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UNIDAD 5: Estructura del átomo FICHA 1: PRIMERAS IDEAS SOBRE LA MATERIA La Materia: Antecedentes Antes de comenzar el estudio de la estructura atómica de la materia, debemos recordar algunos conceptos aprendidos con anterioridad. Comencemos diciendo que, en la línea de los establecido por el Modelo Cinético de la Materia (MCM), todas las sustancias, en última instancia, se encuentran formadas por partículas, a las que vamos a denominar "átomos". Llamamos sustancia simple a aquella que está formada por un sólo tipo de átomo y que, por consiguiente, no puede descomponerse en otras aún más simples ni por procedimientos físicos ni por procedimientos químicos. Llamamos sustancias compuestas o, simplemente, compuestos, a aquellas que están formadas por más de un tipo de átomo diferente, unido químicamente. En consecuencia, estas sustancias podrán ser descompuestas en sus sustancias simples constitutivas mediante procedimientos químicos como la electrolisis, fotolisis o la piro o termólisis. Primeras Ideas: Los filósofos especulativos griegos Las primeras teorías acerca de la constitución de la materia nacen en la Grecia clásica. Los primeros filósofos propusieron la existencia de una sustancia primigenia a partir de la cual se habría creado el resto de las sustancias que aparecen en la naturaleza, aunque disentían en cual era esa primera sustancia. A estos filósofos y a sus hipótesis se les denomina "Monistas", de la palabra de origen griego "monos" que significa "uno" Tiempo después, comenzaron a desarrollarse otras propuestas, denominadas "Pluralistas" ya, aunque mantenían el concepto de la existencia de las sustancias primigenias, proponían la existencia no de una, si no de varias. Leucipo, Demócrito y más tarde, Epicuro (siglo IV a.C.) fundan una escuela atomista y pluralista. Creían que la materia era discontinua y estaba formada por partículas que llamaron Átomo (que significa "indivisible"). No se aceptó en su momento debido a consideraciones filosóficas y religiosas. Según la física de Epicuro, toda la realidad está formada por dos elementos fundamentales. De un lado los átomos, que tienen forma, extensión y peso, y de otro el vacío, que no es sino el espacio en el cual se mueven esos átomos. Las distintas cosas que hay en el mundo son fruto de las distintas combinaciones de átomos. Aristóteles rechaza la teoría atomista, sostiene que la materia es continua (su teoría se llama "continuista") y que estaría formada por cuatro elementos: Agua, fuego, tierra y aire. Por tanto, es también una teoría pluralista.
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Ideas Medievales Ya en la edad media, los alquimistas (600-1000 d.C.), cuya tarea principal era la búsqueda de la piedra filosofal (lapis filosofalis), desarrollaron las técnicas propias de la ciencia que hoy llamamos química, y modificaron la teoría de los cuatro elementos de Aristóteles, hasta convertirla en la teoría de la "Tria Prima". La teoría de la Tria Prima consistía en suponer que los metales eran cuerpos compuestos formados por dos cualidades o principios comunes, el mercurio, que representaba el carácter metálico y la volatilidad, y el azufre que poseía la propiedad de la combustibilidad. Con el tiempo, se añadió la sal, que tenía la propiedad de la solidez y la solubilidad. A partir del nuevo milenio (año 1000), comienza un movimiento de estudio de la naturaleza que se debatiría entre las ideas aristotélicas sobre la existencia de los elementos primigenios, en sus diversas formas, y una nueva concepción basada en lo empírico y la descripción de los cambios químicos que, finalmente, desemboca en la aparición de la teoría atómica de Dalton. Teoría atómica de Dalton El s. XVII tuvo lugar un renacimiento de la teoría atómica principalmente a través de las obras de René Descartes, Pierre Gassendi e Isaac Newton, que se basaron en las antiguas hipótesis de los atomistas helenos. Ya en el s. XVIII, William Higgins y Dalton proponen una nueva teoría atómica para tratar de explicar algunas leyes empíricas de las combinaciones químicas que en aquel momento se conocían. Postulados de Dalton 1.- Toda la materia está formada por átomos indivisibles e invariables, entre los que sólo existe el vacío. 2.- Los átomos de un mismo elemento son iguales entre sí en masa y en otras propiedades, y diferentes a los de cualquier otro elemento. 3.- Los compuestos se forman por la combinación de diferentes átomos en una proporción de números enteros y sencillos. De acuerdo con esa teoría atómica, cada sustancia está formada por partículas muy pequeñas e indivisibles, de forma que esas partículas son distintas para cada una de las sustancias pero iguales entre sí para una misma sustancia. Según Dalton, esas partículas son los átomos y su propiedad principal sería su masa. Para Dalton la materia es discontinua y las partículas de las que habla el Modelo Cinético de la Materia (MCM) son bien los átomos o bien los agregados de estos que en la actualidad denominamos moléculas. El Modelo Atómico de Dalton constituyó un éxito porque podía explicar las leyes gravimétricas (referidas a la medida de la masa) que se habían descubierto para las reacciones químicas, aunque pronto surgieron descubrimientos que hicieron replantearse estas ideas.
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APLICACIÓN Investiga: ¿Quiénes eran los filósofos monistas?¿Cuándo y donde vivieron? Con la información del apartado anterior, sitúa en un mapa del Mediterráneo a cada filósofo y su época ¿Qué información obtenemos de ese mapa?
¿Cuál es la diferencia entre una hipótesis monista y otra pluralista? ¿Cuál es el origen de la palabra "Átomo"? ¿Para Leucipo y Demócrito la materia era continua? Explícalo. Epicuro fue un atomista posterior a Leucipo y Demócrito, que recoge sus ideas y las concreta ¿Cómo describía la realidad? El mismo Epicuro describía las propiedades de los átomos ¿Cuáles eran esas propiedades? Indica cómo se formaban las diferentes sustancias, según Epicuro. Explica por qué se llama "Continuista" a la hipótesis de Aristóteles ¿Se trataba de una hipótesis monista o pluralista? ¿De qué estaba formada la materia, según Aristóteles? Los primeros alquimistas, hasta aproximadamente el año 1000, eran de origen árabe o judío ¿Cuáles fueron sus dos principales aportaciones? Los alquimistas estaban empeñados en la búsqueda de la "Lapis Filosofalis" ¿Qué era ese objeto y que propiedades tenía? Describe la hipótesis de la "Tria Prima". A partir del siglo XI (año 1000) comienza un movimiento cultural que, poco a poco, rompe con las ideas anteriores ¿Cuáles eran sus características? Investiga: ¿Cuáles fueron las causas del movimiento cultural originado a partir del siglo XI? Escribe los postulados de Dalton y contesta: a) ¿Cómo son y cómo denomina Dalton a las partículas últimas de la materia? b) ¿Cómo son los átomos de un elemento? c) ¿Pueden ser idénticos los átomos de dos elementos diferentes? De acuerdo con el Modelo de Dalton, ¿se puede transformar un átomo en otro mediante una reacción química? ¿Pueden descomponerse los elementos en otras sustancias? ¿Y los compuestos? Explícalo de acuerdo con el Modelo Atómico de Dalton. Si los átomos de una sustancia son todos iguales, ¿de qué tipo de sustancia se trata? ¿A qué se debió el éxito del Modelo Atómico de Dalton? ¿Crees que sigue siendo un éxito?