa de protones y neutrones es aproximadamente
igual a la del aacutetomo de hidroacutegeno (1 u) la masa de un aacutetomo viene acoincidir en valor con el nuacutemero maacutesico (de aquiacute el nombre) pero elnuacutemero maacutesico no representa la masa del aacutetomo
Para representar los distintos tipos de aacutetomos se utiliza
Tambieacuten se utiliza el nombre del elemento seguido por unguioacuten y el nuacutemero maacutesico ya que a cada elemento le correspondeun nuacutemero atoacutemico
El valor de A es uacutetil pero nonos dice de queacute elemento setrata Lo que identifica elaacutetomo de cada elemento es Zel nuacutemero de protones Porejemplo el elemento con Z = 8es el oxiacutegeno y soacutelo eacutel
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Ejemplos Representar un aacutetomo de carbono que estaacute formado por 6 protones 6
electrones y 8 neutronesYa que su nuacutemero maacutesico es igual a la suma del nuacutemero de protones y
neutrones (6 + 8 = 14) lo hariacuteamos de la siguiente forma
o tambieacuten Carbono-14
32 Elementos quiacutemicos e isoacutetoposUn elemento quiacutemico es una sustancia formada por un solo
tipo de aacutetomos todos con el mismo Z Sin embargo al medir lasmasas de los aacutetomos de un mismo elemento se detecta que existenaacutetomos que difieren ligeramente en su masa
Esto es debido a que aunque todos ellos tienen el mismonuacutemero de protones en su nuacutecleo por ser del mismo elementoposeen distinto nuacutemero de neutrones
Asiacute para el elemento quiacutemico cloro nos encontramos con dosaacutetomos distintos 35
17Cl 3717Cl Ambos aacutetomos son de cloro no hay duda ya
que Z = 17 La diferencia estaacute en el nuacutemero de neutrones que acompantildean alos protones en el nuacutecleo Por tanto hay dos variedades de cloro una con18 neutrones y otra con 20
Se denominan isoacutetopos a los aacutetomos de un mismoelemento que tienen distinto nuacutemero de neutrones en su nuacutecleo
La mayoriacutea de elementos quiacutemicos estaacuten formados por unamezcla de isoacutetopos el hidroacutegeno presenta tres isoacutetopos el boro dosel oxiacutegeno tres el carbono tres
Isoacutetopos radiactivosAlgunos de los isoacutetopos de
muchos elementos sonradiactivos Las radiaciones queemiten son empleadas en muchasaplicaciones praacutecticas dentro delos maacutes diversos campos comopueden ser en medicina paradestruir tumores en agriculturaen la industria en arqueologiacutea
Los isoacutetoposlaquoIsoacutetoporaquo significa laquoen el
mismo sitioraquo ya que los aacutetomosisoacutetopos van colocados en elmismo lugar de la tabla perioacutedicapor ser del mismo elemento
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321 Determinacioacuten de la masa de un elemento quiacutemicoLa mayoriacutea de los elementos quiacutemicos presentan isoacutetopos
Cuando hablamos de la masa atoacutemica de un elemento quiacutemico nosreferimos a la masa de un aacutetomo medio de ese elemento Paracalcularla tendremos que tener en cuenta la masa de cada isoacutetopo ysu abundancia en la naturaleza
Esta es la razoacuten por la que en algunos casos la masa de unaacutetomo no es un nuacutemero entero
Ejemplo
33- IonesComo ya hemos indicado los aacutetomos en estado neutro tienen el
mismo nuacutemero de protones en su nuacutecleo que electrones en sucorteza Sin embargo tambieacuten hemos visto que bajo ciertascircunstancias por ejemplo por frotamiento los aacutetomos puedenquedar electrizados al ganar o perder electrones de su corteza
Cuando un aacutetomo gana o pierde electrones quedacargado eleacutectricamente y se le denomina ion
Si el aacutetomo gana electrones forma un ion negativo o anioacuten ytendraacute una carga negativa igual al nuacutemero de electrones ganados
Si el aacutetomo pierde electrones forma un ion positivo o catioacuteny tendraacute una carga positiva igual al nuacutemero de electrones perdidos
Para representar los iones se indica el valor de la carga delmismo en la esquina superior derecha del siacutembolo del elemento
Ejemplos El Oxigeno cuando gana dos electrones forma el anioacuten Oxigeno
O= o O-2
El Litio cuando pierde 1 electroacuten forma el catioacuten LitioLi+1 o Li+
AAA ccc ttt iii vvv iii ddd aaa ddd eee sss DDDAAATTTOOOSSS DDDEEE LLLOOOSSS AacuteAacuteAacuteTTTOOOMMMOOOSSS
12)Completa el cuadro siguiente
Los no metales forman ionesnegativos con facilidad
Los metales forman ionespositivos con facilidad
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13)Un aacutetomo tiene 17 protones y 18 neutrones iquestCuaacutel es su nuacutemeroatoacutemico iquestY su nuacutemero maacutesico
14)Analiza los dibujos y completa la tabla
15)iquestTeniacutea razoacuten Dalton cuando deciacutea que todos los aacutetomos de un mismoelemento son iguales entre si
16)iquestPor queacute los siguientes aacutetomos 3918 Ar y 39
19K Tienen distinto siacutembolo
iquestSon isoacutetopos
17) iquestQueacute podemos esperar respecto al comportamiento quiacutemico de aacutetomosde igual Z y distinto A iquestY de aacutetomos de distinto Z e igual A
18)El neoacuten de nuacutemero atoacutemico 10 en la naturaleza tiene dos isoacutetopos unode masa atoacutemica 20 u y otro de masa 22 u iquestEn queacute se parecen y enqueacute se diferencian estos dos aacutetomos Si se presentan en la naturalezaen una proporcioacuten del 90 del primero y del 10 del segundo calculala masa atoacutemica de Ne
19)La plata tiene una masa atoacutemica de 10787 u Sabiendo que estaacuteformada por dos isoacutetopos de masas atoacutemicas 107 y 109 urespectivamente averigua la proporcioacuten en que se encuentra cadaisoacutetopo
20)En el cobre el 691 corresponde al isoacutetopo cobre-63 y el resto alcobre-65 Calcula la masa atoacutemica del elemento cobre
21)iquestSe pueden obtener iones de un aacutetomo ganando o perdiendo protonesdel nuacutecleo
22)Completa la tabla indicando en cada caso el nombre el siacutembolo laspartiacuteculas de cada especie y su carga Busca la informacioacuten quenecesites en la tabla perioacutedica
23) Haz un cuadro similar al anterior para los siguientes aacutetomos e iones(cationes o aniones) 40
20Ca 127 -153I 1 +
1H 168O 31 -3
15P 27 +313O 39 +
19K
4- La tabla perioacutedica de los elementos
Uno de los trabajos que maacutes trascendencia ha tenido en laevolucioacuten de las ideas cientiacuteficas en el campo de la quiacutemica ha sidola ordenacioacuten o clasificacioacuten perioacutedica de las sustancias simples yde acuerdo con la teoriacutea atoacutemica de los elementos correspondientes
A principios del siglo XIX se conociacutean maacutes de cincuentaelementos (sustancias simples) algunos de los cuales presentabanpropiedades parecidas Por ejemplo el litio el sodio y el potasioteniacutean caracteriacutesticas de metales y se combinaban con el agua enreacciones explosivas Esto sugirioacute la posibilidad de ordenar los
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elementos en grupos con propiedades semejantes para asiacutefacilitar su estudio La historia de esta clasificacioacuten y ordenacioacuten escompleja y extensa en el tiempo
La maacutes importante de las primeras clasificaciones y precursorade la actual fue realizada a finales del siglo XIX por el cientiacutefico rusoMendeleiev y el alemaacuten Meyer Esta clasificacioacuten situaba loselementos en orden creciente de masa atoacutemica pero lo maacutesdestacado de sus trabajos fue que dejaron huecos en la tabla paralos elementos que se pudiesen descubrir posteriormente e inclusopredijeron las propiedades que estos debiacutean de tener seguacuten suposicioacuten en la tabla
Finalmente en el siglo XX se observoacute que la ordenacioacuten deMendeleiev teniacutea algunas irregularidades pues las propiedades dealguacuten elemento no respondiacutean a la posicioacuten asignada Se comproboacuteque no es la masa atoacutemica la que determina las propiedades de loselementos sino su nuacutemero atoacutemico lo que permitioacute ordenar loselementos en orden creciente de su nuacutemero atoacutemico en la tablao sistema perioacutedico actual
La clasificacioacuten perioacutedica actual de las sustancias simples y delos elementos que les corresponden se conoce como tablaperioacutedica de los elementos (TP o SP) Consiste en unaagrupacioacuten en filas y columnas de tamantildeo desigual seguacuten el ordencreciente de nuacutemeros atoacutemicos Las columnas se denominan grupos o familias y en ellas se
encuentran los elementos de propiedades parecidas Las filas horizontales se llaman periacuteodos y a lo largo de cada
uno las propiedades variacutean gradualmente La TP consta de 18 grupos ocho de ellos denominados con
Mendeleiev
Meyer
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un nuacutemero y la letra A y otros ocho con la letra B La nomenclaturade la IUPAC (Unioacuten Internacional de Quiacutemica pura y aplicada)numera los grupos del 1 al 18
Los grupos A (1 2 y 13 al18) situados a ambos extremos sonlos llamados elementos representativos Tienen nombre propio
Los elementos de los grupos B (3 al 12) situados en el centrose llaman elementos de transicioacuten
Los elementos que estaacuten en la parte inferior de la tabla sellaman elementos de transicioacuten interna y se denominanlantaacutenidos y actiacutenidos Son dos series de 14 elementos que por suspropiedades ocupariacutean un solo lugar en la tabla
Hay siete periacuteodos (filas) que empiezan siempre con unmetal alcalino y terminan con un haloacutegeno seguido de un gas noble Los elementos se clasifican en metales y no metales
A grandes rasgos los metales que son la mayoriacutea ocupan laparte izquierda y central de la tabla y los no metales la derechasalvo los gases nobles Junto a la liacutenea escalonada y maacutes gruesaque los separa se encuentran los semimetales que presentanpropiedades intermedias entre las metaacutelicas y las no metaacutelicas
METALES NO METALES
Elevados puntos de fusioacuten y ebullicioacuten (todosexcepto el mercurio son soacutelidos a temperaturaambiente)
Bajos puntos de fusioacuten y ebullicioacuten (algunos songases a temperatura ambiente)
Densidades altas generalmente Densidades bajas
Color y brillo especial llamado metaacutelico No suelen tener brillo son de diferentes colores
Resistencia a la rotura mediante golpes Fraacutegiles se rompen faacutecilmente en estado soacutelido
Se pueden modelar en forma de hilos o chapas Los soacutelidos no pueden formar alambres ni laacuteminas
Conducen bien la corriente eleacutectrica y el calor No conducen bien la corriente eleacutectrica ni el calor
Forman iones positivos con facilidad Forman iones negativos con facilidad
El hidroacutegeno se situacutea a menudo en el grupo 1 de la tablaperioacutedica metales alcalinos aunque la mayoriacutea de sus propiedadesno coinciden con los demaacutes elementos de este grupo El hidroacutegenopresenta propiedades maacutes cercanas a la de los no metales y resultamaacutes correcto no asociarle a ninguacuten grupo Los gases nobles estaacuten situados en el grupo VIIIA (18) y son
muy inertes es decir que no se combinan praacutecticamente con otroselementos para dar compuestos A temperatura ambiente sepresentan en estado gaseoso y su moleacutecula estaacute formada por unsoacutelo aacutetomo
AAA ccc ttt iii vvv iii ddd aaa ddd eee sss LLLAAA TTTAAABBBLLLAAA PPPEEERRRIIIOacuteOacuteOacuteDDDIIICCCAAA DDDEEE LLLOOOSSS EEELLLEEEMMMEEENNNTTTOOOSSS
24)Escribe el siacutembolo y el nombre de los siguientes elementos Los alcalinos Los haloacutegenos Los gaseosos los liacutequidos Los no metales Los semimetales Los gases nobles El segundo periodo
25)Clasifica los siguientes elementos como gases nobles metales nometales o semimetales e indica el periodo y grupo al que pertenecen
Litio Magnesio Cloro Yodo Oro Neoacuten Xenoacuten Carbono Nitroacutegeno Helio
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26)A continuacioacuten tienes los nuacutemeros atoacutemicos de cuatro aacutetomosdesconocidos Clasifiacutecalos en metales no metales y gases nobles eindica el periodo y grupo al que pertenecen
A(Z=6) B(Z=18) C(Z=16) D(Z=20)
27) iquestA queacute elemento se pareceraacute maacutes el azufre (quiacutemicamente hablando)al foacutesforo o al oxiacutegeno Expliacutecalo
5- Radiactividad
En general los nuacutecleos de los aacutetomos no cambian cuandoestos participan en transformaciones fiacutesicas ordinarias o quiacutemicasSin embargo los nuacutecleos de algunos isoacutetopos de ciertos elementosquiacutemicos pueden sufrir cambios que denominaremos reaccionesnucleares y que pueden ser
bull La radiactividad La peacuterdida ganancia o trasformacioacuten dealgunas partiacuteculas de su nuacutecleo
bull Fisioacuten nuclear La rotura de un nuacutecleo para dar otros nuacutecleosmaacutes pequentildeos
bull Fusioacuten nuclear La unioacuten del nuacutecleo de dos aacutetomos pequentildeospara dar un nuacutecleo mayor
Cuando los aacutetomos de un elemento sufren uno de estosprocesos se convierten en aacutetomos de un elemento quiacutemico diferente
51- RadiactividadEs el proceso que experimentan algunos nuacutecleos atoacutemicos que
les lleva a emitir radiacioacuten Esta puede ser de tres tipos
Se llaman isoacutetopos radiactivos los que emiten estas radiaciones
52- Fisioacuten nuclearAlgunos nuacutecleos de isoacutetopos radiactivos de elementos con
aacutetomos muy grandes como el uranio o el plutonio se rompen paradar nuacutecleos de aacutetomos maacutes pequentildeos
El proceso de fisioacuten nuclear se inicia al bombardear el nuacutecleogrande con partiacuteculas como neutrones que hacen que el nuacutecleo separta formando nuacutecleos de aacutetomos de tamantildeo intermedio Ademaacutesde nuacutecleos maacutes pequentildeos se liberan tambieacuten neutrones que soncapaces de romper otros nuacutecleos grandes en lo que se denomina un
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proceso en cadena En estas acciones se libera una grancantidad de energiacutea denominada energiacutea nuclear que seaprovecha en las centrales nucleares para obtener energiacutea eleacutectricaEsta energiacutea tambieacuten es la responsable del efecto devastador de lasbombas atoacutemicas y de los misiles nucleares
53- Fusioacuten nuclearAlgunos nuacutecleos de aacutetomos muy pequentildeos se pueden unir para
dar nuacutecleos de aacutetomos mayoresDos aacutetomos de hidroacutegeno (sus isoacutetopos deuterio o tritio)
pueden unir sus nuacutecleos y convertirse en un aacutetomo de helio Esteproceso que tiene lugar en el Sol y en las demaacutes estrellasdesprende una gran energiacutea La fusioacuten nuclear se podriacutea utilizarpues como fuente de energiacutea
Tendriacutea la ventaja de que no se producen residuos radiactivosPor tanto seriacutea mucho mejor que la energiacutea de fisioacuten aunque tieneel problema de que para que se produzca la fusioacuten de los nuacutecleoslos aacutetomos deben alcanzar temperaturas extraordinariamente altas yla tecnologiacutea todaviacutea no ha avanzado lo suficiente como para lograrla fusioacuten en unas condiciones rentables
54- Aplicaciones de los isoacutetopos radiactivosTeniendo en cuenta los procesos que sufren los isoacutetopos
radiactivos podemos sentildealar tres aplicaciones principalesbull Como fuente de energiacuteabull En investigaciones y experimentos cientiacuteficosbull En medicina
Aplicacioacuten como fuente de energiacuteaEn las centrales nucleares se obtienen grandes cantidades de
energiacutea aprovechando la fisioacuten de isoacutetopos radiactivos Loscombustibles maacutes habituales de estas centrales son uranio y plutonioConcretamente los isoacutetopos maacutes utilizados son
Tambieacuten se puede aprovechar la energiacutea nuclear para fabricarpilas de muy larga duracioacuten Son pilas alimentadas por plutonio-238Se utilizan en los marcapasos en equipos de medicioacuten en sondasespaciales o en estaciones mariacutetimas o terrestres que se encuentranen lugares de difiacutecil acceso
Aplicacioacuten en investigaciones y experimentos cientiacuteficosLos nuacutecleos de los isoacutetopos radiactivos se desintegran
emitiendo radiacioacuten alfa beta o gamma Los isoacutetopos radiactivostienen diferentes usos
bull Para determinar la antiguumledad de un hallazgo arqueoloacutegicoo histoacuterico Cada isoacutetopo se desintegra a un ritmo que depende dela cantidad de aacutetomos presentes y de su tipo Podemos medir lavelocidad a la que estos isoacutetopos emiten radiacioacuten mediante unaparato denominado contador Geiger Esto nos permitiraacute conocer laantiguumledad de un material que contenga el isoacutetopo
bull En investigacioacuten se utilizan como rastreadores para saberen queacute se transforma exactamente una sustancia en una reaccioacuten
La fusioacuten nuclear es la responsabledel brillo de las estrellas
En 1986 se produjo un accidente enChernobil (Ucrania) Ocasionoacute miles
de muertes directas hubo queevacuar a unas 350000 personas y la
radiacioacuten se extendioacute por variospaiacuteses europeos como Finlandia o
NoruegaLas personas expuestas a la radiacioacuten
tienen un riesgo elevado de sufrir laformacioacuten de tumores o de dar a luz a
nintildeos con malformaciones
El isoacutetopo carbono-14 permitedeterminar la antiguumledad de una gran
cantidad de restos arqueoloacutegicos
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quiacutemica Estos estudios son especialmente importantes para conocercoacutemo transcurren las reacciones en los organismos vivos
bull En investigaciones forenses se utilizan teacutecnicas de isoacutetoposradiactivos para detectar residuos de municioacuten
Aplicacioacuten meacutedicaEl mayor nuacutemero de aplicaciones de los isoacutetopos radiactivos se
da en medicina donde se emplean para determinados finesbull Para diagnosticar algunas enfermedades se introduce en
los enfermos (bebiendo o inyectando un liacutequido) una sustancia quecontiene un isoacutetopo radiactivo que emita radiacioacuten de baja energiacuteaEsa sustancia se fija en el oacutergano que se quiere analizar y permiteobservarlo registrando la radiacioacuten que emite A estas sustanciasque se utilizan como indicadores meacutedicos se les llamaradioisoacutetopos
bull Para curar ciertos tipos de caacutencer El caacutencer hace quealgunas ceacutelulas se reproduzcan raacutepidamente y originen un tumor Losradioisoacutetopos que emiten radiacioacuten de alta energiacutea afectan al procesode reproduccioacuten celular Si administramos estos radioisoacutetopos a unenfermo de caacutencer la radiacioacuten emitida por los nuacutecleos que sedesintegran eliminaraacute maacutes ceacutelulas cancerosas que ceacutelulas normalesya que estas uacuteltimas se reproducen maacutes lentamente En esto se basala radioterapia que usa los isoacutetopos Au-198 Sr-90 o Co-60
55- Los residuos radiactivosTodas las actividades relacionadas con los isoacutetopos radiactivos
generan residuos que hay que tratar y almacenar convenientementeSon residuos los restos de combustible nuclear y los materiales quese utilizaron para el diagnoacutestico o tratamiento de enfermedadesTambieacuten se consideran residuos aquellos objetos que han estado encontacto con material radiactivo y que se han podido contaminarcomo utensilios de taller embalajes etc
Los residuos radiactivos presentan dos caracteriacutesticas fundamentalesbull Son muy peligrosos Pequentildeas cantidades de residuo
pueden emitir radiacioacuten peligrosa para la salud humanabull Son muy duraderos Algunos siguen emitiendo radiacioacuten
durante miles de antildeosSe clasifican en residuos de baja media y alta actividadLos residuos de baja y media actividad son aquellos que
dejan de ser peligrosos para la salud pasados unos trescientos antildeoscomo maacuteximo
Los residuos de alta actividad proceden de restos decombustible de las centrales nucleares o del armamento nuclearTardaraacuten miles de antildeos en dejar de ser nocivos para la salud
AAA ccc ttt iii vvv iii ddd aaa ddd eee sss RRRAAADDDIIIAAACCCTTTIIIVVVIIIDDDAAADDD
28) Piensa y elige las respuestas correctas Cuando se produce la fisioacuten nuclear Se rompen las partiacuteculas presentes en el nuacutecleo atoacutemico y se ibera
una gran cantidad de energiacutea Se unen entre siacute las partiacuteculas presentes en el nuacutecleo atoacutemico y se
libera energiacutea
Actualmente se investiga paraconseguir que los radioisoacutetopos dantildeen
el mayor nuacutemero de ceacutelulascancerosas y el menor nuacutemero de
ceacutelulas sanas Se utiliza para ello lananotecnologiacutea Esta teacutecnica trata de
recubrir los radioisoacutetopos con unaestructura que reconoce sustancias
quiacutemicas que solo existen en lasceacutelulas cancerosas y asiacute evita que
destruyan ceacutelulas sanas
Por seguridad los operarios debenutilizar equipamiento y vestimenta
convenientes que les protejan de todocontacto con los residuos nucleares
Los residuos de baja y media actividadse almacenan en instalaciones poco
profundas son los llamadoscementerios nucleares En Espantildeahay uno en El Cabril (Coacuterdoba)
Los residuos de alta actividad debenalmacenarse en instalaciones establesa maacutes de 500 metros de profundidad
En ocasiones estos residuos sealmacenan en las propias centrales
nucleares
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Se desintegra el nuacutecleo en varios pedazos liberaacutendose energiacutea en elproceso
El nuacutecleo se transforma en nuacutecleos de otros elementos quiacutemicosdiferentes
29)Explica en pocas palabras en queacute consistena) La fusioacuten nuclear b) La fisioacuten nuclear
30)iquestCuaacutel es la ventaja de utilizar bateriacuteas con materiales radiactivos
31)iquestPor queacute las centrales nucleares no son bien recibidas por loshabitantes de los pueblos vecinos
32)iquestCuaacutel es la ventaja de las centrales nucleares frente a otras centralesteacutermicas como las de petroacuteleo Piensa en las consecuencias para elmedio ambiente de cada tipo de central
33)iquestQueacute es un radioisoacutetopo Enumera algunas de las aplicaciones deciertos isoacutetopos radiactivos en investigaciones y experimentoscientiacuteficos
34)Los teacutecnicos que realizan las radiografiacuteas abandonan la sala en la queestaacute el paciente justo antes de tomar la imagen iquestDe queacute se protegen
35)Si la radiactividad es peligrosa iquestcoacutemo es que se utilizan algunos isoacutetoposradiactivos para curar enfermedades como el caacutencer iquestCuaacuteles son
36)iquestQueacute queremos decir cuando afirmamos que la energiacutea nuclear es unaenergiacutea limpia iquestEs que no contaminan los residuos nucleares
37)iquestDe doacutende proceden los residuos nucleares iquestPor queacute son tanpeligrosos los residuos nucleares
38)Cita algunos de los meacutetodos empleados para almacenar los residuosnucleares iquestPor queacute se prohibioacute el vertido de residuos nucleares al mar
39) iquestQueacute medidas de seguridad consideras que deberiacutean adoptar laspersonas que manipulan residuos radiactivos
AAA ccc ttt iii vvv iii ddd aaa ddd eee sss CCCooommmpppllleeemmmeeennntttaaarrriiiaaasss
40) Glosario de teacuterminos del tema
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2- modelos atoacutemicos
Ya no nos vale el aacutetomo indivisible de Dalton pero iquestcoacutemoson los aacutetomos por dentro Los modelos atoacutemicos surgen de darexplicacioacuten a las distintas evidencias experimentales y evolucionan amedida que lo hacen las observaciones experimentales
21 El modelo atoacutemico de ThomsonEn 1904 JJ Thomson despueacutes de medir las caracteriacutesticas
del electroacuten propuso el siguiente modelo para el aacutetomo Como lamateria es neutra El aacutetomo debe ser una esfera cargadapositivamente de forma uniforme encontraacutendose los electronesincrustados en ella como las pepitas de una sandia
La carga de la esfera positiva coincide con la carga negativatotal de los electrones Los electrones estaacuten unidos a la cargapositiva por fuerzas de tipo eleacutectrico como las que mantienen unidosunos trocitos de papel a un boliacutegrafo de plaacutestico que ha sido frotado
Este primer modelo atoacutemico fue aceptado por la comunidadcientiacutefica Sin embargo esto cambioacute pronto como consecuencia de laexperiencia del fiacutesico E Rutherford y sus colaboradores
22 Experiencia de RutherfordLa experiencia de ERutherford en 1911 consistiacutea en
bombardear con partiacuteculas alfa (partiacuteculas positivas) una finiacutesimalaacutemina de oro detraacutes de la laacutemina se colocaba una placa fotograacuteficapara estudiar las trayectorias de las partiacuteculas Ocurriacutea lo siguiente
1 La mayoriacutea de las partiacuteculas atravesaba la laacutemina de oro sin desviarse2 Una pequentildea proporcioacuten atravesaba la laacutemina con una ligera
desviacioacuten en su trayectoria3 Una de cada 10000 partiacuteculas rebotaba y no atravesaba la laacutemina
23 Modelo de RutherfordBasaacutendose en el experimento que acabamos de describir
Rutherford establecioacute el siguiente modelo atoacutemicoEl aacutetomo estaba formado por un nuacutecleo y una cortezabull En el nuacutecleo se concentra la carga positiva (protones) y
la mayor parte de la masa del aacutetomobull En la corteza girando alrededor del nuacutecleo los
electrones Esta zona ocupa la mayor parte del volumenatoacutemico
Modelo de ThomsonEl primer modelo atoacutemico
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Analicemos coacutemo explica este modelo la experiencia delbombardeo de partiacuteculas alfa a una laacutemina de oro
1 La mayoriacutea de las partiacuteculas atravesaban la laacutemina de oro sindesviarse Esto era asiacute porque el aacutetomo estaacute praacutecticamente vaciacuteo soacutelohabiacutea algunos electrones girando alrededor del nuacutecleo y la masa de loselectrones es muy pequentildea
2 Una pequentildea proporcioacuten atravesaba la laacutemina con una ligeradesviacioacuten en su trayectoria Las partiacuteculas que se desviaban eran las quepasaban cerca del nuacutecleo se repeliacutean (ambas tienen carga positiva) ysufriacutean una pequentildea desviacioacuten
3 Soacutelo una de cada 10000 partiacuteculas rebotaba y no atravesaba lalaacutemina Las partiacuteculas que rebotaban eran repelidas por el nuacutecleo Eltamantildeo del nuacutecleo era muy pequentildeo comparado con el tamantildeo total delaacutetomo unas 10000 veces maacutes pequentildeo
Un poco despueacutes en 1920 Rutherford propuso la existencia deotra partiacutecula en el nuacutecleo La denominoacute neutroacuten tendriacutea la masadel protoacuten y careciacutea de carga La evidencia experimental de estapartiacutecula no se tuvo hasta 1932 con los experimentos de Chadwick
PARTIacuteCULAS CARGAELEacuteCTRICA MASA VOLUMEN
AacuteTOMO
CORTEZA electronesNegativa De
igual valorabsoluto que el
nuacutecleo
DespreciablePraacutecticamente
igual al delaacutetomo
NUacuteCLEOProtones
yneutrones
Positiva Deigual valor
absoluto que lacorteza
Praacutecticamenteigual a la del
aacutetomoDespreciable
24 El tamantildeo del aacutetomoDistintas experiencias han permitido medir el tamantildeo de los
aacutetomos Considerado como una esfera el aacutetomo tiene un radio de unos10-10 m y el nuacutecleo tiene un radio de unos 10-14 m De aquiacute se deduceque el nuacutecleo es unas 10000 veces maacutes pequentildeo que el aacutetomo
Para hacernos una idea si el aacutetomo fuera del tamantildeo de uncampo de fuacutetbol el nuacutecleo seriacutea como una canica colocada en sucentro y los electrones como cabezas de alfiler que girariacuteanalrededor del campo
AAA ccc ttt iii vvv iii ddd aaa ddd eee sss NNNAAATTTUUURRRAAALLLEEEZZZAAA EEELLLEEECCCTTTRRRIIICCCAAA DDDEEE LLLAAA MMMAAATTTEEERRRIIIAAA YYY MMMOOODDDEEELLLOOOSSS AAATTTOacuteOacuteOacuteMMMIIICCCOOOSSS
1) iquestCoacutemo se llaman los tres tipos de radiaciones que emiten lassustancias radiactivas iquestEn queacute se diferencian unas de otras
2) Para justificar lo que sucede en los tubos de rayos catoacutedicos Thomsonno propuso un aacutetomo formado por una esfera cargada negativamenteen la que se incrustan cargas positivas iquestPor queacute no lo hizo
3) Sabiendo que un aacutetomo de litio tiene tres electrones haz un dibujo delmismo seguacuten el modelo de Thomson
4) iquestSeguacuten el modelo de Thomson que le sucede a un aacutetomo que se learranca un electroacuten iquestY si se le incrusta el electroacuten
5) iquestQueacute datos de la experiencia de Rutherford nos hacen suponer que elaacutetomo estaacute vaciacuteo en su mayor parte iquestY que hay nuacutecleo
6) iquestCuaacutel es la idea fundamental nueva que introduce el modelo deRutherford frente al modelo de Thomson
