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00:00:15,980 --> 00:00:24,219
Hola a todos, soy Raúl Corraliza, profesor de química de segundo de bachillerato en el IES Arquitecto Pedro Gumiel de Alcalá de Hinares,

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00:00:24,519 --> 00:00:31,019
y os doy la bienvenida a esta serie de videoclases de la Unidad 1 dedicada al estudio de la estructura atómica.

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00:00:31,820 --> 00:00:39,869
En la videoclase de hoy estudiaremos el modelo atómico de Rutherford.

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00:00:40,390 --> 00:00:51,130
En esta videoclase vamos a hablar del modelo atómico de Rutherford,

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00:00:51,130 --> 00:00:56,869
que es el que aparece justo a continuación del modelo atómico de Thomson que estudiamos en la videoclase anterior.

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00:00:57,630 --> 00:01:08,450
En su momento, cuando hablamos del modelo atómico de Thomson, discutimos que pese a que es capaz de justificar adecuadamente los experimentos de los rayos catódicos,

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00:01:09,170 --> 00:01:18,189
no son capaces de explicar los rayos canales que aparecen como complemento de los rayos catódicos, ni el experimento de Rutherford.

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00:01:18,189 --> 00:01:24,730
Así que igual que hemos hecho anteriormente en los otros modelos, antes de hablar de los postulados del modelo atómico de Rutherford,

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00:01:24,829 --> 00:01:31,829
vamos a justificarlos describiendo los rayos canales ahora en primer lugar y posteriormente el experimento de Rutherford.

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00:01:32,870 --> 00:01:42,250
Cuando decía que los rayos canales complementan los estudios de los rayos catódicos, tal es así que se producen en el mismo lugar, en un tubo de crux.

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00:01:42,930 --> 00:01:46,430
Y lo que ocurre es que se propagan en sentido contrario a los rayos catódicos.

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00:01:46,430 --> 00:01:58,790
Así que si los electrones, los rayos catódicos, se movían de cátodo a ánodo, en este caso, en los rayos canales, lo que vamos a observar es una radiación que se mueve en sentido contrario,

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00:01:58,950 --> 00:02:06,109
o sea, desde el ánodo hacia el cátodo. Tal es así que en algunas ocasiones, en lugar de rayos canales, se les llama rayos anódicos.

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00:02:06,950 --> 00:02:13,729
Bueno, aquí en esta imagen tenemos un tubo de crux, igual que el que habíamos descrito anteriormente, pero ligeramente diferente.

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00:02:14,629 --> 00:02:24,750
Aquí en este lado lo que tenemos es la conexión del cátodo, que en realidad no está aquí, sino que sería una rejilla metálica que encontramos aquí, en mitad del tubo.

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00:02:25,689 --> 00:02:30,009
Y el ánodo aparece aquí, en la parte inferior del dibujo, de la imagen.

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00:02:31,550 --> 00:02:33,949
Igualmente que ocurría en el caso de los rayos catódicos.

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00:02:34,189 --> 00:02:42,650
Cuando conectamos el ánodo y el cátodo a una enorme diferencia de potencial y apagamos la luz para poder ver qué es lo que ocurre,

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00:02:42,650 --> 00:02:45,909
lo que se observa es una radiación como la que tenemos aquí.

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00:02:46,289 --> 00:02:49,550
En este caso es una radiación de un color violeta.

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00:02:50,449 --> 00:02:56,930
Pero no siempre va a ser violeta porque una de las características de esta radiación es que ya no es universal.

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00:02:57,490 --> 00:03:00,710
En el caso de los rayos catódicos la radiación era siempre verdosa,

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00:03:01,030 --> 00:03:04,889
que aparecía en la parte posterior del vidrio, y aquí ya no.

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00:03:05,050 --> 00:03:09,650
Aquí la radiación aparece justo a continuación del cátodo y tiene propiedades diferenciadas.

