8/6/2019 Modelo atmico mecano cuntico

1/4

Modelo atmico mecano cuntico

Autores: Silvia Cerdeira, Helena Ceretti y Eduardo Reciulschi

Responsable disciplinar: Silvia Blaustein

rea disciplinar: Qumica

Temtica: Modelo atmico de orbitales. Niveles y subniveles de

energa

Nivel: Secundario, ciclo orientado

Secuencia didctica elaborada por Educ.ar

Propsitos generales

Promover el uso de los equipos porttiles en el proceso de enseanza y aprendizaje.

Promover el trabajo en red y colaborativo, la discusin y el intercambio entre pares, la realizacin en conjunto

de la propuesta, la autonoma de los alumnos y el rol del docente como orientador y facilitador del trabajo.

Estimular la bsqueda y seleccin crtica de informacin proveniente de diferentes soportes, la evaluaci

Introduccin a las actividades

El modelo atmico de Bohr, similar al modelo del sistema planetario, es extremadamente sencillo para poder explicar

todos los fenmenos a escala atmica (vean la secuencia didcticaModelo atmico de Bohr).

El electrn es una partcula tan pequea que tiene un comportamiento muy particular. En 1923, Vctor de Broglie

propuso tratar al electrn ms como una onda que como una partcula (dualidad ondapartcula). Pueden observar

este comportamiento en la siguiente simulacin:

Onda de Broglie.

Basndose en esta hiptesis, Werner Heisenberg enunci el principio de incertidumbre, que establece que es

imposible determinar simultneamente la velocidad y la posicin del electrn en un determinado momento. En 1926,

Erwin Schrdinger desarroll las ecuaciones matemticas correspondientes para poder describir este comportamiento.

Para contextualizar histricamente estos desarrollos, pueden consultar las biografas de estos tres cientficos:

Biografa de Louis de Broglie

Biografa de Werner Karl Heisenberg

Erwin Schrdinger

En este nuevo modelo, los electrones tambin se encuentran distribuidos en diferentes niveles de energa, pero estos

no se representan como una rbita perfectamente delimitada como en el modelo anterior. Se introduce la idea de

probabilidad de encontrar un electrn a cierta distancia del ncleo dependiendo de su energa, es decir que tambin es

posible encontrarlo en otro lugar. Por ejemplo: saben que la clase de Qumica es a las ocho de la maana, por lo tanto,

es probable encontrar a los alumnos de este curso a esa hora en el aula correspondiente. Pero tambin es posible que

estn en el laboratorio, en sus casas, en el consultorio del mdico o de viaje.

http://www.gobiernodecanarias.org/educacion/3/usrn/lentiscal/1-cdquimica-tic/applets/OndaDeBroglie/OndaDeBroglie.htmhttp://www.gobiernodecanarias.org/educacion/3/usrn/lentiscal/1-cdquimica-tic/Biografias/De%20Broglie%20.htmhttp://www.gobiernodecanarias.org/educacion/3/usrn/lentiscal/1-cdquimica-tic/Biografias/Werner%20Heisemberg.htmhttp://www.gobiernodecanarias.org/educacion/3/usrn/lentiscal/1-cdquimica-tic/Biografias/Schrodinger.htmhttp://www.gobiernodecanarias.org/educacion/3/usrn/lentiscal/1-cdquimica-tic/Biografias/Schrodinger.htmhttp://www.gobiernodecanarias.org/educacion/3/usrn/lentiscal/1-cdquimica-tic/Biografias/Werner%20Heisemberg.htmhttp://www.gobiernodecanarias.org/educacion/3/usrn/lentiscal/1-cdquimica-tic/Biografias/De%20Broglie%20.htmhttp://www.gobiernodecanarias.org/educacion/3/usrn/lentiscal/1-cdquimica-tic/applets/OndaDeBroglie/OndaDeBroglie.htm

8/6/2019 Modelo atmico mecano cuntico

2/4

Si se representa la regin del espacio donde es probable encontrar un electrn de determinada energa, se obtien

en grficos en tres dimensiones (en los tres ejes cartesianos), que pueden describirse como una nube electrnica

orbitales.