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7) iquestDoacutende estaacuten situados los electrones los protones y los neutrones enel modelo de Rutherford
8) El modelo atoacutemico de Rutherford se suele comparar con un sistemaplanetario en miniatura iquestQueacute representariacutea la tierra en el aacutetomo deRutherford iquestY el Sol
9) Sabiendo que el aacutetomo de litio tiene tres electrones haz un dibujo delmismo seguacuten el modelo de Rutherford iquestHas podido respetar la escalaen el dibujo
10) Teniendo en cuenta que los aacutetomos seguacuten nuestro modelo son neutrosiquestqueacute relacioacuten habraacute entre el nuacutemero de electrones de la corteza de un aacutetomoy el nuacutemero de protones que hay en su nuacutecleo
11) Un aacutetomo de carbono estaacute formado por 6 protones y 6 electrones iquestQueacuteotras partiacutecula se necesita para explicar el hecho de que su masaatoacutemica sea 12 u
3- Datos de los aacutetomos
31 El nuacutemero atoacutemico y el nuacutemero maacutesicoEn los distintos modelos atoacutemicos los aacutetomos se diferencian
por el nuacutemero de protones neutrones y electrones Para identificar elnuacutemero de estas partiacuteculas se definen el nuacutemero atoacutemico y elnuacutemero maacutesico
Se llama nuacutemero atoacutemico y se representa por Z alnuacutemero de protones que tiene un aacutetomo en su nuacutecleo ycoincide con el valor de su carga nuclear
Z = nuacutemero de protonesComo el aacutetomo es neutro este nuacutemero representa tambieacuten el
nuacutemero de electronesLos aacutetomos de un mismo elemento tienen el mismo nuacutemero de
protones en su nuacutecleo Asiacute pues podemos decir que un elemento esuna clase de aacutetomos que se caracteriza por tener todos elmismo nuacutemero atoacutemico (Z) A cada Z le corresponde un siacutembolo
Teniendo en cuenta que la masa de los electrones se puedeconsiderar despreciable la masa de un aacutetomo coincide baacutesicamentecon la de su nuacutecleo (protones + neutrones)
Llamamos nuacutemero maacutesico y representamos por A alnuacutemero de protones maacutes neutrones (nuacutemero de nucleones)que hay en el nuacutecleo del aacutetomo
A = nuacutemero de protones + nuacutemero de neutronesComo la masa de protones y neutrones es aproximadamente
igual a la del aacutetomo de hidroacutegeno (1 u) la masa de un aacutetomo viene acoincidir en valor con el nuacutemero maacutesico (de aquiacute el nombre) pero elnuacutemero maacutesico no representa la masa del aacutetomo
Para representar los distintos tipos de aacutetomos se utiliza
Tambieacuten se utiliza el nombre del elemento seguido por unguioacuten y el nuacutemero maacutesico ya que a cada elemento le correspondeun nuacutemero atoacutemico
El valor de A es uacutetil pero nonos dice de queacute elemento setrata Lo que identifica elaacutetomo de cada elemento es Zel nuacutemero de protones Porejemplo el elemento con Z = 8es el oxiacutegeno y soacutelo eacutel
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Ejemplos Representar un aacutetomo de carbono que estaacute formado por 6 protones 6
electrones y 8 neutronesYa que su nuacutemero maacutesico es igual a la suma del nuacutemero de protones y
neutrones (6 + 8 = 14) lo hariacuteamos de la siguiente forma
o tambieacuten Carbono-14
32 Elementos quiacutemicos e isoacutetoposUn elemento quiacutemico es una sustancia formada por un solo
tipo de aacutetomos todos con el mismo Z Sin embargo al medir lasmasas de los aacutetomos de un mismo elemento se detecta que existenaacutetomos que difieren ligeramente en su masa
Esto es debido a que aunque todos ellos tienen el mismonuacutemero de protones en su nuacutecleo por ser del mismo elementoposeen distinto nuacutemero de neutrones
Asiacute para el elemento quiacutemico cloro nos encontramos con dosaacutetomos distintos 35
17Cl 3717Cl Ambos aacutetomos son de cloro no hay duda ya
que Z = 17 La diferencia estaacute en el nuacutemero de neutrones que acompantildean alos protones en el nuacutecleo Por tanto hay dos variedades de cloro una con18 neutrones y otra con 20
Se denominan isoacutetopos a los aacutetomos de un mismoelemento que tienen distinto nuacutemero de neutrones en su nuacutecleo
La mayoriacutea de elementos quiacutemicos estaacuten formados por unamezcla de isoacutetopos el hidroacutegeno presenta tres isoacutetopos el boro dosel oxiacutegeno tres el carbono tres
Isoacutetopos radiactivosAlgunos de los isoacutetopos de
muchos elementos sonradiactivos Las radiaciones queemiten son empleadas en muchasaplicaciones praacutecticas dentro delos maacutes diversos campos comopueden ser en medicina paradestruir tumores en agriculturaen la industria en arqueologiacutea
Los isoacutetoposlaquoIsoacutetoporaquo significa laquoen el
mismo sitioraquo ya que los aacutetomosisoacutetopos van colocados en elmismo lugar de la tabla perioacutedicapor ser del mismo elemento
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321 Determinacioacuten de la masa de un elemento quiacutemicoLa mayoriacutea de los elementos quiacutemicos presentan isoacutetopos
Cuando hablamos de la masa atoacutemica de un elemento quiacutemico nosreferimos a la masa de un aacutetomo medio de ese elemento Paracalcularla tendremos que tener en cuenta la masa de cada isoacutetopo ysu abundancia en la naturaleza
Esta es la razoacuten por la que en algunos casos la masa de unaacutetomo no es un nuacutemero entero
Ejemplo
33- IonesComo ya hemos indicado los aacutetomos en estado neutro tienen el
mismo nuacutemero de protones en su nuacutecleo que electrones en sucorteza Sin embargo tambieacuten hemos visto que bajo ciertascircunstancias por ejemplo por frotamiento los aacutetomos puedenquedar electrizados al ganar o perder electrones de su corteza
Cuando un aacutetomo gana o pierde electrones quedacargado eleacutectricamente y se le denomina ion
Si el aacutetomo gana electrones forma un ion negativo o anioacuten ytendraacute una carga negativa igual al nuacutemero de electrones ganados
Si el aacutetomo pierde electrones forma un ion positivo o catioacuteny tendraacute una carga positiva igual al nuacutemero de electrones perdidos
Para representar los iones se indica el valor de la carga delmismo en la esquina superior derecha del siacutembolo del elemento
Ejemplos El Oxigeno cuando gana dos electrones forma el anioacuten Oxigeno
O= o O-2
El Litio cuando pierde 1 electroacuten forma el catioacuten LitioLi+1 o Li+
AAA ccc ttt iii vvv iii ddd aaa ddd eee sss DDDAAATTTOOOSSS DDDEEE LLLOOOSSS AacuteAacuteAacuteTTTOOOMMMOOOSSS
12)Completa el cuadro siguiente
Los no metales forman ionesnegativos con facilidad
Los metales forman ionespositivos con facilidad
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13)Un aacutetomo tiene 17 protones y 18 neutrones iquestCuaacutel es su nuacutemeroatoacutemico iquestY su nuacutemero maacutesico
14)Analiza los dibujos y completa la tabla
15)iquestTeniacutea razoacuten Dalton cuando deciacutea que todos los aacutetomos de un mismoelemento son iguales entre si
16)iquestPor queacute los siguientes aacutetomos 3918 Ar y 39
19K Tienen distinto siacutembolo
iquestSon isoacutetopos
17) iquestQueacute podemos esperar respecto al comportamiento quiacutemico de aacutetomosde igual Z y distinto A iquestY de aacutetomos de distinto Z e igual A
18)El neoacuten de nuacutemero atoacutemico 10 en la naturaleza tiene dos isoacutetopos unode masa atoacutemica 20 u y otro de masa 22 u iquestEn queacute se parecen y enqueacute se diferencian estos dos aacutetomos Si se presentan en la naturalezaen una proporcioacuten del 90 del primero y del 10 del segundo calculala masa atoacutemica de Ne
19)La plata tiene una masa atoacutemica de 10787 u Sabiendo que estaacuteformada por dos isoacutetopos de masas atoacutemicas 107 y 109 urespectivamente averigua la proporcioacuten en que se encuentra cadaisoacutetopo
20)En el cobre el 691 corresponde al isoacutetopo cobre-63 y el resto alcobre-65 Calcula la masa atoacutemica del elemento cobre
21)iquestSe pueden obtener iones de un aacutetomo ganando o perdiendo protonesdel nuacutecleo
22)Completa la tabla indicando en cada caso el nombre el siacutembolo laspartiacuteculas de cada especie y su carga Busca la informacioacuten quenecesites en la tabla perioacutedica
23) Haz un cuadro similar al anterior para los siguientes aacutetomos e iones(cationes o aniones) 40
20Ca 127 -153I 1 +
1H 168O 31 -3
15P 27 +313O 39 +
19K
4- La tabla perioacutedica de los elementos
Uno de los trabajos que maacutes trascendencia ha tenido en laevolucioacuten de las ideas cientiacuteficas en el campo de la quiacutemica ha sidola ordenacioacuten o clasificacioacuten perioacutedica de las sustancias simples yde acuerdo con la teoriacutea atoacutemica de los elementos correspondientes
A principios del siglo XIX se conociacutean maacutes de cincuentaelementos (sustancias simples) algunos de los cuales presentabanpropiedades parecidas Por ejemplo el litio el sodio y el potasioteniacutean caracteriacutesticas de metales y se combinaban con el agua enreacciones explosivas Esto sugirioacute la posibilidad de ordenar los
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elementos en grupos con propiedades semejantes para asiacutefacilitar su estudio La historia de esta clasificacioacuten y ordenacioacuten escompleja y extensa en el tiempo
La maacutes importante de las primeras clasificaciones y precursorade la actual fue realizada a finales del siglo XIX por el cientiacutefico rusoMendeleiev y el alemaacuten Meyer Esta clasificacioacuten situaba loselementos en orden creciente de masa atoacutemica pero lo maacutesdestacado de sus trabajos fue que dejaron huecos en la tabla paralos elementos que se pudiesen descubrir posteriormente e inclusopredijeron las propiedades que estos debiacutean de tener seguacuten suposicioacuten en la tabla
Finalmente en el siglo XX se observoacute que la ordenacioacuten deMendeleiev teniacutea algunas irregularidades pues las propiedades dealguacuten elemento no respondiacutean a la posicioacuten asignada Se comproboacuteque no es la masa atoacutemica la que determina las propiedades de loselementos sino su nuacutemero atoacutemico lo que permitioacute ordenar loselementos en orden creciente de su nuacutemero atoacutemico en la tablao sistema perioacutedico actual
La clasificacioacuten perioacutedica actual de las sustancias simples y delos elementos que les corresponden se conoce como tablaperioacutedica de los elementos (TP o SP) Consiste en unaagrupacioacuten en filas y columnas de tamantildeo desigual seguacuten el ordencreciente de nuacutemeros atoacutemicos Las columnas se denominan grupos o familias y en ellas se
encuentran los elementos de propiedades parecidas Las filas horizontales se llaman periacuteodos y a lo largo de cada
uno las propiedades variacutean gradualmente La TP consta de 18 grupos ocho de ellos denominados con
Mendeleiev
Meyer
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un nuacutemero y la letra A y otros ocho con la letra B La nomenclaturade la IUPAC (Unioacuten Internacional de Quiacutemica pura y aplicada)numera los grupos del 1 al 18
Los grupos A (1 2 y 13 al18) situados a ambos extremos sonlos llamados elementos representativos Tienen nombre propio
Los elementos de los grupos B (3 al 12) situados en el centrose llaman elementos de transicioacuten
Los elementos que estaacuten en la parte inferior de la tabla sellaman elementos de transicioacuten interna y se denominanlantaacutenidos y actiacutenidos Son dos series de 14 elementos que por suspropiedades ocupariacutean un solo lugar en la tabla
Hay siete periacuteodos (filas) que empiezan siempre con unmetal alcalino y terminan con un haloacutegeno seguido de un gas noble Los elementos se clasifican en metales y no metales
A grandes rasgos los metales que son la mayoriacutea ocupan laparte izquierda y central de la tabla y los no metales la derechasalvo los gases nobles Junto a la liacutenea escalonada y maacutes gruesaque los separa se encuentran los semimetales que presentanpropiedades intermedias entre las metaacutelicas y las no metaacutelicas
METALES NO METALES
Elevados puntos de fusioacuten y ebullicioacuten (todosexcepto el mercurio son soacutelidos a temperaturaambiente)
Bajos puntos de fusioacuten y ebullicioacuten (algunos songases a temperatura ambiente)
Densidades altas generalmente Densidades bajas
Color y brillo especial llamado metaacutelico No suelen tener brillo son de diferentes colores
Resistencia a la rotura mediante golpes Fraacutegiles se rompen faacutecilmente en estado soacutelido
Se pueden modelar en forma de hilos o chapas Los soacutelidos no pueden formar alambres ni laacuteminas
Conducen bien la corriente eleacutectrica y el calor No conducen bien la corriente eleacutectrica ni el calor
Forman iones positivos con facilidad Forman iones negativos con facilidad
El hidroacutegeno se situacutea a menudo en el grupo 1 de la tablaperioacutedica metales alcalinos aunque la mayoriacutea de sus propiedadesno coinciden con los demaacutes elementos de este grupo El hidroacutegenopresenta propiedades maacutes cercanas a la de los no metales y resultamaacutes correcto no asociarle a ninguacuten grupo Los gases nobles estaacuten situados en el grupo VIIIA (18) y son
muy inertes es decir que no se combinan praacutecticamente con otroselementos para dar compuestos A temperatura ambiente sepresentan en estado gaseoso y su moleacutecula estaacute formada por unsoacutelo aacutetomo
AAA ccc ttt iii vvv iii ddd aaa ddd eee sss LLLAAA TTTAAABBBLLLAAA PPPEEERRRIIIOacuteOacuteOacuteDDDIIICCCAAA DDDEEE LLLOOOSSS EEELLLEEEMMMEEENNNTTTOOOSSS
24)Escribe el siacutembolo y el nombre de los siguientes elementos Los alcalinos Los haloacutegenos Los gaseosos los liacutequidos Los no metales Los semimetales Los gases nobles El segundo periodo
25)Clasifica los siguientes elementos como gases nobles metales nometales o semimetales e indica el periodo y grupo al que pertenecen
Litio Magnesio Cloro Yodo Oro Neoacuten Xenoacuten Carbono Nitroacutegeno Helio
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26)A continuacioacuten tienes los nuacutemeros atoacutemicos de cuatro aacutetomosdesconocidos Clasifiacutecalos en metales no metales y gases nobles eindica el periodo y grupo al que pertenecen
A(Z=6) B(Z=18) C(Z=16) D(Z=20)
27) iquestA queacute elemento se pareceraacute maacutes el azufre (quiacutemicamente hablando)al foacutesforo o al oxiacutegeno Expliacutecalo
5- Radiactividad
En general los nuacutecleos de los aacutetomos no cambian cuandoestos participan en transformaciones fiacutesicas ordinarias o quiacutemicasSin embargo los nuacutecleos de algunos isoacutetopos de ciertos elementosquiacutemicos pueden sufrir cambios que denominaremos reaccionesnucleares y que pueden ser
bull La radiactividad La peacuterdida ganancia o trasformacioacuten dealgunas partiacuteculas de su nuacutecleo
bull Fisioacuten nuclear La rotura de un nuacutecleo para dar otros nuacutecleosmaacutes pequentildeos
bull Fusioacuten nuclear La unioacuten del nuacutecleo de dos aacutetomos pequentildeospara dar un nuacutecleo mayor
Cuando los aacutetomos de un elemento sufren uno de estosprocesos se convierten en aacutetomos de un elemento quiacutemico diferente
51- RadiactividadEs el proceso que experimentan algunos nuacutecleos atoacutemicos que
les lleva a emitir radiacioacuten Esta puede ser de tres tipos
Se llaman isoacutetopos radiactivos los que emiten estas radiaciones
52- Fisioacuten nuclearAlgunos nuacutecleos de isoacutetopos radiactivos de elementos con
aacutetomos muy grandes como el uranio o el plutonio se rompen paradar nuacutecleos de aacutetomos maacutes pequentildeos
El proceso de fisioacuten nuclear se inicia al bombardear el nuacutecleogrande con partiacuteculas como neutrones que hacen que el nuacutecleo separta formando nuacutecleos de aacutetomos de tamantildeo intermedio Ademaacutesde nuacutecleos maacutes pequentildeos se liberan tambieacuten neutrones que soncapaces de romper otros nuacutecleos grandes en lo que se denomina un
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proceso en cadena En estas acciones se libera una grancantidad de energiacutea denominada energiacutea nuclear que seaprovecha en las centrales nucleares para obtener energiacutea eleacutectricaEsta energiacutea tambieacuten es la responsable del efecto devastador de lasbombas atoacutemicas y de los misiles nucleares
53- Fusioacuten nuclearAlgunos nuacutecleos de aacutetomos muy pequentildeos se pueden unir para
dar nuacutecleos de aacutetomos mayoresDos aacutetomos de hidroacutegeno (sus isoacutetopos deuterio o tritio)
pueden unir sus nuacutecleos y convertirse en un aacutetomo de helio Esteproceso que tiene lugar en el Sol y en las demaacutes estrellasdesprende una gran energiacutea La fusioacuten nuclear se podriacutea utilizarpues como fuente de energiacutea
Tendriacutea la ventaja de que no se producen residuos radiactivosPor tanto seriacutea mucho mejor que la energiacutea de fisioacuten aunque tieneel problema de que para que se produzca la fusioacuten de los nuacutecleoslos aacutetomos deben alcanzar temperaturas extraordinariamente altas yla tecnologiacutea todaviacutea no ha avanzado lo suficiente como para lograrla fusioacuten en unas condiciones rentables
54- Aplicaciones de los isoacutetopos radiactivosTeniendo en cuenta los procesos que sufren los isoacutetopos
radiactivos podemos sentildealar tres aplicaciones principalesbull Como fuente de energiacuteabull En investigaciones y experimentos cientiacuteficosbull En medicina
Aplicacioacuten como fuente de energiacuteaEn las centrales nucleares se obtienen grandes cantidades de
energiacutea aprovechando la fisioacuten de isoacutetopos radiactivos Loscombustibles maacutes habituales de estas centrales son uranio y plutonioConcretamente los isoacutetopos maacutes utilizados son
Tambieacuten se puede aprovechar la energiacutea nuclear para fabricarpilas de muy larga duracioacuten Son pilas alimentadas por plutonio-238Se utilizan en los marcapasos en equipos de medicioacuten en sondasespaciales o en estaciones mariacutetimas o terrestres que se encuentranen lugares de difiacutecil acceso
Aplicacioacuten en investigaciones y experimentos cientiacuteficosLos nuacutecleos de los isoacutetopos radiactivos se desintegran
emitiendo radiacioacuten alfa beta o gamma Los isoacutetopos radiactivostienen diferentes usos
bull Para determinar la antiguumledad de un hallazgo arqueoloacutegicoo histoacuterico Cada isoacutetopo se desintegra a un ritmo que depende dela cantidad de aacutetomos presentes y de su tipo Podemos medir lavelocidad a la que estos isoacutetopos emiten radiacioacuten mediante unaparato denominado contador Geiger Esto nos permitiraacute conocer laantiguumledad de un material que contenga el isoacutetopo
bull En investigacioacuten se utilizan como rastreadores para saberen queacute se transforma exactamente una sustancia en una reaccioacuten
La fusioacuten nuclear es la responsabledel brillo de las estrellas
En 1986 se produjo un accidente enChernobil (Ucrania) Ocasionoacute miles
de muertes directas hubo queevacuar a unas 350000 personas y la
radiacioacuten se extendioacute por variospaiacuteses europeos como Finlandia o
NoruegaLas personas expuestas a la radiacioacuten
tienen un riesgo elevado de sufrir laformacioacuten de tumores o de dar a luz a
nintildeos con malformaciones
El isoacutetopo carbono-14 permitedeterminar la antiguumledad de una gran
cantidad de restos arqueoloacutegicos
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quiacutemica Estos estudios son especialmente importantes para conocercoacutemo transcurren las reacciones en los organismos vivos
bull En investigaciones forenses se utilizan teacutecnicas de isoacutetoposradiactivos para detectar residuos de municioacuten
Aplicacioacuten meacutedicaEl mayor nuacutemero de aplicaciones de los isoacutetopos radiactivos se
da en medicina donde se emplean para determinados finesbull Para diagnosticar algunas enfermedades se introduce en
los enfermos (bebiendo o inyectando un liacutequido) una sustancia quecontiene un isoacutetopo radiactivo que emita radiacioacuten de baja energiacuteaEsa sustancia se fija en el oacutergano que se quiere analizar y permiteobservarlo registrando la radiacioacuten que emite A estas sustanciasque se utilizan como indicadores meacutedicos se les llamaradioisoacutetopos
bull Para curar ciertos tipos de caacutencer El caacutencer hace quealgunas ceacutelulas se reproduzcan raacutepidamente y originen un tumor Losradioisoacutetopos que emiten radiacioacuten de alta energiacutea afectan al procesode reproduccioacuten celular Si administramos estos radioisoacutetopos a unenfermo de caacutencer la radiacioacuten emitida por los nuacutecleos que sedesintegran eliminaraacute maacutes ceacutelulas cancerosas que ceacutelulas normalesya que estas uacuteltimas se reproducen maacutes lentamente En esto se basala radioterapia que usa los isoacutetopos Au-198 Sr-90 o Co-60
55- Los residuos radiactivosTodas las actividades relacionadas con los isoacutetopos radiactivos
generan residuos que hay que tratar y almacenar convenientementeSon residuos los restos de combustible nuclear y los materiales quese utilizaron para el diagnoacutestico o tratamiento de enfermedadesTambieacuten se consideran residuos aquellos objetos que han estado encontacto con material radiactivo y que se han podido contaminarcomo utensilios de taller embalajes etc
Los residuos radiactivos presentan dos caracteriacutesticas fundamentalesbull Son muy peligrosos Pequentildeas cantidades de residuo
pueden emitir radiacioacuten peligrosa para la salud humanabull Son muy duraderos Algunos siguen emitiendo radiacioacuten
durante miles de antildeosSe clasifican en residuos de baja media y alta actividadLos residuos de baja y media actividad son aquellos que
dejan de ser peligrosos para la salud pasados unos trescientos antildeoscomo maacuteximo
Los residuos de alta actividad proceden de restos decombustible de las centrales nucleares o del armamento nuclearTardaraacuten miles de antildeos en dejar de ser nocivos para la salud
AAA ccc ttt iii vvv iii ddd aaa ddd eee sss RRRAAADDDIIIAAACCCTTTIIIVVVIIIDDDAAADDD
28) Piensa y elige las respuestas correctas Cuando se produce la fisioacuten nuclear Se rompen las partiacuteculas presentes en el nuacutecleo atoacutemico y se ibera
una gran cantidad de energiacutea Se unen entre siacute las partiacuteculas presentes en el nuacutecleo atoacutemico y se
libera energiacutea
Actualmente se investiga paraconseguir que los radioisoacutetopos dantildeen
el mayor nuacutemero de ceacutelulascancerosas y el menor nuacutemero de
ceacutelulas sanas Se utiliza para ello lananotecnologiacutea Esta teacutecnica trata de
recubrir los radioisoacutetopos con unaestructura que reconoce sustancias
quiacutemicas que solo existen en lasceacutelulas cancerosas y asiacute evita que
destruyan ceacutelulas sanas
Por seguridad los operarios debenutilizar equipamiento y vestimenta
convenientes que les protejan de todocontacto con los residuos nucleares
Los residuos de baja y media actividadse almacenan en instalaciones poco
profundas son los llamadoscementerios nucleares En Espantildeahay uno en El Cabril (Coacuterdoba)
Los residuos de alta actividad debenalmacenarse en instalaciones establesa maacutes de 500 metros de profundidad
En ocasiones estos residuos sealmacenan en las propias centrales
nucleares
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Se desintegra el nuacutecleo en varios pedazos liberaacutendose energiacutea en elproceso
El nuacutecleo se transforma en nuacutecleos de otros elementos quiacutemicosdiferentes
29)Explica en pocas palabras en queacute consistena) La fusioacuten nuclear b) La fisioacuten nuclear
30)iquestCuaacutel es la ventaja de utilizar bateriacuteas con materiales radiactivos
31)iquestPor queacute las centrales nucleares no son bien recibidas por loshabitantes de los pueblos vecinos
32)iquestCuaacutel es la ventaja de las centrales nucleares frente a otras centralesteacutermicas como las de petroacuteleo Piensa en las consecuencias para elmedio ambiente de cada tipo de central
33)iquestQueacute es un radioisoacutetopo Enumera algunas de las aplicaciones deciertos isoacutetopos radiactivos en investigaciones y experimentoscientiacuteficos
34)Los teacutecnicos que realizan las radiografiacuteas abandonan la sala en la queestaacute el paciente justo antes de tomar la imagen iquestDe queacute se protegen
35)Si la radiactividad es peligrosa iquestcoacutemo es que se utilizan algunos isoacutetoposradiactivos para curar enfermedades como el caacutencer iquestCuaacuteles son
36)iquestQueacute queremos decir cuando afirmamos que la energiacutea nuclear es unaenergiacutea limpia iquestEs que no contaminan los residuos nucleares
37)iquestDe doacutende proceden los residuos nucleares iquestPor queacute son tanpeligrosos los residuos nucleares
38)Cita algunos de los meacutetodos empleados para almacenar los residuosnucleares iquestPor queacute se prohibioacute el vertido de residuos nucleares al mar
39) iquestQueacute medidas de seguridad consideras que deberiacutean adoptar laspersonas que manipulan residuos radiactivos
AAA ccc ttt iii vvv iii ddd aaa ddd eee sss CCCooommmpppllleeemmmeeennntttaaarrriiiaaasss
40) Glosario de teacuterminos del tema
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Analicemos coacutemo explica este modelo la experiencia delbombardeo de partiacuteculas alfa a una laacutemina de oro
1 La mayoriacutea de las partiacuteculas atravesaban la laacutemina de oro sindesviarse Esto era asiacute porque el aacutetomo estaacute praacutecticamente vaciacuteo soacutelohabiacutea algunos electrones girando alrededor del nuacutecleo y la masa de loselectrones es muy pequentildea
2 Una pequentildea proporcioacuten atravesaba la laacutemina con una ligeradesviacioacuten en su trayectoria Las partiacuteculas que se desviaban eran las quepasaban cerca del nuacutecleo se repeliacutean (ambas tienen carga positiva) ysufriacutean una pequentildea desviacioacuten
3 Soacutelo una de cada 10000 partiacuteculas rebotaba y no atravesaba lalaacutemina Las partiacuteculas que rebotaban eran repelidas por el nuacutecleo Eltamantildeo del nuacutecleo era muy pequentildeo comparado con el tamantildeo total delaacutetomo unas 10000 veces maacutes pequentildeo
Un poco despueacutes en 1920 Rutherford propuso la existencia deotra partiacutecula en el nuacutecleo La denominoacute neutroacuten tendriacutea la masadel protoacuten y careciacutea de carga La evidencia experimental de estapartiacutecula no se tuvo hasta 1932 con los experimentos de Chadwick
PARTIacuteCULAS CARGAELEacuteCTRICA MASA VOLUMEN
AacuteTOMO
CORTEZA electronesNegativa De
igual valorabsoluto que el
nuacutecleo
DespreciablePraacutecticamente
igual al delaacutetomo
NUacuteCLEOProtones
yneutrones
Positiva Deigual valor
absoluto que lacorteza
Praacutecticamenteigual a la del
aacutetomoDespreciable
24 El tamantildeo del aacutetomoDistintas experiencias han permitido medir el tamantildeo de los
aacutetomos Considerado como una esfera el aacutetomo tiene un radio de unos10-10 m y el nuacutecleo tiene un radio de unos 10-14 m De aquiacute se deduceque el nuacutecleo es unas 10000 veces maacutes pequentildeo que el aacutetomo
Para hacernos una idea si el aacutetomo fuera del tamantildeo de uncampo de fuacutetbol el nuacutecleo seriacutea como una canica colocada en sucentro y los electrones como cabezas de alfiler que girariacuteanalrededor del campo
AAA ccc ttt iii vvv iii ddd aaa ddd eee sss NNNAAATTTUUURRRAAALLLEEEZZZAAA EEELLLEEECCCTTTRRRIIICCCAAA DDDEEE LLLAAA MMMAAATTTEEERRRIIIAAA YYY MMMOOODDDEEELLLOOOSSS AAATTTOacuteOacuteOacuteMMMIIICCCOOOSSS
1) iquestCoacutemo se llaman los tres tipos de radiaciones que emiten lassustancias radiactivas iquestEn queacute se diferencian unas de otras
2) Para justificar lo que sucede en los tubos de rayos catoacutedicos Thomsonno propuso un aacutetomo formado por una esfera cargada negativamenteen la que se incrustan cargas positivas iquestPor queacute no lo hizo
3) Sabiendo que un aacutetomo de litio tiene tres electrones haz un dibujo delmismo seguacuten el modelo de Thomson
4) iquestSeguacuten el modelo de Thomson que le sucede a un aacutetomo que se learranca un electroacuten iquestY si se le incrusta el electroacuten
5) iquestQueacute datos de la experiencia de Rutherford nos hacen suponer que elaacutetomo estaacute vaciacuteo en su mayor parte iquestY que hay nuacutecleo
6) iquestCuaacutel es la idea fundamental nueva que introduce el modelo deRutherford frente al modelo de Thomson
