1 Bach 2015 - Tema 1 [Presentacion]

7/21/2019 1 Bach 2015 - Tema 1 [Presentacion]

http://slidepdf.com/reader/full/1-bach-2015-tema-1-presentacion 1/262

Física y Química---

1º Bachillerato

Tema 1Teoría Atómica



Física y QuímicaTema 1

Teoría Atómica

Feynman

• Gran científico• Mejor chalao• Nobel en 1965• Profesor del Caltech• (Donde TBBT)




Teoría Atómica

What statement would containthe most information in thefewest words?

I believe it is the atomic

hypothesis (or the atomic fact ,or whatever you wish to call it)that all things are made of

atoms— little particles that

move around in perpetual

motion, attracting each other

when they are a little distance

apart, but repelling upon beingsqueezed into one another. Feynman



Física y Química

Teorías Atómicas• Los griegos• Edad media ↔ Edad moderna (XVIII) •

Teoría de Dalton• Modelos del fin del XIX/XX• Modelo cuántico (simplificado)




Física y Química

Teorías Atómicas• Los griegos• Edad media ↔ Edad moderna (XVIII) •





Física y Química

Los Griegos• Materia continua vs discontinua • 1as teorías atómicas (Demócrito)•

Lo que conocían los antiguos



http://slidepdf.com/reader/full/1-bach-2015-tema-1-presentacion 7/262Física y Química

Materia

Continua vs Discontinua• Materia continua:

•

Trozos más pequeños• Y más• Y más• ...

• Sin limite




Materia Continua


Sin límite



Materia

Continua vs Discontinua• Materia continua•

Materia discontinua:• Trozos más pequeños• Y más• Y más•

...• Pero al final hay átomos

Tema 1

Teoría Atómica



Materia Discontinua

Tema 1

Teoría Atómica

¿?



Materia Discontinua

Tema 1

Teoría Atómica

Átomo:• Del griego ἄ + τομος (no cortar)• No visibles•

Por tanto han de ser pequeños• Tanto que no se ven



Materia Discontinua

Tema 1

Teoría Atómica

Átomo:• Del griego ἄ + τομος (no cortar)• No visibles•

Por tanto han de ser pequeños• Tanto que no se ven

Ese es unproblema



Teoría Atómica de Demócrito

• Demócrito de Abdera• 460aC – 370aC• Presocrático

Tema 1

Teoría Atómica




• Demócrito de Abdera• 460aC – 370aC• Presocrático

• Pero nació tras Sócrates

Tema 1

Teoría Atómica




• Demócrito de Abdera• Relación con Parménides• Materia contiene:

• Vacio• Átomos

Tema 1

Teoría Atómica






Tema 1

Teoría Atómica

Luego el "atomismo"evolucionó






Tema 1

Teoría Atómica

Tipos de átomos, etc






Tema 1

Teoría Atómica

Pero no triunfó hastasiglos más tarde



Física y Química

Teoría Atómica de Demócrito•

Demócrito de Abdera• Relación con Parménides• Materia contiene:


Tema 1

Teoría Atómica

¿Por qué?



Física y Química

Lo que sabían los griegos

• Su química era limitada:• Metalurgia•

Construcción• Cocina (!)• Etc.

Tema 1

Teoría Atómica



Física y Química

Metalurgia

• El bronce es estaño y cobre (básicamente)

Tema 1

Teoría Atómica

Máscobre

Más blando



Física y Química

Metalurgia


Tema 1

Teoría Atómica

Máscobre

Másrojo

¿Por qué?



Física y Química

Metalurgia


Tema 1

Teoría Atómica

Cambiogradual decomposición

Cambiogradual depropiedades



Física y Química

Construcción/Cocina

• Lo mismo• Tortilla más o menos salada•

Mortero más o menos tal

Tema 1

Teoría Atómica

Cambiogradual de

composición

Cambiogradual de

propiedades



Física y Química

Tema 1

Teoría Atómica


• ¿Eran tontos los griegos?



Física y Química

Tema 1

Teoría Atómica


• ¿Eran tontos los griegos?

NO



Física y Química

Tema 1

Teoría Atómica


• ¿Eran tontos los griegos?, no• Pero tenían poca base empírica

Reaccionesno aisladas

Experimentono

controlado



Física y Química

Tema 1

Teoría Atómica


• ¿Eran tontos los griegos?, no• Pero tenían poca base empírica•

Combustión:• Reacción pura conocida por ellos• Difícil de entender•

Difícil de medir cosas



Física y Química

Tema 1

Teoría Atómica


• "Gradualismo" práctico para la técnica• Atomismo exige algo no visto



Física y Química

Tema 1

Teoría Atómica



Navaja de Occam



Física y Química

Tema 1

Teoría Atómica



Atomismorechazado



Física y Química

• Los griegos• Edad media ↔ Edad moderna (XVIII) •


Tema 1

Teoría Atómica

Teorías Atómicas



Física y Química

Tema 1

Teoría Atómica

Edad Media / Moderna (XVII)

• Tensión materia continua vs discreta• Desarrollo de la alquimia•

Las leyes ponderales



Física y Química

Tema 1

Teoría Atómica

Edad Media / Moderna (XVII)

