República Bolivariana de Venezuela
Unidad Educativa Colegio Valle Alto Carrizal. Estado Bolivariano de Miranda Cátedra: Química General 3er año Docente: Aurelia Serrano
Clase a distancia N°7
GUION DE DIAPOSTIVAS
MODELO ATÓMICO.
DIAPOSITVA N°1
Buenos días tercer año, reciban un cordial saludo y un fuerte
abrazo. Espero que todos se encuentren muy bien tanto en la parte de
salud como espiritualmente, recordándoles, como siempre, cumplir con
las normas que han sido orientadas para evitar el contagio y la
propagación del Covid-19. Pare el día de hoy estaremos trabajando con
el tema de Modelos atómicos, el átomo y su estructura, así como
haremos un recorrido por los distintos modelos que a través de la
historia han explicado la estructura del átomo. Es un tema bastante
abstracto por lo que les resultará muy teórico, pero les garantizo que es
muy interesante, espero sinceramente que sea de su agrado y cualquier
inquietud que pueda surgir de la misma, les agradezco me la hagan
llegar a través del grupo de dudas.
DIAPOSITIVA N° 2
| Antes de iniciar el tema es importante tener presente que vamos
a entender por modelo. Un modelo científico es una representación
abstracta, conceptual, gráfica o visual, física de fenómenos, sistemas o
procesos que hacen los científicos con el fin de explicar y/o simular esos
fenómenos o procesos. Se trata de una construcción provisional que con
el avance de la ciencia y la tecnología puede ser modificado, mejorado
o erradicado en su totalidad. A medida que avanza el estudio de un
determinado modelo, estos pasan a ser principios postulados, luego
pasan a ser teorías y cuando la replica de la investigación por parte de
muchos investigadores a nivel mundial dan el mismo resultado, se
convierten en Leyes, tal es el caso de las leyes de Mendel.
En cuanto a las características de los modelos, tenemos:
Estos e fundamentan en su utilidad para hacer predicciones
Cambian con el tiempo y nunca ha habido un modelo científico
absolutamente completo
No son exclusivos de las ciencias
Es una representación de la realidad, no la realidad
DIAPOSITIVA N° 3
¿Qué es un átomo?
Un átomo es la unidad de partículas más pequeñas que puede
existir como sustancia simple (elemento químico), y que puede
intervenir en una combinación química. Su término en griego significa
“no divisible”, propuesto por Demócrito y Leucipo, quienes suponían
que la materia estaba formada por partículas indivisibles e
indestructibles.
El átomo es el componente fundamental de toda la materia, o sea,
todo lo que existe en el universo físico conocido está hecho de átomos.
Todo el universo, todas las estrellas, galaxias, planetas y demás cuerpos
celestes también están hechos de átomos.
Los átomos se agrupan formando moléculas y éstas constituyen
todos los materiales que conocemos con las características físicas y
químicas que observamos.
El mismo está formado por partículas subatómicas, conocidas
como protones, electrones y neutrones de las cuales hablamos la clase
pasada y estaremos detallando más ampliamente a continuación.
DIAPOSITIVA N° 4
El átomo está conformado por una parte central llamada núcleo en
donde se localizan los protones y neutrones y una parte externa llamada
corona en donde se localizan los electrones
Los electrones se identifican con la letra e- , presentan carga
eléctrica negativa fueron descubiertos por Thomson en 1897 y se
localizan en la parte externa del núcleo en una zona llamada
corona. Los electrones y los protones se encuentran en el
elemento en la misma cantidad, de tal forma de que el mismo sea
eléctricamente neutro
Los protones se identifican con la letra p+, presentan cargas
eléctricas positiva y fueron descubierta por Rutherford en 1919 y
los mismos determinan el número atómico de elemento, como
indique se localizan en el núcleo del átomo y conjuntamente con
los protones constituyen la masa atómica del elemento.
Los neutrones se representan con la letra n°, no presentan carga
eléctrica aparente, fueron descubiertos en el año 1932 por
Chadwich y se localizan en el núcleo del átomo
El orden de las masas es
Masa neutrones (1.1674 x 10 -24) es mayor que la de los protones (1.672
x 10-24) y esta es mayor que la de los electrones (9.1 x 10-28)
DIAPOSITIVA N° 5
Deben recordar cuando estudiamos a la tabla periódica que esta
estaba conformada por 7 filas (horizontales) a las cuales denominamos
períodos. Estos períodos representan el número de niveles en los cuales
ubican los electrones en torno al núcleo (esto en función de alguno de
los modelos que estudiaremos a continuación). Estos niveles se
identifican con las letras K L M N O P Q y cada uno tiene una capacidad
máxima de electrones, la cual indicare a continuación
K L M N O P Q
2 8 18 32 32 18 8
DIAPOSITIVA N° 6
Como ejemplo de lo que he explicado hasta el momento tengo al
Sodio cuyo número atómico es 11 y masa atómica 23. Dado que el
número atómico viene dado por el número de protones, podemos decir
que el sodio tiene 11 protones y 11 electrones, los electrones se
encuentran en la misma cantidad que los protones para que el átomo
sea eléctricamente neutro. El número de neutrones se determina
restando la masa menos el número atómicos, entonces 23 -11 da 12, el
número de neutrones del sodio es 12.