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7) iquestDoacutende estaacuten situados los electrones los protones y los neutrones enel modelo de Rutherford
8) El modelo atoacutemico de Rutherford se suele comparar con un sistemaplanetario en miniatura iquestQueacute representariacutea la tierra en el aacutetomo deRutherford iquestY el Sol
9) Sabiendo que el aacutetomo de litio tiene tres electrones haz un dibujo delmismo seguacuten el modelo de Rutherford iquestHas podido respetar la escalaen el dibujo
10) Teniendo en cuenta que los aacutetomos seguacuten nuestro modelo son neutrosiquestqueacute relacioacuten habraacute entre el nuacutemero de electrones de la corteza de un aacutetomoy el nuacutemero de protones que hay en su nuacutecleo
11) Un aacutetomo de carbono estaacute formado por 6 protones y 6 electrones iquestQueacuteotras partiacutecula se necesita para explicar el hecho de que su masaatoacutemica sea 12 u
3- Datos de los aacutetomos
31 El nuacutemero atoacutemico y el nuacutemero maacutesicoEn los distintos modelos atoacutemicos los aacutetomos se diferencian
por el nuacutemero de protones neutrones y electrones Para identificar elnuacutemero de estas partiacuteculas se definen el nuacutemero atoacutemico y elnuacutemero maacutesico
Se llama nuacutemero atoacutemico y se representa por Z alnuacutemero de protones que tiene un aacutetomo en su nuacutecleo ycoincide con el valor de su carga nuclear
Z = nuacutemero de protonesComo el aacutetomo es neutro este nuacutemero representa tambieacuten el
nuacutemero de electronesLos aacutetomos de un mismo elemento tienen el mismo nuacutemero de
protones en su nuacutecleo Asiacute pues podemos decir que un elemento esuna clase de aacutetomos que se caracteriza por tener todos elmismo nuacutemero atoacutemico (Z) A cada Z le corresponde un siacutembolo
Teniendo en cuenta que la masa de los electrones se puedeconsiderar despreciable la masa de un aacutetomo coincide baacutesicamentecon la de su nuacutecleo (protones + neutrones)
Llamamos nuacutemero maacutesico y representamos por A alnuacutemero de protones maacutes neutrones (nuacutemero de nucleones)que hay en el nuacutecleo del aacutetomo
A = nuacutemero de protones + nuacutemero de neutronesComo la masa de protones y neutrones es aproximadamente
igual a la del aacutetomo de hidroacutegeno (1 u) la masa de un aacutetomo viene acoincidir en valor con el nuacutemero maacutesico (de aquiacute el nombre) pero elnuacutemero maacutesico no representa la masa del aacutetomo
Para representar los distintos tipos de aacutetomos se utiliza
Tambieacuten se utiliza el nombre del elemento seguido por unguioacuten y el nuacutemero maacutesico ya que a cada elemento le correspondeun nuacutemero atoacutemico
El valor de A es uacutetil pero nonos dice de queacute elemento setrata Lo que identifica elaacutetomo de cada elemento es Zel nuacutemero de protones Porejemplo el elemento con Z = 8es el oxiacutegeno y soacutelo eacutel
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Ejemplos Representar un aacutetomo de carbono que estaacute formado por 6 protones 6
electrones y 8 neutronesYa que su nuacutemero maacutesico es igual a la suma del nuacutemero de protones y
neutrones (6 + 8 = 14) lo hariacuteamos de la siguiente forma
o tambieacuten Carbono-14
32 Elementos quiacutemicos e isoacutetoposUn elemento quiacutemico es una sustancia formada por un solo
tipo de aacutetomos todos con el mismo Z Sin embargo al medir lasmasas de los aacutetomos de un mismo elemento se detecta que existenaacutetomos que difieren ligeramente en su masa
Esto es debido a que aunque todos ellos tienen el mismonuacutemero de protones en su nuacutecleo por ser del mismo elementoposeen distinto nuacutemero de neutrones
Asiacute para el elemento quiacutemico cloro nos encontramos con dosaacutetomos distintos 35
17Cl 3717Cl Ambos aacutetomos son de cloro no hay duda ya
que Z = 17 La diferencia estaacute en el nuacutemero de neutrones que acompantildean alos protones en el nuacutecleo Por tanto hay dos variedades de cloro una con18 neutrones y otra con 20
Se denominan isoacutetopos a los aacutetomos de un mismoelemento que tienen distinto nuacutemero de neutrones en su nuacutecleo
La mayoriacutea de elementos quiacutemicos estaacuten formados por unamezcla de isoacutetopos el hidroacutegeno presenta tres isoacutetopos el boro dosel oxiacutegeno tres el carbono tres
Isoacutetopos radiactivosAlgunos de los isoacutetopos de
muchos elementos sonradiactivos Las radiaciones queemiten son empleadas en muchasaplicaciones praacutecticas dentro delos maacutes diversos campos comopueden ser en medicina paradestruir tumores en agriculturaen la industria en arqueologiacutea
Los isoacutetoposlaquoIsoacutetoporaquo significa laquoen el
mismo sitioraquo ya que los aacutetomosisoacutetopos van colocados en elmismo lugar de la tabla perioacutedicapor ser del mismo elemento
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321 Determinacioacuten de la masa de un elemento quiacutemicoLa mayoriacutea de los elementos quiacutemicos presentan isoacutetopos
Cuando hablamos de la masa atoacutemica de un elemento quiacutemico nosreferimos a la masa de un aacutetomo medio de ese elemento Paracalcularla tendremos que tener en cuenta la masa de cada isoacutetopo ysu abundancia en la naturaleza
Esta es la razoacuten por la que en algunos casos la masa de unaacutetomo no es un nuacutemero entero
Ejemplo
33- IonesComo ya hemos indicado los aacutetomos en estado neutro tienen el
mismo nuacutemero de protones en su nuacutecleo que electrones en sucorteza Sin embargo tambieacuten hemos visto que bajo ciertascircunstancias por ejemplo por frotamiento los aacutetomos puedenquedar electrizados al ganar o perder electrones de su corteza
Cuando un aacutetomo gana o pierde electrones quedacargado eleacutectricamente y se le denomina ion
Si el aacutetomo gana electrones forma un ion negativo o anioacuten ytendraacute una carga negativa igual al nuacutemero de electrones ganados
Si el aacutetomo pierde electrones forma un ion positivo o catioacuteny tendraacute una carga positiva igual al nuacutemero de electrones perdidos
Para representar los iones se indica el valor de la carga delmismo en la esquina superior derecha del siacutembolo del elemento
Ejemplos El Oxigeno cuando gana dos electrones forma el anioacuten Oxigeno
O= o O-2
El Litio cuando pierde 1 electroacuten forma el catioacuten LitioLi+1 o Li+
AAA ccc ttt iii vvv iii ddd aaa ddd eee sss DDDAAATTTOOOSSS DDDEEE LLLOOOSSS AacuteAacuteAacuteTTTOOOMMMOOOSSS
12)Completa el cuadro siguiente
Los no metales forman ionesnegativos con facilidad
Los metales forman ionespositivos con facilidad
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13)Un aacutetomo tiene 17 protones y 18 neutrones iquestCuaacutel es su nuacutemeroatoacutemico iquestY su nuacutemero maacutesico
14)Analiza los dibujos y completa la tabla
15)iquestTeniacutea razoacuten Dalton cuando deciacutea que todos los aacutetomos de un mismoelemento son iguales entre si
16)iquestPor queacute los siguientes aacutetomos 3918 Ar y 39
19K Tienen distinto siacutembolo
iquestSon isoacutetopos
17) iquestQueacute podemos esperar respecto al comportamiento quiacutemico de aacutetomosde igual Z y distinto A iquestY de aacutetomos de distinto Z e igual A
18)El neoacuten de nuacutemero atoacutemico 10 en la naturaleza tiene dos isoacutetopos unode masa atoacutemica 20 u y otro de masa 22 u iquestEn queacute se parecen y enqueacute se diferencian estos dos aacutetomos Si se presentan en la naturalezaen una proporcioacuten del 90 del primero y del 10 del segundo calculala masa atoacutemica de Ne
19)La plata tiene una masa atoacutemica de 10787 u Sabiendo que estaacuteformada por dos isoacutetopos de masas atoacutemicas 107 y 109 urespectivamente averigua la proporcioacuten en que se encuentra cadaisoacutetopo
20)En el cobre el 691 corresponde al isoacutetopo cobre-63 y el resto alcobre-65 Calcula la masa atoacutemica del elemento cobre
21)iquestSe pueden obtener iones de un aacutetomo ganando o perdiendo protonesdel nuacutecleo
22)Completa la tabla indicando en cada caso el nombre el siacutembolo laspartiacuteculas de cada especie y su carga Busca la informacioacuten quenecesites en la tabla perioacutedica
23) Haz un cuadro similar al anterior para los siguientes aacutetomos e iones(cationes o aniones) 40
20Ca 127 -153I 1 +
1H 168O 31 -3
15P 27 +313O 39 +
19K
4- La tabla perioacutedica de los elementos
Uno de los trabajos que maacutes trascendencia ha tenido en laevolucioacuten de las ideas cientiacuteficas en el campo de la quiacutemica ha sidola ordenacioacuten o clasificacioacuten perioacutedica de las sustancias simples yde acuerdo con la teoriacutea atoacutemica de los elementos correspondientes
A principios del siglo XIX se conociacutean maacutes de cincuentaelementos (sustancias simples) algunos de los cuales presentabanpropiedades parecidas Por ejemplo el litio el sodio y el potasioteniacutean caracteriacutesticas de metales y se combinaban con el agua enreacciones explosivas Esto sugirioacute la posibilidad de ordenar los
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elementos en grupos con propiedades semejantes para asiacutefacilitar su estudio La historia de esta clasificacioacuten y ordenacioacuten escompleja y extensa en el tiempo
La maacutes importante de las primeras clasificaciones y precursorade la actual fue realizada a finales del siglo XIX por el cientiacutefico rusoMendeleiev y el alemaacuten Meyer Esta clasificacioacuten situaba loselementos en orden creciente de masa atoacutemica pero lo maacutesdestacado de sus trabajos fue que dejaron huecos en la tabla paralos elementos que se pudiesen descubrir posteriormente e inclusopredijeron las propiedades que estos debiacutean de tener seguacuten suposicioacuten en la tabla
Finalmente en el siglo XX se observoacute que la ordenacioacuten deMendeleiev teniacutea algunas irregularidades pues las propiedades dealguacuten elemento no respondiacutean a la posicioacuten asignada Se comproboacuteque no es la masa atoacutemica la que determina las propiedades de loselementos sino su nuacutemero atoacutemico lo que permitioacute ordenar loselementos en orden creciente de su nuacutemero atoacutemico en la tablao sistema perioacutedico actual
La clasificacioacuten perioacutedica actual de las sustancias simples y delos elementos que les corresponden se conoce como tablaperioacutedica de los elementos (TP o SP) Consiste en unaagrupacioacuten en filas y columnas de tamantildeo desigual seguacuten el ordencreciente de nuacutemeros atoacutemicos Las columnas se denominan grupos o familias y en ellas se
encuentran los elementos de propiedades parecidas Las filas horizontales se llaman periacuteodos y a lo largo de cada
uno las propiedades variacutean gradualmente La TP consta de 18 grupos ocho de ellos denominados con
Mendeleiev
Meyer
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un nuacutemero y la letra A y otros ocho con la letra B La nomenclaturade la IUPAC (Unioacuten Internacional de Quiacutemica pura y aplicada)numera los grupos del 1 al 18
Los grupos A (1 2 y 13 al18) situados a ambos extremos sonlos llamados elementos representativos Tienen nombre propio
Los elementos de los grupos B (3 al 12) situados en el centrose llaman elementos de transicioacuten
Los elementos que estaacuten en la parte inferior de la tabla sellaman elementos de transicioacuten interna y se denominanlantaacutenidos y actiacutenidos Son dos series de 14 elementos que por suspropiedades ocupariacutean un solo lugar en la tabla
Hay siete periacuteodos (filas) que empiezan siempre con unmetal alcalino y terminan con un haloacutegeno seguido de un gas noble Los elementos se clasifican en metales y no metales
A grandes rasgos los metales que son la mayoriacutea ocupan laparte izquierda y central de la tabla y los no metales la derechasalvo los gases nobles Junto a la liacutenea escalonada y maacutes gruesaque los separa se encuentran los semimetales que presentanpropiedades intermedias entre las metaacutelicas y las no metaacutelicas
METALES NO METALES
Elevados puntos de fusioacuten y ebullicioacuten (todosexcepto el mercurio son soacutelidos a temperaturaambiente)
Bajos puntos de fusioacuten y ebullicioacuten (algunos songases a temperatura ambiente)
Densidades altas generalmente Densidades bajas
Color y brillo especial llamado metaacutelico No suelen tener brillo son de diferentes colores
Resistencia a la rotura mediante golpes Fraacutegiles se rompen faacutecilmente en estado soacutelido
Se pueden modelar en forma de hilos o chapas Los soacutelidos no pueden formar alambres ni laacuteminas
Conducen bien la corriente eleacutectrica y el calor No conducen bien la corriente eleacutectrica ni el calor
Forman iones positivos con facilidad Forman iones negativos con facilidad
El hidroacutegeno se situacutea a menudo en el grupo 1 de la tablaperioacutedica metales alcalinos aunque la mayoriacutea de sus propiedadesno coinciden con los demaacutes elementos de este grupo El hidroacutegenopresenta propiedades maacutes cercanas a la de los no metales y resultamaacutes correcto no asociarle a ninguacuten grupo Los gases nobles estaacuten situados en el grupo VIIIA (18) y son
muy inertes es decir que no se combinan praacutecticamente con otroselementos para dar compuestos A temperatura ambiente sepresentan en estado gaseoso y su moleacutecula estaacute formada por unsoacutelo aacutetomo
AAA ccc ttt iii vvv iii ddd aaa ddd eee sss LLLAAA TTTAAABBBLLLAAA PPPEEERRRIIIOacuteOacuteOacuteDDDIIICCCAAA DDDEEE LLLOOOSSS EEELLLEEEMMMEEENNNTTTOOOSSS
24)Escribe el siacutembolo y el nombre de los siguientes elementos Los alcalinos Los haloacutegenos Los gaseosos los liacutequidos Los no metales Los semimetales Los gases nobles El segundo periodo
25)Clasifica los siguientes elementos como gases nobles metales nometales o semimetales e indica el periodo y grupo al que pertenecen
Litio Magnesio Cloro Yodo Oro Neoacuten Xenoacuten Carbono Nitroacutegeno Helio
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26)A continuacioacuten tienes los nuacutemeros atoacutemicos de cuatro aacutetomosdesconocidos Clasifiacutecalos en metales no metales y gases nobles eindica el periodo y grupo al que pertenecen
A(Z=6) B(Z=18) C(Z=16) D(Z=20)
27) iquestA queacute elemento se pareceraacute maacutes el azufre (quiacutemicamente hablando)al foacutesforo o al oxiacutegeno Expliacutecalo
5- Radiactividad
En general los nuacutecleos de los aacutetomos no cambian cuandoestos participan en transformaciones fiacutesicas ordinarias o quiacutemicasSin embargo los nuacutecleos de algunos isoacutetopos de ciertos elementosquiacutemicos pueden sufrir cambios que denominaremos reaccionesnucleares y que pueden ser
bull La radiactividad La peacuterdida ganancia o trasformacioacuten dealgunas partiacuteculas de su nuacutecleo
bull Fisioacuten nuclear La rotura de un nuacutecleo para dar otros nuacutecleosmaacutes pequentildeos
bull Fusioacuten nuclear La unioacuten del nuacutecleo de dos aacutetomos pequentildeospara dar un nuacutecleo mayor
Cuando los aacutetomos de un elemento sufren uno de estosprocesos se convierten en aacutetomos de un elemento quiacutemico diferente
51- RadiactividadEs el proceso que experimentan algunos nuacutecleos atoacutemicos que
les lleva a emitir radiacioacuten Esta puede ser de tres tipos
Se llaman isoacutetopos radiactivos los que emiten estas radiaciones
52- Fisioacuten nuclearAlgunos nuacutecleos de isoacutetopos radiactivos de elementos con
aacutetomos muy grandes como el uranio o el plutonio se rompen paradar nuacutecleos de aacutetomos maacutes pequentildeos
El proceso de fisioacuten nuclear se inicia al bombardear el nuacutecleogrande con partiacuteculas como neutrones que hacen que el nuacutecleo separta formando nuacutecleos de aacutetomos de tamantildeo intermedio Ademaacutesde nuacutecleos maacutes pequentildeos se liberan tambieacuten neutrones que soncapaces de romper otros nuacutecleos grandes en lo que se denomina un
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proceso en cadena En estas acciones se libera una grancantidad de energiacutea denominada energiacutea nuclear que seaprovecha en las centrales nucleares para obtener energiacutea eleacutectricaEsta energiacutea tambieacuten es la responsable del efecto devastador de lasbombas atoacutemicas y de los misiles nucleares
53- Fusioacuten nuclearAlgunos nuacutecleos de aacutetomos muy pequentildeos se pueden unir para
dar nuacutecleos de aacutetomos mayoresDos aacutetomos de hidroacutegeno (sus isoacutetopos deuterio o tritio)
pueden unir sus nuacutecleos y convertirse en un aacutetomo de helio Esteproceso que tiene lugar en el Sol y en las demaacutes estrellasdesprende una gran energiacutea La fusioacuten nuclear se podriacutea utilizarpues como fuente de energiacutea
Tendriacutea la ventaja de que no se producen residuos radiactivosPor tanto seriacutea mucho mejor que la energiacutea de fisioacuten aunque tieneel problema de que para que se produzca la fusioacuten de los nuacutecleoslos aacutetomos deben alcanzar temperaturas extraordinariamente altas yla tecnologiacutea todaviacutea no ha avanzado lo suficiente como para lograrla fusioacuten en unas condiciones rentables
54- Aplicaciones de los isoacutetopos radiactivosTeniendo en cuenta los procesos que sufren los isoacutetopos
radiactivos podemos sentildealar tres aplicaciones principalesbull Como fuente de energiacuteabull En investigaciones y experimentos cientiacuteficosbull En medicina
Aplicacioacuten como fuente de energiacuteaEn las centrales nucleares se obtienen grandes cantidades de
energiacutea aprovechando la fisioacuten de isoacutetopos radiactivos Loscombustibles maacutes habituales de estas centrales son uranio y plutonioConcretamente los isoacutetopos maacutes utilizados son
Tambieacuten se puede aprovechar la energiacutea nuclear para fabricarpilas de muy larga duracioacuten Son pilas alimentadas por plutonio-238Se utilizan en los marcapasos en equipos de medicioacuten en sondasespaciales o en estaciones mariacutetimas o terrestres que se encuentranen lugares de difiacutecil acceso
Aplicacioacuten en investigaciones y experimentos cientiacuteficosLos nuacutecleos de los isoacutetopos radiactivos se desintegran
emitiendo radiacioacuten alfa beta o gamma Los isoacutetopos radiactivostienen diferentes usos
bull Para determinar la antiguumledad de un hallazgo arqueoloacutegicoo histoacuterico Cada isoacutetopo se desintegra a un ritmo que depende dela cantidad de aacutetomos presentes y de su tipo Podemos medir lavelocidad a la que estos isoacutetopos emiten radiacioacuten mediante unaparato denominado contador Geiger Esto nos permitiraacute conocer laantiguumledad de un material que contenga el isoacutetopo
bull En investigacioacuten se utilizan como rastreadores para saberen queacute se transforma exactamente una sustancia en una reaccioacuten
La fusioacuten nuclear es la responsabledel brillo de las estrellas
En 1986 se produjo un accidente enChernobil (Ucrania) Ocasionoacute miles
de muertes directas hubo queevacuar a unas 350000 personas y la
radiacioacuten se extendioacute por variospaiacuteses europeos como Finlandia o
NoruegaLas personas expuestas a la radiacioacuten
tienen un riesgo elevado de sufrir laformacioacuten de tumores o de dar a luz a
nintildeos con malformaciones
El isoacutetopo carbono-14 permitedeterminar la antiguumledad de una gran
cantidad de restos arqueoloacutegicos
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quiacutemica Estos estudios son especialmente importantes para conocercoacutemo transcurren las reacciones en los organismos vivos
bull En investigaciones forenses se utilizan teacutecnicas de isoacutetoposradiactivos para detectar residuos de municioacuten
Aplicacioacuten meacutedicaEl mayor nuacutemero de aplicaciones de los isoacutetopos radiactivos se
da en medicina donde se emplean para determinados finesbull Para diagnosticar algunas enfermedades se introduce en
los enfermos (bebiendo o inyectando un liacutequido) una sustancia quecontiene un isoacutetopo radiactivo que emita radiacioacuten de baja energiacuteaEsa sustancia se fija en el oacutergano que se quiere analizar y permiteobservarlo registrando la radiacioacuten que emite A estas sustanciasque se utilizan como indicadores meacutedicos se les llamaradioisoacutetopos
bull Para curar ciertos tipos de caacutencer El caacutencer hace quealgunas ceacutelulas se reproduzcan raacutepidamente y originen un tumor Losradioisoacutetopos que emiten radiacioacuten de alta energiacutea afectan al procesode reproduccioacuten celular Si administramos estos radioisoacutetopos a unenfermo de caacutencer la radiacioacuten emitida por los nuacutecleos que sedesintegran eliminaraacute maacutes ceacutelulas cancerosas que ceacutelulas normalesya que estas uacuteltimas se reproducen maacutes lentamente En esto se basala radioterapia que usa los isoacutetopos Au-198 Sr-90 o Co-60
55- Los residuos radiactivosTodas las actividades relacionadas con los isoacutetopos radiactivos
generan residuos que hay que tratar y almacenar convenientementeSon residuos los restos de combustible nuclear y los materiales quese utilizaron para el diagnoacutestico o tratamiento de enfermedadesTambieacuten se consideran residuos aquellos objetos que han estado encontacto con material radiactivo y que se han podido contaminarcomo utensilios de taller embalajes etc
Los residuos radiactivos presentan dos caracteriacutesticas fundamentalesbull Son muy peligrosos Pequentildeas cantidades de residuo
pueden emitir radiacioacuten peligrosa para la salud humanabull Son muy duraderos Algunos siguen emitiendo radiacioacuten
durante miles de antildeosSe clasifican en residuos de baja media y alta actividadLos residuos de baja y media actividad son aquellos que
dejan de ser peligrosos para la salud pasados unos trescientos antildeoscomo maacuteximo
Los residuos de alta actividad proceden de restos decombustible de las centrales nucleares o del armamento nuclearTardaraacuten miles de antildeos en dejar de ser nocivos para la salud
AAA ccc ttt iii vvv iii ddd aaa ddd eee sss RRRAAADDDIIIAAACCCTTTIIIVVVIIIDDDAAADDD
28) Piensa y elige las respuestas correctas Cuando se produce la fisioacuten nuclear Se rompen las partiacuteculas presentes en el nuacutecleo atoacutemico y se ibera
una gran cantidad de energiacutea Se unen entre siacute las partiacuteculas presentes en el nuacutecleo atoacutemico y se
libera energiacutea
Actualmente se investiga paraconseguir que los radioisoacutetopos dantildeen
el mayor nuacutemero de ceacutelulascancerosas y el menor nuacutemero de
ceacutelulas sanas Se utiliza para ello lananotecnologiacutea Esta teacutecnica trata de
recubrir los radioisoacutetopos con unaestructura que reconoce sustancias
quiacutemicas que solo existen en lasceacutelulas cancerosas y asiacute evita que
destruyan ceacutelulas sanas
Por seguridad los operarios debenutilizar equipamiento y vestimenta
convenientes que les protejan de todocontacto con los residuos nucleares
Los residuos de baja y media actividadse almacenan en instalaciones poco
profundas son los llamadoscementerios nucleares En Espantildeahay uno en El Cabril (Coacuterdoba)
Los residuos de alta actividad debenalmacenarse en instalaciones establesa maacutes de 500 metros de profundidad
En ocasiones estos residuos sealmacenan en las propias centrales
nucleares
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Se desintegra el nuacutecleo en varios pedazos liberaacutendose energiacutea en elproceso
El nuacutecleo se transforma en nuacutecleos de otros elementos quiacutemicosdiferentes
29)Explica en pocas palabras en queacute consistena) La fusioacuten nuclear b) La fisioacuten nuclear
30)iquestCuaacutel es la ventaja de utilizar bateriacuteas con materiales radiactivos
31)iquestPor queacute las centrales nucleares no son bien recibidas por loshabitantes de los pueblos vecinos
32)iquestCuaacutel es la ventaja de las centrales nucleares frente a otras centralesteacutermicas como las de petroacuteleo Piensa en las consecuencias para elmedio ambiente de cada tipo de central
33)iquestQueacute es un radioisoacutetopo Enumera algunas de las aplicaciones deciertos isoacutetopos radiactivos en investigaciones y experimentoscientiacuteficos
34)Los teacutecnicos que realizan las radiografiacuteas abandonan la sala en la queestaacute el paciente justo antes de tomar la imagen iquestDe queacute se protegen
35)Si la radiactividad es peligrosa iquestcoacutemo es que se utilizan algunos isoacutetoposradiactivos para curar enfermedades como el caacutencer iquestCuaacuteles son
36)iquestQueacute queremos decir cuando afirmamos que la energiacutea nuclear es unaenergiacutea limpia iquestEs que no contaminan los residuos nucleares
37)iquestDe doacutende proceden los residuos nucleares iquestPor queacute son tanpeligrosos los residuos nucleares
38)Cita algunos de los meacutetodos empleados para almacenar los residuosnucleares iquestPor queacute se prohibioacute el vertido de residuos nucleares al mar
39) iquestQueacute medidas de seguridad consideras que deberiacutean adoptar laspersonas que manipulan residuos radiactivos
AAA ccc ttt iii vvv iii ddd aaa ddd eee sss CCCooommmpppllleeemmmeeennntttaaarrriiiaaasss
40) Glosario de teacuterminos del tema
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7) iquestDoacutende estaacuten situados los electrones los protones y los neutrones enel modelo de Rutherford
8) El modelo atoacutemico de Rutherford se suele comparar con un sistemaplanetario en miniatura iquestQueacute representariacutea la tierra en el aacutetomo deRutherford iquestY el Sol
9) Sabiendo que el aacutetomo de litio tiene tres electrones haz un dibujo delmismo seguacuten el modelo de Rutherford iquestHas podido respetar la escalaen el dibujo
10) Teniendo en cuenta que los aacutetomos seguacuten nuestro modelo son neutrosiquestqueacute relacioacuten habraacute entre el nuacutemero de electrones de la corteza de un aacutetomoy el nuacutemero de protones que hay en su nuacutecleo
11) Un aacutetomo de carbono estaacute formado por 6 protones y 6 electrones iquestQueacuteotras partiacutecula se necesita para explicar el hecho de que su masaatoacutemica sea 12 u
3- Datos de los aacutetomos
31 El nuacutemero atoacutemico y el nuacutemero maacutesicoEn los distintos modelos atoacutemicos los aacutetomos se diferencian
por el nuacutemero de protones neutrones y electrones Para identificar elnuacutemero de estas partiacuteculas se definen el nuacutemero atoacutemico y elnuacutemero maacutesico
Se llama nuacutemero atoacutemico y se representa por Z alnuacutemero de protones que tiene un aacutetomo en su nuacutecleo ycoincide con el valor de su carga nuclear
Z = nuacutemero de protonesComo el aacutetomo es neutro este nuacutemero representa tambieacuten el
nuacutemero de electronesLos aacutetomos de un mismo elemento tienen el mismo nuacutemero de
protones en su nuacutecleo Asiacute pues podemos decir que un elemento esuna clase de aacutetomos que se caracteriza por tener todos elmismo nuacutemero atoacutemico (Z) A cada Z le corresponde un siacutembolo
Teniendo en cuenta que la masa de los electrones se puedeconsiderar despreciable la masa de un aacutetomo coincide baacutesicamentecon la de su nuacutecleo (protones + neutrones)
Llamamos nuacutemero maacutesico y representamos por A alnuacutemero de protones maacutes neutrones (nuacutemero de nucleones)que hay en el nuacutecleo del aacutetomo
A = nuacutemero de protones + nuacutemero de neutronesComo la masa de protones y neutrones es aproximadamente
igual a la del aacutetomo de hidroacutegeno (1 u) la masa de un aacutetomo viene acoincidir en valor con el nuacutemero maacutesico (de aquiacute el nombre) pero elnuacutemero maacutesico no representa la masa del aacutetomo
Para representar los distintos tipos de aacutetomos se utiliza
Tambieacuten se utiliza el nombre del elemento seguido por unguioacuten y el nuacutemero maacutesico ya que a cada elemento le correspondeun nuacutemero atoacutemico
El valor de A es uacutetil pero nonos dice de queacute elemento setrata Lo que identifica elaacutetomo de cada elemento es Zel nuacutemero de protones Porejemplo el elemento con Z = 8es el oxiacutegeno y soacutelo eacutel
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Ejemplos Representar un aacutetomo de carbono que estaacute formado por 6 protones 6
electrones y 8 neutronesYa que su nuacutemero maacutesico es igual a la suma del nuacutemero de protones y
neutrones (6 + 8 = 14) lo hariacuteamos de la siguiente forma
o tambieacuten Carbono-14
32 Elementos quiacutemicos e isoacutetoposUn elemento quiacutemico es una sustancia formada por un solo
