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Ficha de trabajo Nº 6
Evolución del Modelo Atómico
QUÍMICA 3º año
Prof. Estéfani Cameroni
¿CÓMO SURGE EL MODELO ATÓMICO ACTUAL?
Para entender cómo surgió este modelo del átomo debemos reflexionar sobre los alcances de la Fisica Clásica.
Esta Física, basade en las Leyes de Newton y otras, permitió y permite determinar energía, velocidad, posición de cuerpos
macroscópicos como un proyectil, una bola de billar, etc.
Sin embargo estos conocimientos muy útiles en el mundo de los macrocuerpos, no sn suficientes ni aplicables para describir el
comportamiento de las partículas submicroscópicas. En otras palabras, la Física Clásica no permite interpretar el nivel submicroscópico
de la materia y nace así la Física Cuántica, que no sustituye a la anterior, sino que la complementa.
En la década de 1920 y 1930, un brillnte grupo de investigadores, entre ellos Erwin Schrödinger, elaboró un nuevo modelo atómico. Este
modelo llamando Modelo de Schrödinger, está basado en complejos cálculos que se expresan en la ecuación matémática que también
lleva su nombre.
Interpretando esta ecuación se consideran a los electrones (constituyentes de la periferia del átomo), tienen un doble
comportamiento: como onda y como partícula.
Esta ecuación se resuelve y el resultado se establece en función de tres variables que se denominan números cuánticos y se representan
con las letras n, l y m.
El número n (numero cuántico principal) coincide con el nivel de energía del modelo de Bohr, y es el que determina casi
exclusivamtente la energía de los electrones y tiene valores que va de 1, 2,3 ,4, etc hasta infinito.
Como resultado final del tratamiento matemático de esta ecuación y de la construcción y análisis de gráficas se llega a determinarl a
probabilidad de encontrar al electrón en una zona determinada, surge así de este modelo el concepto de ORBITAL, palabra muy similar
a órbita pero con us significado muy diferente.
ORBITAL ES UNA ZONA DEL ESPACIO ALREDEDOR DEL NÚCLEO DONDE
ES MAYOR LA PROBABILIDAD DE ENCONTRAR A LOS ELECTRONES
En esta zona la probabilidad es de aproximadamente del 95%. Eos signfica que de 100 veces que se busque al electrón en esa zona 95
veces se lo encontrará, moviéndose pero no en órbitas alrededor del núcleo.
El avance tecnológico ha permitido realizar algunas visualizaciones del átomo que se alejan notoriamente de la consideración del
modelo planetario. Esta representación se utiliza sólo como pictograma.
A partir de este modelo:
• Se rechaza la idea de los electrones girando en órbitas alrededor del núcleo
• Se continúa considerando que la energía de los electrones está cuantizada
• La energía aumenta a medida que se incrementa el valor de n
ACTIVIDAD DOMICILIARIA: ¿Siempre se tuvo la misma idea de los átomos?
Investiga y contesta las siguientes interrogantes:
1) ¿Cuándo fue la primera vez que se habló de los átomos?
2) ¿Qué significa el término ATOMO? ¿Por qué consideras que se le llamó de esta manera?
3) Analiza las siguientes imágenes y responde:
a. Características generales del modelo
b. Científico que lo postuló
c. Características que se descartaron de ese modelo
d. Características que se mantienen vigentes en la actualidad
1. .
las
ACTIVIDAD
DOMICILIARIA:
Seguramente, alguna
vez has observado
cuando cae agua con
sal de mesa sobre el
fuego de una
hornalla.
1. ¿Qué color toma
la llama? ¿A qué
crees que se
debe?
2. Discute hipótesis
acerca de cuál
puede ser la
causa.