Para hacer la distribución electrónica de los 11electrones, ubicamos 2 en
la capa K, 8 en la capa L y 1 en la capa N, es decir la distribución
electrónica del sodio es
K= 2, L=8 y M= 1
Así como existen los niveles electrónicos están los subniveles y
estos vienen dando por lo que conocemos como regla de la lluvia, esto
no lo voy ha explica ya que corresponde al contenido de química de
cuarto año, y no quiero atiborrarlos de tanta información al respecto
DIAPOSITIVA N° 7
EJEMPLO (Ver presentación)
DIAPOSITIVA N° 8
Ahora bien, un elemento químico puede ceder u ganar electrones,
y esto es lo que conocemos como iones de un elemento. Los iones
pueden ser átomos individuales o grupo de átomos que poseen
carga eléctrica neta mayor a cero debido a la pérdida o ganancia
de electrones, Los iones se clasifican en cationes o aniones
Los cationes es un átomo que ha perdido electrones y por lo tanto
se ha cargado positivamente, mientras que un anión es un átomo que
ha ganado electrones por lo tanto su carga eléctrica es negativa
Ver ejemplo en la diapositiva
DIAPOSITIVA N° 9
Esta transferencia de electrones no solo permite la formación de
compuestos a través de enlaces químicos, sino que además han
evidencias que demuestras que la materia tiene naturaleza eléctrica, tal
es el caso de la electrización por contacto, por frotamiento o por
inducción
La electrización por contacto es un fenómeno que se origina
cuando un cuerpo saturado de electrones cede algunos a otro
cuerpo cuando entra en contacto. Un ejemplo de esto lo tenemos
cuando acercamos nuestro antebrazo a la pantalla de un televisor
y notamos como se erizan los vellos y sentimos esa electricidad.
La electrización por frotamiento: Esta ocurre cuando frotamos
un determinado cuerpo y luego lo acercamos a otro observamos
que el primero atrae al segundo. Es muy común para explicar este
fenómeno el experimento en donde frotamos un peine bien sea
con el mismo cabello o con un trapo y luego lo acercamos a
pedacitos de papel y observamos que estos son atraídos por el
peine.
La electrización por inducción: este tipo de electrización
ocurre o se presenta cuando un cuerpo previamente electrizado
se acerca a otro ya electrizado también, si ambos cuerpos están
cargados con cargas iguales, es decir, positivo y positivo o
negativo y negativo, los mismos se repelerán y si están cargados
con cargas contrarias se atraerán. La ley de las cargas establece,
que cargas diferentes se atraen ( + con negativo) y cargas iguales
se repelen (+ con + p – con -) . existe un dispositivo conocido
como electroscopio con el cual se puede determinar la naturaleza
de la carga que posee un cuerpo
DIAPOSITIVA N° 10
Así como la materia posee naturaleza eléctrica también la posee
discontinua, para explicar esto tomemos como base algunos ejemplos:
cuando su mamá utiliza azúcar en polvo para endulzar un jugo o hacer
una torta, observaos que la misma se disuelve, esto nos lleva a la
conclusión de que la materia no está conformada por un solo bloque,
sino qué está formado por pequeñas partículas que ya sabemos se
llaman átomos y que estos está en movimiento. Estos movimientos se
conocen modelo corpuscular. Otras evidencias de este fenómeno son
a.- Difusión de un gas: cuando hay un escape de gas en la cocina,
enseguida percibimos el olor ¡por qué olemos el gas? , lo percibimos
porque la partículas del gas se difunden o extienden por el aire y entran
a nuestras fosas nasales, llegando a la pituitaria que es la sede del
sentido del olfato
b.- Difusión de un sólido en un líquido
Si dejamos caer un cristal de permanganato de potasio en un vaso con
agua, observamos que el cristal comienza a colorear el agua de morado,
trascurrido un cierto tiempo toda el agua se torna coloreada, es decir,
el color se ha difundido por todo el líquido saliendo del cristal y entrando
en el seno del líquido. Si la materia no fuese discontinua no podrían
desprenderse las partículas del cristal de permanganato. Si el agua
estuviera formada por un bloque (lo que serpia naturaleza continúa)
permitiría que las partículas del permanganato se introdujeran en ella
coloreándola
c) Movimiento browniano. Las partículas de los gases y de los sólidos
se difunden porque están en constante movimiento. Si observamos al
microscopio una gota de tinta china, veremos unos punticos negros”
moviéndose de un lado a otro en forma zigzag. Este movimiento fue
descubierto por Robert Browmn por lo que lleva su nombre en el año
1827
D) Osmosis: La ósmosis u osmosis es un fenómeno fisicoquímico que
hace referencia al paso de disolvente, pero no de soluto, entre dos
disoluciones de distinta concentración separadas por una membrana
semipermeable. La ósmosis es un fenómeno biológico de importancia
para la fisiología celular de los seres vivos.