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00:03:09,650 --> 00:03:14,669
diferenciadas, dependiendo de cuál fuera el gas que había originariamente dentro del tubo de crux

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00:03:14,669 --> 00:03:20,229
justo antes de que se hiciera el vacío parcial que comentábamos en la video clase anterior.

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00:03:22,150 --> 00:03:27,990
Igual que pasaba con los rayos catódicos, hay efectos térmicos, químicos, luminosos,

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00:03:28,789 --> 00:03:34,150
hay efectos mecánicos, así que los rayos canales están formados por partículas con masa.

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00:03:34,150 --> 00:03:39,810
también son partículas cargadas porque cuando se hace actuar un campo eléctrico, un campo magnético

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00:03:39,810 --> 00:03:43,710
estas partículas se desvían pero en sentido contrario a los electrones

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00:03:43,710 --> 00:03:46,849
a las partículas que formaban los rayos catódicos

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00:03:46,849 --> 00:03:50,610
así que aquí estas partículas tienen que estar cargadas positivamente

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00:03:50,610 --> 00:03:53,270
en lugar de negativamente como pasaba con los electrones

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00:03:53,270 --> 00:03:58,009
los electrones eran universales, siempre tenían misma masa, misma carga

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00:03:58,009 --> 00:04:01,009
independientemente del gas que hubiera dentro del tubo, ahora ya no

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00:04:01,009 --> 00:04:12,590
Y, por ejemplo, la carga no va a ser siempre la misma. Es positiva, pero va a ser un múltiplo entero, 1, 2, 3, 4, 5 veces, con signo positivo, por supuesto, la carga del electrón.

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00:04:13,389 --> 00:04:21,009
En la actualidad sabemos que lo que estamos observando aquí son los cationes de las partículas gaseosas que contenían el tubo.

38
00:04:21,589 --> 00:04:30,029
Así que lo que está ocurriendo en realidad, el experimento de rayos catódicos y rayos canales, lo que hacen es ver dos partes de un mismo fenómeno.

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00:04:30,029 --> 00:04:52,810
Primero, los átomos se rompen, los electrones, parte de los electrones que se encuentran en el átomo se separan, los electrones se mueven en un sentido y forman la radiación de los rayos catódicos y los cationes que se obtienen cuando se han eliminado sus electrones que han desaparecido se mueven en sentido contrario formando la radiación que forman los rayos catódicos.

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00:04:52,810 --> 00:04:57,610
Esto no es compatible con lo que habíamos visto en su momento hablando del modelo atómico de Thomson

41
00:04:57,610 --> 00:05:04,730
porque recordad que la carga positiva estaba conformada en forma de una nube gaseosa

42
00:05:04,730 --> 00:05:08,550
y aquí lo que tenemos es que la carga positiva está formando partículas

43
00:05:08,550 --> 00:05:16,250
Así que algo tenemos que hacer con el modelo atómico de Thomson para poder introducir estas partículas con carga positiva

44
00:05:16,250 --> 00:05:21,529
Por otro lado, vamos a hablar del experimento de Rutherford

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00:05:22,310 --> 00:05:26,470
Rutherford quiere testar el modelo atómico de Thomson y hace lo siguiente.

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00:05:27,310 --> 00:05:36,709
Toma una capa muy fina, muy fina, muy fina, muy fina, muy fina de oro, pan de oro muy fino, muy fino, muy fino, y lo sitúa aquí en el centro del experimento.

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00:05:37,509 --> 00:05:46,529
Sobre este pan de oro lo que hace es incidir partículas alfa provenientes de una fuente radioactiva que en este caso tenemos representado radio.

48
00:05:46,529 --> 00:05:53,930
Dentro de un contenedor de plomo hay un agujero muy finito y lo que tenemos es un haz continuo de partículas alfa.

49
00:05:54,410 --> 00:06:00,490
Son partículas con carga positiva y muy masivas, ¿de acuerdo? En comparación con los electrones, sobre todo.