Para reforzar los nuevos conceptos, pueden mirar algunos de estos videos:

Video acerca de la dualidad onda-partcula del electrn. (Dura cinco minutos, es un dibujo animado con subttulos

experimento de la doble ranura);

Mundo cuntico (dualidad onda-partcula, ocho minutos de duracin);

Principio de incertidumbre (dos minutos).

Objetivos de las actividades

Que los alumnos:

representen los tomos de los elementos segn el modelo mecano cuntico;

comprendan el concepto de niveles y subniveles energticos.

Actividad 1.

En el modelo atmico de Bohr (vean la secuencia didctica Modelo atmico de Bohr), se mencionaron restricciones

para ubicar electrones en las diferentes rbitas. Se dijo que en la primera de ellas slo era posible ubicar dos

electrones, mientras que en la siguiente ya era posible ubicar ocho electrones.

Si se relaciona esta distribucin de electrones con la tabla peridica (vean la secuencia didcticaTabla peridica

), se puede observar que en el primer perodo de ella hay dos elementos (el hidrgeno y el helio), mientras que en e

l segundo perodo hay ocho elementos. Ambos nmeros coinciden con los electrones permitidos en cada rbita.

Pero si se observan detenidamente las propiedades de los elementos pertenecientes al segundo perodo (vean la

secuencia didcticaTabla peridica), vern que los dos primeros elementos presentan caractersticas metlica

s, mientras que los seis restantes no lo hacen (son no metales). La distribucin de electrones en un tomo determin

a las propiedades qumicas de los elementos.

Por diferentes mtodos, se comprob que dos de estos electrones del segundo nivel energtico tenan menor ener

ga que el resto. Esto llev a proponer la existencia desubniveles energticos. Cada subnivel tiene asociado un cierto

valor de energa y puede contener uno o ms orbitales.

Nmeros cunticos y orbitales

Cada electrn de un tomo se caracteriza por cuatro nmeros que surgen de la resolucin de las ecuaciones de o

nda Schrdinger. A estos nmeros se los denominanmeros cunticos. Se podra pensar este conjunto de nmero

s como el nmero de documento de identidad de cada electrn. No existen dos electrones en un tomo que tengan l

os cuatro nmeros cunticos iguales, as como todas las personas tienen nmeros de documento diferentes.

A cada nivel energtico, le corresponde un nmero cuntico denominadoprincipal, representado por la letran

. Este nmero da una idea de la ubicacin de un nivel energtico respecto del ncleo. Cuanto mayor sea n, mayor s

er la energa de ese nivel y ms alejado del ncleo se encontrar.

http://www.youtube.com/watch?v=pol2P2OShlM&feature=relatedhttp://www.youtube.com/watch?v=3FnI7xlAP-w&feature=relatedhttp://www.youtube.com/watch?v=3FwJr1AWKMQ&feature=relatedhttp://secuencias.educ.ar/mod/resource/view.php?id=5207http://secuencias.educ.ar/mod/resource/view.php?id=5207http://www.youtube.com/watch?v=3FwJr1AWKMQ&feature=relatedhttp://www.youtube.com/watch?v=3FnI7xlAP-w&feature=relatedhttp://www.youtube.com/watch?v=pol2P2OShlM&feature=related

8/6/2019 Modelo atmico mecano cuntico

3/4

Se mencion que en cada nivel energtico pueden existir subniveles. Cada uno de ellos est caracterizado por ot

ro nmero cuntico llamadosecundario (tambin se lo denomina azimutal o del momento angular), designado con la

letral. El valor de este nmero cuntico puede variar de cero a n-1. Es decir: en el primer nivel energtico, el nm

ero cunticol solo puede tomar un valor que es cero, mientras que en el segundo nivel, puede tomar un valor de cero o

uno, lo que indica la presencia de dos subniveles de energa.

Entonces, se puede decir que los valores del nmero cuntico n indican el tamao del orbital, es decir, su cercana

al ncleo; y los valores del nmero cunticol definen el tipo de orbital:

Si l = 0, el orbital es del tipo s.

Si l = 1, los orbitales son del tipo p.

Si l = 2, los orbitales son del tipo d.