DIAPOSITIVA N° 11
El estudio del átomo y su estructura data de la antigüedad, ha sido
motivo de estudio de filósofos y científicos, a continuación, haremos un
breve recorrido por los principales modelos atómicos que han sido
propuestos a través de la historia. Desde el propuesto por John Dalton
en 1808 hasta uno de los más actuales propuestos en 1926 por
Schrodinger.
DIAPOSITIVA N° 12
En la presente línea de tiempo vemos que ya desde el 1ño 440 A.
C Demócrito emplea por primera vez la palabra átomo, seguimos con
Dalton quien en 1770 nos plantea que el átomo es una esfera indivisible
e indestructible. Pasamos a 1897 con el científico Thomson quien
plantea que el +átomo es una estructura positiva en donde se localizan
también los electrones, Rutherford en 1903 propone una estructura
central llamada núcleo y una parte externa llamada corona en donde se
localizan los electrones, este modelo es complementado por Bohr en
913, quien señala que los electrones se encuentran ubicados en capas
bien definidas y tenemos para el año 1926 a Schrödinger quien
establece una ecuación matemática para explicar cuál es la ubicación
más probable en donde se encuentra un electrón.
DIAPOSITIVA N° 13
El atomismo griego nos plantea en relación a la existencia de los
átomos los siguientes postulados:
1- Todos los materiales están formados por átomos sólidos.
2.- Entre los átomos existen espacios vacíos.
3.- Los átomos son indivisibles.
4.- Los átomos son eternos.
5.- Los átomos de diferentes elementos son diferentes en forma,
tamaño y distribución geométrica.
DIAPOSITIVA N° 14 Modelo Atómico de Dalton
Estudiando las leyes de los gases, el meteorólogo inglés John
Dalton (1766-1844) propuso la primera teoría atómica. Según él, el
átomo era la parte más pequeña de la materia, la que ya no podía seguir
dividiéndose.
La forma de representar el átomo era como una esfera sólida,
parecida a una bola de billar. De hecho, Dalton y los que apoyaron su
teoría, tallaron bolas en madera de diferentes tamaños, simulando
átomos de diferentes elementos. Para la época, se desconocía por
completo la existencia del electrón y del protón, por lo que el modelo de
Dalton persistió por casi un siglo.
DIAPOSITIVA N° 15 Modelo de Thomson
En 1897, el físico inglés Joseph John Thomson (1865-1940),
trabajando con tubos al vacío, fue capaz de mostrar la deflexión de los
rayos catódicos en un campo eléctrico. Para aquella época, se aceptó
que los rayos catódicos eran corrientes de partículas cargadas
negativamente.
A Thomson se le atribuye el descubrimiento del electrón
Las ideas de Thomson se resumen a continuación:
Los protones y electrones son partículas con cargas iguales pero
de signo opuesto.
En un átomo neutro la carga es cero, ya que la cantidad de
electrones negativos es igual a la cantidad de protones positivos.
Un átomo tiene la forma de una esfera con un radio de 0,00000001
cm, donde protones y electrones están distribuidos al azar.
La masa de los electrones no se toma en cuenta debido a su
insignificancia, por lo que la masa del átomo es igual a la masa de
los protones.
Fue así como Thomson sugirió que el átomo era una esfera sólida
de material cargado positivamente con electrones negativos
clavados, como uvas pasas en una torta o pudín.
Sin embargo, la idea de un átomo sólido cargado positivamente
no se mantuvo. Tampoco este modelo presenta neutrones.
DIAPOSITIVA N° 16 Modelo de Rutherford
Aprovechándose del descubrimiento de la radiactividad en 1896,
Rutherford y sus estudiantes, Hans Geiger y Ernest Marsden, usaron
partículas radiactivas alfa de gran velocidad y energía, bombardearon
elementos químicos y calcularon el ángulo de desviación (dispersión) de
las partículas.
Si el átomo era como el modelo propuesto por Thomson, las
partículas alfa atravesarían el elemento y la desviación sería mínima. En
cambio, observaron que algunas partículas rebotaban. Esto sólo podría
explicarse si el átomo tuviera un núcleo muy pequeño y condensado.
De estos resultados, Rutherford extrajo los siguientes postulados:
Existe una pequeña región densa cargada positivamente, llamada
núcleo.