50
00:06:01,370 --> 00:06:11,649
¿Qué es lo que ocurre? Bueno, pues si el modelo atómico de Thomson es correcto y lo que tenemos es que los átomos están formados por una nube gaseosa con carga positiva

51
00:06:11,649 --> 00:06:16,089
y los electrones flotando de forma homogénea dentro de ellos,

52
00:06:16,790 --> 00:06:20,569
bueno, pues estas partículas alfa lo que van a hacer es, cuando alcancen los átomos de oro,

53
00:06:20,569 --> 00:06:28,889
es atravesar esa nube gaseosa positiva y lo que esperamos obtener es una mancha en este detector

54
00:06:28,889 --> 00:06:34,350
en línea recta con respecto al haz inicial de partículas alfa casi sin desviación.

55
00:06:35,569 --> 00:06:39,089
Y bueno, pues alguna partícula por aquí desfistada, por aquí o para allá,

56
00:06:39,089 --> 00:06:43,290
que se ha acercado mucho o que ha chocado, mira tú qué suerte, contra uno de los electrones

57
00:06:43,290 --> 00:06:49,389
y entonces, bueno, pues dos partículas que chocan, producen una interacción y aparece una pequeña desviación.

58
00:06:50,050 --> 00:06:56,290
¿Qué es lo que ocurre? Pues que esto que esperaríamos observar si el experimento de Thomson fuera correcto

59
00:06:56,290 --> 00:07:02,670
no es lo que observamos. Lo que observamos es algo parecido a esto que tenemos aquí representado.

60
00:07:03,209 --> 00:07:10,829
Sí, hay una mancha muy grande, el detector tiene una lectura muy grande justo enfrente de las de partículas alfa.

61
00:07:11,430 --> 00:07:16,990
Sí, aparecen algunas partículas despistadas que se han desviado con respecto a esta trayectoria en línea recta,

62
00:07:16,990 --> 00:07:26,189
pero, y esta es la parte llamativa, hay partículas alfa que se detectan con un ángulo de deflacción separado con respecto a esta línea recta muy grande.

63
00:07:26,970 --> 00:07:37,050
No sólo eso, sino que incluso hay partículas alfa que aparecen rebotando, por así decirlo, en sentido contrario, hacia la fuente de radio.

64
00:07:37,829 --> 00:07:43,930
Y esto no se puede explicar con el modelo atómico de Rutherford, donde el átomo está formado en esencia por una nube gaseosa,

65
00:07:44,569 --> 00:07:53,730
que puede hacer que una partícula alfa con carga positiva muy masiva retroceda hacia atrás, cuando lo que hace es supuestamente entrar en una nube con carga positiva.

66
00:07:53,730 --> 00:08:07,529
Rutherford lo que hace es concluir que la idea de que toda la carga positiva está conformada como una nube gaseosa no puede ser correcta

67
00:08:07,529 --> 00:08:18,529
Lo que hace Rutherford es concluir que toda esa carga positiva que debe existir en realidad está comprimida en el centro del átomo formando una partícula

68
00:08:19,269 --> 00:08:27,509
De tal forma que lo que tenemos es un núcleo con toda la carga positiva en el centro y los electrones alrededor de él.

69
00:08:28,209 --> 00:08:39,769
El hecho de que el núcleo aparezca como una partícula con carga positiva permite explicar tanto la deflacción de las partículas como el hecho de que vuelvan para atrás.

70
00:08:39,769 --> 00:08:46,549
porque si una partícula alfa se aproxima mucho, mucho, mucho al núcleo donde está concentrada la carga positiva,

71
00:08:47,129 --> 00:08:55,830
es normal que la fuerza electrostática de repulsión entre cargas del mismo signo haga que la partícula alfa, cuando se aproxima al núcleo, se desvíe.

