MODELOS AT

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MODELOS ATÓMICOS
Unidad Didáctica Propiedades Atómicas 1º Medio G

• Profesor Daniel Novoa Soracco

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Clase 1
CONTENIDOS OBJETIVOS
Conceptual Concepto de átomo Concepto de modelo Teorías Definir concepto de átomo y modelo. Identifiquen aspectos básicos de las teorías atómicas
Procedimental Trabajo individual Power Point Aplicar los conceptos trabajados en actividades proyectadas a través de una presentación power point.
Actitudinal Valorar y participar Valorar el conocimiento y desarrollo de los contenidos trabajados durante la clase. Participar activamente en cada una de las actividades de la clase
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Etapas de la Clase
INICIO Saludos Retroalimentación clase anterior Presentación de la clase. Contenidos Objetivos Instrucciones generales de la clase. DESARROLLO Presentación Power point Modelos atómicos (expositiva). Aplicación de conceptos en el desarrollo de actividades a través de una presentación Power Point (expositiva, de resolución de problemas, de descubrimiento guiado, otras) CIERRE Retroalimentación de la clase a través de la revisión de las respuestas en cada una de las actividades trabajadas. Sugerencias de tareas y de visita a sitios Web.
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Origen del Concepto Átomo

• Demócrito Siglo IV (A.C.) Fundador de la Escuela
  Atomista
• los átomos son indivisibles (átomo), y se
  distinguen por forma, tamaño, orden y posición.
• Los átomos pueden ensamblarse, aunque nunca
  fusionarse.
• Diferencia entre átomos del alma (psyché) y del
  cuerpo (Soma)

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Qué es un modelo en Ciencias?

• Un modelo es una representación de una unidad u
  estructura, basado en el desarrollo de una
  investigación empírica científica (metodología
  científica).
• Sus representaciones pueden ser esquemáticas, en
  base a postulados, matemáticas, etc.

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Teoría o Modelo Atómico de Dalton (1808)

• John Dalton enunció unos postulados que le han
  valido el titulo de "padre de la teoría
  atómica-molecular". Dalton trató de buscar la
  explicación de las leyes ponderales que
  experimentalmente habían comprobado él y otros
  químicos europeos.

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Leyes Aplicadas (ponderales)al Desarrollo del
Modelo Atómico de Dalton

• Leyes de Boyle y Charles.
• La Ley de Gay-Lussac
• La Ley de conservación de la masa
• - La ley de composición constante o de Proust
• - La ley de las proporciones múltiples o de Dalton

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Postulados de la Teoría Atómica de Dalton

• Los elementos están formados por partículas
  muy pequeñas, llamadas átomos, que son
  indivisibles e indestructibles.
• Todos los átomos de un elemento tienen la
  misma masa atómica.
• Los átomos se combinan en relaciones
  sencillas para formar compuestos.
• Los cuerpos compuestos están formados por átomos
  diferentes las propiedades del compuesto
  dependen del número y de la clase de átomos que
  tenga.

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Representación de las combinaciones de los átomos
de Hidrógeno y Oxígeno para formar moléculas de
Agua
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Entonces cómo es el átomo según Dalton ?

• Una esfera

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Aporte del Modelo Atómico de Dalton

• Primer intento por comprender la constitución
  básica de la materia.
• Confirma las leyes Teóricas planteadas
  previamente.
• Nace la escala química de Masa Atómicas (ya que
  le asignó al átomo de hidrógeno un peso de uno
  el peso atómico del oxígeno resultaría dieciséis.
  
• Dalton permitió la creación de la química como
  ciencia exacta y matemática.
• Supuso que la fórmula del agua era HO

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Limitaciones del Modelo de Dalton

• La Ley de Lavoisier no es totalmente cierta,
  porque toda reacción química lleva consigo un
  intercambio de energía y la producción de energía
  supone pérdida de masa, según la ecuación de
  Einstein E mc2
• La idea de Dalton de que los átomos de cada
  elemento son todos iguales es falsa, pues la
  mayor parte de los elementos están formados por
  isótopos, cosa que Dalton desconocía (pueden
  variar en su número másico).
• No explica la naturaleza eléctrica de la Materia,
  el porqué los cuerpos se atraen o se repelen.