La masa del átomo es aproximadamente igual a la masa de los
protones y electrones.
Los protones dentro del núcleo están concentrados en el centro
del átomo, y los electrones distribuidos al azar alrededor de estos.
Rutherford propuso entonces que el átomo era como el sistema
solar donde el núcleo era el Sol y los electrones eran los planetas
que orbitaban a su alrededor.
El modelo planetario del átomo tenía problemas: si los electrones
orbitaban libremente alrededor del núcleo, perderían energía y
colapsarían en algún momento dentro del núcleo
DIAPOSITIVA N° 17 Modelo de Bohr
Bohr se valió de las ideas de Max Planck y Albert Einstein y postuló
que los electrones podían tener una cierta cantidad de energía. Arregló
los electrones en órbitas circulares con una cantidad específica de
energía. También explicó que, si un electrón salta de un orbital de alta
energía a uno de menor, esto produciría un fotón, con lo cual quedaba
resuelto también el fenómeno de los espectros de absorción de los
elementos.
Los postulados de Niels Bohr se resumen de la siguiente forma:
Los electrones en un átomo se mueven de forma estable a una
cierta distancia del núcleo con una energía definida. Esto es lo que
se llama el estado estacionario.
Los electrones en cada estado estacionario siguen una ruta u
órbita circular. Cada órbita recibe el nombre de "nivel energético"
o "capa".
Cuando el electrón está en el estado estacionario, no produce luz
(fotón). Sin embargo, cuando baja de nivel energético, emite un
fotón.
Los niveles estacionarios, o capas, se denominan con las letras K,
L, M, N, y así sucesivamente.
Los postulados de Bohr llevaron a representar el átomo como las
capas o anillos de una cebolla. Sin embargo, el modelo de Bohr no
sirvió para explicar átomos con más de un electrón.
DIAPOSITIVA N° 18 Modelo Mecánico cuántico
El modelo mecánico cuántico del átomo es el modelo aceptado en
la actualidad. Los tres físicos que contribuyeron al conocimiento del
átomo moderno fueron Werner Heisenberg (1901-1976), Louis de
Broglie (1892-1987) y Erwin Schrödinger (1887-1961).
En este caso, el electrón se comporta como una onda estacionaria
y ya no se habla de órbitas sino de nubes electrónicas. Las nubes
electrónicas son espacios alrededor del núcleo donde probablemente se
pueda encontrar el electrón.
DIAPOSITIVA N° 19 Interacciones eléctricas
Muchos de ustedes se estarán preguntando en relación a la ley de
las cargas y a la estructura hasta ahora vista del átomo, cómo es posible
que en un espacio tan pequeño como lo es el núcleo puedan existir
varias partículas (protones ) con la misma carga eléctrica y no sean
repelidas entre sí y la otra pregunta que puede estarles surgiendo cómo
es posible que teniendo el núcleo carga eléctrica positiva este no atraiga
a los electrones que se encuentran girando a su alrededor. Estas
interrogantes tienen su explicación física. La primera interrogante la
podemos responder a través de lo que se conoce como interacciones
fuertes, es decir, las que s establecen entre los nucleones, por supuesto
esta no puede ser una interacción de tipo eléctrica ya que no cumpliría
con lo establecido en la Ley de las cargas. Ese tipo de fuerza se da
solamente entre partículas vecinas, es decir, protones con protones,
protones con neutrones y neutrones con neutrones y neutrones. Para
evitar la repulsión, se necesita que los neutrones actúen como
“separadores” de los protones. Cuando la cantidad de protones no es
suficiente como para separar a los protones entre sí, el núcleo comienza
a reintegrarse emitiendo partículas, tal es el caso de lo que ocurre con
los elementos radiactivos
El otro tipo de interacción es decir la que se establece entre los
protones y los electrones, se conoce como interacciones eléctricas. Que
ocurre. Los electrones que se encuentran alrededor del núcleo son
fuertemente atraídos por él, recuerden que la carga neta del núcleo es
positiva, a medida que aumenta la cantidad de protones la atracción es
mucho mayor. Los electrones al girar a gran velocidad crean una fuerza
centrífuga que tiende alejarlos del núcleo, la velocidad del electrón
dependerá de la cantidad de energía que posea, si el electrón absorbe
energía aumenta su velocidad y si la libera disminuye su velocidad.
DIAPOSITIVA N° 20
Damos por culminada la clase del día de hoy, espero que la misma
se haya entendido, en caso de presentársele cualquier duda o inquietud
saben que pueden contactarme, que con mucho gusto las estaré
aclarando. Ya estudiando y comprendido la estructura del átomo
pasamos a nuestro último tema que es el de los enlaces químicos el cual
se relaciona íntimamente con todo lo visto el día de hoy.
La actividad evaluativa se encuentra colgada en el blog del colegio,
así como el guion de diapositivas y la presentación del tema
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