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MODELO MECANO
CUÁNTICO
Primer Año Medio
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Los átomos y su historia
Obj. De hoy:
1. Recordar los modelos anteriores a
la teoría Cuántica.
2. Identificar las partículas
subatómicas
Modelos atómicos
Demócrito,500 años a.C. propuso que la
materia no podía dividirse infinitamente,
debía existir una partícula pequeña que
fuese la esencia de la materia, le puso de
nombre “átomo”.
John Dalton, (1803), inglés, propone
que la materia es discontinua, formada
por la unión de átomos. Dice que:
los elementos químicos están formados
por partículas muy pequeñas e indivisibles
llamadas átomos.
Todos los átomos de un mismo elemento
son iguales entre sí.
Postula que un elemento está formado por
átomos iguales y que un compuesto esta
formado por átomos diferentes.
El modelo atómico de Thomson
(1897)J. J. Thomson, después de descubrir la
existencia de los electrones, intuyó la existencia de
carga positiva en el átomo, dada que los
átomos eran neutros. Propuso un modelo de
átomo que consistía en una esfera maciza
cargada positivamente, en la que se
hallaban incrustados los electrones,
con carga negativa, como si fuera
«un pastel de pasas».
Este primer modelo atómico fue
aceptado por la comunidad científica.
Características de las partículas
subatómicas.
Partícu- Sím Masa (g)
la
bolo
protón
neutrón
electrón
Carga carga
(signo)
Ubicación
Características de las partículas
subatómicas.
Partícu Sím- Masa (g)
-la
bolo
protón p
1,673·10-24g
neutró n
n
electró e
n
1,675·10-24g
Carga
carga
(signo)
Ubicación
positiva 1,6·10-19 núcleo
coulomb
Sin
carga
9,110·10-28g negativ
a
1,6·10-19 núcleo
coulomb
-1,6·1019
coulomb
Nube
electrónica
la masa del electrón es 1840 < masa del protón.
Modelo de Rutherford,1911
Realizó una experiencia que lo
llevó a concluir que el átomo está
constituido por un núcleo que
contiene a casi toda la masa y que los
elec-trones negativos girarían alrededor
en órbi-tas elípticas o circulares.
“Si el núcleo fuese del tamaño de
mi puño,
el átomo sería del tamaño de una
cancha
de fútbol”.
Predijo que debían existir neutrones.
Las partículas de los elementos.
Obj. de hoy:
Determinar el
número de
partículas que
poseen los átomos.
¿sabías que cada átomo
es diferente a otro, por
la cantidad de partículas subatómicas que
posee?
En la Tabla Periódica hay mucha
información sobre los elementos,
por ejemplo, cada elemento de la
Tabla periódica posee un Número
atómico y un Número másico que
lo identifica.
Información destacable sobre los
átomos: Si el átomo es
El Número
atómico, Z, indica
el número de
protones que hay
en el núcleo
neutro, tendrá
la misma
cantidad de
electrones.
A, es el nº másico e indica el
nº de protones más neutrones
que hay en el átomo
Actividad: Señale cuántas partículas
subatómicas poseen los siguientes átomos :
Átomo
23
Na
11
12
C
6
14
6C
207
82Pb
40
20Ca
11
B
5
14
N
7
1H
1
1H
2
Z
A
Nombre
protones neutrones electrones
ISO: conceptos iguales
Isótopos: átomos de un isótopo
s
mis-mo elemento, con
diferente cantidad de
neutrones.
isó(igual Z, diferente A)
baros
Isóbaros: átomos de
diferen-te elemento, con
isóigual núme-ro másico
tonos
(diferente Z, = A)
Isótonos: átomos
diferentes, con diferente
número másico, pero con
igual cantidad de
neutrones
12
6C
1
1H
14
6C
2
1H
14
6C
14
7N
11
5B
12
6C
Asignación de trabajo:
1.- Redactar sobre las investigaciones de los
siguientes científicos:
Max Planck,
Albert Einstein,
Niels Bohr,
Werner Heissenberg,
Louis de Broglie,
Erwin Schrodinger
2.-Investigar cuales recibieron el Premio
Nóbel por su aporte a las Ciencias y en
que año.
3.- Exponer al curso y elaborar un tríptico
de uno de ellos, para exponer en el Diario
Mural.
Hacia la mecánica cuántica
Obj. de hoy:
Exponer al curso las
investigaciones realizadas,
para introducirnos a la teoría
de la Mecánica Cuántica.
Nacimiento de la Física cuántica:
Objetivo de hoy: Identificar los
factores que permitieron llegar a
estudios cuánticos.
La Física es una rama de las ciencias
que estudia el comportamiento de los
cuerpos, sin embargo, la Física clásica
no permite explicar el
comportamiento de partículas tan
pequeñas como los átomos.
Hay tres fenómenos científicos que tiene
que ver con las radiaciones que puede
producir un cuerpo y que no pudieron ser
explicados por la Física Clásica hasta los
años 1900.
Estudios de los científicos de la época,
permitieron entender estos fenómenos, pero
desde otra perspectiva, formulan sus
hipótesis y teorías en base a la recién
descubierta cuantificación de la energía.
Vemos estos tres fenómenos:
Max Planck ( 1900), radiación de cuerpo
oscuro.