72
00:08:56,850 --> 00:09:03,210
En el caso en el que las partículas alfa choquen contra el núcleo, no contra los electrones que son mucho más pequeños,

73
00:09:03,210 --> 00:09:09,870
pero si contra el núcleo, donde podríamos tener una masa similar a la de las partículas alfa, incluso mayor,

74
00:09:10,409 --> 00:09:14,850
bueno, parece razonable que esas partículas alfa que choquen contra el núcleo,

75
00:09:15,149 --> 00:09:20,549
si da la casualidad de que lo hacen en un ángulo con una separación hacia el centro muy pequeña,

76
00:09:20,950 --> 00:09:22,629
bueno, pues venga, vuelvan para atrás.

77
00:09:24,389 --> 00:09:32,429
Así, Rutherford lo que hace es modificar la estructura del átomo de Thomson introduciendo estas ideas.

78
00:09:32,429 --> 00:09:53,950
Y entonces manteniendo el planteamiento de Thomson de la existencia de electrones lo que hace es descomponer el átomo como un núcleo con toda la carga positiva, con un radio muy pequeño donde está concentrada casi toda la masa del átomo y luego los electrones formando la corteza.

79
00:09:53,950 --> 00:10:00,669
es una nube orbitando alrededor del núcleo, no era capaz de dar una forma concreta, decía

80
00:10:00,669 --> 00:10:07,710
que eran órbitas complejas de difícil definición, de forma indefinida. En la actualidad sabemos

81
00:10:07,710 --> 00:10:14,009
que el núcleo está formado por protones, que son partículas primas de los electrones

82
00:10:14,009 --> 00:10:18,110
en el sentido en el que tienen la misma carga pero de signo positivo, aunque desde luego

83
00:10:18,110 --> 00:10:26,190
son mucho más masivos. Para que os hagáis una idea, hay una diferencia de unos 4 o 5 órdenes de

84
00:10:26,190 --> 00:10:33,669
magnitud entre el tamaño del átomo, lo que sería el diámetro o el radio, es lo mismo, a lo que sería

85
00:10:33,669 --> 00:10:40,710
el núcleo. Las medidas actuales, bueno, pues si los átomos tienen un tamaño del orden de un

86
00:10:40,710 --> 00:10:46,049
Armstrong, 10 a la menos 10 metros, bueno, pues el radio del núcleo atómico es del orden del

87
00:10:46,049 --> 00:10:50,370
centómetro, 10 a la menos 15 metros. Ya veis, cinco órdenes de magnitud de diferencia.

88
00:10:52,740 --> 00:10:58,600
Nuevamente, ¿el modelo de Rutherford es perfecto? ¿Va a permitir llegar hasta el final y explicar

89
00:10:58,600 --> 00:11:04,100
todos los fenómenos naturales donde aparezcan los átomos? Bueno, pues no. Nuevamente, ¿sigues

90
00:11:04,100 --> 00:11:08,139
en explicar las regularidades que observamos en la distribución de los elementos en la

91
00:11:08,139 --> 00:11:13,340
tabla periódica? Y además tiene otros problemas. Por ejemplo, no es capaz de justificar el

92
00:11:13,340 --> 00:11:19,019
hecho de que los protones estén todos ahí empaquetados, próximos, pegaditos, dentro del núcleo. Los

93
00:11:19,019 --> 00:11:22,899
protones tienen todos carga positiva y de acuerdo con la teoría electrostática deberían repelerse.

94
00:11:23,000 --> 00:11:29,600
El núcleo sólo con cargas positivas no es estable. Así que Rutherford lo que propuso es que debe haber

95
00:11:29,600 --> 00:11:36,940
conviviendo junto con los protones otras partículas sin carga, que él llamó neutrones, que hagan que

96
00:11:36,940 --> 00:11:42,080
el núcleo sea estable. Lo que proponía era que la fuerza de interacción gravitatoria, la fuerza

97
00:11:42,080 --> 00:11:46,980
de atracción entre partículas con masa, bueno, pues era capaz de compensar la fuerza de repulsión