Experiencia de laboratorio: ENSAYOS A LA LLAMA
a- Colocar en un ansa de cromo- níquel una pequeña cantidad de un
compuesto de sodio
Llevarlo a la llama de un mechero Bunsen
Anotar el color que toma la llama
b- Repetir el experimento con dos compuestos más de sodio, lavando en todos
los casos el ansa con ácido clorhídrico diluido y secándola a la llama antes del
ensayo
Repetir el procedimiento anterior utilizando otras sustancias: compuestos de
cobre, estroncio o potasio. Registrar
Sustancia Color de la llama
¿CÓMO CREES QUE LOS FUEGOS ARTIFICIALES EMITEN LUCES DE COLORES?
Es sabido, que entre otras invenciones que occidente le debe a la cultura China, se encuentra la pólvora, y su aplicación
mezclada con sales, a los fuegos de artificio. Los chinos atribuían a la pirotecnia poderes mágicos como el de ahuyentar
espíritus.
Los fuegos artificiales típicos, tienen varios componentes químicos importantes. Primero, se necesita un oxidante y
actualmente suele emplearse perclorato de potasio, clorato de potasio o nitrato de potasio. Se emplean sales de potasio,
debido a que no son higroscópicas, y no enmascaran con su color el de otras sales del fuego de artificio.
Actividad de Laboratorio (demostrativa): Esferitas problema
Objetivo: Formular hipótesis, acerca de la composición de las esferas de colores de las “candelas”.
Materiales y sustancias “Candela”, lentes de seguridad, cápsula o crisol de porcelana, mechero de gas, triángulo de pipa.
Procedimiento: La profesora mostrará una “candela”. Deberán observar el comportamiento de la esferita cuando se caliente
utilizando alcohol en una cápsula. Analizar una candela.
ESFERITA COLOR DE LA
EMISIÓN
POSIBLE
COMPOSICIÓN
1
2
3
“Es un hecho familiar que la luz blanca consta de diferentes colores y que estos se dispersan cuando aquella pasa a través
de un prisma. Supongamos que la luz blanca procedente de un sólido incandescente- p.ej., el filamento encendido de una
lámpara- atraviesa un prisma, como se indica en la figura. La banda muestra un espectro continuo cuyas tonalidades pasan
gradualmente de cada color al siguiente. Los diferentes colores corresponden a distintas energía luminosas: al pasar por el
prisma, la luz de mayor contenido energético (la violeta) es la que más se desvía, mientras que la de menor energía (la roja)
es la menos desviada.
ESPECTRO VISIBLE DE LA LUZ
Si este experimento se repite utilizando como foco luminoso una llama a la que se ha añadido una sal volatilizable, el
espectro que se obtiene no es ya continuo, sino un espectro de líneas, es decir un conjunto de líneas muy finas de colores,
que corresponde cada una a una energía diferente. La existencia de un espectro de rayas indica que los átomos solo pueden
radiar ciertas cantidades de energía, o, en otras palabras, que no emiten energía en cantidades cualesquiera, sino en valores
definidos y discretos.
ESPECTRO DE EMISIÓN DEL SODIO
Cuando se utilizan como manantiales luminosos compuestos de distintos elementos, y se investigan los espectros como
acabamos de ver, se observa que cada elemento contribuye con un espectro de rayas característico; que estas rayas
presentan una distribución regular, y por último, que los espectros de unos elementos se relacionan con los de otros”.
¿Qué son los niveles de energía de los electrones?
La energía de los electrones se debe al movimiento de éstos alrededor del núcleo y de las distintas interacciones de carga
eléctrica.
En los átomos, la energía de los electrones no puede tener cualquier valor, sólo son posibles determinados estados o niveles
de energía. Se dice que la energía del o electrones está cuantizada.
Cuando un electrón para de un estado de energía a otro absorbe o libera energía, un electrón que no absorba o libere
energía está en el mismo estado.
¿Qué relación tiene esto con la actividad práctica?