Si l = 3, los orbitales son del tipo f.

Las letras s, p, d, f surgen de datos de espectros de emisin atmicos, y son las iniciales de las denominaciones en

ingls (los conceptos de espectros atmicos pueden consultarse en la secuencia didctica Modelo atmico de Bohr y

en la siguiente simulacin: Espectros atmicos).

Sharp: lneas ntidas pero de poca intensidad.

Principal: lneas intensas.

Difuse: lneas difusas.

Fundamental: lneas frecuentes en muchos espectros.

Para visualizar las formas de estos orbitales, utilicen la siguiente simulacin: Modelo atmico actual.

Cada subnivel de energa puede contener uno o ms orbitales, y cada uno de estos orbitales est caracterizado p

or otro nmero cuntico: elnmero cuntico magntico (m). Los valores de m varan entre l pasando por cero has

ta +l. Es decir que si el nmero cuntico l es uno, el nmero cuntico magntico puede tener valores de menos

uno, cero y uno, lo que indica la presencia de tres orbitales en ese subnivel.

En cada orbital es posible ubicar solo dos electrones que giran en sentidos opuestos (horario y antihorario). El sentido

de giro de los electrones est caracterizado por otro nmero cuntico: el nmerocuntico de spin, al que se le asigna

la letra s y valores de y .

En los siguientes sitios se muestran todos los nmeros cunticos y su significado. Tambin se pueden visualizar las

formas de estos orbitales de acuerdo con los nmeros cunticos correspondientes:

Orbitales atmicos

Nmeros cunticos

Por ejemplo, el hidrgeno tiene un nmero atmico uno y, por lo tanto, un solo electrn. Este electrn se encuentra en

el primer nivel energtico caracterizado por el nmero cuntico principal n = 1. ya que es el ms cercano al ncleo. En

este caso, el nico valor posible para l es cero, que indica que este electrn se ubica en un orbital del tipo s. Como l es

cero, el nico valor posible para m es cero tambin, lo que indica que solo existe un orbital de tipo s. Este electr

En el siguiente video, encontrarn una explicacin de los orbitales y los nmeros cunticos para el hidrgeno:

Video sobre nmeros cunticos.

(video de cinco minutos, con orbitales y nmeros cunticos).

En la siguiente simulacin, se pueden asociar los diferentes nmeros cunticos con los orbitales:

Simulacin sobre nmeros cunticos.

http://www.gobiernodecanarias.org/educacion/3/usrn/lentiscal/1-cdquimica-tic/applets/espectrosMB-1/espectros.htmhttp://www.gobiernodecanarias.org/educacion/3/usrn/lentiscal/1-cdquimica-tic/applets/Actual/modeloactual.htmhttp://www.educaplus.org/sp2002/orbita.htmlhttp://www.gobiernodecanarias.org/educacion/3/usrn/lentiscal/1-cdquimica-tic/applets/numeroscuanticosyorbitales-1/teoria-numeroscuanticos12.htmhttp://www.youtube.com/watch?v=nQv7vPohzj0http://www.gobiernodecanarias.org/educacion/3/usrn/lentiscal/1-cdquimica-tic/applets/numeroscuanticosyorbitales-1/numeroscuanticos12.htmhttp://www.gobiernodecanarias.org/educacion/3/usrn/lentiscal/1-cdquimica-tic/applets/numeroscuanticosyorbitales-1/numeroscuanticos12.htmhttp://www.youtube.com/watch?v=nQv7vPohzj0http://www.gobiernodecanarias.org/educacion/3/usrn/lentiscal/1-cdquimica-tic/applets/numeroscuanticosyorbitales-1/teoria-numeroscuanticos12.htmhttp://www.educaplus.org/sp2002/orbita.htmlhttp://www.gobiernodecanarias.org/educacion/3/usrn/lentiscal/1-cdquimica-tic/applets/Actual/modeloactual.htmhttp://www.gobiernodecanarias.org/educacion/3/usrn/lentiscal/1-cdquimica-tic/applets/espectrosMB-1/espectros.htmhttp://secuencias.educ.ar/mod/resource/view.php?id=5207

8/6/2019 Modelo atmico mecano cuntico

4/4