98
00:11:46,980 --> 00:11:53,940
entre los protones. Bueno, más adelante se supo que esto era insuficiente. De hecho, cuando estudiamos

99
00:11:53,940 --> 00:11:58,879
la fuerza electrostática en comparación con la fuerza gravitatoria del año pasado, vimos que había

100
00:11:58,879 --> 00:12:03,639
una gran diferencia en el orden de magnitud, en la intensidad de ambas fuerzas. Y, bueno, pues el estudio

101
00:12:03,639 --> 00:12:08,700
de la estabilidad nuclear lleva a postular y descubrir lo que en la actualidad se conoce como

102
00:12:08,700 --> 00:12:14,139
la fuerza nuclear fuerte, otra de las interacciones fundamentales de naturaleza. Por otra parte,

103
00:12:14,279 --> 00:12:21,240
entre las insuficiencias, el modelo de un electrón orbitando alrededor de un núcleo con carga positiva

104
00:12:21,240 --> 00:12:26,720
no es estable desde el punto de vista de la teoría de la electrodinámica de la época, puesto que una

105
00:12:26,720 --> 00:12:32,500
partícula cargada que está girando en una órbita cerrada debe perder energía y lo que debería

106
00:12:32,500 --> 00:12:37,340
ocurrir es que los electrones giran alrededor del núcleo antes o después, como podéis ver, en un

107
00:12:37,340 --> 00:12:42,279
tiempo muy corto, del orden de 10 a menos 10 segundos, debería colapsar sobre el núcleo.

108
00:12:42,600 --> 00:12:47,259
De tal forma que no deberíamos ver los electrones orbitando alrededor del núcleo. La teoría

109
00:12:47,259 --> 00:12:52,159
electrodinámica de la época, del momento, no lo permite justificar algo. Este modelo

110
00:12:52,159 --> 00:12:57,139
tiene algún pequeño defecto y en concreto esto es uno de ellos. Y por otra parte, no

111
00:12:57,139 --> 00:13:01,179
explica la existencia de los espectros de emisión y absorción, la radiación del cuerpo

112
00:13:01,179 --> 00:13:06,200
negro, el efecto fotoeléctrico, otros experimentos que se estaban realizando en esta época con

113
00:13:06,200 --> 00:13:12,220
resultados que no son posibles de explicar con el modelo atómico de Rutherford y que estudiaremos

114
00:13:12,220 --> 00:13:21,299
más adelante en el modelo atómico de Bohr. Antes de estudiar el siguiente modelo atómico, el modelo

115
00:13:21,299 --> 00:13:28,220
atómico de Bohr, ahora que ya tenemos los elementos constitutivos de los átomos, electrones, protones

116
00:13:28,220 --> 00:13:33,679
y neutrones, vamos a pararnos un momento a repasar la nomenclatura atómica que ya hemos estudiado

117
00:13:33,679 --> 00:13:39,379
anteriormente y que vamos a utilizar no solamente en esta unidad sino también en lo que queda de

118
00:13:39,379 --> 00:13:46,379
curso para representar los átomos de un elemento químico. Vamos a utilizar en el centro el símbolo,

119
00:13:46,460 --> 00:13:52,120
en este caso en el ejemplo que tenemos aquí sería esa x mayúscula, y rodeándolo una serie de números.

120
00:13:52,659 --> 00:13:59,120
A la izquierda hay como subíndice lo que tenemos es el número atómico, z, es el número de protones

121
00:13:59,120 --> 00:14:05,919
en el núcleo y es característico de cada elemento químico porque elementos átomos del mismo elemento

122
00:14:05,919 --> 00:14:11,120
lo que van a tener es el mismo número de protones en el núcleo. Mismo número de protones pero no

123
00:14:11,120 --> 00:14:16,480
necesariamente el mismo número de neutrones. Así que necesitamos un nuevo número más, el número

124
00:14:16,480 --> 00:14:21,220
másico A que se coloca justo encima del número atómico en el lado izquierdo del símbolo como

125
00:14:21,220 --> 00:14:26,960
un superíndice, que lo que representa es el número total de protones y neutrones dentro del núcleo.

