Primero Medio Guia 2_2016 Vision Histórica de Modelos Atómicos

8/17/2019 Primero Medio Guia 2_2016 Vision Histórica de Modelos Atómicos

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Liceo Isabel RiquelmeDepartamento de CienciasDocente: Sr(a)_Víctor Peña raneda

GUIA DE ACTIVIDADES N° _2_TITULO DE LA GUÍA: !"D#L"S $%!IC"S D# L !$#RI

&ombre: ____________________________________ Curso: ' #! ec*a: '+,-+,.-'/

"b0eti1o: Describir in1esti2aciones cientí3cas cl4sicas o contempor4neasrelacionadas con el modelo mecano5cu4ntico6Instrucciones: Leer la in7ormaci8n sobre modelos at8micos 9 comentar con suscompañeros desarrollar las acti1idades propuestas6

!"D#L"S $"!IC"S D# L !$#RI

VISIÓN HISTÓRICA

Los filósofos griegos discutieron mucho sobre la naturaleza de la materia yconcluyeron que el mundo era más sencillo de lo que parecía.En el siglo V a.C., Leucipo pensaba que sólo había un tipo de materia.ostenía, además, que si di!idíamos la materia en partes cada !ez máspeque"as, acabaríamos encontrando una porción que no se podría seguir di!idiendo. #n discípulo suyo, $emócrito, bautizó a estas partes indi!isibles demateria con el nombre de átomos, t%rmino que en griego significa &que no se

puede dividir '.Emp%docles estableció que la materia estaba formada por ( elementos) tierra,

agua, aire y fuego.

*ristóteles negó la e+istencia de los átomos de $emócrito y reconoció la teoríade los ( elementos, que, gracias al prestigio que tenía, se mantu!o !igente en

el pensamiento de la humanidad durante --- a"os. oy sabemos que

aquellos ( elementos iniciales no forman parte de los //0 elementos químicos

actuales.

TEORÍA ATÓMICA DE DALTON

En /0-0, 1ohn $alton publicó su teoría atómica, que retomaba las antiguasideas de Leucipo y $emócrito. eg2n la teoría de $alton)/3 Los elementos están formados por partículas discretas, diminutas e

indi!isibles, llamadas átomos, que no se alteran en los cambios químicos.3 Los átomos de un mismo elemento son todos iguales entre sí en masa,tama"o y en el resto de las propiedades físicas o químicas. 4or el contrario,los átomos de elementos diferentes tienen distinta masa y propiedades.53 Los compuestos se forman por la unión de átomos de loscorrespondientes elementos seg2n una relación num%rica sencilla yconstante. 4or e6emplo, el agua está formada por átomos del elementohidrógeno y / átomo del elemento o+ígeno.oy sabemos que ninguno de estos tres puntos es completamente cierto7 sinembargo, $alton contribuyó enormemente a entender cómo estaba formadala materia.

EL ÁTOMO ES DIVISIBLE

#na !ez aceptada la teoría atómica de la materia, los fenómenos de electrización y electrólisis pusieron de manifiesto,por un lado, la naturaleza el%ctrica de la materia y, por otro, que el átomo era di!isible, es decir, que estaba formado por partículas más peque"as que el propio átomo.Los fenómenos el%ctricos son una manifestación de su carga el%ctrica.$el mismo modo que e+isten tipos de fenómenos el%ctricos 8atracción y repulsión3, se admite que las propiedades queposeen los cuerpos electrizados se deben a la presencia en ellos de tipos de cargas el%ctricas denominadas, de formaarbitraria, negati!a y positi!a.$os cuerpos que hayan adquirido una carga del mismo tipo se repelen, mientras que si poseen carga de distinto tipo seatraen.En general, la materia es el%ctricamente neutra, es decir, tiene la misma cantidad de cada tipo de carga. Cuando

adquiere carga, tanto positi!a como negati!a, es porque tiene más cantidad de un tipo que de otro .


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EL ELECTRÓN *l estudiar los fenómenos el%ctricos se llegó a la conclusión de que la teoría de $alton era errónea y, por tanto, debíane+istir partículas más peque"as que el átomo, que serían las responsables del comportamiento el%ctrico de la materia.En /09:, el físico británico 1. 1. ;homson realizó e+periencias en tubos de descarga de gases, que eran tubos de !idrioque contenían un gas a muy ba6a presión y un polo positi!o 8ánodo3 y otro negati!o 8cátodo3 por donde se hacía pasar una corriente el%ctrica con un ele!ado !olta6e.;homson obser!ó que se emitían unos rayos desde el polo negati!o hacia el positi!o, los llamó rayos catódicos.

