Modelos atómicos

8° básico

Objetivos de aprendizaje

• Conocer los distintos modelos atómicos.

• Definir términos y conceptos utilizados en teoría atómica.

• Describir la estructura del átomo y sus dimensiones comparadas

con la materia macroscópica.

• Recordar el concepto de número atómico y de número másico.

• Establecer el número de partículas subatómicas en un átomo.

• Identificar los distintos tipos de átomos, tales como isótopos,

isóbaros e isótonos.

Inicios…

• Grecia, unos 400 años a. C., cuando Leucipo y su discípulo Demócrito de Abdera se hicieron las siguientes preguntas:

¿cómo es la estructura de la materia?,

¿de qué está formada?

Ante el desconcierto de sus discípulos,

• Demócrito propuso que la materia se formaba de pequeñísimas partículas indivisibles

Teoría de Dalton

Postulados

La materia esta compuesta de átomos, los cuales no pueden

ser creados ni destruidos

Los átomos de una misma sustancia son

idénticos entre sí

Los átomos se combinan en números enteros y

sencillos

Los átomos pueden combinarse en más de una razón de números enteros

y sencillos.

• Thomson propuso el primer modelo atómico.

• En su modelo los átomos están formados por

una esfera uniforme cargada positivamente, en

la cual se encuentran incrustados los

electrones, de carga negativa.

• Descubrió el electrón.

• Midió la relación carga/masa del electrón.

Premio Nobel de

Física, 1906

Joseph John Thomson (1856-1940)

Físico británico

Modelo atómico de Thomson, también llamado budín de pasas

1.2 Modelo atómico de Thomson

En los tubos de descargas se producen dos tipos de

radiaciones: rayos catódicos y rayos canales.

Los rayos catódicos tienen carga negativa, ya

que se desvían hacia la placa positiva cuando

se conecta un campo eléctrico: Los rayos

catódicos están formados por electrones.

Los rayos canales tienen carga positiva, ya

que se desvían hacia la placa negativa

cuando se conecta un campo eléctrico: Los

rayos canales están formados por protones.

Rayos catódicos

Rayos canales Campo eléctrico

1.3 Modelo atómico de Rutherford

• Rutherford propuso el modelo nuclear del átomo.

• En su modelo la mayor parte de la masa del

átomo y toda su carga positiva, se concentra en

una región muy pequeña a la que llamó núcleo.

• Los electrones están moviéndose

constantemente alrededor del núcleo.

• La mayor parte del átomo es espacio vacío.

Premio Nobel de

Química, 1908

Ernest Rutherford (1871-1937)

Físico y químico neozelandés

Base del descubrimiento:

núcleo

Comparación

1.4 Modelo atómico de Bohr

• El electrón del átomo de hidrógeno gira alrededor

del núcleo en orbitas circulares estacionarias

• Los electrones solo pueden existir en ciertas

orbitas discretas.

• Los electrones están restringidos a ciertos estados

cuantizados.

Premio Nobel de

Física, 1922

Niels Bohr (1885- 1962)

Físico danés

Base del descubrimiento:

órbitas cuantizadas

Los postulados de Bohr

• Los electrones giran alrededor del núcleo enórbitas.

• Cuando un electrón gira en un nivel de energíadeterminado no emite ni absorbe energía,sino que presenta un “estado estacionario”,conocido como estado basal

• Cuando el átomo absorbe energía, el electrónsalta a un nivel más externo; si el electrónregresa a un nivel interno, emite energía(estado exitado)

• Propuso un nuevo modelo atómico, según elcual los electrones giran alrededor del núcleoen unos niveles bien definidos.

Niveles de

Energía “n”

Tienen menos

energíaTienen

mas

energía

12

3 4

ESTADO BASAL O ESTACIONARIO

ESTADO EXCITADO

Absorbe

energía

LIBERA ENERGÍA

Disposición de los electrones según Bohr

Se sabe que existe un número máximo deelectrones por nivel (2n2)

• Por lo tanto, para:

n = 1 2 · 12 = 2 electrones

n = 2 2 · 22 = 8 electrones

n = 3 2 · 32= 18 electrones

n = 4 2 · 42 = 32 electrones

Aporte y Falencias en los modelos atómicos

APORTE FALLA

Primer modelo que plantea No explicó el enlace químico ni las

la existencia de electrones interacciones electrostáticas

AP

OR

TE

FUE EL PRIMER MODELO ÁTOMICO QUE PROPUSO LA EXISTENCIA DEL NÚCLEO EN EL ÁTOMO. DESCRIBIÓ CORRECTAMENTE LA UBICACIÓN DE ELECTRONES Y PROTONES EN EL ÁTOMO

FALLA

NO EXPLICÓ LA INTERACCIÓN ELECTRÓN-NÚCLEO. PARA LA FÍSICA CLÁSICA LA ATRACCIÓN ENTRE ELECTRÓN Y NÚCLEO PROVOCARÍA UN COLAPSO

DEL ÁTOMO. EL MODELO NO ACLARÓ POR QUÉ EL ELECTRÓN NO PIERDE ENERGÍA AL ORBITAR ALREDEDOR DEL NÚCLEO

Thomson

Rutherford

1.5 Modelo mecánico cuántico

• La energía presente en los electrones los lleva a

comportarse como ondas (comportamiento dual).