• Tensión materia continua vs discreta• Desarrollo de la alquimia•

Las leyes ponderales → atomismo



Física y Química

Tema 1

Teoría Atómica

Materia continua vs discreta

• El debate siguió• Pero dominado por la "materia continua"•

Gracias a Aristóteles



Física y Química

Tema 1

Teoría Atómica

• Física dominó 18 siglos• Fuerza ≈ velocidad

Aristóteles

Contrario aGalileo/Newton



Física y Química

Tema 1

Teoría Atómica

• Física dominó 18 siglos• Fuerza ≈ velocidad • Lugares naturales

Aristóteles



Física y Química

Tema 1

Teoría Atómica


Aristóteles

Piedras caena lugar

natural



Física y Química

Tema 1

Teoría Atómica


Aristóteles

Aire flota asu sitio

natural



Física y Química

Tema 1

Teoría Atómica

• Física dominó 18 siglos• Fuerza ≈ velocidad • Lugares naturales• Rechazo al vacio• Materia continua

Aristóteles



Física y Química

Tema 1

Teoría Atómica

Aristóteles

Era unempirista



Física y Química

Tema 1

Teoría Atómica

Aristóteles

Era unempirista

Noexperimentos

controlados



Física y Química

Tema 1

Teoría Atómica

Aristóteles

Problemagordo



Física y Química

Tema 1

Teoría Atómica

La revolución científica

• Siglos XVI/XVII• Mejora de observación astros:

•

Brahe• Copérnico• Kepler



Física y Química

Tema 1

Teoría Atómica


• Siglos XVI/XVII• Mejora de observación astros•

Rechazo de geocentrismo• Rechazo del Aristotelismo



Física y Química

Tema 1

Teoría Atómica


• Siglos XVI/XVII• Mejora de observación astros•

Rechazo de geocentrismo• Rechazo del Aristotelismo• Galileo



Física y Química

Tema 1

Teoría Atómica

• Padre de la ciencia moderna:

Galileo



Física y Química

Tema 1

Teoría Atómica

• Padre de la ciencia moderna:• Empirismo• Experimentos controlados

• Experimentos mentales• No autoridad eclesial• Matemáticas como lenguaje

Galileo



Física y Química

Tema 1

Teoría Atómica

• Padre de la ciencia moderna• Padre de la física moderna:

Galileo



Física y Química

Tema 1

Teoría Atómica

• Padre de la ciencia moderna• Padre de la física moderna:

• Leyes de la mecánica

• Relatividad de Galileo• Sistema heliocéntrico• Telescopio de Galileo• Satélites de Júpiter• ...

Galileo



Física y Química

Tema 1

Teoría Atómica

• Padre de la ciencia moderna• Padre de la física moderna

Galileo

¿Y mientras quéhacía la química?



Física y Química

Tema 1

Teoría Atómica

Desarrollo de la Alquimia

• Mitad religión• Mitad filosofía• Mitad tecnología



Física y Química

Tema 1

Teoría Atómica


• Hermetismo• Hermes Trismegisto• Origen en Ed. Antigua• Ppio Similitud• Mitología•

Etc.



Física y Química

Tema 1

Teoría Atómica


• Hermetismo• Practicada en Edad Media tardía ...• ... Renacimiento ...• ... Edad Moderna temprana



Física y Química

Tema 1

Teoría Atómica


• Hermetismo• Motivaciones esotéricas:

• Búsqueda de la Inmortalidad• Transmutaciones de metales• Etc.



Física y Química

Tema 1

Teoría Atómica


• Hermetismo• Motivaciones esotéricas• Resultados prácticos:

• Obtención de vitriolo (Á. Sulfúrico)• Destilación de orina en fósforo•

Técnicas de laboratorio• Etc.



Física y Química

Tema 1

Teoría Atómica


• Hermetismo• Motivaciones esotéricas• Resultados prácticos:

• Obtención de vitriolo (Á. Sulfúrico)• Destilación de orina en fósforo•

Técnicas de laboratorio• Etc.

https://en.wikipedia.org/wiki/Hennig_Brand





Física y Química

Tema 1

Teoría Atómica

Finales del XVIII

• Pasada la rev. científica en física• Cuerpo experimental potente:

• Alquimia• Artillería, cosas militares

Ciencia Nuevosexperimentos TeoríaNueva



Física y Química

Tema 1

Teoría Atómica

Leyes Ponderales

OJO: No sigo orden histórico• Conservación de la masa• Ley de proporciones definidas• Ley de proporciones múltiples• Ley de Avogadro



Física y Química

Tema 1

Teoría Atómica

Conservación de la Masa

•

Lomonosov 1745/Lavoisier 1785• Compatible con un modelo continuo• Compatible con un modelo atómico

"En una reacción química lamasa permanece constante"



Física y Química

Tema 1

Teoría Atómica

Proporciones definidas

•

Proust 1795• Compatible con un modelo atómico

"Un compuesto químico siempre contienela misma proporción de elementos"