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Limitaciones de la Teoría Atómica de Dalton

• La Ley de Lavoisier no es totalmente cierta,
  porque toda reacción química lleva consigo un
  intercambio de energía y la producción de energía
  supone pérdida de masa, según la ecuación de
  Einstein
• E mc2
• La idea de Dalton de que los átomos de cada
  elemento son todos iguales es falsa, pues la
  mayor parte de los elementos están formados por
  isótopos, cosa que Dalton desconocía.
• Igualmente, cuando se combinan en reacciones
  normales los átomos no se alteran, pero hoy se
  producen reacciones nucleares que rompen o
  transmutan los átomos.
• No explica los fenómenos relacionados a las
  propiedades eléctricas de la materia.
• No define el concepto de Enlace Químico entre los
  átomos

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Teoría Atómica de Joseph John Thomson
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Diseño Experimental de Joseph John Thomson
(1856-1940)
Utiliza Tubos de Rayos Catódicos, en los cuales
estudia el comportamiento de los gases
Descubrió que los rayos catódicos estaban
formados por partículas cargadas negativamente
(hoy en día llamadas electrones), de las que
determinó la relación entre su carga y masa. En
1906 le fue concedido el premio Nobel por sus
trabajos.
Millikan calculó experimentalmente el valor de
la carga eléctrica negativa de un electrón
mediante su experimento con gotas de aceite entre
placas de un condensador. Dió como valor de dicha
carga e 1,610-19 culombios.
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Tubo de Rayos Catódicos
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Cómo es el átomo de Thompson?
Thomson considera el átomo como una gran esfera
con carga eléctrica positiva, en la cual se
distribuyen los electrones como pequeños
granitos. Al modelo se le da el nombre de Budín
de Pasas
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Aporte del Modelo Atómico de Thomson

• Descubre la primera partícula sub-atómica el
  electrón.
• Determina la relación carga masa del Electrón
• Intuye la presencia de otra partícula
  sub-atómicael protón

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Modelo atómico de Ernest Rutherford
Ernest Rutherford, (1871-1937) Físico Inglés,
nació en Nueva Zelanda, profesor en Manchester y
director del laboratorio Cavendish de la
universidad de Cambridge. Premio Nobel de Química
en 1908. Sus brillantes investigaciones sobre la
estructura atómica y sobre la radioactividad
iniciaron el camino a los descubrimientos más
notables del siglo. Estudió experimentalmente la
naturaleza de las radiaciones emitidas por los
elementos radiactivos.
Tras las investigaciones de Geiger y Mardsen
sobre la dispersión de partículas alfa al incidir
sobre láminas metálicas, se hizo necesario la
revisión del modelo atómico de Thomson, que
realizo Rutherford entre 1909 - 1911.
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Diseño Experimental de Rutherford

• Bombardea una lámina de oro con partículas Alfa
  Radiactivas
• Puesto que las partículas alfa y beta atraviesan
  el átomo, un estudio riguroso de la naturaleza de
  la desviación debe proporcionar cierta luz sobre
  la constitución de átomo, capaz de producir los
  efectos observados.
• Las investigaciones se produjeron tras el
  descubrimiento de la radioactividad y la
  identificación de las partículas emitidas en un
  proceso radiactivo. El montaje experimental que
  utilizaron Geiger y Mardsen se puede observar en
  el dibujo.
• .

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Resultados del Diseño Experimental de Rutherford
La mayoría de los rayos alfa atravesaba la lámina
sin desviarse, porque igual que en caso de la
reja, la mayor parte del espacio de un átomo es
espacio vacío.
Algunos rayos se desviaban, porque pasan muy
cerca de centros con carga eléctrica del mismo
tipo que los rayos alfa (CARGA POSITIVA).
Muy pocos rebotan, porque chocan frontalmente
contra esos centros de carga positiva.
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A qué conclusión llega?

• Que el átomo esta constituido por un núcleo
  central que posee las cargas positivas (Protones)
• En el núcleo se concentra gran parte de la masa
  del átomo
• Los Electrones giran en torno al núcleo del
  átomo.
• Que existe un gran espacio vacío entre el núcleo
  y la corteza.

El modelo se conoce como Modelo Planetario
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Aportes del Modelo de Rutherford
Posteriormente investigaciones de Rutherford
pusieron de manifiesto que la carga del núcleo
era exactamente el número atómico multiplicado
por la carga del electrón.
Este núcleo recibió el nombre de protón y se
pensó que era una partícula presente en los
núcleos de todos los átomos.
Confirma la existencia del electrón y determina
su ubicación en el átomo
Intuye la presencia del neutrón en el núcleo del
átomo
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Deficiencias del Modelo de Ernest Rutherford

•  Según la ya probada teoría electromagnética de
  Maxwell, al ser el electrón una partícula cargada
  en movimiento debe emitir radiación constante y
  por tanto, perder energía.
• Esto debe hacer que disminuya el radio de su
  órbita y el electrón terminaría por caer en el
  núcleo el átomo sería inestable. Por lo tanto,
  no se puede simplificar el problema planteado,
  para un electrón, que la fuerza electrostática es
  igual a la centrífuga.