126
00:14:26,960 --> 00:14:32,279
arriba a la derecha lo que vamos a tener como superíndice es el número de carga

127
00:14:32,279 --> 00:14:36,580
lo que representa es el balance del número de electrones en exceso o en defecto

128
00:14:36,580 --> 00:14:41,279
con respecto a lo que tendríamos en el átomo eléctricamente neutro

129
00:14:41,279 --> 00:14:44,080
o sea, con respecto al número de protones en el núcleo

130
00:14:44,080 --> 00:14:47,399
si lo que tenemos como número de carga es un número positivo

131
00:14:47,399 --> 00:14:49,700
lo que tenemos es un defecto de electrones

132
00:14:49,700 --> 00:14:51,879
tenemos más protones que electrones en la corteza

133
00:14:51,879 --> 00:14:54,440
y el átomo se denominaría cation

134
00:14:54,440 --> 00:15:05,299
Si lo que tuviéramos es un número negativo, tendríamos un átomo con un exceso de electrones en la corteza en comparación con el número de protones y al átomo se le denominaría anión.

135
00:15:06,600 --> 00:15:22,559
Se denominan átomos isótopos, átomos con el mismo número atómico, mismo número de protones en el núcleo, o sea, de la misma especie atómica, pero con distinta masa, con distinto número másico y eso quiere decir que tiene un distinto número de neutrones en el núcleo.

136
00:15:23,279 --> 00:15:28,240
Antes de continuar hablando de isótopos, se denominan átomos isoelectrónicos,

137
00:15:28,860 --> 00:15:34,919
átomos que pueden tener una distinta composición en el núcleo, distinto número de protones, distinto número de neutrones,

138
00:15:35,519 --> 00:15:38,559
pero que tienen el mismo número de electrones en la corteza.

139
00:15:38,700 --> 00:15:45,360
Esto va a ser especialmente relevante cuando pasemos a la siguiente unidad, cuando hablemos de la tabla periódica de los elementos.

140
00:15:45,360 --> 00:15:55,019
El hecho de haber hablado de isótopos es importante porque en un momento dado vamos a necesitar estudiar la masa de los distintos átomos

141
00:15:55,019 --> 00:15:58,759
La masa que nosotros tenemos tabulada dentro de la tabla periódica

142
00:15:58,759 --> 00:16:07,559
Bueno, si para la misma especie química, átomos con el mismo número atómico, con el mismo número de protones en el núcleo

143
00:16:07,559 --> 00:16:13,340
podemos tener distintos isótopos, átomos que tienen distinta masa porque tienen distinto número de neutrones

144
00:16:13,340 --> 00:16:18,879
¿cómo podemos dar una única, un único valor de la masa atómica para los átomos de una especie química?

145
00:16:19,639 --> 00:16:25,799
Bueno, pues la masa atómica de un elemento se calcula a partir de las masas de los distintos isotopos

146
00:16:25,799 --> 00:16:32,500
como la media ponderada de éstas, utilizando la abundancia relativa en tanto por uno de todos ellos.

147
00:16:33,799 --> 00:16:40,559
Con esto que hemos visto aquí, ya puedes resolver el ejercicio propuesto número 1 que puedes encontrar en los apuntes.

148
00:16:40,559 --> 00:16:49,860
En el aula virtual de la asignatura tenéis disponibles otros recursos, ejercicios y cuestionarios.

149
00:16:50,519 --> 00:16:54,240
Asimismo, tenéis más información en las fuentes bibliográficas y en la web.

150
00:16:55,000 --> 00:17:00,480
No dudéis en traer vuestras dudas e inquietudes a clase o al foro de dudas de la unidad en el aula virtual.

151
00:17:01,100 --> 00:17:02,620
Un saludo y hasta pronto.