Física y Química

Tema 1

Teoría Atómica

• Trabajó para el ejercito• El español, OJO•

Tampoco hay muchasleyes descubiertas aquí

Proust



Física y Química

Tema 1

Teoría Atómica


•

Proust 1795• Compatible con un modelo atómico


CompuestoGrupo deátomos



Física y Química

Tema 1

Teoría Atómica


•

Proust 1795• Compatible con un modelo atómico• Problemas con el modelo continuo




Física y Química

Tema 1

Teoría Atómica


2H2 + O2 2H204g 32g 36g

Partimos deaquí



Física y Química

Tema 1

Teoría Atómica


2H2 + O2 2H204g 32g 36g

Caso 1H2 O2

4g 32g

d f d



Física y Química

Tema 1

Teoría Atómica


2H2 + O2 2H204g 32g 36g

Caso 1H2 O2 H2O

36g Ok

d f d



Física y Química

Tema 1

Teoría Atómica


2H2 + O2 2H204g 32g 36g

Caso 2H2 O2

2g 16g

i d fi id



Física y Química

Tema 1

Teoría Atómica


2H2 + O2 2H204g 32g 36g

Caso 2H2 O2 H2O

18g Ok

i d fi id



Física y Química

Tema 1

Teoría Atómica


2H2 + O2 2H204g 32g 36g

Caso 3H2 O2

10g 32g

P i d fi id



Física y Química

Tema 1

Teoría Atómica


2H2 + O2 2H204g 32g 36g

Caso 3H2 O2

6gH2O36g Mec!

P i d fi id



Física y Química

Tema 1

Teoría Atómica


2H2 + O2 2H204g 32g 36g

Caso 3H2 O2

6gH2O36g Mec!

Sobrante, ¿qué sentido tiene?

P i d fi id



Física y Química

Tema 1

Teoría Atómica


Modeloatómico

Sobranpartículas

Modelocontinuo ¿?

P i d fi id



Física y Química

Tema 1

Teoría Atómica


Modeloatómico

Sobranpartículas

Modelocontinuo

¿Por qué nootro

compuesto?

P i d fi id



Física y Química

Tema 1

Teoría Atómica


Modeloatómico

Sobranpartículas

Modelocontinuo

¿Por qué"resonancia"?

P i d fi id



Física y Química

Tema 1

Teoría Atómica


Modeloatómico

Sobranpartículas

Modelocontinuo

Problemasgraves

P i Múlti l



Física y Química

Tema 1

Teoría Atómica

Proporciones Múltiples

• Dalton 1808• De hecho es una predicción• Compatible con un modelo atómico

• Mazazo a modelo continuo

"Si dos elementos pueden dar más de uncompuesto, la relación entre masas es

de enteros sencillos"

P i Múlti l



Física y Química

Tema 1

Teoría Atómica


• Dalton 1808• De hecho es una predicción• Compatible con un modelo atómico

• Mazazo a modelo continuo

"Si dos elementos pueden dar más de uncompuesto, la relación entre masas es

de enteros sencillos"

"Tengo una teoría tan buenaque pasará esto, que es nuevo"



P i Múlti l



Física y Química

Tema 1

Teoría Atómica


C + O2 → CO2

12g 32g 44gC + O → CO

12g 16g 28g

P i Múlti l



Física y Química

Tema 1

Teoría Atómica


C + O2 → CO2

12g 32g 44gC + O → CO

12g 16g 28g

2

=

22

=

3212

1612

= 2: 1

P i Múlti l



Física y Química

Tema 1

Teoría Atómica


C + O2 → CO2

12g 32g 44gC + O → CO

12g 16g 28g

En el CO2 hayel doble de O

¿Por quénúmero entero?




Física y Química

Tema 1

Teoría Atómica


C + O2 → CO2

12g 32g 44gC + O → CO

12g 16g 28g

¿Es que hay algoque no se rompe?




Física y Química

Tema 1

Teoría Atómica


C + O2 → CO2

12g 32g 44gC + O → CO

12g 16g 28g

¿Es que hay algoque no se rompe?

Modelocontinuo

catapum

Ley de Avogadro




Teoría Atómica

Ley de Avogadro

• Avogadro 1811• Catapum con el modelo continuo• Condujo más a la idea de molécula

"Volumes iguales de distintos gases, amisma presión y temperatura, tienen las

mismas partículas"

Leyes Ponderales




Teoría Atómica

El modelo continuo esincompatible con los datos

Leyes Ponderales

El modelo atómico sí, por

tanto se aceptó

Leyes Ponderales

Aunque los átomos no se viesen




Teoría Atómica

El modelo continuo esincompatible con los datos

Leyes Ponderales

El modelo atómico sí, por

tanto se aceptó

Aunque los átomos no se viesen



Física y Química

Teorías Atómicas• Los griegos• Edad media ↔ Edad moderna (XVIII) • Teoría de Dalton• Modelos del fin del XIX/XX• Modelo cuántico (simplificado)

Tema 1

Teoría Atómica

Teoría de Dalton




Teoría Atómica

Teoría de Dalton

•

1803 - 1805• Apoyo leyes ponderales• 5 Ppios•

Concepto de Mol

Teoría de Dalton/Principios




Teoría Atómica


•

La materia son átomos• Átomos de un elementoson iguales•

Átomos irrompibles• Compuestos hechos deátomos•

Reacción como reorden• Mol





Teoría Atómica


Originalmente:

compuestossiempre XY





Teoría Atómica


Rechazada por

Avogadro

Teoría de Dalton/Resumen




Teoría Atómica

Teoría de Dalton/Resumen

Vacio ypelotitas

Pelotitas sinestructura

Reaccióncomo

reorden

Compuesto:

grupo átomos

Teoría de Dalton/Actualidad




Teoría Atómica

Teoría de Dalton/Actualidad

Vacio ypelotitas

Pelotitas sinestructura

Reaccióncomo

reorden

Compuesto:

grupo átomos

Concepto de Mol




Teoría Atómica

Concepto de Mol

•

Unidad de cantidad de materia

Número departículas

Concepto de Mol




Teoría Atómica

Concepto de Mol

•

Unidad de cantidad de materia• 1 mol = 6.022·1023 partículas (N. Avogadro)• Masa en g que indique la tabla periódica

