Estructura de la Materia y Teorías Atómicas

Procesos Físicos y Químicos

Proceso: Es cualquier cambio o transformación que pueda tener lugar en una sustancia.

Proceso físico: Es una transformación de la materia en la que se conservan su composición, su estructura y sus propiedades.

Proceso químico: Es una transformación de la materia en la que varían su composición, su estructura y sus propiedades. Antes de la transformación se tienen unas sustancias, y una vez que esta se produce, las sustancias obtenidas son diferentes.

Mezclas y Sustancias Puras

Mezcla: Es la unión de varias sustancias puras que conservan las propiedades que tenían antes de mezclarlas.

Sistema Material Heterogéneo: Es aquel que no presenta un aspecto uniforme en todos sus puntos. Ej.: mezcla de agua y arena.

Sistema Material Homogéneo: Es aquel que presenta un aspecto uniforme en todos sus puntos. Ej.: agua de mar.

Características de las mezclas:

1. Sus componentes pueden estar en cualquier proporción.
2. Sus componentes conservan sus propiedades.
3. Sus componentes se pueden separar por procedimientos físicos.

Sustancias puras: Tienen una composición y unas propiedades características constantes. Se clasifican en Compuestos y Elementos.

Diferencias entre Compuestos y Elementos:

• Un compuesto se puede descomponer mediante procedimientos químicos, en los elementos que lo constituyen. El compuesto es una sustancia pura formada por 2 o más elementos combinados siempre en proporciones definidas.
• Una sustancia simple o elemento es una sustancia pura que no puede descomponerse en otras sustancias más sencillas por procedimientos químicos ordinarios. Los elementos o sustancias simples están formados por un único tipo de elemento.

Métodos de Separación de Mezclas

1. Separación magnética: Se utiliza cuando tenemos una mezcla de sustancias sólidas magnéticas, es decir, que son atraídas por un imán, de otras que no lo son.
2. Filtración: Se utiliza para separar un líquido de un sólido insoluble en él. Ej.: agua + arena.
3. Decantación: Con este método se separan dos líquidos inmiscibles (no se mezclan entre sí). Ej.: agua + aceite, agua + tetracloruro de carbono (CCl4).
4. Cristalización: Consiste en hacer cristalizar un soluto sólido para separarlo del disolvente en el que está disuelto. Ej.: Agua + sal, agua + azúcar.
5. Destilación: Se emplea para separar una mezcla formada por dos líquidos en función de sus diferentes puntos de ebullición.
6. Cromatografía: Es una técnica de separación de los distintos componentes de una mezcla de sólidos mediante un líquido determinado. Ej.: Separación de los distintos componentes contenidos en una tinta comercial.
7. Extracción: Se utiliza para separar una sustancia sólida que está disuelta en un líquido, utilizando otro líquido en el que el sólido se disuelve mucho mejor. Ej.: yodo + agua.

El Átomo y las Teorías Atómicas

Electrólisis y Rayos Catódicos

Electrólisis: Este fenómeno implicaba que la materia y la electricidad debían estar íntimamente relacionadas.

Rayos catódicos: Partículas que salen del cátodo o electrodo negativo. Su estudio condujo a las siguientes conclusiones:

• Los rayos catódicos se desvían al aplicarles electricidad, luego son partículas con carga eléctrica.
• Deben tener carga negativa porque salen del cátodo.
• Deben tener electrones.

Átomo: Parte de la materia que ya no se puede fragmentar más. Átomo significa «indivisible».

Teorías Atómicas

Teoría de la Escuela Atomista:

Las ideas de la escuela atomista consistían en pensamientos teóricos sin un fundamento experimental, y sus principales hipótesis eran:

1. Todo está formado por partículas indivisibles llamadas átomos.
2. Son corpúsculos invisibles por su pequeñez, su número es infinito y se mueven continuamente en el vacío.
3. Existen desde la eternidad y son incorruptibles.
4. Solo difieren entre sí por el tamaño, la forma y el peso.

Teoría Atómica de Dalton (1ª teoría atómica moderna):

1. La materia está formada por átomos indivisibles.
2. Los átomos son invariables.
3. Los elementos están formados por átomos iguales: tienen la misma masa y las mismas propiedades químicas.
4. Los átomos de diferentes elementos tienen masas y propiedades químicas distintas.
5. Los compuestos químicos están formados por la combinación de átomos de 2 o más elementos diferentes.
6. Cuando 2 o más átomos de distintos elementos se combinan para formar un mismo compuesto, lo hacen en una relación de números enteros sencillos.
7. En las reacciones químicas, los átomos ni se crean ni se destruyen, solamente cambia su distribución en las sustancias.

Modelo Atómico de Thomson:

El descubrimiento del electrón a finales del siglo XIX implicaba que el átomo era divisible y que debía tener una estructura. Los resultados experimentales fueron:

1. Los átomos son eléctricamente neutros.
2. Los átomos contienen electrones, que son cargas negativas.
3. La masa de los electrones es muy pequeña comparada con la de los átomos.

El primer científico que elaboró un modelo para la estructura del átomo fue el descubridor del electrón, Joseph John Thomson. Este científico propuso:

1. Como la mayor parte de la masa del átomo se asocia a la carga positiva, esta debe ocupar la mayor parte del volumen del átomo. La manera más sencilla de imaginar el átomo es una esfera con carga positiva.
2. Para explicar que los átomos son eléctricamente neutros, los electrones serían unas diminutas esferillas distribuidas convenientemente por la esfera de carga positiva. Cuando el átomo fuese excitado, los electrones vibrarían alrededor de su posición de equilibrio. Esta distribución de los electrones dio lugar a que al modelo se le denominara «pastel de pasas».

El modelo fue inicialmente aceptado porque explicaba fácilmente:

• La electrización (Esta se explica por la pérdida o ganancia de electrones, ya que cuando esto ocurre, el átomo queda cargado con electricidad positiva o negativa).
• La formación de iones (Los choques de los átomos del gas hacen perder a estos algún electrón y se generan partículas con carga eléctrica que se pueden dirigir y crear rayos catódicos (catión y anión)).

No explica los espectros atómicos, ni el experimento de Rutherford.