tipo de aacutetomos todos con el mismo Z Sin embargo al medir lasmasas de los aacutetomos de un mismo elemento se detecta que existenaacutetomos que difieren ligeramente en su masa
Esto es debido a que aunque todos ellos tienen el mismonuacutemero de protones en su nuacutecleo por ser del mismo elementoposeen distinto nuacutemero de neutrones
Asiacute para el elemento quiacutemico cloro nos encontramos con dosaacutetomos distintos 35
17Cl 3717Cl Ambos aacutetomos son de cloro no hay duda ya
que Z = 17 La diferencia estaacute en el nuacutemero de neutrones que acompantildean alos protones en el nuacutecleo Por tanto hay dos variedades de cloro una con18 neutrones y otra con 20
Se denominan isoacutetopos a los aacutetomos de un mismoelemento que tienen distinto nuacutemero de neutrones en su nuacutecleo
La mayoriacutea de elementos quiacutemicos estaacuten formados por unamezcla de isoacutetopos el hidroacutegeno presenta tres isoacutetopos el boro dosel oxiacutegeno tres el carbono tres
Isoacutetopos radiactivosAlgunos de los isoacutetopos de
muchos elementos sonradiactivos Las radiaciones queemiten son empleadas en muchasaplicaciones praacutecticas dentro delos maacutes diversos campos comopueden ser en medicina paradestruir tumores en agriculturaen la industria en arqueologiacutea
Los isoacutetoposlaquoIsoacutetoporaquo significa laquoen el
mismo sitioraquo ya que los aacutetomosisoacutetopos van colocados en elmismo lugar de la tabla perioacutedicapor ser del mismo elemento
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321 Determinacioacuten de la masa de un elemento quiacutemicoLa mayoriacutea de los elementos quiacutemicos presentan isoacutetopos
Cuando hablamos de la masa atoacutemica de un elemento quiacutemico nosreferimos a la masa de un aacutetomo medio de ese elemento Paracalcularla tendremos que tener en cuenta la masa de cada isoacutetopo ysu abundancia en la naturaleza
Esta es la razoacuten por la que en algunos casos la masa de unaacutetomo no es un nuacutemero entero
Ejemplo
33- IonesComo ya hemos indicado los aacutetomos en estado neutro tienen el
mismo nuacutemero de protones en su nuacutecleo que electrones en sucorteza Sin embargo tambieacuten hemos visto que bajo ciertascircunstancias por ejemplo por frotamiento los aacutetomos puedenquedar electrizados al ganar o perder electrones de su corteza
Cuando un aacutetomo gana o pierde electrones quedacargado eleacutectricamente y se le denomina ion
Si el aacutetomo gana electrones forma un ion negativo o anioacuten ytendraacute una carga negativa igual al nuacutemero de electrones ganados
Si el aacutetomo pierde electrones forma un ion positivo o catioacuteny tendraacute una carga positiva igual al nuacutemero de electrones perdidos
Para representar los iones se indica el valor de la carga delmismo en la esquina superior derecha del siacutembolo del elemento
Ejemplos El Oxigeno cuando gana dos electrones forma el anioacuten Oxigeno
O= o O-2
El Litio cuando pierde 1 electroacuten forma el catioacuten LitioLi+1 o Li+
AAA ccc ttt iii vvv iii ddd aaa ddd eee sss DDDAAATTTOOOSSS DDDEEE LLLOOOSSS AacuteAacuteAacuteTTTOOOMMMOOOSSS
12)Completa el cuadro siguiente
Los no metales forman ionesnegativos con facilidad
Los metales forman ionespositivos con facilidad
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13)Un aacutetomo tiene 17 protones y 18 neutrones iquestCuaacutel es su nuacutemeroatoacutemico iquestY su nuacutemero maacutesico
14)Analiza los dibujos y completa la tabla
15)iquestTeniacutea razoacuten Dalton cuando deciacutea que todos los aacutetomos de un mismoelemento son iguales entre si
16)iquestPor queacute los siguientes aacutetomos 3918 Ar y 39
19K Tienen distinto siacutembolo
iquestSon isoacutetopos
17) iquestQueacute podemos esperar respecto al comportamiento quiacutemico de aacutetomosde igual Z y distinto A iquestY de aacutetomos de distinto Z e igual A
18)El neoacuten de nuacutemero atoacutemico 10 en la naturaleza tiene dos isoacutetopos unode masa atoacutemica 20 u y otro de masa 22 u iquestEn queacute se parecen y enqueacute se diferencian estos dos aacutetomos Si se presentan en la naturalezaen una proporcioacuten del 90 del primero y del 10 del segundo calculala masa atoacutemica de Ne
19)La plata tiene una masa atoacutemica de 10787 u Sabiendo que estaacuteformada por dos isoacutetopos de masas atoacutemicas 107 y 109 urespectivamente averigua la proporcioacuten en que se encuentra cadaisoacutetopo
20)En el cobre el 691 corresponde al isoacutetopo cobre-63 y el resto alcobre-65 Calcula la masa atoacutemica del elemento cobre
21)iquestSe pueden obtener iones de un aacutetomo ganando o perdiendo protonesdel nuacutecleo
22)Completa la tabla indicando en cada caso el nombre el siacutembolo laspartiacuteculas de cada especie y su carga Busca la informacioacuten quenecesites en la tabla perioacutedica
23) Haz un cuadro similar al anterior para los siguientes aacutetomos e iones(cationes o aniones) 40
20Ca 127 -153I 1 +
1H 168O 31 -3
15P 27 +313O 39 +
19K
4- La tabla perioacutedica de los elementos
Uno de los trabajos que maacutes trascendencia ha tenido en laevolucioacuten de las ideas cientiacuteficas en el campo de la quiacutemica ha sidola ordenacioacuten o clasificacioacuten perioacutedica de las sustancias simples yde acuerdo con la teoriacutea atoacutemica de los elementos correspondientes
A principios del siglo XIX se conociacutean maacutes de cincuentaelementos (sustancias simples) algunos de los cuales presentabanpropiedades parecidas Por ejemplo el litio el sodio y el potasioteniacutean caracteriacutesticas de metales y se combinaban con el agua enreacciones explosivas Esto sugirioacute la posibilidad de ordenar los
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elementos en grupos con propiedades semejantes para asiacutefacilitar su estudio La historia de esta clasificacioacuten y ordenacioacuten escompleja y extensa en el tiempo
La maacutes importante de las primeras clasificaciones y precursorade la actual fue realizada a finales del siglo XIX por el cientiacutefico rusoMendeleiev y el alemaacuten Meyer Esta clasificacioacuten situaba loselementos en orden creciente de masa atoacutemica pero lo maacutesdestacado de sus trabajos fue que dejaron huecos en la tabla paralos elementos que se pudiesen descubrir posteriormente e inclusopredijeron las propiedades que estos debiacutean de tener seguacuten suposicioacuten en la tabla
Finalmente en el siglo XX se observoacute que la ordenacioacuten deMendeleiev teniacutea algunas irregularidades pues las propiedades dealguacuten elemento no respondiacutean a la posicioacuten asignada Se comproboacuteque no es la masa atoacutemica la que determina las propiedades de loselementos sino su nuacutemero atoacutemico lo que permitioacute ordenar loselementos en orden creciente de su nuacutemero atoacutemico en la tablao sistema perioacutedico actual
La clasificacioacuten perioacutedica actual de las sustancias simples y delos elementos que les corresponden se conoce como tablaperioacutedica de los elementos (TP o SP) Consiste en unaagrupacioacuten en filas y columnas de tamantildeo desigual seguacuten el ordencreciente de nuacutemeros atoacutemicos Las columnas se denominan grupos o familias y en ellas se
encuentran los elementos de propiedades parecidas Las filas horizontales se llaman periacuteodos y a lo largo de cada
uno las propiedades variacutean gradualmente La TP consta de 18 grupos ocho de ellos denominados con
Mendeleiev
Meyer
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un nuacutemero y la letra A y otros ocho con la letra B La nomenclaturade la IUPAC (Unioacuten Internacional de Quiacutemica pura y aplicada)numera los grupos del 1 al 18
Los grupos A (1 2 y 13 al18) situados a ambos extremos sonlos llamados elementos representativos Tienen nombre propio
Los elementos de los grupos B (3 al 12) situados en el centrose llaman elementos de transicioacuten
Los elementos que estaacuten en la parte inferior de la tabla sellaman elementos de transicioacuten interna y se denominanlantaacutenidos y actiacutenidos Son dos series de 14 elementos que por suspropiedades ocupariacutean un solo lugar en la tabla
Hay siete periacuteodos (filas) que empiezan siempre con unmetal alcalino y terminan con un haloacutegeno seguido de un gas noble Los elementos se clasifican en metales y no metales
A grandes rasgos los metales que son la mayoriacutea ocupan laparte izquierda y central de la tabla y los no metales la derechasalvo los gases nobles Junto a la liacutenea escalonada y maacutes gruesaque los separa se encuentran los semimetales que presentanpropiedades intermedias entre las metaacutelicas y las no metaacutelicas
METALES NO METALES
Elevados puntos de fusioacuten y ebullicioacuten (todosexcepto el mercurio son soacutelidos a temperaturaambiente)
Bajos puntos de fusioacuten y ebullicioacuten (algunos songases a temperatura ambiente)
Densidades altas generalmente Densidades bajas
Color y brillo especial llamado metaacutelico No suelen tener brillo son de diferentes colores
Resistencia a la rotura mediante golpes Fraacutegiles se rompen faacutecilmente en estado soacutelido
Se pueden modelar en forma de hilos o chapas Los soacutelidos no pueden formar alambres ni laacuteminas
Conducen bien la corriente eleacutectrica y el calor No conducen bien la corriente eleacutectrica ni el calor
Forman iones positivos con facilidad Forman iones negativos con facilidad
El hidroacutegeno se situacutea a menudo en el grupo 1 de la tablaperioacutedica metales alcalinos aunque la mayoriacutea de sus propiedadesno coinciden con los demaacutes elementos de este grupo El hidroacutegenopresenta propiedades maacutes cercanas a la de los no metales y resultamaacutes correcto no asociarle a ninguacuten grupo Los gases nobles estaacuten situados en el grupo VIIIA (18) y son
muy inertes es decir que no se combinan praacutecticamente con otroselementos para dar compuestos A temperatura ambiente sepresentan en estado gaseoso y su moleacutecula estaacute formada por unsoacutelo aacutetomo
AAA ccc ttt iii vvv iii ddd aaa ddd eee sss LLLAAA TTTAAABBBLLLAAA PPPEEERRRIIIOacuteOacuteOacuteDDDIIICCCAAA DDDEEE LLLOOOSSS EEELLLEEEMMMEEENNNTTTOOOSSS
24)Escribe el siacutembolo y el nombre de los siguientes elementos Los alcalinos Los haloacutegenos Los gaseosos los liacutequidos Los no metales Los semimetales Los gases nobles El segundo periodo
25)Clasifica los siguientes elementos como gases nobles metales nometales o semimetales e indica el periodo y grupo al que pertenecen
Litio Magnesio Cloro Yodo Oro Neoacuten Xenoacuten Carbono Nitroacutegeno Helio
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26)A continuacioacuten tienes los nuacutemeros atoacutemicos de cuatro aacutetomosdesconocidos Clasifiacutecalos en metales no metales y gases nobles eindica el periodo y grupo al que pertenecen
A(Z=6) B(Z=18) C(Z=16) D(Z=20)
27) iquestA queacute elemento se pareceraacute maacutes el azufre (quiacutemicamente hablando)al foacutesforo o al oxiacutegeno Expliacutecalo
5- Radiactividad
En general los nuacutecleos de los aacutetomos no cambian cuandoestos participan en transformaciones fiacutesicas ordinarias o quiacutemicasSin embargo los nuacutecleos de algunos isoacutetopos de ciertos elementosquiacutemicos pueden sufrir cambios que denominaremos reaccionesnucleares y que pueden ser
bull La radiactividad La peacuterdida ganancia o trasformacioacuten dealgunas partiacuteculas de su nuacutecleo
bull Fisioacuten nuclear La rotura de un nuacutecleo para dar otros nuacutecleosmaacutes pequentildeos
bull Fusioacuten nuclear La unioacuten del nuacutecleo de dos aacutetomos pequentildeospara dar un nuacutecleo mayor
Cuando los aacutetomos de un elemento sufren uno de estosprocesos se convierten en aacutetomos de un elemento quiacutemico diferente
51- RadiactividadEs el proceso que experimentan algunos nuacutecleos atoacutemicos que
les lleva a emitir radiacioacuten Esta puede ser de tres tipos
Se llaman isoacutetopos radiactivos los que emiten estas radiaciones
52- Fisioacuten nuclearAlgunos nuacutecleos de isoacutetopos radiactivos de elementos con
aacutetomos muy grandes como el uranio o el plutonio se rompen paradar nuacutecleos de aacutetomos maacutes pequentildeos
El proceso de fisioacuten nuclear se inicia al bombardear el nuacutecleogrande con partiacuteculas como neutrones que hacen que el nuacutecleo separta formando nuacutecleos de aacutetomos de tamantildeo intermedio Ademaacutesde nuacutecleos maacutes pequentildeos se liberan tambieacuten neutrones que soncapaces de romper otros nuacutecleos grandes en lo que se denomina un
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proceso en cadena En estas acciones se libera una grancantidad de energiacutea denominada energiacutea nuclear que seaprovecha en las centrales nucleares para obtener energiacutea eleacutectricaEsta energiacutea tambieacuten es la responsable del efecto devastador de lasbombas atoacutemicas y de los misiles nucleares
53- Fusioacuten nuclearAlgunos nuacutecleos de aacutetomos muy pequentildeos se pueden unir para
dar nuacutecleos de aacutetomos mayoresDos aacutetomos de hidroacutegeno (sus isoacutetopos deuterio o tritio)
pueden unir sus nuacutecleos y convertirse en un aacutetomo de helio Esteproceso que tiene lugar en el Sol y en las demaacutes estrellasdesprende una gran energiacutea La fusioacuten nuclear se podriacutea utilizarpues como fuente de energiacutea
Tendriacutea la ventaja de que no se producen residuos radiactivosPor tanto seriacutea mucho mejor que la energiacutea de fisioacuten aunque tieneel problema de que para que se produzca la fusioacuten de los nuacutecleoslos aacutetomos deben alcanzar temperaturas extraordinariamente altas yla tecnologiacutea todaviacutea no ha avanzado lo suficiente como para lograrla fusioacuten en unas condiciones rentables
54- Aplicaciones de los isoacutetopos radiactivosTeniendo en cuenta los procesos que sufren los isoacutetopos
radiactivos podemos sentildealar tres aplicaciones principalesbull Como fuente de energiacuteabull En investigaciones y experimentos cientiacuteficosbull En medicina
Aplicacioacuten como fuente de energiacuteaEn las centrales nucleares se obtienen grandes cantidades de
energiacutea aprovechando la fisioacuten de isoacutetopos radiactivos Loscombustibles maacutes habituales de estas centrales son uranio y plutonioConcretamente los isoacutetopos maacutes utilizados son
Tambieacuten se puede aprovechar la energiacutea nuclear para fabricarpilas de muy larga duracioacuten Son pilas alimentadas por plutonio-238Se utilizan en los marcapasos en equipos de medicioacuten en sondasespaciales o en estaciones mariacutetimas o terrestres que se encuentranen lugares de difiacutecil acceso
Aplicacioacuten en investigaciones y experimentos cientiacuteficosLos nuacutecleos de los isoacutetopos radiactivos se desintegran
emitiendo radiacioacuten alfa beta o gamma Los isoacutetopos radiactivostienen diferentes usos
bull Para determinar la antiguumledad de un hallazgo arqueoloacutegicoo histoacuterico Cada isoacutetopo se desintegra a un ritmo que depende dela cantidad de aacutetomos presentes y de su tipo Podemos medir lavelocidad a la que estos isoacutetopos emiten radiacioacuten mediante unaparato denominado contador Geiger Esto nos permitiraacute conocer laantiguumledad de un material que contenga el isoacutetopo
bull En investigacioacuten se utilizan como rastreadores para saberen queacute se transforma exactamente una sustancia en una reaccioacuten
La fusioacuten nuclear es la responsabledel brillo de las estrellas
En 1986 se produjo un accidente enChernobil (Ucrania) Ocasionoacute miles
de muertes directas hubo queevacuar a unas 350000 personas y la
radiacioacuten se extendioacute por variospaiacuteses europeos como Finlandia o
NoruegaLas personas expuestas a la radiacioacuten
tienen un riesgo elevado de sufrir laformacioacuten de tumores o de dar a luz a
nintildeos con malformaciones
El isoacutetopo carbono-14 permitedeterminar la antiguumledad de una gran
cantidad de restos arqueoloacutegicos
ESPA UNIDAD 5 DISCONTINUIDAD DE LA MATERIA ESTRUCTURA ATOacuteMICA - 13
4ordm CCNN - 13
quiacutemica Estos estudios son especialmente importantes para conocercoacutemo transcurren las reacciones en los organismos vivos
bull En investigaciones forenses se utilizan teacutecnicas de isoacutetoposradiactivos para detectar residuos de municioacuten
Aplicacioacuten meacutedicaEl mayor nuacutemero de aplicaciones de los isoacutetopos radiactivos se
da en medicina donde se emplean para determinados finesbull Para diagnosticar algunas enfermedades se introduce en
los enfermos (bebiendo o inyectando un liacutequido) una sustancia quecontiene un isoacutetopo radiactivo que emita radiacioacuten de baja energiacuteaEsa sustancia se fija en el oacutergano que se quiere analizar y permiteobservarlo registrando la radiacioacuten que emite A estas sustanciasque se utilizan como indicadores meacutedicos se les llamaradioisoacutetopos
bull Para curar ciertos tipos de caacutencer El caacutencer hace quealgunas ceacutelulas se reproduzcan raacutepidamente y originen un tumor Losradioisoacutetopos que emiten radiacioacuten de alta energiacutea afectan al procesode reproduccioacuten celular Si administramos estos radioisoacutetopos a unenfermo de caacutencer la radiacioacuten emitida por los nuacutecleos que sedesintegran eliminaraacute maacutes ceacutelulas cancerosas que ceacutelulas normalesya que estas uacuteltimas se reproducen maacutes lentamente En esto se basala radioterapia que usa los isoacutetopos Au-198 Sr-90 o Co-60
55- Los residuos radiactivosTodas las actividades relacionadas con los isoacutetopos radiactivos
generan residuos que hay que tratar y almacenar convenientementeSon residuos los restos de combustible nuclear y los materiales quese utilizaron para el diagnoacutestico o tratamiento de enfermedadesTambieacuten se consideran residuos aquellos objetos que han estado encontacto con material radiactivo y que se han podido contaminarcomo utensilios de taller embalajes etc
Los residuos radiactivos presentan dos caracteriacutesticas fundamentalesbull Son muy peligrosos Pequentildeas cantidades de residuo
pueden emitir radiacioacuten peligrosa para la salud humanabull Son muy duraderos Algunos siguen emitiendo radiacioacuten
durante miles de antildeosSe clasifican en residuos de baja media y alta actividadLos residuos de baja y media actividad son aquellos que
dejan de ser peligrosos para la salud pasados unos trescientos antildeoscomo maacuteximo
Los residuos de alta actividad proceden de restos decombustible de las centrales nucleares o del armamento nuclearTardaraacuten miles de antildeos en dejar de ser nocivos para la salud
AAA ccc ttt iii vvv iii ddd aaa ddd eee sss RRRAAADDDIIIAAACCCTTTIIIVVVIIIDDDAAADDD
28) Piensa y elige las respuestas correctas Cuando se produce la fisioacuten nuclear Se rompen las partiacuteculas presentes en el nuacutecleo atoacutemico y se ibera
una gran cantidad de energiacutea Se unen entre siacute las partiacuteculas presentes en el nuacutecleo atoacutemico y se
libera energiacutea
Actualmente se investiga paraconseguir que los radioisoacutetopos dantildeen
el mayor nuacutemero de ceacutelulascancerosas y el menor nuacutemero de
ceacutelulas sanas Se utiliza para ello lananotecnologiacutea Esta teacutecnica trata de
recubrir los radioisoacutetopos con unaestructura que reconoce sustancias
quiacutemicas que solo existen en lasceacutelulas cancerosas y asiacute evita que
destruyan ceacutelulas sanas
Por seguridad los operarios debenutilizar equipamiento y vestimenta
convenientes que les protejan de todocontacto con los residuos nucleares
Los residuos de baja y media actividadse almacenan en instalaciones poco
profundas son los llamadoscementerios nucleares En Espantildeahay uno en El Cabril (Coacuterdoba)
Los residuos de alta actividad debenalmacenarse en instalaciones establesa maacutes de 500 metros de profundidad
En ocasiones estos residuos sealmacenan en las propias centrales
nucleares
ESPA UNIDAD 5 DISCONTINUIDAD DE LA MATERIA ESTRUCTURA ATOacuteMICA - 14
4ordm CCNN - 14
Se desintegra el nuacutecleo en varios pedazos liberaacutendose energiacutea en elproceso
El nuacutecleo se transforma en nuacutecleos de otros elementos quiacutemicosdiferentes
29)Explica en pocas palabras en queacute consistena) La fusioacuten nuclear b) La fisioacuten nuclear
30)iquestCuaacutel es la ventaja de utilizar bateriacuteas con materiales radiactivos
31)iquestPor queacute las centrales nucleares no son bien recibidas por loshabitantes de los pueblos vecinos
32)iquestCuaacutel es la ventaja de las centrales nucleares frente a otras centralesteacutermicas como las de petroacuteleo Piensa en las consecuencias para elmedio ambiente de cada tipo de central
33)iquestQueacute es un radioisoacutetopo Enumera algunas de las aplicaciones deciertos isoacutetopos radiactivos en investigaciones y experimentoscientiacuteficos
34)Los teacutecnicos que realizan las radiografiacuteas abandonan la sala en la queestaacute el paciente justo antes de tomar la imagen iquestDe queacute se protegen
35)Si la radiactividad es peligrosa iquestcoacutemo es que se utilizan algunos isoacutetoposradiactivos para curar enfermedades como el caacutencer iquestCuaacuteles son
36)iquestQueacute queremos decir cuando afirmamos que la energiacutea nuclear es unaenergiacutea limpia iquestEs que no contaminan los residuos nucleares
37)iquestDe doacutende proceden los residuos nucleares iquestPor queacute son tanpeligrosos los residuos nucleares
38)Cita algunos de los meacutetodos empleados para almacenar los residuosnucleares iquestPor queacute se prohibioacute el vertido de residuos nucleares al mar
39) iquestQueacute medidas de seguridad consideras que deberiacutean adoptar laspersonas que manipulan residuos radiactivos
AAA ccc ttt iii vvv iii ddd aaa ddd eee sss CCCooommmpppllleeemmmeeennntttaaarrriiiaaasss
40) Glosario de teacuterminos del tema
ESPA UNIDAD 5 DISCONTINUIDAD DE LA MATERIA ESTRUCTURA ATOacuteMICA - 6
4ordm CCNN - 6
Ejemplos Representar un aacutetomo de carbono que estaacute formado por 6 protones 6
electrones y 8 neutronesYa que su nuacutemero maacutesico es igual a la suma del nuacutemero de protones y
neutrones (6 + 8 = 14) lo hariacuteamos de la siguiente forma
o tambieacuten Carbono-14
32 Elementos quiacutemicos e isoacutetoposUn elemento quiacutemico es una sustancia formada por un solo
tipo de aacutetomos todos con el mismo Z Sin embargo al medir lasmasas de los aacutetomos de un mismo elemento se detecta que existenaacutetomos que difieren ligeramente en su masa
Esto es debido a que aunque todos ellos tienen el mismonuacutemero de protones en su nuacutecleo por ser del mismo elementoposeen distinto nuacutemero de neutrones
Asiacute para el elemento quiacutemico cloro nos encontramos con dosaacutetomos distintos 35
17Cl 3717Cl Ambos aacutetomos son de cloro no hay duda ya
que Z = 17 La diferencia estaacute en el nuacutemero de neutrones que acompantildean alos protones en el nuacutecleo Por tanto hay dos variedades de cloro una con18 neutrones y otra con 20
Se denominan isoacutetopos a los aacutetomos de un mismoelemento que tienen distinto nuacutemero de neutrones en su nuacutecleo
La mayoriacutea de elementos quiacutemicos estaacuten formados por unamezcla de isoacutetopos el hidroacutegeno presenta tres isoacutetopos el boro dosel oxiacutegeno tres el carbono tres
Isoacutetopos radiactivosAlgunos de los isoacutetopos de
muchos elementos sonradiactivos Las radiaciones queemiten son empleadas en muchasaplicaciones praacutecticas dentro delos maacutes diversos campos comopueden ser en medicina paradestruir tumores en agriculturaen la industria en arqueologiacutea
Los isoacutetoposlaquoIsoacutetoporaquo significa laquoen el
mismo sitioraquo ya que los aacutetomosisoacutetopos van colocados en elmismo lugar de la tabla perioacutedicapor ser del mismo elemento
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4ordm CCNN - 7
321 Determinacioacuten de la masa de un elemento quiacutemicoLa mayoriacutea de los elementos quiacutemicos presentan isoacutetopos
Cuando hablamos de la masa atoacutemica de un elemento quiacutemico nosreferimos a la masa de un aacutetomo medio de ese elemento Paracalcularla tendremos que tener en cuenta la masa de cada isoacutetopo ysu abundancia en la naturaleza
Esta es la razoacuten por la que en algunos casos la masa de unaacutetomo no es un nuacutemero entero
Ejemplo
33- IonesComo ya hemos indicado los aacutetomos en estado neutro tienen el
mismo nuacutemero de protones en su nuacutecleo que electrones en sucorteza Sin embargo tambieacuten hemos visto que bajo ciertascircunstancias por ejemplo por frotamiento los aacutetomos puedenquedar electrizados al ganar o perder electrones de su corteza
Cuando un aacutetomo gana o pierde electrones quedacargado eleacutectricamente y se le denomina ion
Si el aacutetomo gana electrones forma un ion negativo o anioacuten ytendraacute una carga negativa igual al nuacutemero de electrones ganados
Si el aacutetomo pierde electrones forma un ion positivo o catioacuteny tendraacute una carga positiva igual al nuacutemero de electrones perdidos
Para representar los iones se indica el valor de la carga delmismo en la esquina superior derecha del siacutembolo del elemento
Ejemplos El Oxigeno cuando gana dos electrones forma el anioacuten Oxigeno
O= o O-2
El Litio cuando pierde 1 electroacuten forma el catioacuten LitioLi+1 o Li+
AAA ccc ttt iii vvv iii ddd aaa ddd eee sss DDDAAATTTOOOSSS DDDEEE LLLOOOSSS AacuteAacuteAacuteTTTOOOMMMOOOSSS
12)Completa el cuadro siguiente
Los no metales forman ionesnegativos con facilidad
Los metales forman ionespositivos con facilidad
ESPA UNIDAD 5 DISCONTINUIDAD DE LA MATERIA ESTRUCTURA ATOacuteMICA - 8
4ordm CCNN - 8
13)Un aacutetomo tiene 17 protones y 18 neutrones iquestCuaacutel es su nuacutemeroatoacutemico iquestY su nuacutemero maacutesico
14)Analiza los dibujos y completa la tabla
15)iquestTeniacutea razoacuten Dalton cuando deciacutea que todos los aacutetomos de un mismoelemento son iguales entre si
16)iquestPor queacute los siguientes aacutetomos 3918 Ar y 39
19K Tienen distinto siacutembolo
iquestSon isoacutetopos
17) iquestQueacute podemos esperar respecto al comportamiento quiacutemico de aacutetomosde igual Z y distinto A iquestY de aacutetomos de distinto Z e igual A
18)El neoacuten de nuacutemero atoacutemico 10 en la naturaleza tiene dos isoacutetopos unode masa atoacutemica 20 u y otro de masa 22 u iquestEn queacute se parecen y enqueacute se diferencian estos dos aacutetomos Si se presentan en la naturalezaen una proporcioacuten del 90 del primero y del 10 del segundo calculala masa atoacutemica de Ne
19)La plata tiene una masa atoacutemica de 10787 u Sabiendo que estaacuteformada por dos isoacutetopos de masas atoacutemicas 107 y 109 urespectivamente averigua la proporcioacuten en que se encuentra cadaisoacutetopo
20)En el cobre el 691 corresponde al isoacutetopo cobre-63 y el resto alcobre-65 Calcula la masa atoacutemica del elemento cobre
21)iquestSe pueden obtener iones de un aacutetomo ganando o perdiendo protonesdel nuacutecleo
22)Completa la tabla indicando en cada caso el nombre el siacutembolo laspartiacuteculas de cada especie y su carga Busca la informacioacuten quenecesites en la tabla perioacutedica
23) Haz un cuadro similar al anterior para los siguientes aacutetomos e iones(cationes o aniones) 40
20Ca 127 -153I 1 +
1H 168O 31 -3
15P 27 +313O 39 +
19K
4- La tabla perioacutedica de los elementos
Uno de los trabajos que maacutes trascendencia ha tenido en laevolucioacuten de las ideas cientiacuteficas en el campo de la quiacutemica ha sidola ordenacioacuten o clasificacioacuten perioacutedica de las sustancias simples yde acuerdo con la teoriacutea atoacutemica de los elementos correspondientes
A principios del siglo XIX se conociacutean maacutes de cincuentaelementos (sustancias simples) algunos de los cuales presentabanpropiedades parecidas Por ejemplo el litio el sodio y el potasioteniacutean caracteriacutesticas de metales y se combinaban con el agua enreacciones explosivas Esto sugirioacute la posibilidad de ordenar los
ESPA UNIDAD 5 DISCONTINUIDAD DE LA MATERIA ESTRUCTURA ATOacuteMICA - 9
4ordm CCNN - 9
elementos en grupos con propiedades semejantes para asiacutefacilitar su estudio La historia de esta clasificacioacuten y ordenacioacuten escompleja y extensa en el tiempo