Concepto de Mol




Teoría Atómica

Concepto de Mol

1 docena 12 lo que sea

•


Concepto de Mol




Teoría Atómica

Concepto de Mol

1 mol 6.022·1023 lo que sea

•


Concepto de Mol




Teoría Atómica

Concepto de Mol

•

12 es un "número mágico"• Para comprar cosas, etc

Muchosdivisores

No muygrande

Concepto de Mol




Teoría Atómica

Concepto de Mol

Número de Avogrado = 6.022·10

23

• Mágico para la "química"• Ajustado para que la TP dé masa en gramos

Podíamos ajustar otropara kg, onzas, etc

Concepto de Mol




Teoría Atómica

Concepto de Mol

Mundo

Micro

Mundo

Macro

/ 6.022·1023

* 6.022·1023

UMA, Masa Molecular y Molar




Teoría Atómica


UMA• Unidad de masa atómica. Símbolo u• 1/12 masa de átomo de C12

1u=1.661·10-27kgMundoMicro





Teoría Atómica


Masa atómica• Medido en u• Lo que pesa un átomo•

Lo que indica la TP

M(C)=12uMundo

Micro





Teoría Atómica


Masa atómica• Medido en u• Lo que pesa un átomo•

Lo que indica la TP

M(O)=16uMundo

Micro





Teoría Atómica

, y

Masa atómica• Símbolo u• Lo que pesa un átomo•

Lo que indica la TP

M(H)=1uMundoMicro

Muy enteros, indiciodel modelo atómico





Teoría Atómica

, y

Masa molecular• Medido en u• Lo que pesa una molécula•

Suma de lo que indique la tabla

M(H2SO4)=98uMundoMicro





Teoría Atómica

, y

Masa molecular• Medido en u• Lo que pesa una molécula•


M(H2SO4)=98uMundoMicro

2·1+32+4·16=98





Teoría Atómica

, y

Masa molar• Medido en g/mol• Lo que pesa un mol de algo•


Mmol(H2)=2g/molMundoMacro





Teoría Atómica

, y

Masa molar• Medido en g/mol• Lo que pesa un mol de algo•


Mmol(H2)=2g/molMundoMacro

Mismo número que

la molecular, etc

Problemas: Tipo I




Teoría Atómica

p

Dados 100g de ácido nítrico (HNO3), calculad:• Número de moles• Número de moléculas•

Número átomos de oxigeno• Moles de nitrógeno que contiene

Problemas: Tipo I




Teoría Atómica

p

Dados 100g de ácido nítrico (HNO3), calculad:

Mmol(HNO3)

=(1+14+3·16)g/mol

Calculamosmasa molar

Problemas: Tipo I




Teoría Atómica

p


Mmol(HNO3)

=63g/mol

Calculamosmasa molar

Problemas: Tipo I




Teoría Atómica

p

Factores de

conversión


• Número de moles• Número de moléculas•

Número átomos de oxigeno• Moles de nitrógeno que contiene

Problemas: Tipo I




Teoría Atómica

p


• Número de moles

100 3 = 100 3

1 3

63 3

Problemas: Tipo I




Teoría Atómica

p


• Número de moles

100 3 = 1.587 3

Problemas: Tipo I




Teoría Atómica

p


• Número de moles• Número de moléculas

100 3

1 3

63 3

6.022 · 1023é 3

1 3

Problemas: Tipo I




Teoría Atómica

p


• Número de moles• Número de moléculas

9.559 · 1023é 3

Problemas: Tipo I




Teoría Atómica

p



Número de átomos de oxígeno

Gramos Moles Moléculas Átomos

Problemas: Tipo I




Teoría Atómica



Número de átomos de oxígeno

Gramos Moles Moléculas Átomos

TP NA Fórmula

Problemas: Tipo I




Teoría Atómica



Número de átomos de oxígeno100

1

63

6.022 · 1023é

1

3 á

1é

Problemas: Tipo I




Teoría Atómica



Número de átomos de oxígeno2.868 · 10

24 á

Problemas: Tipo I




Teoría Atómica



Número de átomos de oxígeno• Moles de nitrógeno que contiene

1001 3

63

1

1 3

Problemas: Tipo I




Teoría Atómica



Número de átomos de oxígeno• Moles de nitrógeno que contiene

100 3 = 1.587

Problemas: Tipo II




Teoría Atómica

Calculad porcentajes en masa del Na2CO

3

Problemas: Tipo II




Teoría Atómica


3

Masa Molar

Masas AtómicasTotales

Reglas de 3

Problemas: Tipo II




Teoría Atómica


3

Mmol(Na2CO3) = 106 g/mol

Mmol(Na2) = 46 g/mol

Mmol(C) = 12 g/mol

Mmol(O3) = 48 g/mol

Problemas: Tipo II




Teoría Atómica


3



Mmol(C) = 12 g/mol

Mmol(O3) = 48 g/mol

100% → 106

x% → 46 100% → 106

x% → 12

100% → 106 x% → 48

Problemas: Tipo II




Teoría Atómica


3



Mmol(C) = 12 g/mol

Mmol(O3) = 48 g/mol

43.40%

11.32%

45.28%

Problemas: Tipo III




Teoría Atómica

Un hidrocarburo contiene un 85.6% de C y14.4% de H. Encontrad su fórmula empírica