Cuando los electrones de los iones que componen las sales se acercan a la llama absorben energía y son promovidos a
niveles de energía superiores (se excitan). Pero enseguida los electrones vuelven a los estados de energía más bajo,
emitiendo esa energía que nosotros la observamos como un color, el átomo regresa al estado fundamental (el de más baja
energía que es el estado más estable.
En un átomo entonces son posibles determinados cambios de energía, los correspondientes a las deferencias entre dos
niveles
Como en una biblioteca los libros se encuentran ordenados en niveles
(los estantes), los electrones se ubican en niveles de energía cada vez
mayores a medida que se alejan del núcleo.
Tercera parte: Problemas para resolver en conjunto
1) Corrige las siguientes expresiones:
• En la periferia, los electrones giran en órbitas
• Los electrones de valencia son todos los electrones de un átomo
2)
a. Completa el cuadro de la figura
b. Señala los electrones de valencia
c. ¿Qué elementos tienen completo su ultimo nivel de energía?
Elemento Z Símbolo Electrones por nivel
Estado fundamental n=1 n=2 n=3 n=4
Nitrógeno 7
Helio 2
Azufre 16
Argón 18
Boro 5
3) Un átomo de cierto elemento tiene 4 electrones de valencia con energía correspondiente al nivel 2 en estado
fundamental.
a. Averigua cuál es el número atómico de ese elemento
b. Elige cuál es ese elemento de las siguientes opciones y justifica tu respuesta
2He 4Be 6C 8O 10Ne 12Mg 14Si 16S 18Ar
PROBLEMAS PARA RESOLVER EN CASA
1) El tubo de neón, llamado también tubo de descarga, se utilizó por primera vez en el año 1910 en el salón
del automóvil del Gran Salón de París. Responde:
• ¿Cómo funciona un tubo de neón? Busca la relación entre la luz producida y la diferencia energética
entre estados excitados y estado fundamental de un átomo
• ¿Cuáles son las diferencias entre lámparas de filamento y lámparas de “bajo consumo”? Analiza las
ventajas de éstas últimas y escríbelas
2) Infórmate y contesta:
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Ficha 6 evolución del modelo atómico

  • 1. Ficha de trabajo Nº 6 Evolución del Modelo Atómico QUÍMICA 3º año Prof. Estéfani Cameroni ¿CÓMO SURGE EL MODELO ATÓMICO ACTUAL? Para entender cómo surgió este modelo del átomo debemos reflexionar sobre los alcances de la Fisica Clásica. Esta Física, basade en las Leyes de Newton y otras, permitió y permite determinar energía, velocidad, posición de cuerpos macroscópicos como un proyectil, una bola de billar, etc. Sin embargo estos conocimientos muy útiles en el mundo de los macrocuerpos, no sn suficientes ni aplicables para describir el comportamiento de las partículas submicroscópicas. En otras palabras, la Física Clásica no permite interpretar el nivel submicroscópico de la materia y nace así la Física Cuántica, que no sustituye a la anterior, sino que la complementa. En la década de 1920 y 1930, un brillnte grupo de investigadores, entre ellos Erwin Schrödinger, elaboró un nuevo modelo atómico. Este modelo llamando Modelo de Schrödinger, está basado en complejos cálculos que se expresan en la ecuación matémática que también lleva su nombre. Interpretando esta ecuación se consideran a los electrones (constituyentes de la periferia del átomo), tienen un doble comportamiento: como onda y como partícula. Esta ecuación se resuelve y el resultado se establece en función de tres variables que se denominan números cuánticos y se representan con las letras n, l y m. El número n (numero cuántico principal) coincide con el nivel de energía del modelo de Bohr, y es el que determina casi exclusivamtente la energía de los electrones y tiene valores que va de 1, 2,3 ,4, etc hasta infinito. Como resultado final del tratamiento matemático de esta ecuación y de la construcción y análisis de gráficas se llega a