La maacutes importante de las primeras clasificaciones y precursorade la actual fue realizada a finales del siglo XIX por el cientiacutefico rusoMendeleiev y el alemaacuten Meyer Esta clasificacioacuten situaba loselementos en orden creciente de masa atoacutemica pero lo maacutesdestacado de sus trabajos fue que dejaron huecos en la tabla paralos elementos que se pudiesen descubrir posteriormente e inclusopredijeron las propiedades que estos debiacutean de tener seguacuten suposicioacuten en la tabla
Finalmente en el siglo XX se observoacute que la ordenacioacuten deMendeleiev teniacutea algunas irregularidades pues las propiedades dealguacuten elemento no respondiacutean a la posicioacuten asignada Se comproboacuteque no es la masa atoacutemica la que determina las propiedades de loselementos sino su nuacutemero atoacutemico lo que permitioacute ordenar loselementos en orden creciente de su nuacutemero atoacutemico en la tablao sistema perioacutedico actual
La clasificacioacuten perioacutedica actual de las sustancias simples y delos elementos que les corresponden se conoce como tablaperioacutedica de los elementos (TP o SP) Consiste en unaagrupacioacuten en filas y columnas de tamantildeo desigual seguacuten el ordencreciente de nuacutemeros atoacutemicos Las columnas se denominan grupos o familias y en ellas se
encuentran los elementos de propiedades parecidas Las filas horizontales se llaman periacuteodos y a lo largo de cada
uno las propiedades variacutean gradualmente La TP consta de 18 grupos ocho de ellos denominados con
Mendeleiev
Meyer
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4ordm CCNN - 10
un nuacutemero y la letra A y otros ocho con la letra B La nomenclaturade la IUPAC (Unioacuten Internacional de Quiacutemica pura y aplicada)numera los grupos del 1 al 18
Los grupos A (1 2 y 13 al18) situados a ambos extremos sonlos llamados elementos representativos Tienen nombre propio
Los elementos de los grupos B (3 al 12) situados en el centrose llaman elementos de transicioacuten
Los elementos que estaacuten en la parte inferior de la tabla sellaman elementos de transicioacuten interna y se denominanlantaacutenidos y actiacutenidos Son dos series de 14 elementos que por suspropiedades ocupariacutean un solo lugar en la tabla
Hay siete periacuteodos (filas) que empiezan siempre con unmetal alcalino y terminan con un haloacutegeno seguido de un gas noble Los elementos se clasifican en metales y no metales
A grandes rasgos los metales que son la mayoriacutea ocupan laparte izquierda y central de la tabla y los no metales la derechasalvo los gases nobles Junto a la liacutenea escalonada y maacutes gruesaque los separa se encuentran los semimetales que presentanpropiedades intermedias entre las metaacutelicas y las no metaacutelicas
METALES NO METALES
Elevados puntos de fusioacuten y ebullicioacuten (todosexcepto el mercurio son soacutelidos a temperaturaambiente)
Bajos puntos de fusioacuten y ebullicioacuten (algunos songases a temperatura ambiente)
Densidades altas generalmente Densidades bajas
Color y brillo especial llamado metaacutelico No suelen tener brillo son de diferentes colores
Resistencia a la rotura mediante golpes Fraacutegiles se rompen faacutecilmente en estado soacutelido
Se pueden modelar en forma de hilos o chapas Los soacutelidos no pueden formar alambres ni laacuteminas
Conducen bien la corriente eleacutectrica y el calor No conducen bien la corriente eleacutectrica ni el calor
Forman iones positivos con facilidad Forman iones negativos con facilidad
El hidroacutegeno se situacutea a menudo en el grupo 1 de la tablaperioacutedica metales alcalinos aunque la mayoriacutea de sus propiedadesno coinciden con los demaacutes elementos de este grupo El hidroacutegenopresenta propiedades maacutes cercanas a la de los no metales y resultamaacutes correcto no asociarle a ninguacuten grupo Los gases nobles estaacuten situados en el grupo VIIIA (18) y son
muy inertes es decir que no se combinan praacutecticamente con otroselementos para dar compuestos A temperatura ambiente sepresentan en estado gaseoso y su moleacutecula estaacute formada por unsoacutelo aacutetomo
AAA ccc ttt iii vvv iii ddd aaa ddd eee sss LLLAAA TTTAAABBBLLLAAA PPPEEERRRIIIOacuteOacuteOacuteDDDIIICCCAAA DDDEEE LLLOOOSSS EEELLLEEEMMMEEENNNTTTOOOSSS
24)Escribe el siacutembolo y el nombre de los siguientes elementos Los alcalinos Los haloacutegenos Los gaseosos los liacutequidos Los no metales Los semimetales Los gases nobles El segundo periodo
25)Clasifica los siguientes elementos como gases nobles metales nometales o semimetales e indica el periodo y grupo al que pertenecen
Litio Magnesio Cloro Yodo Oro Neoacuten Xenoacuten Carbono Nitroacutegeno Helio
ESPA UNIDAD 5 DISCONTINUIDAD DE LA MATERIA ESTRUCTURA ATOacuteMICA - 11
4ordm CCNN - 11
26)A continuacioacuten tienes los nuacutemeros atoacutemicos de cuatro aacutetomosdesconocidos Clasifiacutecalos en metales no metales y gases nobles eindica el periodo y grupo al que pertenecen
A(Z=6) B(Z=18) C(Z=16) D(Z=20)
27) iquestA queacute elemento se pareceraacute maacutes el azufre (quiacutemicamente hablando)al foacutesforo o al oxiacutegeno Expliacutecalo
5- Radiactividad
En general los nuacutecleos de los aacutetomos no cambian cuandoestos participan en transformaciones fiacutesicas ordinarias o quiacutemicasSin embargo los nuacutecleos de algunos isoacutetopos de ciertos elementosquiacutemicos pueden sufrir cambios que denominaremos reaccionesnucleares y que pueden ser
bull La radiactividad La peacuterdida ganancia o trasformacioacuten dealgunas partiacuteculas de su nuacutecleo
bull Fisioacuten nuclear La rotura de un nuacutecleo para dar otros nuacutecleosmaacutes pequentildeos
bull Fusioacuten nuclear La unioacuten del nuacutecleo de dos aacutetomos pequentildeospara dar un nuacutecleo mayor
Cuando los aacutetomos de un elemento sufren uno de estosprocesos se convierten en aacutetomos de un elemento quiacutemico diferente
51- RadiactividadEs el proceso que experimentan algunos nuacutecleos atoacutemicos que
les lleva a emitir radiacioacuten Esta puede ser de tres tipos
Se llaman isoacutetopos radiactivos los que emiten estas radiaciones
52- Fisioacuten nuclearAlgunos nuacutecleos de isoacutetopos radiactivos de elementos con
aacutetomos muy grandes como el uranio o el plutonio se rompen paradar nuacutecleos de aacutetomos maacutes pequentildeos
El proceso de fisioacuten nuclear se inicia al bombardear el nuacutecleogrande con partiacuteculas como neutrones que hacen que el nuacutecleo separta formando nuacutecleos de aacutetomos de tamantildeo intermedio Ademaacutesde nuacutecleos maacutes pequentildeos se liberan tambieacuten neutrones que soncapaces de romper otros nuacutecleos grandes en lo que se denomina un
ESPA UNIDAD 5 DISCONTINUIDAD DE LA MATERIA ESTRUCTURA ATOacuteMICA - 12
4ordm CCNN - 12
proceso en cadena En estas acciones se libera una grancantidad de energiacutea denominada energiacutea nuclear que seaprovecha en las centrales nucleares para obtener energiacutea eleacutectricaEsta energiacutea tambieacuten es la responsable del efecto devastador de lasbombas atoacutemicas y de los misiles nucleares
53- Fusioacuten nuclearAlgunos nuacutecleos de aacutetomos muy pequentildeos se pueden unir para
dar nuacutecleos de aacutetomos mayoresDos aacutetomos de hidroacutegeno (sus isoacutetopos deuterio o tritio)
pueden unir sus nuacutecleos y convertirse en un aacutetomo de helio Esteproceso que tiene lugar en el Sol y en las demaacutes estrellasdesprende una gran energiacutea La fusioacuten nuclear se podriacutea utilizarpues como fuente de energiacutea
Tendriacutea la ventaja de que no se producen residuos radiactivosPor tanto seriacutea mucho mejor que la energiacutea de fisioacuten aunque tieneel problema de que para que se produzca la fusioacuten de los nuacutecleoslos aacutetomos deben alcanzar temperaturas extraordinariamente altas yla tecnologiacutea todaviacutea no ha avanzado lo suficiente como para lograrla fusioacuten en unas condiciones rentables
54- Aplicaciones de los isoacutetopos radiactivosTeniendo en cuenta los procesos que sufren los isoacutetopos
radiactivos podemos sentildealar tres aplicaciones principalesbull Como fuente de energiacuteabull En investigaciones y experimentos cientiacuteficosbull En medicina
Aplicacioacuten como fuente de energiacuteaEn las centrales nucleares se obtienen grandes cantidades de
energiacutea aprovechando la fisioacuten de isoacutetopos radiactivos Loscombustibles maacutes habituales de estas centrales son uranio y plutonioConcretamente los isoacutetopos maacutes utilizados son
Tambieacuten se puede aprovechar la energiacutea nuclear para fabricarpilas de muy larga duracioacuten Son pilas alimentadas por plutonio-238Se utilizan en los marcapasos en equipos de medicioacuten en sondasespaciales o en estaciones mariacutetimas o terrestres que se encuentranen lugares de difiacutecil acceso
Aplicacioacuten en investigaciones y experimentos cientiacuteficosLos nuacutecleos de los isoacutetopos radiactivos se desintegran
emitiendo radiacioacuten alfa beta o gamma Los isoacutetopos radiactivostienen diferentes usos
bull Para determinar la antiguumledad de un hallazgo arqueoloacutegicoo histoacuterico Cada isoacutetopo se desintegra a un ritmo que depende dela cantidad de aacutetomos presentes y de su tipo Podemos medir lavelocidad a la que estos isoacutetopos emiten radiacioacuten mediante unaparato denominado contador Geiger Esto nos permitiraacute conocer laantiguumledad de un material que contenga el isoacutetopo
bull En investigacioacuten se utilizan como rastreadores para saberen queacute se transforma exactamente una sustancia en una reaccioacuten
La fusioacuten nuclear es la responsabledel brillo de las estrellas
En 1986 se produjo un accidente enChernobil (Ucrania) Ocasionoacute miles
de muertes directas hubo queevacuar a unas 350000 personas y la
radiacioacuten se extendioacute por variospaiacuteses europeos como Finlandia o
NoruegaLas personas expuestas a la radiacioacuten
tienen un riesgo elevado de sufrir laformacioacuten de tumores o de dar a luz a
nintildeos con malformaciones
El isoacutetopo carbono-14 permitedeterminar la antiguumledad de una gran
cantidad de restos arqueoloacutegicos
ESPA UNIDAD 5 DISCONTINUIDAD DE LA MATERIA ESTRUCTURA ATOacuteMICA - 13
4ordm CCNN - 13
quiacutemica Estos estudios son especialmente importantes para conocercoacutemo transcurren las reacciones en los organismos vivos
bull En investigaciones forenses se utilizan teacutecnicas de isoacutetoposradiactivos para detectar residuos de municioacuten
Aplicacioacuten meacutedicaEl mayor nuacutemero de aplicaciones de los isoacutetopos radiactivos se
da en medicina donde se emplean para determinados finesbull Para diagnosticar algunas enfermedades se introduce en
los enfermos (bebiendo o inyectando un liacutequido) una sustancia quecontiene un isoacutetopo radiactivo que emita radiacioacuten de baja energiacuteaEsa sustancia se fija en el oacutergano que se quiere analizar y permiteobservarlo registrando la radiacioacuten que emite A estas sustanciasque se utilizan como indicadores meacutedicos se les llamaradioisoacutetopos
bull Para curar ciertos tipos de caacutencer El caacutencer hace quealgunas ceacutelulas se reproduzcan raacutepidamente y originen un tumor Losradioisoacutetopos que emiten radiacioacuten de alta energiacutea afectan al procesode reproduccioacuten celular Si administramos estos radioisoacutetopos a unenfermo de caacutencer la radiacioacuten emitida por los nuacutecleos que sedesintegran eliminaraacute maacutes ceacutelulas cancerosas que ceacutelulas normalesya que estas uacuteltimas se reproducen maacutes lentamente En esto se basala radioterapia que usa los isoacutetopos Au-198 Sr-90 o Co-60
55- Los residuos radiactivosTodas las actividades relacionadas con los isoacutetopos radiactivos
generan residuos que hay que tratar y almacenar convenientementeSon residuos los restos de combustible nuclear y los materiales quese utilizaron para el diagnoacutestico o tratamiento de enfermedadesTambieacuten se consideran residuos aquellos objetos que han estado encontacto con material radiactivo y que se han podido contaminarcomo utensilios de taller embalajes etc
Los residuos radiactivos presentan dos caracteriacutesticas fundamentalesbull Son muy peligrosos Pequentildeas cantidades de residuo
pueden emitir radiacioacuten peligrosa para la salud humanabull Son muy duraderos Algunos siguen emitiendo radiacioacuten
durante miles de antildeosSe clasifican en residuos de baja media y alta actividadLos residuos de baja y media actividad son aquellos que
dejan de ser peligrosos para la salud pasados unos trescientos antildeoscomo maacuteximo
Los residuos de alta actividad proceden de restos decombustible de las centrales nucleares o del armamento nuclearTardaraacuten miles de antildeos en dejar de ser nocivos para la salud
AAA ccc ttt iii vvv iii ddd aaa ddd eee sss RRRAAADDDIIIAAACCCTTTIIIVVVIIIDDDAAADDD
28) Piensa y elige las respuestas correctas Cuando se produce la fisioacuten nuclear Se rompen las partiacuteculas presentes en el nuacutecleo atoacutemico y se ibera
una gran cantidad de energiacutea Se unen entre siacute las partiacuteculas presentes en el nuacutecleo atoacutemico y se
libera energiacutea
Actualmente se investiga paraconseguir que los radioisoacutetopos dantildeen
el mayor nuacutemero de ceacutelulascancerosas y el menor nuacutemero de
ceacutelulas sanas Se utiliza para ello lananotecnologiacutea Esta teacutecnica trata de
recubrir los radioisoacutetopos con unaestructura que reconoce sustancias
quiacutemicas que solo existen en lasceacutelulas cancerosas y asiacute evita que
destruyan ceacutelulas sanas
Por seguridad los operarios debenutilizar equipamiento y vestimenta
convenientes que les protejan de todocontacto con los residuos nucleares
Los residuos de baja y media actividadse almacenan en instalaciones poco
profundas son los llamadoscementerios nucleares En Espantildeahay uno en El Cabril (Coacuterdoba)
Los residuos de alta actividad debenalmacenarse en instalaciones establesa maacutes de 500 metros de profundidad
En ocasiones estos residuos sealmacenan en las propias centrales
nucleares
ESPA UNIDAD 5 DISCONTINUIDAD DE LA MATERIA ESTRUCTURA ATOacuteMICA - 14
4ordm CCNN - 14
Se desintegra el nuacutecleo en varios pedazos liberaacutendose energiacutea en elproceso
El nuacutecleo se transforma en nuacutecleos de otros elementos quiacutemicosdiferentes
29)Explica en pocas palabras en queacute consistena) La fusioacuten nuclear b) La fisioacuten nuclear
30)iquestCuaacutel es la ventaja de utilizar bateriacuteas con materiales radiactivos
31)iquestPor queacute las centrales nucleares no son bien recibidas por loshabitantes de los pueblos vecinos
32)iquestCuaacutel es la ventaja de las centrales nucleares frente a otras centralesteacutermicas como las de petroacuteleo Piensa en las consecuencias para elmedio ambiente de cada tipo de central
33)iquestQueacute es un radioisoacutetopo Enumera algunas de las aplicaciones deciertos isoacutetopos radiactivos en investigaciones y experimentoscientiacuteficos
34)Los teacutecnicos que realizan las radiografiacuteas abandonan la sala en la queestaacute el paciente justo antes de tomar la imagen iquestDe queacute se protegen
35)Si la radiactividad es peligrosa iquestcoacutemo es que se utilizan algunos isoacutetoposradiactivos para curar enfermedades como el caacutencer iquestCuaacuteles son
36)iquestQueacute queremos decir cuando afirmamos que la energiacutea nuclear es unaenergiacutea limpia iquestEs que no contaminan los residuos nucleares
37)iquestDe doacutende proceden los residuos nucleares iquestPor queacute son tanpeligrosos los residuos nucleares
38)Cita algunos de los meacutetodos empleados para almacenar los residuosnucleares iquestPor queacute se prohibioacute el vertido de residuos nucleares al mar
39) iquestQueacute medidas de seguridad consideras que deberiacutean adoptar laspersonas que manipulan residuos radiactivos
AAA ccc ttt iii vvv iii ddd aaa ddd eee sss CCCooommmpppllleeemmmeeennntttaaarrriiiaaasss
40) Glosario de teacuterminos del tema
ESPA UNIDAD 5 DISCONTINUIDAD DE LA MATERIA ESTRUCTURA ATOacuteMICA - 7
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321 Determinacioacuten de la masa de un elemento quiacutemicoLa mayoriacutea de los elementos quiacutemicos presentan isoacutetopos
Cuando hablamos de la masa atoacutemica de un elemento quiacutemico nosreferimos a la masa de un aacutetomo medio de ese elemento Paracalcularla tendremos que tener en cuenta la masa de cada isoacutetopo ysu abundancia en la naturaleza
Esta es la razoacuten por la que en algunos casos la masa de unaacutetomo no es un nuacutemero entero
Ejemplo
33- IonesComo ya hemos indicado los aacutetomos en estado neutro tienen el
mismo nuacutemero de protones en su nuacutecleo que electrones en sucorteza Sin embargo tambieacuten hemos visto que bajo ciertascircunstancias por ejemplo por frotamiento los aacutetomos puedenquedar electrizados al ganar o perder electrones de su corteza
Cuando un aacutetomo gana o pierde electrones quedacargado eleacutectricamente y se le denomina ion
Si el aacutetomo gana electrones forma un ion negativo o anioacuten ytendraacute una carga negativa igual al nuacutemero de electrones ganados
Si el aacutetomo pierde electrones forma un ion positivo o catioacuteny tendraacute una carga positiva igual al nuacutemero de electrones perdidos
Para representar los iones se indica el valor de la carga delmismo en la esquina superior derecha del siacutembolo del elemento
Ejemplos El Oxigeno cuando gana dos electrones forma el anioacuten Oxigeno
O= o O-2
El Litio cuando pierde 1 electroacuten forma el catioacuten LitioLi+1 o Li+
AAA ccc ttt iii vvv iii ddd aaa ddd eee sss DDDAAATTTOOOSSS DDDEEE LLLOOOSSS AacuteAacuteAacuteTTTOOOMMMOOOSSS
12)Completa el cuadro siguiente
Los no metales forman ionesnegativos con facilidad
Los metales forman ionespositivos con facilidad
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13)Un aacutetomo tiene 17 protones y 18 neutrones iquestCuaacutel es su nuacutemeroatoacutemico iquestY su nuacutemero maacutesico
14)Analiza los dibujos y completa la tabla
15)iquestTeniacutea razoacuten Dalton cuando deciacutea que todos los aacutetomos de un mismoelemento son iguales entre si
16)iquestPor queacute los siguientes aacutetomos 3918 Ar y 39
19K Tienen distinto siacutembolo
iquestSon isoacutetopos
17) iquestQueacute podemos esperar respecto al comportamiento quiacutemico de aacutetomosde igual Z y distinto A iquestY de aacutetomos de distinto Z e igual A
18)El neoacuten de nuacutemero atoacutemico 10 en la naturaleza tiene dos isoacutetopos unode masa atoacutemica 20 u y otro de masa 22 u iquestEn queacute se parecen y enqueacute se diferencian estos dos aacutetomos Si se presentan en la naturalezaen una proporcioacuten del 90 del primero y del 10 del segundo calculala masa atoacutemica de Ne
19)La plata tiene una masa atoacutemica de 10787 u Sabiendo que estaacuteformada por dos isoacutetopos de masas atoacutemicas 107 y 109 urespectivamente averigua la proporcioacuten en que se encuentra cadaisoacutetopo
20)En el cobre el 691 corresponde al isoacutetopo cobre-63 y el resto alcobre-65 Calcula la masa atoacutemica del elemento cobre
21)iquestSe pueden obtener iones de un aacutetomo ganando o perdiendo protonesdel nuacutecleo
22)Completa la tabla indicando en cada caso el nombre el siacutembolo laspartiacuteculas de cada especie y su carga Busca la informacioacuten quenecesites en la tabla perioacutedica
23) Haz un cuadro similar al anterior para los siguientes aacutetomos e iones(cationes o aniones) 40
20Ca 127 -153I 1 +
1H 168O 31 -3
15P 27 +313O 39 +
19K
4- La tabla perioacutedica de los elementos
Uno de los trabajos que maacutes trascendencia ha tenido en laevolucioacuten de las ideas cientiacuteficas en el campo de la quiacutemica ha sidola ordenacioacuten o clasificacioacuten perioacutedica de las sustancias simples yde acuerdo con la teoriacutea atoacutemica de los elementos correspondientes
A principios del siglo XIX se conociacutean maacutes de cincuentaelementos (sustancias simples) algunos de los cuales presentabanpropiedades parecidas Por ejemplo el litio el sodio y el potasioteniacutean caracteriacutesticas de metales y se combinaban con el agua enreacciones explosivas Esto sugirioacute la posibilidad de ordenar los
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4ordm CCNN - 9
elementos en grupos con propiedades semejantes para asiacutefacilitar su estudio La historia de esta clasificacioacuten y ordenacioacuten escompleja y extensa en el tiempo
La maacutes importante de las primeras clasificaciones y precursorade la actual fue realizada a finales del siglo XIX por el cientiacutefico rusoMendeleiev y el alemaacuten Meyer Esta clasificacioacuten situaba loselementos en orden creciente de masa atoacutemica pero lo maacutesdestacado de sus trabajos fue que dejaron huecos en la tabla paralos elementos que se pudiesen descubrir posteriormente e inclusopredijeron las propiedades que estos debiacutean de tener seguacuten suposicioacuten en la tabla
Finalmente en el siglo XX se observoacute que la ordenacioacuten deMendeleiev teniacutea algunas irregularidades pues las propiedades dealguacuten elemento no respondiacutean a la posicioacuten asignada Se comproboacuteque no es la masa atoacutemica la que determina las propiedades de loselementos sino su nuacutemero atoacutemico lo que permitioacute ordenar loselementos en orden creciente de su nuacutemero atoacutemico en la tablao sistema perioacutedico actual
La clasificacioacuten perioacutedica actual de las sustancias simples y delos elementos que les corresponden se conoce como tablaperioacutedica de los elementos (TP o SP) Consiste en unaagrupacioacuten en filas y columnas de tamantildeo desigual seguacuten el ordencreciente de nuacutemeros atoacutemicos Las columnas se denominan grupos o familias y en ellas se
encuentran los elementos de propiedades parecidas Las filas horizontales se llaman periacuteodos y a lo largo de cada
uno las propiedades variacutean gradualmente La TP consta de 18 grupos ocho de ellos denominados con
Mendeleiev
Meyer
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un nuacutemero y la letra A y otros ocho con la letra B La nomenclaturade la IUPAC (Unioacuten Internacional de Quiacutemica pura y aplicada)numera los grupos del 1 al 18
Los grupos A (1 2 y 13 al18) situados a ambos extremos sonlos llamados elementos representativos Tienen nombre propio
Los elementos de los grupos B (3 al 12) situados en el centrose llaman elementos de transicioacuten
Los elementos que estaacuten en la parte inferior de la tabla sellaman elementos de transicioacuten interna y se denominanlantaacutenidos y actiacutenidos Son dos series de 14 elementos que por suspropiedades ocupariacutean un solo lugar en la tabla
Hay siete periacuteodos (filas) que empiezan siempre con unmetal alcalino y terminan con un haloacutegeno seguido de un gas noble Los elementos se clasifican en metales y no metales
A grandes rasgos los metales que son la mayoriacutea ocupan laparte izquierda y central de la tabla y los no metales la derechasalvo los gases nobles Junto a la liacutenea escalonada y maacutes gruesaque los separa se encuentran los semimetales que presentanpropiedades intermedias entre las metaacutelicas y las no metaacutelicas
METALES NO METALES
Elevados puntos de fusioacuten y ebullicioacuten (todosexcepto el mercurio son soacutelidos a temperaturaambiente)
Bajos puntos de fusioacuten y ebullicioacuten (algunos songases a temperatura ambiente)
Densidades altas generalmente Densidades bajas
Color y brillo especial llamado metaacutelico No suelen tener brillo son de diferentes colores
Resistencia a la rotura mediante golpes Fraacutegiles se rompen faacutecilmente en estado soacutelido
Se pueden modelar en forma de hilos o chapas Los soacutelidos no pueden formar alambres ni laacuteminas
Conducen bien la corriente eleacutectrica y el calor No conducen bien la corriente eleacutectrica ni el calor
Forman iones positivos con facilidad Forman iones negativos con facilidad
El hidroacutegeno se situacutea a menudo en el grupo 1 de la tablaperioacutedica metales alcalinos aunque la mayoriacutea de sus propiedadesno coinciden con los demaacutes elementos de este grupo El hidroacutegenopresenta propiedades maacutes cercanas a la de los no metales y resultamaacutes correcto no asociarle a ninguacuten grupo Los gases nobles estaacuten situados en el grupo VIIIA (18) y son
muy inertes es decir que no se combinan praacutecticamente con otroselementos para dar compuestos A temperatura ambiente sepresentan en estado gaseoso y su moleacutecula estaacute formada por unsoacutelo aacutetomo
AAA ccc ttt iii vvv iii ddd aaa ddd eee sss LLLAAA TTTAAABBBLLLAAA PPPEEERRRIIIOacuteOacuteOacuteDDDIIICCCAAA DDDEEE LLLOOOSSS EEELLLEEEMMMEEENNNTTTOOOSSS
24)Escribe el siacutembolo y el nombre de los siguientes elementos Los alcalinos Los haloacutegenos Los gaseosos los liacutequidos Los no metales Los semimetales Los gases nobles El segundo periodo
25)Clasifica los siguientes elementos como gases nobles metales nometales o semimetales e indica el periodo y grupo al que pertenecen
Litio Magnesio Cloro Yodo Oro Neoacuten Xenoacuten Carbono Nitroacutegeno Helio
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26)A continuacioacuten tienes los nuacutemeros atoacutemicos de cuatro aacutetomosdesconocidos Clasifiacutecalos en metales no metales y gases nobles eindica el periodo y grupo al que pertenecen
A(Z=6) B(Z=18) C(Z=16) D(Z=20)
27) iquestA queacute elemento se pareceraacute maacutes el azufre (quiacutemicamente hablando)al foacutesforo o al oxiacutegeno Expliacutecalo
5- Radiactividad
En general los nuacutecleos de los aacutetomos no cambian cuandoestos participan en transformaciones fiacutesicas ordinarias o quiacutemicasSin embargo los nuacutecleos de algunos isoacutetopos de ciertos elementosquiacutemicos pueden sufrir cambios que denominaremos reaccionesnucleares y que pueden ser
bull La radiactividad La peacuterdida ganancia o trasformacioacuten dealgunas partiacuteculas de su nuacutecleo
bull Fisioacuten nuclear La rotura de un nuacutecleo para dar otros nuacutecleosmaacutes pequentildeos
bull Fusioacuten nuclear La unioacuten del nuacutecleo de dos aacutetomos pequentildeospara dar un nuacutecleo mayor
Cuando los aacutetomos de un elemento sufren uno de estosprocesos se convierten en aacutetomos de un elemento quiacutemico diferente
51- RadiactividadEs el proceso que experimentan algunos nuacutecleos atoacutemicos que
les lleva a emitir radiacioacuten Esta puede ser de tres tipos
Se llaman isoacutetopos radiactivos los que emiten estas radiaciones
52- Fisioacuten nuclearAlgunos nuacutecleos de isoacutetopos radiactivos de elementos con
aacutetomos muy grandes como el uranio o el plutonio se rompen paradar nuacutecleos de aacutetomos maacutes pequentildeos
El proceso de fisioacuten nuclear se inicia al bombardear el nuacutecleogrande con partiacuteculas como neutrones que hacen que el nuacutecleo separta formando nuacutecleos de aacutetomos de tamantildeo intermedio Ademaacutesde nuacutecleos maacutes pequentildeos se liberan tambieacuten neutrones que soncapaces de romper otros nuacutecleos grandes en lo que se denomina un
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proceso en cadena En estas acciones se libera una grancantidad de energiacutea denominada energiacutea nuclear que seaprovecha en las centrales nucleares para obtener energiacutea eleacutectricaEsta energiacutea tambieacuten es la responsable del efecto devastador de lasbombas atoacutemicas y de los misiles nucleares
53- Fusioacuten nuclearAlgunos nuacutecleos de aacutetomos muy pequentildeos se pueden unir para
dar nuacutecleos de aacutetomos mayoresDos aacutetomos de hidroacutegeno (sus isoacutetopos deuterio o tritio)
pueden unir sus nuacutecleos y convertirse en un aacutetomo de helio Esteproceso que tiene lugar en el Sol y en las demaacutes estrellasdesprende una gran energiacutea La fusioacuten nuclear se podriacutea utilizarpues como fuente de energiacutea
Tendriacutea la ventaja de que no se producen residuos radiactivosPor tanto seriacutea mucho mejor que la energiacutea de fisioacuten aunque tieneel problema de que para que se produzca la fusioacuten de los nuacutecleoslos aacutetomos deben alcanzar temperaturas extraordinariamente altas yla tecnologiacutea todaviacutea no ha avanzado lo suficiente como para lograrla fusioacuten en unas condiciones rentables
54- Aplicaciones de los isoacutetopos radiactivosTeniendo en cuenta los procesos que sufren los isoacutetopos