Problemas: Tipo III




Teoría Atómica


No raro en PAU

Problema inverso

al II Se aplica métodode divisionessucesivas

Problemas: Tipo III




Teoría Atómica


Elemento % Masa

C 85.6

H 14.4

Problemas: Tipo III




Teoría Atómica


Elemento % Masa x/ Matómica

C 85.6 7.133

H 14.4 14.4

85.6/12 14.14/1

OJO, conservad 3

decimales

Problemas: Tipo III




Teoría Atómica


Elemento % Masa x/ Matómica x/Menor

C 85.6 7.133 1

H 14.4 14.4 2.019

7.133/7.133 14.14/7.133

Problemas: Tipo III




Teoría Atómica


Elemento % Masa x/ Matómica x/Menor Redondeo

C 85.6 7.133 1 1

H 14.4 14.4 2.019 2

Fórmula Empírica: CH2

Teorías Atómicas



Física y Química

Teorías Atómicas• Los griegos• Edad media ↔ Edad moderna (XVIII) • Teoría de Dalton• Modelos del fin del XIX/XX• Modelo cuántico (simplificado)

Tema 1

Teoría Atómica

Fin del XIX/Inicio del XX




Teoría Atómica

Modelo

atómicoDalton

Explosión de

la química





Teoría Atómica

• Desarrollo de la química en el XIX• Aplicaciones industriales:

• Síntesis de Básicos• Colorantes• Explosivos 2º Revolución

Industrial





Teoría Atómica

• Desarrollo de la química en el XIX• Aplicaciones industriales• Búsqueda de nuevos elementos





Teoría Atómica


Zoo deelementos

Sistemasperiódicos





Teoría Atómica


Temasiguiente





Teoría Atómica

• Desarrollo de la química en el XIX• Aplicaciones industriales• Búsqueda de nuevos elementos• Inicios de la q. orgánica





Teoría Atómica

• Desarrollo de la química en el XIX• Aplicaciones industriales• Búsqueda de nuevos elementos• Inicios de la q. orgánica• Nuevos modelos atómicos

Modelos Atómicos XIX/XX




Teoría Atómica

• Idea de átomo sin estructura cuestionada

¿Unidad máspequeña?

Masa enmúltiplos





Teoría Atómica

• Idea de átomo sin estructura cuestionada

Propiedadesperiódicas

Masa enmúltiplos

¿Estructurainterna?





Teoría Atómica

• Idea de átomo sin estructura cuestionada• Descubrimientos de electrón, etc

Electrón menorque átomo

Átomoirrompible

catapum

Descubrimiento del Electrón




Teoría Atómica

•

Thomson 1897• Experimento de rayos catódicos

Metalcalientelibera e-

Descubrimiento del Electrón




Teoría Atómica

•

Thomson 1897• Experimento de rayos catódicos• Símbolo e-

•

Masa 5.486·10-4

u• Carga -1.6·10-19C

Masa 10_000

menor que HCarga negativa

Modelo de Thomson




Teoría Atómica

•

Primer modelo con subatómicas• Electrón negativo• Materia neutra

•

Algo positivo ha de haber

Modelo del

Pudding de pasas

Modelo de Thomson




Teoría Atómica

• 1905• "Mondongo" positivo• Electrones negativos

• Electrones incrustados

Dio problemas al

poco tiempo

Experimento de Rutherford




Teoría Atómica

• 1911• Destrozó el modelo de Thomson• Primera visión del núcleo• Núcleo con casi toda la masa y carga +• Electrones dispersos, ligeros, carga -





Teoría Atómica





Teoría Atómica

• 1909• En realidad Geiger-Marsden•α contra oro•

Partículas positivas contra núcleo grande• Proporción alta de "reflejadas"

Modelo del

Pudding

Electrones pegados,

átomo neutro





Teoría Atómica

• 1909• En realidad Geiger-Marsden•α contra oro•

Partículas positivas contra núcleo grande• Proporción alta de "reflejadas"

Modelo del

Pudding

Esperable muy poca

desviación




Teoría Atómica

"Mazacote" neutrono desvía

Núcleo pesado y

positivo desvía

Cálculo exacto en




Teoría Atómica

Cálculo exacto en

2º de física




Teoría Atómica

Cálculo complicado

Pudding de Pasasdestruido

Modelo de Rutherford




Teoría Atómica

• 1911• Similar a Sistema Solar• Núcleo muy masivo•

Núcleo cargado +• e- orbitan

Explica exp. de

Rutherford





Teoría Atómica

• 1911• Similar a Sistema Solar• Núcleo muy masivo•

Núcleo cargado +• e- orbitan

Pero problemas

teóricos inmediatos





Teoría Atómica

e- orbitandoAceleración

normal

CampoEléctrico varía

CampoMagnético varía

Pérdidas deenergía





Teoría Atómica


normal




Ejemplos:antenas, AC, ...