*l estudiar las partículas que formaban estos rayos se obser!ó que eran las mismas siempre, cualquiera que fuese elgas del interior del tubo. 4or ello se dedu6o que en el interior de todos los átomos e+isten una ó más partículas con carganegati!a y se les dio el nombre de electrones.

En esta escena se puede !er una representación esquemática del e+perimento

realizado con el tubo de descarga de gases

EL PROTÓNEn /00bser!ó unos rayos que atra!esaban al cátodo en sentido contrario a los rayoscatódicos. ?ecibieron el nombre de rayos canales.El estudio de estos rayos determinó que estaban formados por partículas de carga positi!a y que tenían una masa

distinta seg2n cual fuera el gas que estaba encerrado en el tubo. Esto aclaró que las partículas salían del seno del gas y

no del electrodo positi!o.

*l e+perimentar con hidrógeno se consiguió aislar la partícula elemental positi!a o protn, cuya carga es la misma que ladel electrón pero positi!a y su masa es /05: !eces mayor.En la siguiente escena puede !erse el e+perimento en el cual se descubrieron los rayos canales)

EL ELECTRON @ediante di!ersos e+perimentos se comprobó que la masa de protones y electrones no coincidía con la masa total delátomo7 por tanto, ?utherford supuso que tenía que haber otro tipo de partícula subatómica en el n2cleo de losátomos.Estas partículas se descubrieron en /95 por 1. ChadAicB.

*l no tener carga el%ctrica recibieron el nombrede ne!trones. El hecho de no tener carga el%ctrica hizomuy difícil su descubrimiento.Los neutrones son partículas sin carga y de masa algo mayor que la masa de un protón.

MODELO ATÓMICO DE THOMSON *l ser tan peque"a la masa de los electrones, el físico ingl%s 1.1.;homson propuso, en

/9-(, que la mayor parte de la masa del átomo correspondería a la carga positi!a, que

ocuparía la mayor parte del !olumen atómico. ;homson imaginó el átomo como una especie

de esfera positi!a continua en la que se encuentran incrustados los electrones, más o

menos como las u!as pasas en un udin o 4udin un postre de la cocina inglesa y

estadounidense.

Este modelo del &budin de pasas' de ;homson era bastante razonable y fue aceptado

durante !arios a"os, ya que e+plicaba !arios fenómenos, por e6emplo los rayos catódicos y

los canales.

EL E"PERIMENTO DE R#THER$ORDEn /9//, el físico y químico Ernest ?utherford y sus colaboradores bombardearon una finalámina de oro con partículas alfa 8positi!as3, procedentes de un material radiacti!o, a gran!elocidad. El e+perimento permitió obser!ar el siguiente comportamiento en las partículas

lanzadas)• La mayor parte de ellas atra!esaron la lámina sin cambiar de dirección, como era de

esperar.

Part%c!las ele&entales

Masa Car'a

Electrn (e)* /D/05: uma egati!a

Protn (p+* / uma 4ositi!a

Ne!trn (n* / uma in carga


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• *lgunas se des!iaron considerablemente.

• #nas pocas partículas rebotaron hacia la fuente de emisión.

El comportamiento de las partículas no podía ser e+plicado con el modelo de ;homson, así que ?utherford lo abandonó ysugirió otro basado en el átomo nuclear. Modelo de Thomson) $e acuerdo con este modelo, en el cual la carga positi!a de cada átomo está distribuida de formahomog%nea, las partículas positi!as que atra!iesan la lámina no deberían ser apreciablemente des!iadas de sutrayectoria inicial. E!identemente, esto no ocurría.Modelo de Rutherford ) La carga positi!a está concentrada en un n2cleo central, de manera que las partículas positi!asque pasan muy cerca de %l se des!ían bastante de su trayectoria inicial y sólo aquellas pocas que chocan directamentecon el n2cleo regresan en la dirección de la que proceden.

MODELO ATÓMICO DE BOHR

El físico dan%s iels ohr realizó una serie de estudios de los que dedu6o que loselectrones de la corteza giran alrededor del n2cleo describiendo sólo determinadasórbitas circulares.En el átomo, los electrones se organizan en capas y, en cada capa tendrán una cierta

energía, llenando siempre las capas inferiores y despu%s las superiores.La distribución de los electrones en las capas se denomina con,-'!rac-n

electrn-ca y se realiza de la siguiente manera)La /F capa puede contener, como má+imo, electrones.La F capa puede contener, como má+imo, 0 electrones. Comienza a llenarse una !ezque la /F ya está completa.La 5F capa puede contener, como má+imo, /0 electrones. Comienza a llenarse una !ez que la F capa ya está completa.e representa por n2meros separados por comas y entre par%ntesis. 4or e6emplo, el átomo de sodio tiene // electrones7por tanto, llenan la /F capa, 0 quedan en la F capa y el 2ltimo electrón quedaría en la 5F capa.