radiactivos podemos sentildealar tres aplicaciones principalesbull Como fuente de energiacuteabull En investigaciones y experimentos cientiacuteficosbull En medicina
Aplicacioacuten como fuente de energiacuteaEn las centrales nucleares se obtienen grandes cantidades de
energiacutea aprovechando la fisioacuten de isoacutetopos radiactivos Loscombustibles maacutes habituales de estas centrales son uranio y plutonioConcretamente los isoacutetopos maacutes utilizados son
Tambieacuten se puede aprovechar la energiacutea nuclear para fabricarpilas de muy larga duracioacuten Son pilas alimentadas por plutonio-238Se utilizan en los marcapasos en equipos de medicioacuten en sondasespaciales o en estaciones mariacutetimas o terrestres que se encuentranen lugares de difiacutecil acceso
Aplicacioacuten en investigaciones y experimentos cientiacuteficosLos nuacutecleos de los isoacutetopos radiactivos se desintegran
emitiendo radiacioacuten alfa beta o gamma Los isoacutetopos radiactivostienen diferentes usos
bull Para determinar la antiguumledad de un hallazgo arqueoloacutegicoo histoacuterico Cada isoacutetopo se desintegra a un ritmo que depende dela cantidad de aacutetomos presentes y de su tipo Podemos medir lavelocidad a la que estos isoacutetopos emiten radiacioacuten mediante unaparato denominado contador Geiger Esto nos permitiraacute conocer laantiguumledad de un material que contenga el isoacutetopo
bull En investigacioacuten se utilizan como rastreadores para saberen queacute se transforma exactamente una sustancia en una reaccioacuten
La fusioacuten nuclear es la responsabledel brillo de las estrellas
En 1986 se produjo un accidente enChernobil (Ucrania) Ocasionoacute miles
de muertes directas hubo queevacuar a unas 350000 personas y la
radiacioacuten se extendioacute por variospaiacuteses europeos como Finlandia o
NoruegaLas personas expuestas a la radiacioacuten
tienen un riesgo elevado de sufrir laformacioacuten de tumores o de dar a luz a
nintildeos con malformaciones
El isoacutetopo carbono-14 permitedeterminar la antiguumledad de una gran
cantidad de restos arqueoloacutegicos
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4ordm CCNN - 13
quiacutemica Estos estudios son especialmente importantes para conocercoacutemo transcurren las reacciones en los organismos vivos
bull En investigaciones forenses se utilizan teacutecnicas de isoacutetoposradiactivos para detectar residuos de municioacuten
Aplicacioacuten meacutedicaEl mayor nuacutemero de aplicaciones de los isoacutetopos radiactivos se
da en medicina donde se emplean para determinados finesbull Para diagnosticar algunas enfermedades se introduce en
los enfermos (bebiendo o inyectando un liacutequido) una sustancia quecontiene un isoacutetopo radiactivo que emita radiacioacuten de baja energiacuteaEsa sustancia se fija en el oacutergano que se quiere analizar y permiteobservarlo registrando la radiacioacuten que emite A estas sustanciasque se utilizan como indicadores meacutedicos se les llamaradioisoacutetopos
bull Para curar ciertos tipos de caacutencer El caacutencer hace quealgunas ceacutelulas se reproduzcan raacutepidamente y originen un tumor Losradioisoacutetopos que emiten radiacioacuten de alta energiacutea afectan al procesode reproduccioacuten celular Si administramos estos radioisoacutetopos a unenfermo de caacutencer la radiacioacuten emitida por los nuacutecleos que sedesintegran eliminaraacute maacutes ceacutelulas cancerosas que ceacutelulas normalesya que estas uacuteltimas se reproducen maacutes lentamente En esto se basala radioterapia que usa los isoacutetopos Au-198 Sr-90 o Co-60
55- Los residuos radiactivosTodas las actividades relacionadas con los isoacutetopos radiactivos
generan residuos que hay que tratar y almacenar convenientementeSon residuos los restos de combustible nuclear y los materiales quese utilizaron para el diagnoacutestico o tratamiento de enfermedadesTambieacuten se consideran residuos aquellos objetos que han estado encontacto con material radiactivo y que se han podido contaminarcomo utensilios de taller embalajes etc
Los residuos radiactivos presentan dos caracteriacutesticas fundamentalesbull Son muy peligrosos Pequentildeas cantidades de residuo
pueden emitir radiacioacuten peligrosa para la salud humanabull Son muy duraderos Algunos siguen emitiendo radiacioacuten
durante miles de antildeosSe clasifican en residuos de baja media y alta actividadLos residuos de baja y media actividad son aquellos que
dejan de ser peligrosos para la salud pasados unos trescientos antildeoscomo maacuteximo
Los residuos de alta actividad proceden de restos decombustible de las centrales nucleares o del armamento nuclearTardaraacuten miles de antildeos en dejar de ser nocivos para la salud
AAA ccc ttt iii vvv iii ddd aaa ddd eee sss RRRAAADDDIIIAAACCCTTTIIIVVVIIIDDDAAADDD
28) Piensa y elige las respuestas correctas Cuando se produce la fisioacuten nuclear Se rompen las partiacuteculas presentes en el nuacutecleo atoacutemico y se ibera
una gran cantidad de energiacutea Se unen entre siacute las partiacuteculas presentes en el nuacutecleo atoacutemico y se
libera energiacutea
Actualmente se investiga paraconseguir que los radioisoacutetopos dantildeen
el mayor nuacutemero de ceacutelulascancerosas y el menor nuacutemero de
ceacutelulas sanas Se utiliza para ello lananotecnologiacutea Esta teacutecnica trata de
recubrir los radioisoacutetopos con unaestructura que reconoce sustancias
quiacutemicas que solo existen en lasceacutelulas cancerosas y asiacute evita que
destruyan ceacutelulas sanas
Por seguridad los operarios debenutilizar equipamiento y vestimenta
convenientes que les protejan de todocontacto con los residuos nucleares
Los residuos de baja y media actividadse almacenan en instalaciones poco
profundas son los llamadoscementerios nucleares En Espantildeahay uno en El Cabril (Coacuterdoba)
Los residuos de alta actividad debenalmacenarse en instalaciones establesa maacutes de 500 metros de profundidad
En ocasiones estos residuos sealmacenan en las propias centrales
nucleares
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4ordm CCNN - 14
Se desintegra el nuacutecleo en varios pedazos liberaacutendose energiacutea en elproceso
El nuacutecleo se transforma en nuacutecleos de otros elementos quiacutemicosdiferentes
29)Explica en pocas palabras en queacute consistena) La fusioacuten nuclear b) La fisioacuten nuclear
30)iquestCuaacutel es la ventaja de utilizar bateriacuteas con materiales radiactivos
31)iquestPor queacute las centrales nucleares no son bien recibidas por loshabitantes de los pueblos vecinos
32)iquestCuaacutel es la ventaja de las centrales nucleares frente a otras centralesteacutermicas como las de petroacuteleo Piensa en las consecuencias para elmedio ambiente de cada tipo de central
33)iquestQueacute es un radioisoacutetopo Enumera algunas de las aplicaciones deciertos isoacutetopos radiactivos en investigaciones y experimentoscientiacuteficos
34)Los teacutecnicos que realizan las radiografiacuteas abandonan la sala en la queestaacute el paciente justo antes de tomar la imagen iquestDe queacute se protegen
35)Si la radiactividad es peligrosa iquestcoacutemo es que se utilizan algunos isoacutetoposradiactivos para curar enfermedades como el caacutencer iquestCuaacuteles son
36)iquestQueacute queremos decir cuando afirmamos que la energiacutea nuclear es unaenergiacutea limpia iquestEs que no contaminan los residuos nucleares
37)iquestDe doacutende proceden los residuos nucleares iquestPor queacute son tanpeligrosos los residuos nucleares
38)Cita algunos de los meacutetodos empleados para almacenar los residuosnucleares iquestPor queacute se prohibioacute el vertido de residuos nucleares al mar
39) iquestQueacute medidas de seguridad consideras que deberiacutean adoptar laspersonas que manipulan residuos radiactivos
AAA ccc ttt iii vvv iii ddd aaa ddd eee sss CCCooommmpppllleeemmmeeennntttaaarrriiiaaasss
40) Glosario de teacuterminos del tema
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4ordm CCNN - 8
13)Un aacutetomo tiene 17 protones y 18 neutrones iquestCuaacutel es su nuacutemeroatoacutemico iquestY su nuacutemero maacutesico
14)Analiza los dibujos y completa la tabla
15)iquestTeniacutea razoacuten Dalton cuando deciacutea que todos los aacutetomos de un mismoelemento son iguales entre si
16)iquestPor queacute los siguientes aacutetomos 3918 Ar y 39
19K Tienen distinto siacutembolo
iquestSon isoacutetopos
17) iquestQueacute podemos esperar respecto al comportamiento quiacutemico de aacutetomosde igual Z y distinto A iquestY de aacutetomos de distinto Z e igual A
18)El neoacuten de nuacutemero atoacutemico 10 en la naturaleza tiene dos isoacutetopos unode masa atoacutemica 20 u y otro de masa 22 u iquestEn queacute se parecen y enqueacute se diferencian estos dos aacutetomos Si se presentan en la naturalezaen una proporcioacuten del 90 del primero y del 10 del segundo calculala masa atoacutemica de Ne
19)La plata tiene una masa atoacutemica de 10787 u Sabiendo que estaacuteformada por dos isoacutetopos de masas atoacutemicas 107 y 109 urespectivamente averigua la proporcioacuten en que se encuentra cadaisoacutetopo
20)En el cobre el 691 corresponde al isoacutetopo cobre-63 y el resto alcobre-65 Calcula la masa atoacutemica del elemento cobre
21)iquestSe pueden obtener iones de un aacutetomo ganando o perdiendo protonesdel nuacutecleo
22)Completa la tabla indicando en cada caso el nombre el siacutembolo laspartiacuteculas de cada especie y su carga Busca la informacioacuten quenecesites en la tabla perioacutedica
23) Haz un cuadro similar al anterior para los siguientes aacutetomos e iones(cationes o aniones) 40
20Ca 127 -153I 1 +
1H 168O 31 -3
15P 27 +313O 39 +
19K
4- La tabla perioacutedica de los elementos
Uno de los trabajos que maacutes trascendencia ha tenido en laevolucioacuten de las ideas cientiacuteficas en el campo de la quiacutemica ha sidola ordenacioacuten o clasificacioacuten perioacutedica de las sustancias simples yde acuerdo con la teoriacutea atoacutemica de los elementos correspondientes
A principios del siglo XIX se conociacutean maacutes de cincuentaelementos (sustancias simples) algunos de los cuales presentabanpropiedades parecidas Por ejemplo el litio el sodio y el potasioteniacutean caracteriacutesticas de metales y se combinaban con el agua enreacciones explosivas Esto sugirioacute la posibilidad de ordenar los
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elementos en grupos con propiedades semejantes para asiacutefacilitar su estudio La historia de esta clasificacioacuten y ordenacioacuten escompleja y extensa en el tiempo
La maacutes importante de las primeras clasificaciones y precursorade la actual fue realizada a finales del siglo XIX por el cientiacutefico rusoMendeleiev y el alemaacuten Meyer Esta clasificacioacuten situaba loselementos en orden creciente de masa atoacutemica pero lo maacutesdestacado de sus trabajos fue que dejaron huecos en la tabla paralos elementos que se pudiesen descubrir posteriormente e inclusopredijeron las propiedades que estos debiacutean de tener seguacuten suposicioacuten en la tabla
Finalmente en el siglo XX se observoacute que la ordenacioacuten deMendeleiev teniacutea algunas irregularidades pues las propiedades dealguacuten elemento no respondiacutean a la posicioacuten asignada Se comproboacuteque no es la masa atoacutemica la que determina las propiedades de loselementos sino su nuacutemero atoacutemico lo que permitioacute ordenar loselementos en orden creciente de su nuacutemero atoacutemico en la tablao sistema perioacutedico actual
La clasificacioacuten perioacutedica actual de las sustancias simples y delos elementos que les corresponden se conoce como tablaperioacutedica de los elementos (TP o SP) Consiste en unaagrupacioacuten en filas y columnas de tamantildeo desigual seguacuten el ordencreciente de nuacutemeros atoacutemicos Las columnas se denominan grupos o familias y en ellas se
encuentran los elementos de propiedades parecidas Las filas horizontales se llaman periacuteodos y a lo largo de cada
uno las propiedades variacutean gradualmente La TP consta de 18 grupos ocho de ellos denominados con
Mendeleiev
Meyer
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un nuacutemero y la letra A y otros ocho con la letra B La nomenclaturade la IUPAC (Unioacuten Internacional de Quiacutemica pura y aplicada)numera los grupos del 1 al 18
Los grupos A (1 2 y 13 al18) situados a ambos extremos sonlos llamados elementos representativos Tienen nombre propio
Los elementos de los grupos B (3 al 12) situados en el centrose llaman elementos de transicioacuten
Los elementos que estaacuten en la parte inferior de la tabla sellaman elementos de transicioacuten interna y se denominanlantaacutenidos y actiacutenidos Son dos series de 14 elementos que por suspropiedades ocupariacutean un solo lugar en la tabla
Hay siete periacuteodos (filas) que empiezan siempre con unmetal alcalino y terminan con un haloacutegeno seguido de un gas noble Los elementos se clasifican en metales y no metales
A grandes rasgos los metales que son la mayoriacutea ocupan laparte izquierda y central de la tabla y los no metales la derechasalvo los gases nobles Junto a la liacutenea escalonada y maacutes gruesaque los separa se encuentran los semimetales que presentanpropiedades intermedias entre las metaacutelicas y las no metaacutelicas
METALES NO METALES
Elevados puntos de fusioacuten y ebullicioacuten (todosexcepto el mercurio son soacutelidos a temperaturaambiente)
Bajos puntos de fusioacuten y ebullicioacuten (algunos songases a temperatura ambiente)
Densidades altas generalmente Densidades bajas
Color y brillo especial llamado metaacutelico No suelen tener brillo son de diferentes colores
Resistencia a la rotura mediante golpes Fraacutegiles se rompen faacutecilmente en estado soacutelido
Se pueden modelar en forma de hilos o chapas Los soacutelidos no pueden formar alambres ni laacuteminas
Conducen bien la corriente eleacutectrica y el calor No conducen bien la corriente eleacutectrica ni el calor
Forman iones positivos con facilidad Forman iones negativos con facilidad
El hidroacutegeno se situacutea a menudo en el grupo 1 de la tablaperioacutedica metales alcalinos aunque la mayoriacutea de sus propiedadesno coinciden con los demaacutes elementos de este grupo El hidroacutegenopresenta propiedades maacutes cercanas a la de los no metales y resultamaacutes correcto no asociarle a ninguacuten grupo Los gases nobles estaacuten situados en el grupo VIIIA (18) y son
muy inertes es decir que no se combinan praacutecticamente con otroselementos para dar compuestos A temperatura ambiente sepresentan en estado gaseoso y su moleacutecula estaacute formada por unsoacutelo aacutetomo
AAA ccc ttt iii vvv iii ddd aaa ddd eee sss LLLAAA TTTAAABBBLLLAAA PPPEEERRRIIIOacuteOacuteOacuteDDDIIICCCAAA DDDEEE LLLOOOSSS EEELLLEEEMMMEEENNNTTTOOOSSS
24)Escribe el siacutembolo y el nombre de los siguientes elementos Los alcalinos Los haloacutegenos Los gaseosos los liacutequidos Los no metales Los semimetales Los gases nobles El segundo periodo
25)Clasifica los siguientes elementos como gases nobles metales nometales o semimetales e indica el periodo y grupo al que pertenecen
Litio Magnesio Cloro Yodo Oro Neoacuten Xenoacuten Carbono Nitroacutegeno Helio
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26)A continuacioacuten tienes los nuacutemeros atoacutemicos de cuatro aacutetomosdesconocidos Clasifiacutecalos en metales no metales y gases nobles eindica el periodo y grupo al que pertenecen
A(Z=6) B(Z=18) C(Z=16) D(Z=20)
27) iquestA queacute elemento se pareceraacute maacutes el azufre (quiacutemicamente hablando)al foacutesforo o al oxiacutegeno Expliacutecalo
5- Radiactividad
En general los nuacutecleos de los aacutetomos no cambian cuandoestos participan en transformaciones fiacutesicas ordinarias o quiacutemicasSin embargo los nuacutecleos de algunos isoacutetopos de ciertos elementosquiacutemicos pueden sufrir cambios que denominaremos reaccionesnucleares y que pueden ser
bull La radiactividad La peacuterdida ganancia o trasformacioacuten dealgunas partiacuteculas de su nuacutecleo
bull Fisioacuten nuclear La rotura de un nuacutecleo para dar otros nuacutecleosmaacutes pequentildeos
bull Fusioacuten nuclear La unioacuten del nuacutecleo de dos aacutetomos pequentildeospara dar un nuacutecleo mayor
Cuando los aacutetomos de un elemento sufren uno de estosprocesos se convierten en aacutetomos de un elemento quiacutemico diferente
51- RadiactividadEs el proceso que experimentan algunos nuacutecleos atoacutemicos que
les lleva a emitir radiacioacuten Esta puede ser de tres tipos
Se llaman isoacutetopos radiactivos los que emiten estas radiaciones
52- Fisioacuten nuclearAlgunos nuacutecleos de isoacutetopos radiactivos de elementos con
aacutetomos muy grandes como el uranio o el plutonio se rompen paradar nuacutecleos de aacutetomos maacutes pequentildeos
El proceso de fisioacuten nuclear se inicia al bombardear el nuacutecleogrande con partiacuteculas como neutrones que hacen que el nuacutecleo separta formando nuacutecleos de aacutetomos de tamantildeo intermedio Ademaacutesde nuacutecleos maacutes pequentildeos se liberan tambieacuten neutrones que soncapaces de romper otros nuacutecleos grandes en lo que se denomina un
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proceso en cadena En estas acciones se libera una grancantidad de energiacutea denominada energiacutea nuclear que seaprovecha en las centrales nucleares para obtener energiacutea eleacutectricaEsta energiacutea tambieacuten es la responsable del efecto devastador de lasbombas atoacutemicas y de los misiles nucleares
53- Fusioacuten nuclearAlgunos nuacutecleos de aacutetomos muy pequentildeos se pueden unir para
dar nuacutecleos de aacutetomos mayoresDos aacutetomos de hidroacutegeno (sus isoacutetopos deuterio o tritio)
pueden unir sus nuacutecleos y convertirse en un aacutetomo de helio Esteproceso que tiene lugar en el Sol y en las demaacutes estrellasdesprende una gran energiacutea La fusioacuten nuclear se podriacutea utilizarpues como fuente de energiacutea
Tendriacutea la ventaja de que no se producen residuos radiactivosPor tanto seriacutea mucho mejor que la energiacutea de fisioacuten aunque tieneel problema de que para que se produzca la fusioacuten de los nuacutecleoslos aacutetomos deben alcanzar temperaturas extraordinariamente altas yla tecnologiacutea todaviacutea no ha avanzado lo suficiente como para lograrla fusioacuten en unas condiciones rentables
54- Aplicaciones de los isoacutetopos radiactivosTeniendo en cuenta los procesos que sufren los isoacutetopos
radiactivos podemos sentildealar tres aplicaciones principalesbull Como fuente de energiacuteabull En investigaciones y experimentos cientiacuteficosbull En medicina
Aplicacioacuten como fuente de energiacuteaEn las centrales nucleares se obtienen grandes cantidades de
energiacutea aprovechando la fisioacuten de isoacutetopos radiactivos Loscombustibles maacutes habituales de estas centrales son uranio y plutonioConcretamente los isoacutetopos maacutes utilizados son
Tambieacuten se puede aprovechar la energiacutea nuclear para fabricarpilas de muy larga duracioacuten Son pilas alimentadas por plutonio-238Se utilizan en los marcapasos en equipos de medicioacuten en sondasespaciales o en estaciones mariacutetimas o terrestres que se encuentranen lugares de difiacutecil acceso
Aplicacioacuten en investigaciones y experimentos cientiacuteficosLos nuacutecleos de los isoacutetopos radiactivos se desintegran
emitiendo radiacioacuten alfa beta o gamma Los isoacutetopos radiactivostienen diferentes usos
bull Para determinar la antiguumledad de un hallazgo arqueoloacutegicoo histoacuterico Cada isoacutetopo se desintegra a un ritmo que depende dela cantidad de aacutetomos presentes y de su tipo Podemos medir lavelocidad a la que estos isoacutetopos emiten radiacioacuten mediante unaparato denominado contador Geiger Esto nos permitiraacute conocer laantiguumledad de un material que contenga el isoacutetopo
bull En investigacioacuten se utilizan como rastreadores para saberen queacute se transforma exactamente una sustancia en una reaccioacuten
La fusioacuten nuclear es la responsabledel brillo de las estrellas
En 1986 se produjo un accidente enChernobil (Ucrania) Ocasionoacute miles
de muertes directas hubo queevacuar a unas 350000 personas y la
radiacioacuten se extendioacute por variospaiacuteses europeos como Finlandia o
NoruegaLas personas expuestas a la radiacioacuten
tienen un riesgo elevado de sufrir laformacioacuten de tumores o de dar a luz a
nintildeos con malformaciones
El isoacutetopo carbono-14 permitedeterminar la antiguumledad de una gran
cantidad de restos arqueoloacutegicos
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quiacutemica Estos estudios son especialmente importantes para conocercoacutemo transcurren las reacciones en los organismos vivos
bull En investigaciones forenses se utilizan teacutecnicas de isoacutetoposradiactivos para detectar residuos de municioacuten
Aplicacioacuten meacutedicaEl mayor nuacutemero de aplicaciones de los isoacutetopos radiactivos se
da en medicina donde se emplean para determinados finesbull Para diagnosticar algunas enfermedades se introduce en
los enfermos (bebiendo o inyectando un liacutequido) una sustancia quecontiene un isoacutetopo radiactivo que emita radiacioacuten de baja energiacuteaEsa sustancia se fija en el oacutergano que se quiere analizar y permiteobservarlo registrando la radiacioacuten que emite A estas sustanciasque se utilizan como indicadores meacutedicos se les llamaradioisoacutetopos
bull Para curar ciertos tipos de caacutencer El caacutencer hace quealgunas ceacutelulas se reproduzcan raacutepidamente y originen un tumor Losradioisoacutetopos que emiten radiacioacuten de alta energiacutea afectan al procesode reproduccioacuten celular Si administramos estos radioisoacutetopos a unenfermo de caacutencer la radiacioacuten emitida por los nuacutecleos que sedesintegran eliminaraacute maacutes ceacutelulas cancerosas que ceacutelulas normalesya que estas uacuteltimas se reproducen maacutes lentamente En esto se basala radioterapia que usa los isoacutetopos Au-198 Sr-90 o Co-60
55- Los residuos radiactivosTodas las actividades relacionadas con los isoacutetopos radiactivos
generan residuos que hay que tratar y almacenar convenientementeSon residuos los restos de combustible nuclear y los materiales quese utilizaron para el diagnoacutestico o tratamiento de enfermedadesTambieacuten se consideran residuos aquellos objetos que han estado encontacto con material radiactivo y que se han podido contaminarcomo utensilios de taller embalajes etc
Los residuos radiactivos presentan dos caracteriacutesticas fundamentalesbull Son muy peligrosos Pequentildeas cantidades de residuo
pueden emitir radiacioacuten peligrosa para la salud humanabull Son muy duraderos Algunos siguen emitiendo radiacioacuten
durante miles de antildeosSe clasifican en residuos de baja media y alta actividadLos residuos de baja y media actividad son aquellos que
dejan de ser peligrosos para la salud pasados unos trescientos antildeoscomo maacuteximo
Los residuos de alta actividad proceden de restos decombustible de las centrales nucleares o del armamento nuclearTardaraacuten miles de antildeos en dejar de ser nocivos para la salud
AAA ccc ttt iii vvv iii ddd aaa ddd eee sss RRRAAADDDIIIAAACCCTTTIIIVVVIIIDDDAAADDD
28) Piensa y elige las respuestas correctas Cuando se produce la fisioacuten nuclear Se rompen las partiacuteculas presentes en el nuacutecleo atoacutemico y se ibera
una gran cantidad de energiacutea Se unen entre siacute las partiacuteculas presentes en el nuacutecleo atoacutemico y se
libera energiacutea
Actualmente se investiga paraconseguir que los radioisoacutetopos dantildeen
el mayor nuacutemero de ceacutelulascancerosas y el menor nuacutemero de
ceacutelulas sanas Se utiliza para ello lananotecnologiacutea Esta teacutecnica trata de
recubrir los radioisoacutetopos con unaestructura que reconoce sustancias
quiacutemicas que solo existen en lasceacutelulas cancerosas y asiacute evita que
destruyan ceacutelulas sanas
Por seguridad los operarios debenutilizar equipamiento y vestimenta
convenientes que les protejan de todocontacto con los residuos nucleares
Los residuos de baja y media actividadse almacenan en instalaciones poco
profundas son los llamadoscementerios nucleares En Espantildeahay uno en El Cabril (Coacuterdoba)
Los residuos de alta actividad debenalmacenarse en instalaciones establesa maacutes de 500 metros de profundidad
En ocasiones estos residuos sealmacenan en las propias centrales
nucleares
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Se desintegra el nuacutecleo en varios pedazos liberaacutendose energiacutea en elproceso
El nuacutecleo se transforma en nuacutecleos de otros elementos quiacutemicosdiferentes
29)Explica en pocas palabras en queacute consistena) La fusioacuten nuclear b) La fisioacuten nuclear
30)iquestCuaacutel es la ventaja de utilizar bateriacuteas con materiales radiactivos
31)iquestPor queacute las centrales nucleares no son bien recibidas por loshabitantes de los pueblos vecinos
32)iquestCuaacutel es la ventaja de las centrales nucleares frente a otras centralesteacutermicas como las de petroacuteleo Piensa en las consecuencias para elmedio ambiente de cada tipo de central
33)iquestQueacute es un radioisoacutetopo Enumera algunas de las aplicaciones deciertos isoacutetopos radiactivos en investigaciones y experimentoscientiacuteficos
34)Los teacutecnicos que realizan las radiografiacuteas abandonan la sala en la queestaacute el paciente justo antes de tomar la imagen iquestDe queacute se protegen
35)Si la radiactividad es peligrosa iquestcoacutemo es que se utilizan algunos isoacutetoposradiactivos para curar enfermedades como el caacutencer iquestCuaacuteles son
36)iquestQueacute queremos decir cuando afirmamos que la energiacutea nuclear es unaenergiacutea limpia iquestEs que no contaminan los residuos nucleares
37)iquestDe doacutende proceden los residuos nucleares iquestPor queacute son tanpeligrosos los residuos nucleares
38)Cita algunos de los meacutetodos empleados para almacenar los residuosnucleares iquestPor queacute se prohibioacute el vertido de residuos nucleares al mar
39) iquestQueacute medidas de seguridad consideras que deberiacutean adoptar laspersonas que manipulan residuos radiactivos
AAA ccc ttt iii vvv iii ddd aaa ddd eee sss CCCooommmpppllleeemmmeeennntttaaarrriiiaaasss
40) Glosario de teacuterminos del tema
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elementos en grupos con propiedades semejantes para asiacutefacilitar su estudio La historia de esta clasificacioacuten y ordenacioacuten escompleja y extensa en el tiempo
La maacutes importante de las primeras clasificaciones y precursorade la actual fue realizada a finales del siglo XIX por el cientiacutefico rusoMendeleiev y el alemaacuten Meyer Esta clasificacioacuten situaba loselementos en orden creciente de masa atoacutemica pero lo maacutesdestacado de sus trabajos fue que dejaron huecos en la tabla paralos elementos que se pudiesen descubrir posteriormente e inclusopredijeron las propiedades que estos debiacutean de tener seguacuten suposicioacuten en la tabla
Finalmente en el siglo XX se observoacute que la ordenacioacuten deMendeleiev teniacutea algunas irregularidades pues las propiedades dealguacuten elemento no respondiacutean a la posicioacuten asignada Se comproboacuteque no es la masa atoacutemica la que determina las propiedades de loselementos sino su nuacutemero atoacutemico lo que permitioacute ordenar loselementos en orden creciente de su nuacutemero atoacutemico en la tablao sistema perioacutedico actual
La clasificacioacuten perioacutedica actual de las sustancias simples y delos elementos que les corresponden se conoce como tablaperioacutedica de los elementos (TP o SP) Consiste en unaagrupacioacuten en filas y columnas de tamantildeo desigual seguacuten el ordencreciente de nuacutemeros atoacutemicos Las columnas se denominan grupos o familias y en ellas se
encuentran los elementos de propiedades parecidas Las filas horizontales se llaman periacuteodos y a lo largo de cada
uno las propiedades variacutean gradualmente La TP consta de 18 grupos ocho de ellos denominados con
Mendeleiev
Meyer
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un nuacutemero y la letra A y otros ocho con la letra B La nomenclaturade la IUPAC (Unioacuten Internacional de Quiacutemica pura y aplicada)numera los grupos del 1 al 18
Los grupos A (1 2 y 13 al18) situados a ambos extremos sonlos llamados elementos representativos Tienen nombre propio