Teoría Atómica


normal




Primeras ideas deesto: Física 2Bach





Teoría Atómica


normal




Explicación real:4º física





Teoría Atómica

• Los electrones pierden energía• Entonces deben caer al núcleo





T í Ató i

• Los electrones pierden energía• Entonces deben caer al núcleo

Modelo deRutherford Destruido

Modelo de Bohr1913




T í Ató i

• 1913• Parte del de Rutherford• Pero hay órbitas "mágicas"• En ellas el e- no se cae

Modelo de Bohr1913




T í Ató i

• 1913• Parte del de Rutherford• Pero hay órbitas "mágicas"• En ellas el e- no se cae

Orbitales

Modelo de Bohr1913




T í Ató i

• 1913• Parte del de Rutherford• Pero hay orbitales• Orbital identificado "n"• Explica el átomo de H

Espectro del Hidrógeno




T í Ató i

2Bach

¿Por qué esas

líneas?

Modelo de Bohr/Problemasól d ó




T í Ató i

• Sólo para Hidrógeno• Sólo orbitales circulares• Descubrimiento del spin• Avances en la mecánica cuántica

Modelos

Modernos

Teorías Atómicas



Física y Química

• Los griegos• Edad media ↔ Edad moderna (XVIII) • Teoría de Dalton• Modelos del fin del XIX/XX• Modelo cuántico (simplificado)

Tema 1

T í Ató i

Modelo Cuántico (simplificado)



Física y Química

•

Algo de cuántica• Algo de núcleos• La horrible verdad•

Los cuatro números• Principio de exclusión• El orden de llenado•

Máxima multiplicidad

Tema 1

T í Ató i

Algo de cuántica



Física y Química

•

Antes de la Crisis de la física: XIX/XX• Determinismo• Separación Onda - Partícula

Tema 1

T í Ató i

Partícula

Onda

Posición, suma, etc

Interferencia, etc

Algo de cuántica



Física y Química

•

La Crisis de la física: XIX/XX• Experimentos clave

• Cuerpo negro•

Efecto fotoeléctrico

Tema 1

T í Ató i

Cuerpo negro• Todo emite por



Física y Química

estar a T• ↑T → luz a

frecuencia alta•

¿Modelomatemático?

Tema 1

T í Ató i

Problema

Cuerpo negro




T í Ató i

Detalles en 3º

de Física

Efecto Fotoeléctrico• Metal expuesto a luz




Teoría Atómica

Cuantización:Energía por

paquetes

Metal expuesto a luz

• Pierde e- si alta frecuencia• Intensidad no importante• Explicado: Einstein 1905

Física Clásica:

PLOF

Efecto Fotoeléctrico• Metal expuesto a luz




Teoría Atómica

Einstein ganó

Nobel por esto

Metal expuesto a luz

• Pierde e- si alta frecuencia• Intensidad no importante• Explicado: Einstein 1905

Detalles en

Física 2Bach

Algo de cuántica• Rechazo de la física clásica




Teoría Atómica

Cosas sonpartículas y ondas

Según lo que"preguntes"

•

Rechazo de distinción onda-partícula





Teoría Atómica

Cosas sonpartículas y ondas

Ej. experimental:http://youtu.be/A9tKncAdlHQ

•

Rechazo de distinción onda-partícula


http://youtu.be/A9tKncAdlHQ

http://youtu.be/A9tKncAdlHQ




Teoría Atómica

•

Rechazo de distinción onda-partícula• Rechazo de determinismo → probabilidades • Rechazo de posición, etc.

Orbital: Los electrones estánmás o menos por ahí





Teoría Atómica

•

Rechazo de distinción onda-partícula• Rechazo de determinismo → probabilidades • Rechazo de posición, etc.•

Ecuaciones de movimiento espantosas = 1

2 2

+ ħΨ

∂t = −

ħ2

2∇2Ψ + EPot Ψ

Este curso Ec. de Schrödinger

Algo de núcleos



Física y Química

•

Nuestro modelo:• Núcleo carga +• Núcleo con casi toda la masa•

Electrones carga – • Electrones ligeros


Algo de núcleos



Física y Química

• Núcleo, hecho de nucleones:• Protones


Carga+1.6·10-19C

Masa1.007u

Algo de núcleos



Física y Química

• Núcleo, hecho de nucleones:• Protones• Neutrones


Carga0C

Masa1.009u

Algo de núcleos

ú ó



Física y Química

• Z = Número atómico• Nº de protones → elemento

• N = Número de neutrones• A = Número másico

• A = Z + N


Algo de núcleos

l



Física y Química

• Nomenclatura


92

235

A = Z + N

A = Z + N Símbolo

Z = 92

N = 143 = 235-92

Algo de núcleos

I ó



Física y Química

• Isótopos


92235

92238

82

206

82

207

82

208

Mismo elemento, masa diferente

Problemas: Tipo IVCalculad la masa molar del plomo Las




Teoría Atómica

Calculad la masa molar del plomo. Las

frecuencias relativas de los isótopos son:208Pb 53%, 207Pb 22.5%, 206Pb 24.5%





Teoría Atómica



Media ponderada

de las masas

=53 · 208 + 22.5 · 207 + 24.5 · 206

100 = 207.285





Teoría Atómica



Más sobre núcleos:

Física 2Bach

=53 · 208 + 22.5 · 207 + 24.5 · 206

100 = 207.285

La horrible verdad



Física y Química

•

Todo viene de resolver Ec. Schrödinger


ħΨ

∂t = −

ħ

2∇2Ψ + EPot Ψ

Soluciones similares aOndas estacionarias

La horrible verdadCada onda con su número




Teoría Atómica

n = 1

n = 3

n = 5

n = 2

n = 4

n = 6

Cada onda con su número

La horrible verdadCada onda con su número




Teoría Atómica

n = 1

n = 3

n = 5

n = 2

n = 4

n = 6

Cada onda con su número

2D Puente de Tacoma:http://youtu.be/3mclp9QmCGs

La horrible verdad

http://youtu.be/3mclp9QmCGs






Teoría Atómica

•

En el átomo hay 3D → 3 números • Aparte, el e- puede rotar → 4 números

Más sobre ondasestacionarias: Física 2Bach

La horrible verdad



Física y Química

•

Núcleo: ya visto• Electrones: en orbitales, formando corteza

• Más o menos por allí• 4 Números

• 3 Enteros• 1 spin


≈ 90% de

probabilidad

Los cuatro números



Física y Química

•

Cada electrón se identifica por ellos• No se pueden repetir• Cada uno tiene sus reglas


Los cuatro números



Física y Química

•

n Principal• l Secundario/Momento angular• s Magnético/Proyección•

ms Spin


n: número principal



Física y Química

•

El que aparecía en modelo de Bohr• n = 1, 2, 3, ...• Indica:

•

Energía del e-

• Distancia del e- al núcleo


n: número principal

• OJO: es en 3D




Teoría Atómica

• OJO: es en 3D• A veces se llaman:

• n=1 → K • n=2 → L • n=3 → M • n=4 → N

l: número secundario• l = 0, 1, ..., n-1



Física y Química

• Indica:• De forma secundaria: Energía del e-

• Forma y "apepinamiento" del orbital•

Capacidad en e-

en la subcapa


El efecto dominante

lo da n

l: número secundario• l = 0, 1, ..., n-1



Física y Química

• Indica:• Forma del orbital• Capacidad de la subcapa

•

Nombres• l=0 → orbital tipo s (capacidad 2) • l=1 → orbital tipo p (capacidad 6) •

l=2 → orbital tipo d (capacidad 10) • l=3 → orbital tipo f (capacidad 14)


l=0, orbital tipo s



Física y Química

• Forma esférica• Capacidad: 2 electrones

← Visión estática


l=0, orbital tipo sVisión dinámica (modos sobre tambor)




Teoría Atómica

1s

2s

3s

Visión dinámica (modos sobre tambor)

l=1, orbital tipo p




Teoría Atómica

• Forma: dos esferas• Capacidad: 6 electrones

← Visión estática de 2p

l=1, orbital tipo pVisión dinámica (modos sobre tambor)




Teoría Atómica

2p

3p

4p


l=2, orbital tipo d




Teoría Atómica

• Forma: cuatro esferas• O dos esferas más toro

•

Capacidad: 10 electrones← Visión estática de un dyz

l=2, orbital tipo d




Teoría Atómica

• Forma: cuatro esferas• O dos esferas más toro

•

Capacidad: 10 electrones← Visión estática de un dz2

l=2, orbital tipo dVisión dinámica (modos sobre tambor)




Teoría Atómica

3d

4d

5d


l=3, orbital tipo f




Teoría Atómica

• Forma: ocho esferas• Dos esferas más dos toros

•

Capacidad: 14 electrones← Visión estática de un dz2

(No pongo visión dinámica)

m: magnético• m = -l, ..., 0, 1, ..., l



Física y Química

• Indica:• Qué orientación espacial tiene el orbital• Hay multitud de casos, vemos solo ejemplos


m: magnético• Orbital 3d




Teoría Atómica

Orbital 3d• Los cinco casos:

• m = -2• m = -1• m = 0• m = 1• m = 2

ms: spin• ms = - ½, + ½



Física y Química

• Indica:• Si el electrón gira sobre sí mismo a izquierdas• O a derechas

•

Que gire provoca un campo magnético• Se porta como "imancito"


ms: spin

•



Física y Química

•

2 sentidos de giro• 2 polaridades• Mano derecha•

El giro crea imán


ms: spin

•



Física y Química

•

2 sentidos de giro• 2 polaridades• Mano derecha•

El giro crea imán


Similar a lo quepasa en la Tierra

Configuración electrónica• Los e- no llenan la corteza al azar



Física y Química

• Hay tres reglas:• Principio de exclusión de Pauli• Orden de llenado

• Máxima multiplicidad• La configuración determina la química


Configuración electrónica• Los e- no llenan la corteza al azar



Física y Química

• Hay tres reglas:• Principio de exclusión de Pauli• Orden de llenado

• Máxima multiplicidad• La configuración determina la química


Temas siguientes ¿Cómo se hace?