• Los electrones se mueven alrededor del núcleo en

zonas de mayor probabilidad.

• Plantea una ecuación de onda, la cual, conduce a una

cuantificación de la energía que depende de ciertos

números enteros, estos son los números cuánticos.

Premio Nobel de

Física, 1933

Louis-Victor de Broglie

(1892- 1987)

Físico francés

Erwin Schrödinger

(1887- 1961)

Físico austriaco

Premio Nobel de

Física, 1929Werner Heisenberg

(1901- 1976)

Físico alemán

Premio Nobel de

Física, 1932

Principio de incertidumbre de Heisenberg:

“Es imposible medir simultáneamente de

forma precisa la posición y el momento lineal

(velocidad) de una partícula.”

APORTE

•Describió la relación entre los espectros de emisión y los niveles de energía en los que se ubican los electrones.

•Utilizó la cuantización de la energía como concepto fundamental para describir la trayectoria y posición alrededor del núcleo.

FALLA

•El modelo sólo logró explicar de manera satisfactoria los átomos hidrogenoides, para aquellos con más de un electrón sólo pudo predecir el número máximo

por nivel (2n2). El modelo, además,

planteaba que la órbita de los electrones era circular (radio fijo). El modelo de Bohr fue el último intento de modelar el átomo usando física clásica.

Bohr

Síntesis de la clase

¿A qué modelo de constitución de la materia pertenece cada esquema?

Dalton

(1803)Thomson

(1904)

Rutherford

(1911)

Bohr

(1913)

Mecano-

cuántico

Modelo atómico

Átomo

Divisible en

Protón ElectrónNeutrón

carga: +1

masa: 1

carga: 0

masa: 1

carga: – 1

masa: 1/1840

Núcleo Nube electrónica

Síntesis de la clase

2.1 El átomo• El átomo es la unidad de materia más

pequeña.

• No es posible dividir un átomo mediante

procesos químicos.

• El átomo está compuesto por un núcleo,

en el que se concentra casi toda su masa,

rodeado por una nube de electrones.

• El núcleo atómico está formado por

protones, con carga positiva y neutrones,

eléctricamente neutros.

• Los electrones, cargados negativamente,

permanecen ligados al núcleo mediante la

fuerza electromagnética.

2. Estructura atómica

2.2 Partículas subatómicas

Partícula Masa (g) Masa (uma) Carga (C)Carga (eV)

Masa (relación)

Símbolo

Protón 1.672622x10-24 1.007276 1.6022x10-19 +1 1 p+

Neutrón 1.674927x10-24 1.008665 0 0 1 n

Electrón 9.109383x10-28 0.005485-1.6022x10-19 -1 1/1840 e-

2.3 Núcleo atómicoNúmero atómico (Z):

• Número de protones del átomo.

• Indica el elemento al que pertenece el átomo.

Número másico (A):

• Suma de protones y neutrones del átomo.

• Indica la masa del átomo

ZXA

2.4 Átomos e iones

Átomo negativo

• Átomo con mayor número de

electrones que de protones.

• e- > p+

• denominados aniones.

Átomo neutro

• Átomo con número de electrones

igual al de protones.

• e- = p+

Átomo positivo

• Átomo con menor número de

electrones que de protones.

• e- < p+

• denominados cationes.

Protones Neutrones Electrones

12 12 10

35 44 36

Protones Neutrones Electrones16 2

8O

8 8 10

Protones Neutrones ElectronesTi48

22 22 26 22

Protones Neutrones Electrones79

35 Br

24 2+

12 Mg

• Corresponden a átomos que tienen el mismo

número atómico pero diferente número

másico.

• Por ejemplo, existen tres isótopos de

hidrógeno. Se conocen como hidrógeno,

deuterio y tritio.

3.1 Isótopos

Solo 21 elementos

poseen un

solo isótopo natural

3. Tipos de átomos

• Se denominan isóbaros a los distintos núcleos atómicos con el

mismo número másico (A), pero diferente número atómico (Z).

• Las especies químicas son distintas, pero la cantidad de protones y

neutrones es tal que, a pesar de ser distinta entre los dos isóbaros, la

suma es la misma.

3.2 Isóbaros

• Son átomos diferentes, por lo tanto, tienen diferente número atómico,

también tienen diferente número másico, pero, tienen el mismo

número de neutrones.

• Número de protones difiere entre átomos.

3.3 Isótonos

Regla nemotécnica

ISÓTONOS

ISÓTOPOS

ISÓBAROS

Igual número de neutrones (N)

Igual número deprotones (P)

Igual númeromásico (A)

ISÓTONOS

ISÓTOPOS

ISÓBAROS

Ejemplos

isótopos

isótopos

isótonos

isóbaros

H H 3

1

1

1

B N 12

5

14

7

C C 14

6

12

6

Pd Ag 107

46

107

47

EComprensión

Las especies neutras

tienen igual número de

A) protones.

B) neutrones.

C) electrones.

D) protones + electrones.

E) protones + neutrones.

Fuente: DEMRE – U. DE CHILE. Proceso de admisión 2008

Cl y S 35

17

35

16

E

E

C

A

A