Los elementos de los grupos B (3 al 12) situados en el centrose llaman elementos de transicioacuten
Los elementos que estaacuten en la parte inferior de la tabla sellaman elementos de transicioacuten interna y se denominanlantaacutenidos y actiacutenidos Son dos series de 14 elementos que por suspropiedades ocupariacutean un solo lugar en la tabla
Hay siete periacuteodos (filas) que empiezan siempre con unmetal alcalino y terminan con un haloacutegeno seguido de un gas noble Los elementos se clasifican en metales y no metales
A grandes rasgos los metales que son la mayoriacutea ocupan laparte izquierda y central de la tabla y los no metales la derechasalvo los gases nobles Junto a la liacutenea escalonada y maacutes gruesaque los separa se encuentran los semimetales que presentanpropiedades intermedias entre las metaacutelicas y las no metaacutelicas
METALES NO METALES
Elevados puntos de fusioacuten y ebullicioacuten (todosexcepto el mercurio son soacutelidos a temperaturaambiente)
Bajos puntos de fusioacuten y ebullicioacuten (algunos songases a temperatura ambiente)
Densidades altas generalmente Densidades bajas
Color y brillo especial llamado metaacutelico No suelen tener brillo son de diferentes colores
Resistencia a la rotura mediante golpes Fraacutegiles se rompen faacutecilmente en estado soacutelido
Se pueden modelar en forma de hilos o chapas Los soacutelidos no pueden formar alambres ni laacuteminas
Conducen bien la corriente eleacutectrica y el calor No conducen bien la corriente eleacutectrica ni el calor
Forman iones positivos con facilidad Forman iones negativos con facilidad
El hidroacutegeno se situacutea a menudo en el grupo 1 de la tablaperioacutedica metales alcalinos aunque la mayoriacutea de sus propiedadesno coinciden con los demaacutes elementos de este grupo El hidroacutegenopresenta propiedades maacutes cercanas a la de los no metales y resultamaacutes correcto no asociarle a ninguacuten grupo Los gases nobles estaacuten situados en el grupo VIIIA (18) y son
muy inertes es decir que no se combinan praacutecticamente con otroselementos para dar compuestos A temperatura ambiente sepresentan en estado gaseoso y su moleacutecula estaacute formada por unsoacutelo aacutetomo
AAA ccc ttt iii vvv iii ddd aaa ddd eee sss LLLAAA TTTAAABBBLLLAAA PPPEEERRRIIIOacuteOacuteOacuteDDDIIICCCAAA DDDEEE LLLOOOSSS EEELLLEEEMMMEEENNNTTTOOOSSS
24)Escribe el siacutembolo y el nombre de los siguientes elementos Los alcalinos Los haloacutegenos Los gaseosos los liacutequidos Los no metales Los semimetales Los gases nobles El segundo periodo
25)Clasifica los siguientes elementos como gases nobles metales nometales o semimetales e indica el periodo y grupo al que pertenecen
Litio Magnesio Cloro Yodo Oro Neoacuten Xenoacuten Carbono Nitroacutegeno Helio
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26)A continuacioacuten tienes los nuacutemeros atoacutemicos de cuatro aacutetomosdesconocidos Clasifiacutecalos en metales no metales y gases nobles eindica el periodo y grupo al que pertenecen
A(Z=6) B(Z=18) C(Z=16) D(Z=20)
27) iquestA queacute elemento se pareceraacute maacutes el azufre (quiacutemicamente hablando)al foacutesforo o al oxiacutegeno Expliacutecalo
5- Radiactividad
En general los nuacutecleos de los aacutetomos no cambian cuandoestos participan en transformaciones fiacutesicas ordinarias o quiacutemicasSin embargo los nuacutecleos de algunos isoacutetopos de ciertos elementosquiacutemicos pueden sufrir cambios que denominaremos reaccionesnucleares y que pueden ser
bull La radiactividad La peacuterdida ganancia o trasformacioacuten dealgunas partiacuteculas de su nuacutecleo
bull Fisioacuten nuclear La rotura de un nuacutecleo para dar otros nuacutecleosmaacutes pequentildeos
bull Fusioacuten nuclear La unioacuten del nuacutecleo de dos aacutetomos pequentildeospara dar un nuacutecleo mayor
Cuando los aacutetomos de un elemento sufren uno de estosprocesos se convierten en aacutetomos de un elemento quiacutemico diferente
51- RadiactividadEs el proceso que experimentan algunos nuacutecleos atoacutemicos que
les lleva a emitir radiacioacuten Esta puede ser de tres tipos
Se llaman isoacutetopos radiactivos los que emiten estas radiaciones
52- Fisioacuten nuclearAlgunos nuacutecleos de isoacutetopos radiactivos de elementos con
aacutetomos muy grandes como el uranio o el plutonio se rompen paradar nuacutecleos de aacutetomos maacutes pequentildeos
El proceso de fisioacuten nuclear se inicia al bombardear el nuacutecleogrande con partiacuteculas como neutrones que hacen que el nuacutecleo separta formando nuacutecleos de aacutetomos de tamantildeo intermedio Ademaacutesde nuacutecleos maacutes pequentildeos se liberan tambieacuten neutrones que soncapaces de romper otros nuacutecleos grandes en lo que se denomina un
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proceso en cadena En estas acciones se libera una grancantidad de energiacutea denominada energiacutea nuclear que seaprovecha en las centrales nucleares para obtener energiacutea eleacutectricaEsta energiacutea tambieacuten es la responsable del efecto devastador de lasbombas atoacutemicas y de los misiles nucleares
53- Fusioacuten nuclearAlgunos nuacutecleos de aacutetomos muy pequentildeos se pueden unir para
dar nuacutecleos de aacutetomos mayoresDos aacutetomos de hidroacutegeno (sus isoacutetopos deuterio o tritio)
pueden unir sus nuacutecleos y convertirse en un aacutetomo de helio Esteproceso que tiene lugar en el Sol y en las demaacutes estrellasdesprende una gran energiacutea La fusioacuten nuclear se podriacutea utilizarpues como fuente de energiacutea
Tendriacutea la ventaja de que no se producen residuos radiactivosPor tanto seriacutea mucho mejor que la energiacutea de fisioacuten aunque tieneel problema de que para que se produzca la fusioacuten de los nuacutecleoslos aacutetomos deben alcanzar temperaturas extraordinariamente altas yla tecnologiacutea todaviacutea no ha avanzado lo suficiente como para lograrla fusioacuten en unas condiciones rentables
54- Aplicaciones de los isoacutetopos radiactivosTeniendo en cuenta los procesos que sufren los isoacutetopos
radiactivos podemos sentildealar tres aplicaciones principalesbull Como fuente de energiacuteabull En investigaciones y experimentos cientiacuteficosbull En medicina
Aplicacioacuten como fuente de energiacuteaEn las centrales nucleares se obtienen grandes cantidades de
energiacutea aprovechando la fisioacuten de isoacutetopos radiactivos Loscombustibles maacutes habituales de estas centrales son uranio y plutonioConcretamente los isoacutetopos maacutes utilizados son
Tambieacuten se puede aprovechar la energiacutea nuclear para fabricarpilas de muy larga duracioacuten Son pilas alimentadas por plutonio-238Se utilizan en los marcapasos en equipos de medicioacuten en sondasespaciales o en estaciones mariacutetimas o terrestres que se encuentranen lugares de difiacutecil acceso
Aplicacioacuten en investigaciones y experimentos cientiacuteficosLos nuacutecleos de los isoacutetopos radiactivos se desintegran
emitiendo radiacioacuten alfa beta o gamma Los isoacutetopos radiactivostienen diferentes usos
bull Para determinar la antiguumledad de un hallazgo arqueoloacutegicoo histoacuterico Cada isoacutetopo se desintegra a un ritmo que depende dela cantidad de aacutetomos presentes y de su tipo Podemos medir lavelocidad a la que estos isoacutetopos emiten radiacioacuten mediante unaparato denominado contador Geiger Esto nos permitiraacute conocer laantiguumledad de un material que contenga el isoacutetopo
bull En investigacioacuten se utilizan como rastreadores para saberen queacute se transforma exactamente una sustancia en una reaccioacuten
La fusioacuten nuclear es la responsabledel brillo de las estrellas
En 1986 se produjo un accidente enChernobil (Ucrania) Ocasionoacute miles
de muertes directas hubo queevacuar a unas 350000 personas y la
radiacioacuten se extendioacute por variospaiacuteses europeos como Finlandia o
NoruegaLas personas expuestas a la radiacioacuten
tienen un riesgo elevado de sufrir laformacioacuten de tumores o de dar a luz a
nintildeos con malformaciones
El isoacutetopo carbono-14 permitedeterminar la antiguumledad de una gran
cantidad de restos arqueoloacutegicos
ESPA UNIDAD 5 DISCONTINUIDAD DE LA MATERIA ESTRUCTURA ATOacuteMICA - 13
4ordm CCNN - 13
quiacutemica Estos estudios son especialmente importantes para conocercoacutemo transcurren las reacciones en los organismos vivos
bull En investigaciones forenses se utilizan teacutecnicas de isoacutetoposradiactivos para detectar residuos de municioacuten
Aplicacioacuten meacutedicaEl mayor nuacutemero de aplicaciones de los isoacutetopos radiactivos se
da en medicina donde se emplean para determinados finesbull Para diagnosticar algunas enfermedades se introduce en
los enfermos (bebiendo o inyectando un liacutequido) una sustancia quecontiene un isoacutetopo radiactivo que emita radiacioacuten de baja energiacuteaEsa sustancia se fija en el oacutergano que se quiere analizar y permiteobservarlo registrando la radiacioacuten que emite A estas sustanciasque se utilizan como indicadores meacutedicos se les llamaradioisoacutetopos
bull Para curar ciertos tipos de caacutencer El caacutencer hace quealgunas ceacutelulas se reproduzcan raacutepidamente y originen un tumor Losradioisoacutetopos que emiten radiacioacuten de alta energiacutea afectan al procesode reproduccioacuten celular Si administramos estos radioisoacutetopos a unenfermo de caacutencer la radiacioacuten emitida por los nuacutecleos que sedesintegran eliminaraacute maacutes ceacutelulas cancerosas que ceacutelulas normalesya que estas uacuteltimas se reproducen maacutes lentamente En esto se basala radioterapia que usa los isoacutetopos Au-198 Sr-90 o Co-60
55- Los residuos radiactivosTodas las actividades relacionadas con los isoacutetopos radiactivos
generan residuos que hay que tratar y almacenar convenientementeSon residuos los restos de combustible nuclear y los materiales quese utilizaron para el diagnoacutestico o tratamiento de enfermedadesTambieacuten se consideran residuos aquellos objetos que han estado encontacto con material radiactivo y que se han podido contaminarcomo utensilios de taller embalajes etc
Los residuos radiactivos presentan dos caracteriacutesticas fundamentalesbull Son muy peligrosos Pequentildeas cantidades de residuo
pueden emitir radiacioacuten peligrosa para la salud humanabull Son muy duraderos Algunos siguen emitiendo radiacioacuten
durante miles de antildeosSe clasifican en residuos de baja media y alta actividadLos residuos de baja y media actividad son aquellos que
dejan de ser peligrosos para la salud pasados unos trescientos antildeoscomo maacuteximo
Los residuos de alta actividad proceden de restos decombustible de las centrales nucleares o del armamento nuclearTardaraacuten miles de antildeos en dejar de ser nocivos para la salud
AAA ccc ttt iii vvv iii ddd aaa ddd eee sss RRRAAADDDIIIAAACCCTTTIIIVVVIIIDDDAAADDD
28) Piensa y elige las respuestas correctas Cuando se produce la fisioacuten nuclear Se rompen las partiacuteculas presentes en el nuacutecleo atoacutemico y se ibera
una gran cantidad de energiacutea Se unen entre siacute las partiacuteculas presentes en el nuacutecleo atoacutemico y se
libera energiacutea
Actualmente se investiga paraconseguir que los radioisoacutetopos dantildeen
el mayor nuacutemero de ceacutelulascancerosas y el menor nuacutemero de
ceacutelulas sanas Se utiliza para ello lananotecnologiacutea Esta teacutecnica trata de
recubrir los radioisoacutetopos con unaestructura que reconoce sustancias
quiacutemicas que solo existen en lasceacutelulas cancerosas y asiacute evita que
destruyan ceacutelulas sanas
Por seguridad los operarios debenutilizar equipamiento y vestimenta
convenientes que les protejan de todocontacto con los residuos nucleares
Los residuos de baja y media actividadse almacenan en instalaciones poco
profundas son los llamadoscementerios nucleares En Espantildeahay uno en El Cabril (Coacuterdoba)
Los residuos de alta actividad debenalmacenarse en instalaciones establesa maacutes de 500 metros de profundidad
En ocasiones estos residuos sealmacenan en las propias centrales
nucleares
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Se desintegra el nuacutecleo en varios pedazos liberaacutendose energiacutea en elproceso
El nuacutecleo se transforma en nuacutecleos de otros elementos quiacutemicosdiferentes
29)Explica en pocas palabras en queacute consistena) La fusioacuten nuclear b) La fisioacuten nuclear
30)iquestCuaacutel es la ventaja de utilizar bateriacuteas con materiales radiactivos
31)iquestPor queacute las centrales nucleares no son bien recibidas por loshabitantes de los pueblos vecinos
32)iquestCuaacutel es la ventaja de las centrales nucleares frente a otras centralesteacutermicas como las de petroacuteleo Piensa en las consecuencias para elmedio ambiente de cada tipo de central
33)iquestQueacute es un radioisoacutetopo Enumera algunas de las aplicaciones deciertos isoacutetopos radiactivos en investigaciones y experimentoscientiacuteficos
34)Los teacutecnicos que realizan las radiografiacuteas abandonan la sala en la queestaacute el paciente justo antes de tomar la imagen iquestDe queacute se protegen
35)Si la radiactividad es peligrosa iquestcoacutemo es que se utilizan algunos isoacutetoposradiactivos para curar enfermedades como el caacutencer iquestCuaacuteles son
36)iquestQueacute queremos decir cuando afirmamos que la energiacutea nuclear es unaenergiacutea limpia iquestEs que no contaminan los residuos nucleares
37)iquestDe doacutende proceden los residuos nucleares iquestPor queacute son tanpeligrosos los residuos nucleares
38)Cita algunos de los meacutetodos empleados para almacenar los residuosnucleares iquestPor queacute se prohibioacute el vertido de residuos nucleares al mar
39) iquestQueacute medidas de seguridad consideras que deberiacutean adoptar laspersonas que manipulan residuos radiactivos
AAA ccc ttt iii vvv iii ddd aaa ddd eee sss CCCooommmpppllleeemmmeeennntttaaarrriiiaaasss
40) Glosario de teacuterminos del tema
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un nuacutemero y la letra A y otros ocho con la letra B La nomenclaturade la IUPAC (Unioacuten Internacional de Quiacutemica pura y aplicada)numera los grupos del 1 al 18
Los grupos A (1 2 y 13 al18) situados a ambos extremos sonlos llamados elementos representativos Tienen nombre propio
Los elementos de los grupos B (3 al 12) situados en el centrose llaman elementos de transicioacuten
Los elementos que estaacuten en la parte inferior de la tabla sellaman elementos de transicioacuten interna y se denominanlantaacutenidos y actiacutenidos Son dos series de 14 elementos que por suspropiedades ocupariacutean un solo lugar en la tabla
Hay siete periacuteodos (filas) que empiezan siempre con unmetal alcalino y terminan con un haloacutegeno seguido de un gas noble Los elementos se clasifican en metales y no metales
A grandes rasgos los metales que son la mayoriacutea ocupan laparte izquierda y central de la tabla y los no metales la derechasalvo los gases nobles Junto a la liacutenea escalonada y maacutes gruesaque los separa se encuentran los semimetales que presentanpropiedades intermedias entre las metaacutelicas y las no metaacutelicas
METALES NO METALES
Elevados puntos de fusioacuten y ebullicioacuten (todosexcepto el mercurio son soacutelidos a temperaturaambiente)
Bajos puntos de fusioacuten y ebullicioacuten (algunos songases a temperatura ambiente)
Densidades altas generalmente Densidades bajas
Color y brillo especial llamado metaacutelico No suelen tener brillo son de diferentes colores
Resistencia a la rotura mediante golpes Fraacutegiles se rompen faacutecilmente en estado soacutelido
Se pueden modelar en forma de hilos o chapas Los soacutelidos no pueden formar alambres ni laacuteminas
Conducen bien la corriente eleacutectrica y el calor No conducen bien la corriente eleacutectrica ni el calor
Forman iones positivos con facilidad Forman iones negativos con facilidad
El hidroacutegeno se situacutea a menudo en el grupo 1 de la tablaperioacutedica metales alcalinos aunque la mayoriacutea de sus propiedadesno coinciden con los demaacutes elementos de este grupo El hidroacutegenopresenta propiedades maacutes cercanas a la de los no metales y resultamaacutes correcto no asociarle a ninguacuten grupo Los gases nobles estaacuten situados en el grupo VIIIA (18) y son
muy inertes es decir que no se combinan praacutecticamente con otroselementos para dar compuestos A temperatura ambiente sepresentan en estado gaseoso y su moleacutecula estaacute formada por unsoacutelo aacutetomo
AAA ccc ttt iii vvv iii ddd aaa ddd eee sss LLLAAA TTTAAABBBLLLAAA PPPEEERRRIIIOacuteOacuteOacuteDDDIIICCCAAA DDDEEE LLLOOOSSS EEELLLEEEMMMEEENNNTTTOOOSSS
24)Escribe el siacutembolo y el nombre de los siguientes elementos Los alcalinos Los haloacutegenos Los gaseosos los liacutequidos Los no metales Los semimetales Los gases nobles El segundo periodo
25)Clasifica los siguientes elementos como gases nobles metales nometales o semimetales e indica el periodo y grupo al que pertenecen
Litio Magnesio Cloro Yodo Oro Neoacuten Xenoacuten Carbono Nitroacutegeno Helio
ESPA UNIDAD 5 DISCONTINUIDAD DE LA MATERIA ESTRUCTURA ATOacuteMICA - 11
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26)A continuacioacuten tienes los nuacutemeros atoacutemicos de cuatro aacutetomosdesconocidos Clasifiacutecalos en metales no metales y gases nobles eindica el periodo y grupo al que pertenecen
A(Z=6) B(Z=18) C(Z=16) D(Z=20)
27) iquestA queacute elemento se pareceraacute maacutes el azufre (quiacutemicamente hablando)al foacutesforo o al oxiacutegeno Expliacutecalo
5- Radiactividad
En general los nuacutecleos de los aacutetomos no cambian cuandoestos participan en transformaciones fiacutesicas ordinarias o quiacutemicasSin embargo los nuacutecleos de algunos isoacutetopos de ciertos elementosquiacutemicos pueden sufrir cambios que denominaremos reaccionesnucleares y que pueden ser
bull La radiactividad La peacuterdida ganancia o trasformacioacuten dealgunas partiacuteculas de su nuacutecleo
bull Fisioacuten nuclear La rotura de un nuacutecleo para dar otros nuacutecleosmaacutes pequentildeos
bull Fusioacuten nuclear La unioacuten del nuacutecleo de dos aacutetomos pequentildeospara dar un nuacutecleo mayor
Cuando los aacutetomos de un elemento sufren uno de estosprocesos se convierten en aacutetomos de un elemento quiacutemico diferente
51- RadiactividadEs el proceso que experimentan algunos nuacutecleos atoacutemicos que
les lleva a emitir radiacioacuten Esta puede ser de tres tipos
Se llaman isoacutetopos radiactivos los que emiten estas radiaciones
52- Fisioacuten nuclearAlgunos nuacutecleos de isoacutetopos radiactivos de elementos con
aacutetomos muy grandes como el uranio o el plutonio se rompen paradar nuacutecleos de aacutetomos maacutes pequentildeos
El proceso de fisioacuten nuclear se inicia al bombardear el nuacutecleogrande con partiacuteculas como neutrones que hacen que el nuacutecleo separta formando nuacutecleos de aacutetomos de tamantildeo intermedio Ademaacutesde nuacutecleos maacutes pequentildeos se liberan tambieacuten neutrones que soncapaces de romper otros nuacutecleos grandes en lo que se denomina un
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proceso en cadena En estas acciones se libera una grancantidad de energiacutea denominada energiacutea nuclear que seaprovecha en las centrales nucleares para obtener energiacutea eleacutectricaEsta energiacutea tambieacuten es la responsable del efecto devastador de lasbombas atoacutemicas y de los misiles nucleares
53- Fusioacuten nuclearAlgunos nuacutecleos de aacutetomos muy pequentildeos se pueden unir para
dar nuacutecleos de aacutetomos mayoresDos aacutetomos de hidroacutegeno (sus isoacutetopos deuterio o tritio)
pueden unir sus nuacutecleos y convertirse en un aacutetomo de helio Esteproceso que tiene lugar en el Sol y en las demaacutes estrellasdesprende una gran energiacutea La fusioacuten nuclear se podriacutea utilizarpues como fuente de energiacutea
Tendriacutea la ventaja de que no se producen residuos radiactivosPor tanto seriacutea mucho mejor que la energiacutea de fisioacuten aunque tieneel problema de que para que se produzca la fusioacuten de los nuacutecleoslos aacutetomos deben alcanzar temperaturas extraordinariamente altas yla tecnologiacutea todaviacutea no ha avanzado lo suficiente como para lograrla fusioacuten en unas condiciones rentables
54- Aplicaciones de los isoacutetopos radiactivosTeniendo en cuenta los procesos que sufren los isoacutetopos
radiactivos podemos sentildealar tres aplicaciones principalesbull Como fuente de energiacuteabull En investigaciones y experimentos cientiacuteficosbull En medicina
Aplicacioacuten como fuente de energiacuteaEn las centrales nucleares se obtienen grandes cantidades de
energiacutea aprovechando la fisioacuten de isoacutetopos radiactivos Loscombustibles maacutes habituales de estas centrales son uranio y plutonioConcretamente los isoacutetopos maacutes utilizados son
Tambieacuten se puede aprovechar la energiacutea nuclear para fabricarpilas de muy larga duracioacuten Son pilas alimentadas por plutonio-238Se utilizan en los marcapasos en equipos de medicioacuten en sondasespaciales o en estaciones mariacutetimas o terrestres que se encuentranen lugares de difiacutecil acceso
Aplicacioacuten en investigaciones y experimentos cientiacuteficosLos nuacutecleos de los isoacutetopos radiactivos se desintegran
emitiendo radiacioacuten alfa beta o gamma Los isoacutetopos radiactivostienen diferentes usos
bull Para determinar la antiguumledad de un hallazgo arqueoloacutegicoo histoacuterico Cada isoacutetopo se desintegra a un ritmo que depende dela cantidad de aacutetomos presentes y de su tipo Podemos medir lavelocidad a la que estos isoacutetopos emiten radiacioacuten mediante unaparato denominado contador Geiger Esto nos permitiraacute conocer laantiguumledad de un material que contenga el isoacutetopo
bull En investigacioacuten se utilizan como rastreadores para saberen queacute se transforma exactamente una sustancia en una reaccioacuten
La fusioacuten nuclear es la responsabledel brillo de las estrellas
En 1986 se produjo un accidente enChernobil (Ucrania) Ocasionoacute miles
de muertes directas hubo queevacuar a unas 350000 personas y la
radiacioacuten se extendioacute por variospaiacuteses europeos como Finlandia o
NoruegaLas personas expuestas a la radiacioacuten
tienen un riesgo elevado de sufrir laformacioacuten de tumores o de dar a luz a
nintildeos con malformaciones
El isoacutetopo carbono-14 permitedeterminar la antiguumledad de una gran
cantidad de restos arqueoloacutegicos
ESPA UNIDAD 5 DISCONTINUIDAD DE LA MATERIA ESTRUCTURA ATOacuteMICA - 13
4ordm CCNN - 13
quiacutemica Estos estudios son especialmente importantes para conocercoacutemo transcurren las reacciones en los organismos vivos
bull En investigaciones forenses se utilizan teacutecnicas de isoacutetoposradiactivos para detectar residuos de municioacuten
Aplicacioacuten meacutedicaEl mayor nuacutemero de aplicaciones de los isoacutetopos radiactivos se
da en medicina donde se emplean para determinados finesbull Para diagnosticar algunas enfermedades se introduce en
los enfermos (bebiendo o inyectando un liacutequido) una sustancia quecontiene un isoacutetopo radiactivo que emita radiacioacuten de baja energiacuteaEsa sustancia se fija en el oacutergano que se quiere analizar y permiteobservarlo registrando la radiacioacuten que emite A estas sustanciasque se utilizan como indicadores meacutedicos se les llamaradioisoacutetopos
bull Para curar ciertos tipos de caacutencer El caacutencer hace quealgunas ceacutelulas se reproduzcan raacutepidamente y originen un tumor Losradioisoacutetopos que emiten radiacioacuten de alta energiacutea afectan al procesode reproduccioacuten celular Si administramos estos radioisoacutetopos a unenfermo de caacutencer la radiacioacuten emitida por los nuacutecleos que sedesintegran eliminaraacute maacutes ceacutelulas cancerosas que ceacutelulas normalesya que estas uacuteltimas se reproducen maacutes lentamente En esto se basala radioterapia que usa los isoacutetopos Au-198 Sr-90 o Co-60
55- Los residuos radiactivosTodas las actividades relacionadas con los isoacutetopos radiactivos
generan residuos que hay que tratar y almacenar convenientementeSon residuos los restos de combustible nuclear y los materiales quese utilizaron para el diagnoacutestico o tratamiento de enfermedadesTambieacuten se consideran residuos aquellos objetos que han estado encontacto con material radiactivo y que se han podido contaminarcomo utensilios de taller embalajes etc
Los residuos radiactivos presentan dos caracteriacutesticas fundamentalesbull Son muy peligrosos Pequentildeas cantidades de residuo
pueden emitir radiacioacuten peligrosa para la salud humanabull Son muy duraderos Algunos siguen emitiendo radiacioacuten
durante miles de antildeosSe clasifican en residuos de baja media y alta actividadLos residuos de baja y media actividad son aquellos que
dejan de ser peligrosos para la salud pasados unos trescientos antildeoscomo maacuteximo
Los residuos de alta actividad proceden de restos decombustible de las centrales nucleares o del armamento nuclearTardaraacuten miles de antildeos en dejar de ser nocivos para la salud
AAA ccc ttt iii vvv iii ddd aaa ddd eee sss RRRAAADDDIIIAAACCCTTTIIIVVVIIIDDDAAADDD
28) Piensa y elige las respuestas correctas Cuando se produce la fisioacuten nuclear Se rompen las partiacuteculas presentes en el nuacutecleo atoacutemico y se ibera
una gran cantidad de energiacutea Se unen entre siacute las partiacuteculas presentes en el nuacutecleo atoacutemico y se
libera energiacutea
Actualmente se investiga paraconseguir que los radioisoacutetopos dantildeen
el mayor nuacutemero de ceacutelulascancerosas y el menor nuacutemero de
ceacutelulas sanas Se utiliza para ello lananotecnologiacutea Esta teacutecnica trata de
recubrir los radioisoacutetopos con unaestructura que reconoce sustancias
quiacutemicas que solo existen en lasceacutelulas cancerosas y asiacute evita que
destruyan ceacutelulas sanas
Por seguridad los operarios debenutilizar equipamiento y vestimenta
convenientes que les protejan de todocontacto con los residuos nucleares
Los residuos de baja y media actividadse almacenan en instalaciones poco
profundas son los llamadoscementerios nucleares En Espantildeahay uno en El Cabril (Coacuterdoba)
Los residuos de alta actividad debenalmacenarse en instalaciones establesa maacutes de 500 metros de profundidad
En ocasiones estos residuos sealmacenan en las propias centrales
nucleares
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4ordm CCNN - 14
Se desintegra el nuacutecleo en varios pedazos liberaacutendose energiacutea en elproceso
El nuacutecleo se transforma en nuacutecleos de otros elementos quiacutemicosdiferentes
29)Explica en pocas palabras en queacute consistena) La fusioacuten nuclear b) La fisioacuten nuclear
30)iquestCuaacutel es la ventaja de utilizar bateriacuteas con materiales radiactivos
31)iquestPor queacute las centrales nucleares no son bien recibidas por loshabitantes de los pueblos vecinos
32)iquestCuaacutel es la ventaja de las centrales nucleares frente a otras centralesteacutermicas como las de petroacuteleo Piensa en las consecuencias para elmedio ambiente de cada tipo de central
33)iquestQueacute es un radioisoacutetopo Enumera algunas de las aplicaciones deciertos isoacutetopos radiactivos en investigaciones y experimentoscientiacuteficos
34)Los teacutecnicos que realizan las radiografiacuteas abandonan la sala en la queestaacute el paciente justo antes de tomar la imagen iquestDe queacute se protegen
35)Si la radiactividad es peligrosa iquestcoacutemo es que se utilizan algunos isoacutetoposradiactivos para curar enfermedades como el caacutencer iquestCuaacuteles son
36)iquestQueacute queremos decir cuando afirmamos que la energiacutea nuclear es unaenergiacutea limpia iquestEs que no contaminan los residuos nucleares
37)iquestDe doacutende proceden los residuos nucleares iquestPor queacute son tanpeligrosos los residuos nucleares
38)Cita algunos de los meacutetodos empleados para almacenar los residuosnucleares iquestPor queacute se prohibioacute el vertido de residuos nucleares al mar
39) iquestQueacute medidas de seguridad consideras que deberiacutean adoptar laspersonas que manipulan residuos radiactivos