determinarl a probabilidad de encontrar al electrón en una zona determinada, surge así de este modelo el concepto de ORBITAL, palabra muy similar a órbita pero con us significado muy diferente. ORBITAL ES UNA ZONA DEL ESPACIO ALREDEDOR DEL NÚCLEO DONDE ES MAYOR LA PROBABILIDAD DE ENCONTRAR A LOS ELECTRONES En esta zona la probabilidad es de aproximadamente del 95%. Eos signfica que de 100 veces que se busque al electrón en esa zona 95 veces se lo encontrará, moviéndose pero no en órbitas alrededor del núcleo. El avance tecnológico ha permitido realizar algunas visualizaciones del átomo que se alejan notoriamente de la consideración del modelo planetario. Esta representación se utiliza sólo como pictograma. A partir de este modelo: • Se rechaza la idea de los electrones girando en órbitas alrededor del núcleo • Se continúa considerando que la energía de los electrones está cuantizada • La energía aumenta a medida que se incrementa el valor de n ACTIVIDAD DOMICILIARIA: ¿Siempre se tuvo la misma idea de los átomos? Investiga y contesta las siguientes interrogantes: 1) ¿Cuándo fue la primera vez que se habló de los átomos? 2) ¿Qué significa el término ATOMO? ¿Por qué consideras que se le llamó de esta manera? 3) Analiza las siguientes imágenes y responde: a. Características generales del modelo b. Científico que lo postuló c. Características que se descartaron de ese modelo d. Características que se mantienen vigentes en la actualidad
  • 2. 1. . las ACTIVIDAD DOMICILIARIA: Seguramente, alguna vez has observado cuando cae agua con sal de mesa sobre el fuego de una hornalla. 1. ¿Qué color toma la llama? ¿A qué crees que se debe? 2. Discute hipótesis acerca de cuál puede ser la causa. Experiencia de laboratorio: ENSAYOS A LA LLAMA a- Colocar en un ansa de cromo- níquel una pequeña cantidad de un compuesto de sodio Llevarlo a la llama de un mechero Bunsen Anotar el color que toma la llama b- Repetir el experimento con dos compuestos más de sodio, lavando en todos los casos el ansa con ácido clorhídrico diluido y secándola a la llama antes del ensayo Repetir el procedimiento anterior utilizando otras sustancias: compuestos de cobre, estroncio o potasio. Registrar Sustancia Color de la llama ¿CÓMO CREES QUE LOS FUEGOS ARTIFICIALES EMITEN LUCES DE COLORES? Es sabido, que entre otras invenciones que occidente le debe a la cultura China, se encuentra la pólvora, y su aplicación mezclada con sales, a los fuegos de artificio. Los chinos atribuían a la pirotecnia poderes mágicos como el de ahuyentar espíritus. Los fuegos artificiales típicos, tienen varios componentes químicos importantes. Primero, se necesita un oxidante y actualmente suele emplearse perclorato de potasio, clorato de potasio o nitrato de potasio. Se emplean sales de potasio, debido a que no son higroscópicas, y no enmascaran con su color el de otras sales del fuego de artificio. Actividad de Laboratorio (demostrativa): Esferitas problema Objetivo: Formular hipótesis, acerca de la composición de las esferas de colores de las “candelas”. Materiales y sustancias “Candela”, lentes de seguridad, cápsula o crisol de porcelana, mechero de gas, triángulo de pipa. Procedimiento: La profesora mostrará una “candela”. Deberán observar el comportamiento de la esferita cuando se caliente utilizando alcohol en una cápsula. Analizar una candela. ESFERITA COLOR DE LA EMISIÓN POSIBLE COMPOSICIÓN 1 2 3