Los quemadores de una estufa, es un
cuerpo que no emite radiación si está
apagada (cuerpo oscuro), si está
caliente, emite una radiación roja
intensa. Los conceptos de longitud de
onda no permitían explicar esta
radiación. No cuadraba la física clásica.
Planck pudo explicarla con la hipótesis:
La energía puede liberarse (o ser
absorbida) por los átomos en unidades
pequeñas, llamadas “cuantos” de
energía.
Un cuanto es la mínima energía que
se puede emitir en forma de radiación
electromagnética. Si la luz del sol es
una radiación electromagnética, ésta
llega a la tierra en forma de cuantos
de energía.
¿leamos lo que dice Raymond Chang
sobre la analogía de la e. cuántica?.
Pág 23
Albert Einstein, Efecto fotoeléctrico:
Una superficie
metálica que recibe
energía puede emitir
electrones, lo que
genera corriente
eléctrica.
La Física clásica no puede explicar este
comportamiento de los electrones.
En 1905, Einstein permite explicar el
efecto fotoeléctrico dice que la luz,
además de ser una onda, es un rayo
de partículas, a la cual denominó
fotones, los cuales emiten energía.
La energía se puede medir, de
acuerdo a la fórmula:
E=hv
Los espectros atómicos
La física clásica no podía, tampoco,
explicar el comportamiento de los
espectros atómicos.
Cuando un haz de luz atraviesa un
medio diferente, se dispersa en sus
componentes de diferentes longitudes
de ondas.
Si mediante energía calórica se excita a un
elemento en estado gaseosos, sus átomos
emiten energía en ciertas longitudes de onda.
Si recibe radiación electromagnética, absorben
ciertas longitudes de onda.
Uno es el inverso del otro.
Porque ocurre eso?
Algo tiene un elemento gaseoso que
permite absorber solo algunas
longitudes de ondas. ¿qué tiene?
Electrones
y éstos se excitan con la energía
radiada y origina estas frecuencias
características.
Observemos la pag 27:
Modelo Cuántico:
radiación de
cuerpo oscuro
Efecto fotoeléctrico
Espectro atómico
Los átomos poseen partículas que emiten o
absorben cuantos de energía y la radiación
es una emisión de fotones
Prueba 22 de mayo
Contenidos:
Nombres y símbolos elementos. (Z 1
al 30)
Características de las part.
Subatómicas.
Modelos de Demócrito,
Thomson,Rutherford.
Número Atómico y Másico
Isótopos, isóbaros, isótonos.
Guía Nacimiento de la Física Clásica.
Modelo de Bohr (1913)
Con él, nace la Química Cuántica. Mantiene las conclusiones de
Rutherford, pero sus investigaciones si explicaron el comportamiento de los electrones:
Dice que los electrones giran en orbitas o
estados estacionarios y que no emiten ni
absorben energía.
Cuando un electrón es excitado, salta de un
nivel de energía a otro liberando “un cuanto”
de energía
TEORÍA CUÁNTICA
La teoría más actual es la Teoría
CUÁNTICA, que se basa en la Teoría
de Max Planck y la investigación de
Niels Bohr y que finalmente es
completamente validada por el
trabajo conjunto de Louis de Broglie,
Werner Heissenberg
y Erwin Schrodinger, quién
desarrolla una ecuación diferencial
que permite explicar el
comportamiento de los electrones:
El átomo posee un núcleo con
protones(+) y neutrones (sin carga);
los electrones (-) giran en niveles
energé-ticos, en una gran nube
electrónica.
Dentro de los niveles, existen
orbitales donde se mueven los
electrones, de acuerdo a un
concepto de probabilidad.
Se describe a través de los números
cuánticos.
NÚMEROS CUÁNTICOS:
Obj. de hoy:
Identificar los números cuánticos y
los valores que pueden tomar para
caracterizar nivel, posición,
orientación y giro de los electrones
en su constante movimiento
alrededor del núcleo de los átomos.
De acuerdo a la Teoría Cuántica,
los electrones se pueden caracterizan
y representar a través de una
relación matemática, llamada
ecuación diferencial, que entrega 4
resultados, llamados números
cuánticos:
Número cuántico principal (n),
representa el nivel energético en
donde se mueve el electrón. Toma
valores enteros y sencillos.
n = (1,2,3,4,. . . . . .)
Número cuántico secundario o azimutal (l)
indica la región u orbital donde se mueve.
Depende del nº cuántico principal. Para cada
valor de n, l toma los valores desde
0,1,2,3,
Cuando
l =…
0 (n-1) el orbital se
caben 2 e
denomina “s”
Cuando l =1
Cuando l = 2
Cuando l = 3
el orbital se
denomina “p
el orbital se
denomina “d”
el orbital se
denomina f”
caben 6 e
caben 10 e
caben 14 e
Número cuántico magnético: (m) indica
la orientación espacial de los orbitales,
depende del secundario.
Para cada valor de l, m toma valores
desde - l, …-3, -2, -1, 0, 1, 2, 3,…+ l
Número cuántico de spin: ( s) indica el
giro
del electrón, para cada valor de m, s toma
los valores +1/2, -1/2
Números cuánticos
Nº
cuántico
principal
Nº
cuántico
secundari
o
Nº
cuántico
magnétic
o
Nº
cuántico
de spin
Nº
Nº
electrone electrone
s
s total
nivel