AAA ccc ttt iii vvv iii ddd aaa ddd eee sss CCCooommmpppllleeemmmeeennntttaaarrriiiaaasss
40) Glosario de teacuterminos del tema
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4ordm CCNN - 11
26)A continuacioacuten tienes los nuacutemeros atoacutemicos de cuatro aacutetomosdesconocidos Clasifiacutecalos en metales no metales y gases nobles eindica el periodo y grupo al que pertenecen
A(Z=6) B(Z=18) C(Z=16) D(Z=20)
27) iquestA queacute elemento se pareceraacute maacutes el azufre (quiacutemicamente hablando)al foacutesforo o al oxiacutegeno Expliacutecalo
5- Radiactividad
En general los nuacutecleos de los aacutetomos no cambian cuandoestos participan en transformaciones fiacutesicas ordinarias o quiacutemicasSin embargo los nuacutecleos de algunos isoacutetopos de ciertos elementosquiacutemicos pueden sufrir cambios que denominaremos reaccionesnucleares y que pueden ser
bull La radiactividad La peacuterdida ganancia o trasformacioacuten dealgunas partiacuteculas de su nuacutecleo
bull Fisioacuten nuclear La rotura de un nuacutecleo para dar otros nuacutecleosmaacutes pequentildeos
bull Fusioacuten nuclear La unioacuten del nuacutecleo de dos aacutetomos pequentildeospara dar un nuacutecleo mayor
Cuando los aacutetomos de un elemento sufren uno de estosprocesos se convierten en aacutetomos de un elemento quiacutemico diferente
51- RadiactividadEs el proceso que experimentan algunos nuacutecleos atoacutemicos que
les lleva a emitir radiacioacuten Esta puede ser de tres tipos
Se llaman isoacutetopos radiactivos los que emiten estas radiaciones
52- Fisioacuten nuclearAlgunos nuacutecleos de isoacutetopos radiactivos de elementos con
aacutetomos muy grandes como el uranio o el plutonio se rompen paradar nuacutecleos de aacutetomos maacutes pequentildeos
El proceso de fisioacuten nuclear se inicia al bombardear el nuacutecleogrande con partiacuteculas como neutrones que hacen que el nuacutecleo separta formando nuacutecleos de aacutetomos de tamantildeo intermedio Ademaacutesde nuacutecleos maacutes pequentildeos se liberan tambieacuten neutrones que soncapaces de romper otros nuacutecleos grandes en lo que se denomina un
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4ordm CCNN - 12
proceso en cadena En estas acciones se libera una grancantidad de energiacutea denominada energiacutea nuclear que seaprovecha en las centrales nucleares para obtener energiacutea eleacutectricaEsta energiacutea tambieacuten es la responsable del efecto devastador de lasbombas atoacutemicas y de los misiles nucleares
53- Fusioacuten nuclearAlgunos nuacutecleos de aacutetomos muy pequentildeos se pueden unir para
dar nuacutecleos de aacutetomos mayoresDos aacutetomos de hidroacutegeno (sus isoacutetopos deuterio o tritio)
pueden unir sus nuacutecleos y convertirse en un aacutetomo de helio Esteproceso que tiene lugar en el Sol y en las demaacutes estrellasdesprende una gran energiacutea La fusioacuten nuclear se podriacutea utilizarpues como fuente de energiacutea
Tendriacutea la ventaja de que no se producen residuos radiactivosPor tanto seriacutea mucho mejor que la energiacutea de fisioacuten aunque tieneel problema de que para que se produzca la fusioacuten de los nuacutecleoslos aacutetomos deben alcanzar temperaturas extraordinariamente altas yla tecnologiacutea todaviacutea no ha avanzado lo suficiente como para lograrla fusioacuten en unas condiciones rentables
54- Aplicaciones de los isoacutetopos radiactivosTeniendo en cuenta los procesos que sufren los isoacutetopos
radiactivos podemos sentildealar tres aplicaciones principalesbull Como fuente de energiacuteabull En investigaciones y experimentos cientiacuteficosbull En medicina
Aplicacioacuten como fuente de energiacuteaEn las centrales nucleares se obtienen grandes cantidades de
energiacutea aprovechando la fisioacuten de isoacutetopos radiactivos Loscombustibles maacutes habituales de estas centrales son uranio y plutonioConcretamente los isoacutetopos maacutes utilizados son
Tambieacuten se puede aprovechar la energiacutea nuclear para fabricarpilas de muy larga duracioacuten Son pilas alimentadas por plutonio-238Se utilizan en los marcapasos en equipos de medicioacuten en sondasespaciales o en estaciones mariacutetimas o terrestres que se encuentranen lugares de difiacutecil acceso
Aplicacioacuten en investigaciones y experimentos cientiacuteficosLos nuacutecleos de los isoacutetopos radiactivos se desintegran
emitiendo radiacioacuten alfa beta o gamma Los isoacutetopos radiactivostienen diferentes usos
bull Para determinar la antiguumledad de un hallazgo arqueoloacutegicoo histoacuterico Cada isoacutetopo se desintegra a un ritmo que depende dela cantidad de aacutetomos presentes y de su tipo Podemos medir lavelocidad a la que estos isoacutetopos emiten radiacioacuten mediante unaparato denominado contador Geiger Esto nos permitiraacute conocer laantiguumledad de un material que contenga el isoacutetopo
bull En investigacioacuten se utilizan como rastreadores para saberen queacute se transforma exactamente una sustancia en una reaccioacuten
La fusioacuten nuclear es la responsabledel brillo de las estrellas
En 1986 se produjo un accidente enChernobil (Ucrania) Ocasionoacute miles
de muertes directas hubo queevacuar a unas 350000 personas y la
radiacioacuten se extendioacute por variospaiacuteses europeos como Finlandia o
NoruegaLas personas expuestas a la radiacioacuten
tienen un riesgo elevado de sufrir laformacioacuten de tumores o de dar a luz a
nintildeos con malformaciones
El isoacutetopo carbono-14 permitedeterminar la antiguumledad de una gran
cantidad de restos arqueoloacutegicos
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quiacutemica Estos estudios son especialmente importantes para conocercoacutemo transcurren las reacciones en los organismos vivos
bull En investigaciones forenses se utilizan teacutecnicas de isoacutetoposradiactivos para detectar residuos de municioacuten
Aplicacioacuten meacutedicaEl mayor nuacutemero de aplicaciones de los isoacutetopos radiactivos se
da en medicina donde se emplean para determinados finesbull Para diagnosticar algunas enfermedades se introduce en
los enfermos (bebiendo o inyectando un liacutequido) una sustancia quecontiene un isoacutetopo radiactivo que emita radiacioacuten de baja energiacuteaEsa sustancia se fija en el oacutergano que se quiere analizar y permiteobservarlo registrando la radiacioacuten que emite A estas sustanciasque se utilizan como indicadores meacutedicos se les llamaradioisoacutetopos
bull Para curar ciertos tipos de caacutencer El caacutencer hace quealgunas ceacutelulas se reproduzcan raacutepidamente y originen un tumor Losradioisoacutetopos que emiten radiacioacuten de alta energiacutea afectan al procesode reproduccioacuten celular Si administramos estos radioisoacutetopos a unenfermo de caacutencer la radiacioacuten emitida por los nuacutecleos que sedesintegran eliminaraacute maacutes ceacutelulas cancerosas que ceacutelulas normalesya que estas uacuteltimas se reproducen maacutes lentamente En esto se basala radioterapia que usa los isoacutetopos Au-198 Sr-90 o Co-60
55- Los residuos radiactivosTodas las actividades relacionadas con los isoacutetopos radiactivos
generan residuos que hay que tratar y almacenar convenientementeSon residuos los restos de combustible nuclear y los materiales quese utilizaron para el diagnoacutestico o tratamiento de enfermedadesTambieacuten se consideran residuos aquellos objetos que han estado encontacto con material radiactivo y que se han podido contaminarcomo utensilios de taller embalajes etc
Los residuos radiactivos presentan dos caracteriacutesticas fundamentalesbull Son muy peligrosos Pequentildeas cantidades de residuo
pueden emitir radiacioacuten peligrosa para la salud humanabull Son muy duraderos Algunos siguen emitiendo radiacioacuten
durante miles de antildeosSe clasifican en residuos de baja media y alta actividadLos residuos de baja y media actividad son aquellos que
dejan de ser peligrosos para la salud pasados unos trescientos antildeoscomo maacuteximo
Los residuos de alta actividad proceden de restos decombustible de las centrales nucleares o del armamento nuclearTardaraacuten miles de antildeos en dejar de ser nocivos para la salud
AAA ccc ttt iii vvv iii ddd aaa ddd eee sss RRRAAADDDIIIAAACCCTTTIIIVVVIIIDDDAAADDD
28) Piensa y elige las respuestas correctas Cuando se produce la fisioacuten nuclear Se rompen las partiacuteculas presentes en el nuacutecleo atoacutemico y se ibera
una gran cantidad de energiacutea Se unen entre siacute las partiacuteculas presentes en el nuacutecleo atoacutemico y se
libera energiacutea
Actualmente se investiga paraconseguir que los radioisoacutetopos dantildeen
el mayor nuacutemero de ceacutelulascancerosas y el menor nuacutemero de
ceacutelulas sanas Se utiliza para ello lananotecnologiacutea Esta teacutecnica trata de
recubrir los radioisoacutetopos con unaestructura que reconoce sustancias
quiacutemicas que solo existen en lasceacutelulas cancerosas y asiacute evita que
destruyan ceacutelulas sanas
Por seguridad los operarios debenutilizar equipamiento y vestimenta
convenientes que les protejan de todocontacto con los residuos nucleares
Los residuos de baja y media actividadse almacenan en instalaciones poco
profundas son los llamadoscementerios nucleares En Espantildeahay uno en El Cabril (Coacuterdoba)
Los residuos de alta actividad debenalmacenarse en instalaciones establesa maacutes de 500 metros de profundidad
En ocasiones estos residuos sealmacenan en las propias centrales
nucleares
ESPA UNIDAD 5 DISCONTINUIDAD DE LA MATERIA ESTRUCTURA ATOacuteMICA - 14
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Se desintegra el nuacutecleo en varios pedazos liberaacutendose energiacutea en elproceso
El nuacutecleo se transforma en nuacutecleos de otros elementos quiacutemicosdiferentes
29)Explica en pocas palabras en queacute consistena) La fusioacuten nuclear b) La fisioacuten nuclear
30)iquestCuaacutel es la ventaja de utilizar bateriacuteas con materiales radiactivos
31)iquestPor queacute las centrales nucleares no son bien recibidas por loshabitantes de los pueblos vecinos
32)iquestCuaacutel es la ventaja de las centrales nucleares frente a otras centralesteacutermicas como las de petroacuteleo Piensa en las consecuencias para elmedio ambiente de cada tipo de central
33)iquestQueacute es un radioisoacutetopo Enumera algunas de las aplicaciones deciertos isoacutetopos radiactivos en investigaciones y experimentoscientiacuteficos
34)Los teacutecnicos que realizan las radiografiacuteas abandonan la sala en la queestaacute el paciente justo antes de tomar la imagen iquestDe queacute se protegen
35)Si la radiactividad es peligrosa iquestcoacutemo es que se utilizan algunos isoacutetoposradiactivos para curar enfermedades como el caacutencer iquestCuaacuteles son
36)iquestQueacute queremos decir cuando afirmamos que la energiacutea nuclear es unaenergiacutea limpia iquestEs que no contaminan los residuos nucleares
37)iquestDe doacutende proceden los residuos nucleares iquestPor queacute son tanpeligrosos los residuos nucleares
38)Cita algunos de los meacutetodos empleados para almacenar los residuosnucleares iquestPor queacute se prohibioacute el vertido de residuos nucleares al mar
39) iquestQueacute medidas de seguridad consideras que deberiacutean adoptar laspersonas que manipulan residuos radiactivos
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40) Glosario de teacuterminos del tema
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proceso en cadena En estas acciones se libera una grancantidad de energiacutea denominada energiacutea nuclear que seaprovecha en las centrales nucleares para obtener energiacutea eleacutectricaEsta energiacutea tambieacuten es la responsable del efecto devastador de lasbombas atoacutemicas y de los misiles nucleares
53- Fusioacuten nuclearAlgunos nuacutecleos de aacutetomos muy pequentildeos se pueden unir para
dar nuacutecleos de aacutetomos mayoresDos aacutetomos de hidroacutegeno (sus isoacutetopos deuterio o tritio)
pueden unir sus nuacutecleos y convertirse en un aacutetomo de helio Esteproceso que tiene lugar en el Sol y en las demaacutes estrellasdesprende una gran energiacutea La fusioacuten nuclear se podriacutea utilizarpues como fuente de energiacutea
Tendriacutea la ventaja de que no se producen residuos radiactivosPor tanto seriacutea mucho mejor que la energiacutea de fisioacuten aunque tieneel problema de que para que se produzca la fusioacuten de los nuacutecleoslos aacutetomos deben alcanzar temperaturas extraordinariamente altas yla tecnologiacutea todaviacutea no ha avanzado lo suficiente como para lograrla fusioacuten en unas condiciones rentables
54- Aplicaciones de los isoacutetopos radiactivosTeniendo en cuenta los procesos que sufren los isoacutetopos
radiactivos podemos sentildealar tres aplicaciones principalesbull Como fuente de energiacuteabull En investigaciones y experimentos cientiacuteficosbull En medicina
Aplicacioacuten como fuente de energiacuteaEn las centrales nucleares se obtienen grandes cantidades de
energiacutea aprovechando la fisioacuten de isoacutetopos radiactivos Loscombustibles maacutes habituales de estas centrales son uranio y plutonioConcretamente los isoacutetopos maacutes utilizados son
Tambieacuten se puede aprovechar la energiacutea nuclear para fabricarpilas de muy larga duracioacuten Son pilas alimentadas por plutonio-238Se utilizan en los marcapasos en equipos de medicioacuten en sondasespaciales o en estaciones mariacutetimas o terrestres que se encuentranen lugares de difiacutecil acceso
Aplicacioacuten en investigaciones y experimentos cientiacuteficosLos nuacutecleos de los isoacutetopos radiactivos se desintegran
emitiendo radiacioacuten alfa beta o gamma Los isoacutetopos radiactivostienen diferentes usos
bull Para determinar la antiguumledad de un hallazgo arqueoloacutegicoo histoacuterico Cada isoacutetopo se desintegra a un ritmo que depende dela cantidad de aacutetomos presentes y de su tipo Podemos medir lavelocidad a la que estos isoacutetopos emiten radiacioacuten mediante unaparato denominado contador Geiger Esto nos permitiraacute conocer laantiguumledad de un material que contenga el isoacutetopo
bull En investigacioacuten se utilizan como rastreadores para saberen queacute se transforma exactamente una sustancia en una reaccioacuten
La fusioacuten nuclear es la responsabledel brillo de las estrellas
En 1986 se produjo un accidente enChernobil (Ucrania) Ocasionoacute miles
de muertes directas hubo queevacuar a unas 350000 personas y la
radiacioacuten se extendioacute por variospaiacuteses europeos como Finlandia o
NoruegaLas personas expuestas a la radiacioacuten
tienen un riesgo elevado de sufrir laformacioacuten de tumores o de dar a luz a
nintildeos con malformaciones
El isoacutetopo carbono-14 permitedeterminar la antiguumledad de una gran
cantidad de restos arqueoloacutegicos
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quiacutemica Estos estudios son especialmente importantes para conocercoacutemo transcurren las reacciones en los organismos vivos
bull En investigaciones forenses se utilizan teacutecnicas de isoacutetoposradiactivos para detectar residuos de municioacuten
Aplicacioacuten meacutedicaEl mayor nuacutemero de aplicaciones de los isoacutetopos radiactivos se
da en medicina donde se emplean para determinados finesbull Para diagnosticar algunas enfermedades se introduce en
los enfermos (bebiendo o inyectando un liacutequido) una sustancia quecontiene un isoacutetopo radiactivo que emita radiacioacuten de baja energiacuteaEsa sustancia se fija en el oacutergano que se quiere analizar y permiteobservarlo registrando la radiacioacuten que emite A estas sustanciasque se utilizan como indicadores meacutedicos se les llamaradioisoacutetopos
bull Para curar ciertos tipos de caacutencer El caacutencer hace quealgunas ceacutelulas se reproduzcan raacutepidamente y originen un tumor Losradioisoacutetopos que emiten radiacioacuten de alta energiacutea afectan al procesode reproduccioacuten celular Si administramos estos radioisoacutetopos a unenfermo de caacutencer la radiacioacuten emitida por los nuacutecleos que sedesintegran eliminaraacute maacutes ceacutelulas cancerosas que ceacutelulas normalesya que estas uacuteltimas se reproducen maacutes lentamente En esto se basala radioterapia que usa los isoacutetopos Au-198 Sr-90 o Co-60
55- Los residuos radiactivosTodas las actividades relacionadas con los isoacutetopos radiactivos
generan residuos que hay que tratar y almacenar convenientementeSon residuos los restos de combustible nuclear y los materiales quese utilizaron para el diagnoacutestico o tratamiento de enfermedadesTambieacuten se consideran residuos aquellos objetos que han estado encontacto con material radiactivo y que se han podido contaminarcomo utensilios de taller embalajes etc
Los residuos radiactivos presentan dos caracteriacutesticas fundamentalesbull Son muy peligrosos Pequentildeas cantidades de residuo
pueden emitir radiacioacuten peligrosa para la salud humanabull Son muy duraderos Algunos siguen emitiendo radiacioacuten
durante miles de antildeosSe clasifican en residuos de baja media y alta actividadLos residuos de baja y media actividad son aquellos que
dejan de ser peligrosos para la salud pasados unos trescientos antildeoscomo maacuteximo
Los residuos de alta actividad proceden de restos decombustible de las centrales nucleares o del armamento nuclearTardaraacuten miles de antildeos en dejar de ser nocivos para la salud
AAA ccc ttt iii vvv iii ddd aaa ddd eee sss RRRAAADDDIIIAAACCCTTTIIIVVVIIIDDDAAADDD
28) Piensa y elige las respuestas correctas Cuando se produce la fisioacuten nuclear Se rompen las partiacuteculas presentes en el nuacutecleo atoacutemico y se ibera
una gran cantidad de energiacutea Se unen entre siacute las partiacuteculas presentes en el nuacutecleo atoacutemico y se
libera energiacutea
Actualmente se investiga paraconseguir que los radioisoacutetopos dantildeen
el mayor nuacutemero de ceacutelulascancerosas y el menor nuacutemero de
ceacutelulas sanas Se utiliza para ello lananotecnologiacutea Esta teacutecnica trata de
recubrir los radioisoacutetopos con unaestructura que reconoce sustancias
quiacutemicas que solo existen en lasceacutelulas cancerosas y asiacute evita que
destruyan ceacutelulas sanas
Por seguridad los operarios debenutilizar equipamiento y vestimenta
convenientes que les protejan de todocontacto con los residuos nucleares
Los residuos de baja y media actividadse almacenan en instalaciones poco
profundas son los llamadoscementerios nucleares En Espantildeahay uno en El Cabril (Coacuterdoba)
Los residuos de alta actividad debenalmacenarse en instalaciones establesa maacutes de 500 metros de profundidad
En ocasiones estos residuos sealmacenan en las propias centrales
nucleares
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Se desintegra el nuacutecleo en varios pedazos liberaacutendose energiacutea en elproceso
El nuacutecleo se transforma en nuacutecleos de otros elementos quiacutemicosdiferentes
29)Explica en pocas palabras en queacute consistena) La fusioacuten nuclear b) La fisioacuten nuclear
30)iquestCuaacutel es la ventaja de utilizar bateriacuteas con materiales radiactivos
31)iquestPor queacute las centrales nucleares no son bien recibidas por loshabitantes de los pueblos vecinos
32)iquestCuaacutel es la ventaja de las centrales nucleares frente a otras centralesteacutermicas como las de petroacuteleo Piensa en las consecuencias para elmedio ambiente de cada tipo de central
33)iquestQueacute es un radioisoacutetopo Enumera algunas de las aplicaciones deciertos isoacutetopos radiactivos en investigaciones y experimentoscientiacuteficos
34)Los teacutecnicos que realizan las radiografiacuteas abandonan la sala en la queestaacute el paciente justo antes de tomar la imagen iquestDe queacute se protegen
35)Si la radiactividad es peligrosa iquestcoacutemo es que se utilizan algunos isoacutetoposradiactivos para curar enfermedades como el caacutencer iquestCuaacuteles son
36)iquestQueacute queremos decir cuando afirmamos que la energiacutea nuclear es unaenergiacutea limpia iquestEs que no contaminan los residuos nucleares
37)iquestDe doacutende proceden los residuos nucleares iquestPor queacute son tanpeligrosos los residuos nucleares
38)Cita algunos de los meacutetodos empleados para almacenar los residuosnucleares iquestPor queacute se prohibioacute el vertido de residuos nucleares al mar
39) iquestQueacute medidas de seguridad consideras que deberiacutean adoptar laspersonas que manipulan residuos radiactivos
AAA ccc ttt iii vvv iii ddd aaa ddd eee sss CCCooommmpppllleeemmmeeennntttaaarrriiiaaasss
40) Glosario de teacuterminos del tema
ESPA UNIDAD 5 DISCONTINUIDAD DE LA MATERIA ESTRUCTURA ATOacuteMICA - 13
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quiacutemica Estos estudios son especialmente importantes para conocercoacutemo transcurren las reacciones en los organismos vivos
bull En investigaciones forenses se utilizan teacutecnicas de isoacutetoposradiactivos para detectar residuos de municioacuten
Aplicacioacuten meacutedicaEl mayor nuacutemero de aplicaciones de los isoacutetopos radiactivos se
da en medicina donde se emplean para determinados finesbull Para diagnosticar algunas enfermedades se introduce en
los enfermos (bebiendo o inyectando un liacutequido) una sustancia quecontiene un isoacutetopo radiactivo que emita radiacioacuten de baja energiacuteaEsa sustancia se fija en el oacutergano que se quiere analizar y permiteobservarlo registrando la radiacioacuten que emite A estas sustanciasque se utilizan como indicadores meacutedicos se les llamaradioisoacutetopos
bull Para curar ciertos tipos de caacutencer El caacutencer hace quealgunas ceacutelulas se reproduzcan raacutepidamente y originen un tumor Losradioisoacutetopos que emiten radiacioacuten de alta energiacutea afectan al procesode reproduccioacuten celular Si administramos estos radioisoacutetopos a unenfermo de caacutencer la radiacioacuten emitida por los nuacutecleos que sedesintegran eliminaraacute maacutes ceacutelulas cancerosas que ceacutelulas normalesya que estas uacuteltimas se reproducen maacutes lentamente En esto se basala radioterapia que usa los isoacutetopos Au-198 Sr-90 o Co-60
55- Los residuos radiactivosTodas las actividades relacionadas con los isoacutetopos radiactivos
generan residuos que hay que tratar y almacenar convenientementeSon residuos los restos de combustible nuclear y los materiales quese utilizaron para el diagnoacutestico o tratamiento de enfermedadesTambieacuten se consideran residuos aquellos objetos que han estado encontacto con material radiactivo y que se han podido contaminarcomo utensilios de taller embalajes etc
Los residuos radiactivos presentan dos caracteriacutesticas fundamentalesbull Son muy peligrosos Pequentildeas cantidades de residuo
pueden emitir radiacioacuten peligrosa para la salud humanabull Son muy duraderos Algunos siguen emitiendo radiacioacuten
durante miles de antildeosSe clasifican en residuos de baja media y alta actividadLos residuos de baja y media actividad son aquellos que
dejan de ser peligrosos para la salud pasados unos trescientos antildeoscomo maacuteximo
Los residuos de alta actividad proceden de restos decombustible de las centrales nucleares o del armamento nuclearTardaraacuten miles de antildeos en dejar de ser nocivos para la salud
AAA ccc ttt iii vvv iii ddd aaa ddd eee sss RRRAAADDDIIIAAACCCTTTIIIVVVIIIDDDAAADDD
28) Piensa y elige las respuestas correctas Cuando se produce la fisioacuten nuclear Se rompen las partiacuteculas presentes en el nuacutecleo atoacutemico y se ibera
una gran cantidad de energiacutea Se unen entre siacute las partiacuteculas presentes en el nuacutecleo atoacutemico y se
libera energiacutea
Actualmente se investiga paraconseguir que los radioisoacutetopos dantildeen
el mayor nuacutemero de ceacutelulascancerosas y el menor nuacutemero de
ceacutelulas sanas Se utiliza para ello lananotecnologiacutea Esta teacutecnica trata de
recubrir los radioisoacutetopos con unaestructura que reconoce sustancias
quiacutemicas que solo existen en lasceacutelulas cancerosas y asiacute evita que
destruyan ceacutelulas sanas
Por seguridad los operarios debenutilizar equipamiento y vestimenta
convenientes que les protejan de todocontacto con los residuos nucleares
Los residuos de baja y media actividadse almacenan en instalaciones poco
profundas son los llamadoscementerios nucleares En Espantildeahay uno en El Cabril (Coacuterdoba)
Los residuos de alta actividad debenalmacenarse en instalaciones establesa maacutes de 500 metros de profundidad
En ocasiones estos residuos sealmacenan en las propias centrales
nucleares
ESPA UNIDAD 5 DISCONTINUIDAD DE LA MATERIA ESTRUCTURA ATOacuteMICA - 14
4ordm CCNN - 14
Se desintegra el nuacutecleo en varios pedazos liberaacutendose energiacutea en elproceso
El nuacutecleo se transforma en nuacutecleos de otros elementos quiacutemicosdiferentes
29)Explica en pocas palabras en queacute consistena) La fusioacuten nuclear b) La fisioacuten nuclear
30)iquestCuaacutel es la ventaja de utilizar bateriacuteas con materiales radiactivos
31)iquestPor queacute las centrales nucleares no son bien recibidas por loshabitantes de los pueblos vecinos
32)iquestCuaacutel es la ventaja de las centrales nucleares frente a otras centralesteacutermicas como las de petroacuteleo Piensa en las consecuencias para elmedio ambiente de cada tipo de central
33)iquestQueacute es un radioisoacutetopo Enumera algunas de las aplicaciones deciertos isoacutetopos radiactivos en investigaciones y experimentoscientiacuteficos
34)Los teacutecnicos que realizan las radiografiacuteas abandonan la sala en la queestaacute el paciente justo antes de tomar la imagen iquestDe queacute se protegen
35)Si la radiactividad es peligrosa iquestcoacutemo es que se utilizan algunos isoacutetoposradiactivos para curar enfermedades como el caacutencer iquestCuaacuteles son
36)iquestQueacute queremos decir cuando afirmamos que la energiacutea nuclear es unaenergiacutea limpia iquestEs que no contaminan los residuos nucleares
37)iquestDe doacutende proceden los residuos nucleares iquestPor queacute son tanpeligrosos los residuos nucleares
38)Cita algunos de los meacutetodos empleados para almacenar los residuosnucleares iquestPor queacute se prohibioacute el vertido de residuos nucleares al mar
39) iquestQueacute medidas de seguridad consideras que deberiacutean adoptar laspersonas que manipulan residuos radiactivos
AAA ccc ttt iii vvv iii ddd aaa ddd eee sss CCCooommmpppllleeemmmeeennntttaaarrriiiaaasss
40) Glosario de teacuterminos del tema
ESPA UNIDAD 5 DISCONTINUIDAD DE LA MATERIA ESTRUCTURA ATOacuteMICA - 14
4ordm CCNN - 14
Se desintegra el nuacutecleo en varios pedazos liberaacutendose energiacutea en elproceso
El nuacutecleo se transforma en nuacutecleos de otros elementos quiacutemicosdiferentes
29)Explica en pocas palabras en queacute consistena) La fusioacuten nuclear b) La fisioacuten nuclear
30)iquestCuaacutel es la ventaja de utilizar bateriacuteas con materiales radiactivos
31)iquestPor queacute las centrales nucleares no son bien recibidas por loshabitantes de los pueblos vecinos
32)iquestCuaacutel es la ventaja de las centrales nucleares frente a otras centralesteacutermicas como las de petroacuteleo Piensa en las consecuencias para elmedio ambiente de cada tipo de central
33)iquestQueacute es un radioisoacutetopo Enumera algunas de las aplicaciones deciertos isoacutetopos radiactivos en investigaciones y experimentoscientiacuteficos
34)Los teacutecnicos que realizan las radiografiacuteas abandonan la sala en la queestaacute el paciente justo antes de tomar la imagen iquestDe queacute se protegen
35)Si la radiactividad es peligrosa iquestcoacutemo es que se utilizan algunos isoacutetoposradiactivos para curar enfermedades como el caacutencer iquestCuaacuteles son
36)iquestQueacute queremos decir cuando afirmamos que la energiacutea nuclear es unaenergiacutea limpia iquestEs que no contaminan los residuos nucleares
37)iquestDe doacutende proceden los residuos nucleares iquestPor queacute son tanpeligrosos los residuos nucleares
38)Cita algunos de los meacutetodos empleados para almacenar los residuosnucleares iquestPor queacute se prohibioacute el vertido de residuos nucleares al mar
39) iquestQueacute medidas de seguridad consideras que deberiacutean adoptar laspersonas que manipulan residuos radiactivos
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40) Glosario de teacuterminos del tema
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