PPTCTC002TC33-A16V1 Clase Teoría atómica I: modelos atómicos, estructura atómica y tipos de átomos.

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1 PPTCTC002TC33-A16V1 Clase Teoría atómica I: modelos atómicos, estructura atómica y tipos de átomos

2 Resumen de la clase anterior PSU Ciencias Estructura Contenidos Reconocimiento Áreas temáticas Ejes temáticos MC Habilidades ME Comprensión ASE Aplicación HPC

3 Aprendizajes esperados 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. Conocer 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. Páginas del libro desde la 26 a la 34.

4 La importancia de un neutrón: la batalla por el agua pesada. No todos los átomos de hidrógeno (H) son iguales. Todos tiene 1 protón (+) y un electrón (-), pero algunos tienen una masa ligeramente más alta por la presencia de un neutrón adicional. El agua, está formada por dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno (O). En el agua pesada, muchos de los átomos de H corresponden a deuterio. Naturalmente, el agua contiene alrededor de 1 parte en 41 millones de esta agua pesada. Planta de Vemork, Noruega En 1934, en Noruega los científicos observaron la producción de agua pesada como subproducto de su proceso de producción de amonio y comenzaron a colectarla y estudiarla. Los científicos de la Alemania nazi se interesaron en la planta capaz de producir agua pesada, pues esta podía usarse para fabricar armas nucleares. En 1940, las fuerzas alemanas invadieron la planta de Vemork y duplicaron la producción de agua pesada. Los científicos de la Alemania nazi se interesaron en la planta capaz de producir agua pesada, pues esta podía usarse para fabricar armas nucleares. En 1940, las fuerzas alemanas invadieron la planta de Vemork y duplicaron la producción de agua pesada. Los aliados se propusieron destruir la planta de Vemork, ante la amenaza nuclear nazi. En 1942, 30 ingenieros británicos intentaron fallidamente bombardear la planta, pero muchos murieron en combate aéreo con los alemanes y los sobrevivientes fueron capturados, torturados y fusilados por la Gestapo. En 1943, un comando de 6 noruegos se lanzaron en paracaídas, lograron ingresar a la planta de Vemork e instalaron bombas que la destruyeron parcialmente. Los 6 lograron escapar recorriendo 400 km en esquís, hasta Suecia. Luego de esto los alemanes debieron trasladar su producción de agua pesada a Alemania, pero el ferry que usaban para transportarla fue hundido por la resistencia noruega. Serie de TV noruega, 2015 Tal vez, sin este acto de sabotaje, Alemania habría podido desarrollar una bomba atómica y el resultado de la Segunda Guerra Mundial podría haber sido distinto.

5 1. Modelos atómicos de la materia 2. Estructura atómica 3. Tipos de átomos

6 1. Modelos atómicos de la materia Materia → constituida por diminutas partículas llamadas átomos. ¿Cómo es la estructura de la materia? DISCONTINUA Si se dividiera lo más posible una cierta cantidad de agua, se obtendría la cantidad más pequeña de dicha sustancia. Esta cantidad mínima se llama molécula. Si se siguiera dividiendo, ya no sería agua, sino átomos de H y O.

7 1. Modelos atómicos de la materia 1.1 Teorías atómicas 1. Demócrito y Leucipo (siglo V a.C.) Partículas muy diminutas e indivisibles → átomos. Materia discontinua → No puede subdividirse infinitamente. 2. John Dalton (1803 – 1807) Elementos → Formados por partículas muy pequeñas llamadas átomos. Los átomos de un mismo elemento son idénticos. Compuestos → Formados por átomos de más de un elemento en una relación de números enteros y pequeños. Los átomos no pueden subdividirse.

8 1. Modelos atómicos de la materia 1.2 Modelos atómicos 1. Joseph Thompson (1904) Experimento de los rayos catódicos Descubrimiento del electrón. 2. Ernest Rutherford (1907) Modelo nuclear del átomo Modelo de Budín de pasas

9 1. Modelos atómicos de la materia 1.2 Modelos atómicos Rayos canales Eugen Goldstein Utilizó un tubo de rayos catódicos con la diferencia de que el cátodo era perforado. Descubrió los protones Neutrón Ernest Rutherford En 1920, supone la existencia de partículas sin carga eléctrica, con el fin de justificar las masas atómicas de los elementos. ¿Por qué debía justificar este punto? J. Chadwick descubrió los neutrones

10 1. Modelos atómicos de la materia 1.2 Modelos atómicos 3. Niels Bohr (1913) 4. Modelo mecano cuántico (1925) Propuesto por de Broglie, Schrödinger y Heisenberg, entre otros. Las partículas materiales tienen un comportamiento dual “onda-partícula”. Principio de incertidumbre de Heisenberg: “es imposible conocer con exactitud la velocidad y posición de un electrón en un momento determinado”. Modelo del átomo de Hidrógeno El e - gira alrededor del núcleo en órbitas circulares estacionarias. Los e - existen en ciertas orbitas discretas. Los e - están restringidos a ciertos estados cuantizados. Modelo actual

11 Rutherford, luego de realizar pruebas con una lámina de oro bombardeada por partículas alfa, consideró al átomo formado por dos partes: la “corteza” y el “núcleo”. La corteza está constituida por electrones, girando a gran velocidad alrededor del núcleo. Este último es muy pequeño, concentra toda la carga eléctrica positiva y casi toda la masa del átomo. El párrafo anterior corresponde a un(a) A)modelo. B)observación. C)ley. D)hipótesis. E)experimento. Pregunta HPC Ejercicio 1 “guía del alumno” A Comprensión Habilidad de Pensamiento Científico: Explicación de la importancia de teorías y modelos para comprender la realidad, considerando su carácter sistémico, sintético y holístico, y dar respuesta a diversos fenómenos o situaciones problemas. Para imaginarse un átomo, se pensó en el Sistema Solar, donde el Sol representaría el núcleo y los planetas, los e- girando en torno a él. Un modelo es una representación de un fenómeno complicado, para poder explicar de forma más simple dicho fenómeno.

