Aspectos a tratar

• Átomos y moléculas

• Enlaces entre átomos y moléculas

• Movimiento constante entre átomos y moléculas

• Relación entre las propiedades y su estructura interna

Estructura interna de los cuerpos

1. Exponer las ideas fundamentales acerca de la estructura interna de los cuerpos, ilustrando dichas ideas mediante ejemplos concretos.

2. Relacionar las diferencias observadas en las propiedades de diferentes materiales y las de un mismo material en distintos estados de agregación, con la estructura interna de ellos.

Demócrito, fundador del atomismo

Demócrito es considerado el fundador del atomismo. Para explicar la infinita variedad de fenómenos naturales y sus transformaciones, Demócrito creía que no es necesario postular ningún otro elemento. Eternos, indestructibles, inmutables, los átomos se distinguen por forma, tamaño, orden y posición, propiedades cuantitativas de las cuales dependen los aspectos cualitativos de las cosas. Alrededor de 2500 años atrás, este sabio griego llegó a la conclusión de que todo en la naturaleza está formado por diminutas partículas, las cuales llamó átomos, que en griego significa “no divisibles”. Hasta fines del siglo XIX los átomos se consideraban indivisibles, sin embargo, actualmente se conoce que son auténticos sistemas.

Estructura del átomo.

Núcleo

Envoltura

El esquema representa la estructura del átomo. La región que rodea al núcleo es aproximadamente 100 000 veces mayor que este y se denomina envoltura, en la que se encuentran los electrones que se mueven formando una “nube” de cargas negativas.

Estructura del átomo.

El átomo es eléctricamente neutro

Envoltura

En el núcleo se encuentran los protones (cargados positivamente) y los neutrones (no poseen carga), por esta razón se encuentra cargado positivamente, mientras que al encontrarse los electrones en la envoltura, la nube electrónica se encuentra cargada negativamente. De esta forma podemos plantear que el número de electrones en la envoltura de un átomo es igual que el de protones en su núcleo, por lo que el átomo es eléctricamente neutro.

Núcleo

Niveles o capas de energía.

Distribución electrónica del

átomo de oxígeno

8+ 2e 6e

(2e )

(6e )

n=1

n=2

Energía

Los átomos de oxígeno tienen ocho protones en su núcleo y ocho electrones en su envoltura. La distribución de los electrones alrededor del núcleo está determinada fundamentalmente por su energía. Los electrones que poseen menor energía se encuentran con mayor probabilidad más cerca del núcleo y los que poseen mayor contenido energético más alejados de este. Los electrones se encuentran formando distintas capas o niveles de energía. En los átomos de oxígeno, los electrones se distribuyen en dos niveles de energía, uno en el que se encuentran dos electrones y los restantes en un segundo nivel de energía, que se encuentra más alejado del núcleo.

8 p

8 n

8 p

9 n

8 p

10 n

Composición de núcleos de distintos átomos

Los átomos de los elementos químicos.

7 p

7 n

7 p

8 n

1 p 1 p

1 n

1 p

2 n

13 p

14 n

Oxígeno

Nitrógeno

Hidrógeno

Aluminio

Átomos y moléculas

Sustancias moleculares

2

3

45

1

Se representan en la figura modelos moleculares del etanol (1), monóxido de nitrógeno (2), dióxido de nitrógeno (3), dióxido de carbono (4) y agua (5). Estos son ejemplos de sustancias compuestas formadas por moléculas.

Las moléculas se diferencian unas de otras por el tipo de átomos que las componen, el número de ellos y la disposición geométrica (espacial) que forman.

Sustancias moleculares

Molécula de ADN Molécula de sacarosa (azúcar)

Átomos y moléculas

Existen moléculas en cuya composición se encuentra un número mayor de átomos, como en el caso de la molécula de sacarosa y mucho más en la de ADN. Existen moléculas mucho más grandes y complejas, como las de las proteínas y polímeros, formadas por centenares e incluso miles de átomos.

Enlaces entre átomos y moléculas.

Enlace metálico

Sustancia metálica: Hierro (Fe)

Los cuerpos están formados por partículas. Estos no se desintegran espontáneamente; las partículas se atraen entre sí. Esto se debe a los enlaces entre ellas.

En los metales, los electrones que se encuentran en la última capa o nivel de energía más externo de los átomos, se han separado de ellos y no quedan asociados a ningún átomo en particular, sino a un gran colectivo.

Enlaces entre átomos y moléculasEnlace covalente

Enlace covalente polar

Enlace covalente apolar

H+ Cl -

H H+

En las moléculas, cada átomo que las integra comparte los electrones de su capa más externa solo con uno o algunos pocos átomos.

Cuando dos átomos de hidrógeno se acercan, los dos núcleos atraen simultáneamente a los electrones y estos se sitúan con mayor probabilidad en la zona entre ambos núcleos. Se plantea entonces que dichos electrones pertenecen a ambos átomos o son compartidos por estos. Precisamente al enlace químico que se caracteriza por el compartimiento de electrones entre dos átomos se le denomina enlace covalente.