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Modelo Atómico de Niels Bohr
Basándose en las teorías de Rutherford, publicó
su modelo atómico en 1913, introduciendo la
teoría de las órbitas cuantificadas, que en la
teoría mecánica cuántica consiste en las
características que, en torno al núcleo atómico,
el número de electrones en cada órbita aumenta
desde el interior hacia el exterior
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Diseño Experimental Utiliza Espectros atómicos
de átomos de Hidrógeno
Se llama espectro atómico de un elemento químico
al resultado de descomponer una radiación
electromagnética compleja en todas las
radiaciones sencillas que la componen,
caracterizadas cada una por un valor de longitud
de onda, ?
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(No Transcript)
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(No Transcript)
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Características del Modelo De Niels Bohr

• Los Electrones Giran alrededor del núcleo en
  órbitas.
• Cuando giran no emiten ni absorben energía, es
  decir se ubican en estados estacionarios o de
  energía cuantificada (por eso no se precipitan
  sobre el núcleo)
• Cuando un electrón absorbe Energía, salta de un
  nivel de menor energía a otro de mayor Energía,
  emitiendo un espectro de Absorción.
• Cuando un electrón salta de un nivel de mayor a
  otro de menor energía emite un fotón detectado a
  través de un espectro de Emisión.

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Cómo se puede representar el Modelo Atómico de
Bohr?
Análisis energético
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Deficiencias del Modelo de Niels Bohr

• El modelo se aplica sólo para el átomo de
  Hidrógeno.
• No es posible explicar el comportamiento para
  átomos que posean más de un electrón.

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Aporte de Bohr

• Se le considera como el Padre de la Mecánica
  Cuántica y precursor del modelo Mecano-Cuántico
  actual

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Modelo Atómico Mecano Cuántico

• Modelo desarrollado entre los años 1924 y 1227
  aproximadamente.

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Diseño Experimental

• El modelo es el resultado de múltiples
  investigaciones científicas entre las que se
  destacan el aporte de
• Max Plank
• Louis de Broglie
• Werner Heisember
• Erwin Schrödinger
• Y por supuesto Niels Bohr

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Características del Modelo Mecano Cuántico

• Regido por el Principio de Incertidumbre, que
  plantea que es imposible determinar la posición y
  la velocidad (momentun) del electrón.
• Por lo tanto los electrones se ubican en niveles
  de Probabilidad denominados Orbitales (ecuaciones
  de Onda)
• El electrón tiene un doble comportamiento
  dualidad onda-partícula
• El modelo es esencialmente un modelo matemático.
• La ubicación de las partículas sub- atómicas de
  los modelos anteriores se mantiene.

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Cómo se representa al átomo mecano -cuántico
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Aporte del Modelo Mecano Cuántico

• A la fecha, el aporte ha sido inmenso
• Ingeniería Desarrollo de Nuevos Materiales
• Medicina Instrumentos, fármacos, etc.
• Electrónica Desde el transistor al chip
• Conocimiento del Universo Predicción en el
  movimiento de las partículas en el universo, big
  bang.
• Etcetc

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Resolución de Preguntas sobre lo estudiado
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Indicar a cuál modelo atómico corresponde cada
enunciado
Concepto Idea elemento del diseño experimental Modelo de
Electrones girando en torno al núcleo como lo hacen los planetas en torno al sol
Fue necesario bombardear átomos de oro con partículas alfa
Aplica al principio de Incertidumbre o Principio de Heisemberg
La desviación del haz luminoso en el tubo de rayos catódicos indicó que
Electrones ubicados en Niveles de Energía cuantificada
Su defecto era que los electrones chocarían con el núcleo del átomo
Cada átomo puede unirse a otros átomos en relación de números enteros
Modelo del budín de pasas
Los electrones tienen la capacidad de saltar de un nivel de energía a otro
Electrones ocupando niveles de probabilidad u orbitales
Establece por primera vez que en el núcleo del átomo hay protones y neutrones
El modelo esta basado en la teoría cuántica de Plank, Dualidad onda- partícula -Principio de incertidumbre.
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Identificar cada Modelo Atómico
MODELO
MODELO
MODELO
MODELO
MODELO
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Selección Múltiple

• 1.- Según la desviación de las partículas alfa
  al chocar con la lámina de oro, pudo identificar
  la ubicación de las partículas sub atómicas Lo
  anterior corresponde al análisis de los
  resultados del diseño experimental de
• Heisemberg
• C. Rutherford
• Dalton
• D. Thomson
• 2.- Los modelos atómicos que confirman la
  posición externa de los electrones girando en
  torno a un núcleo con protones y neutrones son
  los modelos de
• Thomson Rutherford Bohr
• Mecano cuántico Dalton Thompson
• Rutherford Bohr Mecano cuántico
• Sólo el Modelo Mecano cuántico

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TAREA para la próxima clase

• Identificar los tipos de orbitales que se
  plantean en el modelo mecano cuántico,
  mencionar sus formas.
• Identificar el nombre y el significado de los
  números cuánticos.
• Qué es y qué uso se le da a la configuración
  electrónica