  • 3. “Es un hecho familiar que la luz blanca consta de diferentes colores y que estos se dispersan cuando aquella pasa a través de un prisma. Supongamos que la luz blanca procedente de un sólido incandescente- p.ej., el filamento encendido de una lámpara- atraviesa un prisma, como se indica en la figura. La banda muestra un espectro continuo cuyas tonalidades pasan gradualmente de cada color al siguiente. Los diferentes colores corresponden a distintas energía luminosas: al pasar por el prisma, la luz de mayor contenido energético (la violeta) es la que más se desvía, mientras que la de menor energía (la roja) es la menos desviada. ESPECTRO VISIBLE DE LA LUZ Si este experimento se repite utilizando como foco luminoso una llama a la que se ha añadido una sal volatilizable, el espectro que se obtiene no es ya continuo, sino un espectro de líneas, es decir un conjunto de líneas muy finas de colores, que corresponde cada una a una energía diferente. La existencia de un espectro de rayas indica que los átomos solo pueden radiar ciertas cantidades de energía, o, en otras palabras, que no emiten energía en cantidades cualesquiera, sino en valores definidos y discretos. ESPECTRO DE EMISIÓN DEL SODIO Cuando se utilizan como manantiales luminosos compuestos de distintos elementos, y se investigan los espectros como acabamos de ver, se observa que cada elemento contribuye con un espectro de rayas característico; que estas rayas presentan una distribución regular, y por último, que los espectros de unos elementos se relacionan con los de otros”. ¿Qué son los niveles de energía de los electrones? La energía de los electrones se debe al movimiento de éstos alrededor del núcleo y de las distintas interacciones de carga eléctrica. En los átomos, la energía de los electrones no puede tener cualquier valor, sólo son posibles determinados estados o niveles de energía. Se dice que la energía del o electrones está cuantizada. Cuando un electrón para de un estado de energía a otro absorbe o libera energía, un electrón que no absorba o libere energía está en el mismo estado. ¿Qué relación tiene esto con la actividad práctica? Cuando los electrones de los iones que componen las sales se acercan a la llama absorben energía y son promovidos a niveles de energía superiores (se excitan). Pero enseguida los electrones vuelven a los estados de energía más bajo, emitiendo esa energía que nosotros la observamos como un color, el átomo regresa al estado fundamental (el de más baja energía que es el estado más estable. En un átomo entonces son posibles determinados cambios de energía, los correspondientes a las deferencias entre dos niveles Como en una biblioteca los libros se encuentran ordenados en niveles (los estantes), los electrones se ubican en niveles de energía cada vez mayores a medida que se alejan del núcleo.
  • 4. Tercera parte: Problemas para resolver en conjunto 1) Corrige las siguientes expresiones: • En la periferia, los electrones giran en órbitas • Los electrones de valencia son todos los electrones de un átomo 2) a. Completa el cuadro de la figura b. Señala los electrones de valencia c. ¿Qué elementos tienen completo su ultimo nivel de energía? Elemento Z Símbolo Electrones por nivel Estado fundamental n=1 n=2 n=3 n=4 Nitrógeno 7 Helio 2 Azufre 16 Argón 18 Boro 5 3) Un átomo de cierto elemento tiene 4 electrones de valencia con energía correspondiente al nivel 2 en estado fundamental. a. Averigua cuál es el número atómico de ese elemento b. Elige cuál es ese elemento de las siguientes opciones y justifica tu respuesta 2He 4Be 6C 8O 10Ne 12Mg 14Si 16S 18Ar PROBLEMAS PARA RESOLVER EN CASA 1) El tubo de neón, llamado también tubo de descarga, se utilizó por primera vez en el año 1910 en el salón del automóvil del Gran Salón de París. Responde: • ¿Cómo funciona un tubo de neón? Busca la relación entre la luz producida y la diferencia energética entre estados excitados y estado fundamental de un átomo • ¿Cuáles son las diferencias entre lámparas de filamento y lámparas de “bajo consumo”? Analiza las ventajas de éstas últimas y escríbelas 2) Infórmate y contesta: • ¿Cuáles son las diferencias entre el fluorescencia, fosforescencia y bioluminiscencia