EL N.MERO ATÓMICO / EL N.MERO MÁSICO

La identidad de un átomo y sus propiedades !ienen dadas por el n2mero de partículas que contiene. Lo que distingue aunos elementos químicos de otros es el n2mero de protones que tienen sus átomos en el n2cleo. Este n2mero sellama N0&ero at&-co y se representa con la letra 1. e coloca como subíndice a la izquierda del símbolo del elementocorrespondiente. 4or e6emplo, todos los átomos del elemento idrógeno tienen / protón y su G H /, los de helio tienen protones y G H, los de litio, 5 protones y G H 5,Ii el átomo es neutro, el n2mero de electrones coincide con el de protones y nos lo da G.El N0&ero &2s-co nos indica el n2mero total de partículas que hay en el n2cleo, es decir, la suma de protones yneutrones. e representa con la letra A y se sit2a como superíndice a la izquierda del símbolo del elemento. ?epresentala masa del átomo medida en uma, ya que la de los electrones es tan peque"a que puede despreciarse.

En el e6emplo, tendríamos un átomo del elemento neón, con /- protones en su n2cleoy /- electrones en su corteza 8es neutro3. ;endría tambi%n) J/- H / neutrones.


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REPRESENTACIÓN DE IONES#n ion se representa mediante el símbolo del elemento del que procede, con un superíndice a la derecha, que indica lacarga que posee mediante un n2mero y el signo +o el signo ).Los cationes han perdido electrones en el n2mero que indica la carga positi!a. 4or e6emplo, K5 indicará que ese átomoha perdido 5 electrones.Los aniones han ganado electrones, en el n2mero que indica la carga negati!a. 4or e6emplo, J indicará que ese átomoha ganado electrones.

Este átomo corresponde al elemento *luminio. ;iene /5 protones y /( neutrones. Es un catión con cargaK5, lo que quiere decir que ha perdido 5 electrones respecto a su estado neutro7 por tanto, tiene /5J5 H /-electrones.

ISÓTOPOS

;odos los átomos de un elemento químico tienen el mismo n2mero de protones, pero pueden diferenciarse en el n2merode neutrones.e llaman Istopos los átomos que tienen el mismo n2mero de protones y se diferencian en el n2mero de neutrones.4or tanto, presentan el mismo n2mero atómico 8G3 y diferente n2mero másico 8*3.Los isótopos tienen masa diferente, ya que tienen distinto n2mero de neutrones.4ara nombrarlos se indica su nombre seguido de su n2mero másico7 por e6emplo, sodioJ5 8aJ53.

idrógenoJ/.

Este isótopo tiene) / protón, / electrón y - neutrones.

idrógenoJ.

Este isótopo tiene) / protón, / electrón y / neutrón.

idrógenoJ5. Este isótopo tiene) / protón, / electrón y neutrones.

MASA ATÓMICALa mayoría de los elementos químicos presentan isótopos. Cuando hablamos de la masa atómica de un elementoquímico, nos referimos a la masa de un átomo &medio' de ese elemento. 4ara calcularla, tendremos que tener en cuentala masa de cada isótopo y su abundancia en la naturaleza.

MODELO ATÓMICO MECANO)C#ÁNTICOEl modelo es el resultado de m2ltiples in!estigaciones científicas entre las que se destacan el aporte de) @a+ 4lanB ,Louis de roglie , erner eisember ,ErAin chrMdinger N por supuestoI iels ohrCaracterísticas del @odelo @ecano Cuántico)?egido por el 4rincipio de Oncertidumbre, que plantea que es imposible determinar la posición y la !elocidad 8momentun3del electrón.4or lo tanto los electrones se ubican en ni!eles de 4robabilidad denominados >rbitales 8ecuaciones de >nda3El electrón tiene un doble comportamiento) dualidad ondaJpartículaEl modelo es esencialmente un modelo matemático.La ubicación de las partículas subJ atómicas de los modelos anteriores se mantiene.$e la e!idencia acumulada del estudio de di!ersos fenómenos a la escala atómica surgió el con!encimiento de que lafísica de eAton no era aplicable a los electrones y a las demás partículas peque"as. * partir de ello se plasmó unanue!a !isión del mundo físico) la mecánica cuántica, Esta se"ala que es imposible describir el mo!imiento de los

electrones seg2n trayectorias y que solo podemos determinar la probabilidad de encontrar un electrón cualquiera en unlugar del espacio. Este es uno de los principios más sorprendentes de la nue!a mecánica y fue enunciado por el físicoerner eisenberg, en su famoso &4rincipio de Oncertidumbre de eisenberg'El &4rincipio de Ondeterminación' o tambi%n denominado &4rincipio de Oncertidumbre de eisenberg' , formula) & Esimposible conocer con certeza el momento p y la posición de una partícula simultáneamente'El físico austríaco ErAin chrMdinger desarrolló una teoría del átomo de hidrógeno basándose en las ideas del físicofranc%s Louis de roglie, quien postulaba que a las partículas en mo!imiento se les puede asociar las propiedades deuna onda.