Difusión

Movimiento constante de los átomos y moléculas

Gracias a este movimiento ocurre la difusión.Difusión: Mezcla espontánea de dos o más sustancias.

Si se coloca un terrón de azúcar (sacarosa) en el fondo de un vaso con agua, el azúcar se disuelve y se difundirá lentamente a través del agua; pero si no se remueve, el líquido pueden pasar semanas antes de que la disolución se aproxime a la homogeneidad..

Movimiento constante de los átomos y moléculas.

Difusión

La difusión puede ocurrir en sólidos, líquidos y gases y también entre estos. Este hecho tiene excepcional importancia en el mundo que nos rodea y para los organismos vivos.Por ejemplo, la digestión es esencialmente un proceso de transformación química de los alimentos para que puedan pasar al torrente sanguíneo por difusión a través de la pared intestinal.

El tratamiento del shock consiste en la inyección de productos químicos —generalmente sangre, plasma o expansores de plasma— en el fluido sanguíneo restante para compensar la pérdida por difusión y alterar la presión en los vasos para impedir mayores pérdidas.

Difusión

Difusión de olores

Difusión pulmonar

La prueba de difusión pulmonar evalúa la eficacia con que el dioxígeno pasa desde los sacos aéreos en los pulmones hasta la sangre. Los ciervos presentan una glándula odorífera cerca de su ojo. Esta glándula segrega una potente feromona y al ocurrir la difusión de los olores se marca el territorio. De esta manera los machos se hacen cargo de un área concreta que ellos mismos se encargan de defender frente a otros individuos de la misma especie.

Difusión

Influencia de la temperatura

Disolución de cloruro de sodio

Se ha comprobado experimentalmente que cuando la temperatura es más elevada, la mezcla de dos sustancias ocurre con más rapidez.

Por ejemplo, el proceso de disolución de la sal en agua, analizado anteriormente, ocurre más rápido en agua caliente que en agua fría..

Esto indica que la temperatura de los cuerpos y la velocidad del movimiento de sus partículas se relacionan estrechamente. Este movimiento de las partículas se conoce como movimiento térmico.

Propiedades de los cuerpos y su estructura interna

sólidos líquidos gases

Separación entre partículas

Si bien se conoce que los cuerpos están formados por partículas (átomos, moléculas e iones), es necesario recordar que estas partículas están separadas unas de otras, que en el caso de los cuerpos sólidos esta separación es menor, mientras que se hace más evidente en el caso de los cuerpos gaseosos.

Propiedades de los cuerpos y su estructura interna

sólidos gaseslíquidosLos cuerpos en diferentes estados de agregación también están relacionados con la estructura interna que poseen.Un cuerpo o sustancia se encuentra en un estado de agregación determinado dependiendo de dos aspectos fundamentales de su estructura interna: la atracción entre sus partículas y la velocidad del movimiento térmico entre ellas.

Propiedades de los cuerpos y su estructura interna

GrafitoDiamanteEstructura

Estructura

El diamante y el grafito, ambas están formadas por átomos de carbono, pero tienen propiedades muy diferentes que las distinguen. El diamante es duro y el grafito es blando, el diamante no conduce la electricidad y el grafito sí.Las diferencias radican en la disposición espacial que poseen los átomos de carbono en cada una de las sustancias.

Polen

Paso 1: Utiliza un recipiente que te permita contener una pequeña porción de agua. En este caso se muestra un vaso de precipitados, muy utilizado en el laboratorio con estos fines.Paso 2: Extrae el polen de una flor y añade una parte al recipiente que contiene agua.Paso 3: Observa detenidamente, recomendamos que utilices un microscopio.Paso 4: Explica lo ocurrido

Cuerpos

partículas

átomos moléculas iones

enlaces movimientoEntre estas partículas existen enlaces químicos que las mantienen unidas. Estas partículas se encuentran en constante movimiento y hay factores como la temperatura que influyen en ese movimiento. Es necesario conocer la estructura de las sustancias, ya que de ellas dependen sus propiedades y de estas se derivan sus aplicaciones en el mundo que nos rodea.

Los cuerpos o sustancias están constituidos por partículas o entidades elementales, pueden ser átomos, moléculas o iones.

difusión

partículas

átomos

moléculas

estructura

Busca el significado de estas palabras y empléalas en la redacción de un párrafo que esté vinculado con el tema abordado.

1. Valdés Castro, Pablo. Valdés Castro, Rolando y Sifredo Barrios, Carlos: Física. Octavo grado. Editorial Pueblo y Educación, 2002.

2. Karapetiants, M.I. y otros: Estructura de las sustancia. Editorial Mir, Moscú, 1974.

3. Ponjuán, A. y otros: Química Inorgánica. Tomos I y II. Editorial Pueblo y Educación. Ciudad de La Habana, 1979.

4. León, R.:Química General Superior. Editorial Pueblo y Educación, Ciudad de La Habana, 1985.