12 2. Estructura atómica 2.1 Partículas subatómicas PartículaMasa (g)Masa (uma)Carga (C) Carga relativa Masa relativa Símbolo Protón1,672622 x 10 –24 1,0072761,6022 x 10 –19 +11p+p+ Neutrón1,674927 x 10 –24 1,008665001nono Electrón9,109383 x 10 –28 0,0005485–1,6022 x 10 –19 –11/1840e–e–

13 2. Estructura atómica 2.2 Núcleo atómico Un cierto elemento está definido y se diferencia de otros por el número de PROTONES que contiene. Número atómico = Protones Z = p + Carga = Protones – Electrones q = p + – e – ¿Cómo se puede calcular el número de NEUTRONES?

14 Ejercitación Ejercicio 5 “guía del alumno” Si el número de electrones de una especie cualquiera es 10, el de protones es 7 y el de neutrones es 7, se puede afirmar que se trata de A)una especie neutra. B)un anión. C)un catión. D)un ion que ha perdido 3 electrones. E)una especie que alcanzó la configuración del gas noble helio.. B Comprensión MC e - = 10 p + = 7 n ° = 7 e - = p +  e - > p + Tiene carga negativa  e - > p + Tiene carga positiva  e - < p +  Si pierde 3 e -, e - < p + Z = 2 Como se trata de una especie neutra, tiene 2 electrones: e - = 2 Como se trata de una especie neutra, tiene 2 electrones: e - = 2  

15 ISÓTOPOS Átomos del mismo elemento, tienen igual Z pero diferente A. ISÓBAROS Átomos diferentes, tienen igual A pero diferente Z. ISÓTONOS Átomos diferentes, tienen diferente Z, y diferente A, pero el número de neutrones es el mismo. 3. Tipos de átomos Solo 21 elementos poseen un único isótopo natural

16 Ejercitación Ejercicio 19 “guía del alumno” ¿Cuál(es) de las siguientes relaciones es (son) correcta(s) para los elementos Z1 C A1 y Z2 D A2 ? A) Si Z 1 = Z 2 y A 1 ≠ A 2, C y D son isótopos. B) Si Z 1 = Z 2 y A 1 = A 2, C y D son isóbaros. C) Si Z 1 ≠ Z 2 y A 1 ≠ A 2, C y D son isótonos. A ASE MTP D) Si Z 1 ≠ Z 2 y A 1 ≠ A 2, C y D son isótopos. E) Si A 1 – Z 1 = A 2 - Z 2, C y D son isóbaros. Isótopos = Z, ≠ A Isobáros = A, ≠ Z  Isótonos ≠ Z, ≠ A, = neutrón (A –Z)   

17 Pregunta oficial PSU Fuente: DEMRE – U. DE CHILE. Modelo de Ciencias 2015. C Comprensión

18 Tabla de corrección ÍtemAlternativaUnidad temáticaHabilidad 1 A Modelo atómico de la materia Comprensión 2 C Modelo atómico de la materia Reconocimiento 3 C Modelo atómico de la materia Comprensión 4 E Modelo atómico de la materia Comprensión 5 B Modelo atómico de la materia Comprensión 6 D Modelo atómico de la materia Comprensión 7 A Modelo atómico de la materia Comprensión 8 B Modelo atómico de la materia Aplicación 9 B Modelo atómico de la materia Aplicación 10 E Modelo atómico de la materia Aplicación

19 Tabla de corrección ÍtemAlternativaUnidad temáticaHabilidad 11 B Modelo atómico de la materia Aplicación 12 C Modelo atómico de la materia Aplicación 13 C Modelo atómico de la materia Reconocimiento 14 E Modelo atómico de la materia Comprensión 15 C Modelo atómico de la materia Comprensión 16 A Modelo atómico de la materia Aplicación 17 C Modelo atómico de la materia Aplicación 18 C Modelo atómico de la materia ASE 19 A Modelo atómico de la materia ASE 20 E Modelo atómico de la materia ASE

20 Síntesis de la clase Modelo atómico Átomo Divisible en ProtónElectrónNeutrón carga: +1 masa: 1 carga: 0 masa: 1 carga: – 1 masa: 1/1840 NúcleoNube electrónica

21 Prepara tu próxima clase En la próxima sesión, estudiaremos Teoría atómica II: números cuánticos y configuración electrónica

22 ESTE MATERIAL SE ENCUENTRA PROTEGIDO POR EL REGISTRO DE PROPIEDAD INTELECTUAL. Equipo Editorial Área Ciencias: Química