Notación• Un orbital se indica por n, l, m




Teoría Atómica

2p1 Un orbital: caben2 e-(2,1,-1)





Teoría Atómica

2p1 Un orbital: caben2 e-(2,1,-1)

Notación deespectroscopia




Física y Química

• Un e- se indica por los 4 números


2p1+

Un electrón

(2,1,-1,+½)




Física y Química

• Un e- se indica por los 4 números• Una subcapa (entera) se indica por n y l


2p

Una subcapa

(2,1)



Física y Química

• Un e- se indica por los 4 números• Una subcapa (entera) se indica por n y l• Una capa (entera) se indica por n• Última capa ocupada: capa de valencia


Da muchaspropiedades químicas




Física y Química

• Un e- se indica por los 4 números• Una subcapa (entera) se indica por n y l• Una capa (entera) se indica por n• Última capa ocupada: capa de valencia• Se pueden resumir capas internas

• Usando símbolo de [Gas Noble]


Reglas: ppio. de exclusión• Pauli 1925




Teoría Atómica

"En un átomo, no puedenhaber dos e- con los mismos

números cuánticos"



Reglas: orden de llenado• Otros nombres: Aufbau, Madelung, etc.




Teoría Atómica

"Los e- ocupan primero losorbitales con n + l más bajo, si

hay empate se toma n menor"





Teoría Atómica



Son los de menor

energía





Teoría Atómica



Naturaleza tiende

a menor energía





Teoría Atómica

• Pnemotécnico útil• De Klechowski• Seguid diagonales

Reglas: orden de llenado1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 ...




Teoría Atómica





Teoría Atómica

Tema siguiente:llenado ≈ tabla periódica

Reglas: máxima multiplicidad• Hund 1925




Teoría Atómica

"El spin total tiende a

ser máximo"

Reglas: máxima multiplicidad• Hund 1925




Teoría Atómica

"Los spines dedesaparean al

máximo"

"El diagrama decaja se rellenade izq. a der."

Reglas: máxima multiplicidad• Diagrama de cajas




Teoría Atómica

Configuración

1s2 2s2 2p6 3s1





Teoría Atómica

Configuración

1s2 2s2 2p6 3s1

Es largo, cambiamos capas

internas por gas nobles





Teoría Atómica

Configuración

[Ne] 3s1

Diagrama de cajasConfiguración Diagrama de Cajas

3p




Teoría Atómica

[Ne] 3s1 3s

Subcapa s = 1 cajaSubcapa p = 3 cajasSubcapa d = 5 cajas

Subcapa f = 7 cajas


3p




Teoría Atómica

[Ne] 3s1 3s

[Ne] 3s2 3s 3p


3p




Teoría Atómica

[Ne] 3s2 3p1 3s

[Ne] 3s2 3p2

[Ne] 3s2

3p3

[Ne] 3s2 3p4

[Ne] 3s2 3p5

[Ne] 3s2 3p6

Problemas: Tipo VObtened la configuración electrónica de un




Teoría Atómica

átomo con 21 e-





Teoría Atómica

Usaremos la reglade llenado

átomo con 21 e-





Teoría Atómica

Ubicados Pendientes

0 21

átomo con 21 e-





Teoría Atómica

Estructura:1s2

Ubicados Pendientes

2 19

átomo con 21 e-





Teoría Atómica

Estructura:1s2 2s2

Ubicados Pendientes

4 17

átomo con 21 e-





Teoría Atómica

Estructura:1s2 2s2 2p6

Ubicados Pendientes

10 11

átomo con 21 e-





Teoría Atómica

Estructura:1s2 2s2 2p6 3s2

Ubicados Pendientes

12 9

átomo con 21 e-





Teoría Atómica

Estructura:1s2 2s2 2p6 3s2 3p6

Ubicados Pendientes

18 3

átomo con 21 e-





Teoría Atómica

Estructura:1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2

Ubicados Pendientes

20 1

átomo con 21 e-





Teoría Atómica

Ubicados Pendientes

21 0

Estructura:1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d1

OJO: no lleno del todo

átomo con 21 e-





Teoría Atómica

átomo con 21 e-

Configuración electrónica:

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d1

[Ar] 4s2

3d1

o





Teoría Atómica

átomo con 21 e-


1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d1

[Ar] 4s2

3d1

o

Forma

resumida

Problemas: Tipo VIRepresentad el diagrama de cajas de un átomo




Teoría Atómica

con 32 e-





Teoría Atómica

con 32 e-

1º: Obtener

configuraciónelectrónica





Teoría Atómica

con 32 e-


1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p2

[Ar]4s2 3d10 4p2





Teoría Atómica

con 32 e-


1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p2

[Ar]4s2 3d10 4p2

Normalmente solo se

quiere la última capa


32




Teoría Atómica

con 32 e-[Ar]4s2 3d10 4p2

4s 4p3d

Cajas vacias


32




Teoría Atómica

con 32 e-[Ar]4s2 3d10 4p2

4s 4p3d

4s2


32




Teoría Atómica

con 32 e-[Ar]4s2 3d10 4p2

4s 4p3d

3d10


32




Teoría Atómica

con 32 e-[Ar]4s2 3d10 4p2

4s 4p3d

4p6


32




Teoría Atómica

con 32 e-

4s 4p3d

1 Bach 2015 - Tema 1 [Presentacion]

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