El átomo, y en particular su en!oltura electrónica, puede ser descrito mediante la Ecuación de chrMdinger)

P ) Qunción de onda. $escribe el mo!imiento de los electrones.V) Energía potencial


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E) Energía total

La solución P no tiene ning2n significado físico. En cambio P es la probabilidad de

encontrar el electrón en cierto !olumen peque"o. e representa por un diagrama dedensidad 8nube electrónica3. Cada solución está asociada a un >rbital *tómico 8funciónde onda del electrón3. Cuanto mayor sea la e+actitud con que conocemos la posiciónde la partícula, mayor dificultad tenemos de encontrar su !elocidad.

ACTIVIDADES3

45) Desarrollo3

RConoces el concepto de átomoS Rabrías distinguir las distintas partículas elementales que forman un átomoS Rabrías representar el átom

modelosS RConoces el concepto de isótopoS

• Rabrías calcular todas las partículas elementales a partir del símbolo del átomoS .JOndica, de acuerdo con la teoría atómica de $alto

• TTTT Los átomos son peque"as partículas indestructibles.

TTTT En un cambio químico los átomos se rompen para reaccionar.

TTTT Los átomos de un mismo elemento tienen siempre la misma masa, pero sus propiedades dependen de la zona donde se encuentran.

65) In7-ca las a,-r&ac-ones 8!e son correctas TTT Los isótopos son átomos de distinto n2mero másico

TTT i dos elementos tienen el mismo n2mero másico pero distinto n2mero atómico, son isótopos

TTT $alton se equi!ocó cuando afirmó que todos los átomos de un mismo elemento son iguales en

masa y propiedades

TTT 4ara que átomos sean isótopos han de tener el mismo n2mero de neutrones.

95) :;!< ele&ento t-ene 7e n0&ero

at&-co 1 = >?@ (Cons!lta la talaper-7-ca*3

a.J Cromo

b.J @agnesio

c.J ierro

d.J *zufre

5) #n -on pos-t-o o cat-n3

a.J ha ganado electrones

b.J ha ganado protones

c.J ha perdido electrones

d.J tiene los mismos electrones que protones

?5) In7-car a c!2l &o7elo at&-co correspon7e ca7a en!nc-a7o3 Mo7elo 7e

Concepto I7ea ele&ento 7el 7-seFo eGper-&ental • Electrones girando en torno al n2cleo como lo hacen los planetas en torno al sol

• Que necesario bombardear átomos de oro con partículas alfa• *plica al principio de Oncertidumbre o 4rincipio de eisemberg

• La des!iación del haz luminoso en el tubo de rayos catódicos indicó queI

• Electrones ubicados en i!eles de Energía cuantificada

• u defecto era que los electrones chocarían con el n2cleo del átomo

• Cada átomo puede unirse a otros átomos en relación de n2meros enteros

• @odelo del budín de pasas

• Los electrones tienen la capacidad de saltar de un ni!el de energía a otro

• Electrones ocupando ni!eles de probabilidad u orbitales

• Establece por primera !ez que en el n2cleo del átomo hay protones y neutrones

• El modelo esta basado en la teoría cuántica de 4lanB,

$ualidad ondaJ partícula J4rincipio de incertidumbre.

5) I7ent-,-car ca7a Mo7elo At&-co3


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5) JSe'0n la 7es-ac-n 7e las part%c!las al,a al cKocar con la l2&-na 7e oro p!7o -7ent-,-car la !-cac-n 7e las part%c!lass! at&-cas Lo anter-or correspon7e al an2l-s-s 7e los res!lta7os 7el 7-seFo eGper-&ental 7e3

a. eisemberg C. ?utherford $alton $. ;homson

b.

5) Los &o7elos at&-cos 8!e con,-r&an la pos-c-n eGterna 7e los electrones '-ran7o en torno a !n n0cleo con protones yne!trones son los &o7elos 7e3

a. ;homson U ?utherford U ohrb. @ecano cuántico U $alton U;hompson

c. ?utherford U ohr U @ecano cuántico

d. ólo el @odelo @ecano cuántico

;*?E* para la pró+ima clase

• Odentificar los tipos de orbitales que se plantean en el modelo mecano U cuántico, mencionar sus formas.

• Odentificar el nombre y el significado de los n2meros cuánticos.

• u% es y qu% uso se le da a la configuración electrónica

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