MODELOS ATÓMICOS

• Profesor: Bárbara Riquelme Moya

Iº Medio

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

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.

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)

¿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.

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.

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

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.

Representación de las combinaciones de los átomos de Hidrógeno y Oxígeno para

formar moléculas de Agua

Entonces… ¿cómo es el átomo según Dalton ?

• Una esfera

• 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

Aporte del Modelo Atómico de Dalton

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 = m×c2

• 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.

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 = m×c2

•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

Teoría Atómica de Joseph John Thomson

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.

Diseño Experimental de Joseph John Thomson (1856-1940)

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 = 1,6×10-19 culombios.

Tubo de Rayos Catódicos

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”

¿Cómo es el átomo de Thompson?

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-atómica…el protón

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.

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.

Modelo atómico de Ernest 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. .

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.

Resultados del Diseño Experimental de Rutherford

¿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

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.

Aportes del Modelo de Rutherford

Confirma la existencia del electrón y determina su ubicación en el átomo

Intuye la presencia del neutrón en el núcleo del átomo

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.

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

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, λ

El espectro consiste en un conjunto de líneas paralelas, que corresponden cada una a una longitud de onda.Podemos analizar la radiación que absorbe un elemento (espectro de absorción) o la radiación que emite (espectro de emisión).

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.

Análisis energético

¿Cómo se puede representar el Modelo Atómico de Bohr?

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.

Aporte de Bohr

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

Modelo Atómico Mecano Cuántico

• Modelo desarrollado entre los años 1924 y 1227 aproximadamente.

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

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.

Cómo se representa al átomo mecano -cuántico

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.

• Etc…etc…

Resolución de Preguntas sobre lo estudiado

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.

Indicar a cuál modelo atómico corresponde cada enunciado

Identificar cada Modelo Atómico

MODELO…

MODELO…

MODELO…

MODELO…

MODELO…

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:

A. HeisembergB. C. RutherfordC. DaltonD. 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:

A. Thomson – Rutherford – Bohr B. Mecano cuántico – Dalton –ThompsonC. Rutherford – Bohr – Mecano cuántico D. Sólo el Modelo Mecano cuántico

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