MODELO MECANO CUÁNTICO

Transcripción

1 MODELO MECANO CUÁNTICO Primer Año A o Medio monica.ibanez@lbvm.cl

2 Los átomos y su historia Obj. De hoy: 1. Recordar los modelos anteriores a la teoría a Cuántica. 2. Identificar las partículas subatómicas

3 Modelos atómicos Demócrito crito,500 años a a.c. propuso que la materia no podía a dividirse infinitamente, debía a existir una partícula pequeña a que fuese la esencia de la materia, le puso de nombre átomo tomo. John Dalton,, (1803), inglés, propone que la materia es discontinua, formada por la unión n de átomos. Dice que: los elementos químicos están n formados por partículas muy pequeñas e indivisibles llamadas átomos. Todos los átomos de un mismo elemento son iguales entre sí. s Postula que un elemento está formado por átomos iguales y que un compuesto esta formado por átomos diferentes.

4 El modelo atómico de Thomson (1897)J. J. Thomson, después s 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 a 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.

5 Características de las partículas subatómicas. Partícu cu- la protón Sím - bolo Masa (g) Carga (signo) carga Ubicación neutrón electrón

6 Características de las partículas subatómicas. Partícu -la Sím- bolo Masa (g) Carga (signo) carga Ubicación protón neutró n electró n p n e 1, g 1, g 9, g positiva Sin carga negativ a 1, coulomb 1, coulomb -1, coulomb núcleo núcleo Nube electrónica la masa del electrón n es 1840 < masa del protón.

7 Modelo de Rutherford,1911 Realizó una experiencia que lo llevó a concluir que el átomo está constituido por un núcleo n que contiene a casi toda la masa y que los elec-trones negativos girarían an alrededor en órbi-tas elípticas o circulares. Si el núcleo n fuese del tamaño o de mi puño, el átomo sería a del tamaño o de una cancha de fútbolf tbol. Predijo que debían existir neutrones.

8 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?

9 En la Tabla Periódica hay mucha información n sobre los elementos, por ejemplo, cada elemento de la Tabla periódica posee un Número N atómico y un Número N másico m que lo identifica.

10 Información n destacable sobre los El Número N atómico, Z,, indica el número n de protones que hay en el núcleon átomos: Si el átomo es 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

11 Actividad: Señale cuántas partículas subatómicas poseen los siguientes átomos : Átomo 11 Na23 6 C12 6 C14 82 Pb Ca40 5 B11 7 N14 1 H1 1 H2 Z A Nombre protones neutrones electrones

12 ISO: : conceptos iguales Isótopos topos: átomos de un mis-mo mo elemento, con diferente cantidad de neutrones. (igual Z, diferente A) Isóbaros baros: átomos de diferen-te elemento, con igual núme-ro másico m (diferente Z, = A) Isótonos tonos: átomos diferentes, con diferente número másico, m pero con igual cantidad de neutrones isótopo s isótonos isóbaros 6 C12 1 H1 6 C14 5 B11 6 C14 1 H2 7 N14 6 C12

13 Asignación n 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. a 3.- Exponer al curso y elaborar un tríptico de uno de ellos, para exponer en el Diario Mural.

14 Hacia la mecánica cuántica Obj. de hoy: Exponer al curso las investigaciones realizadas, para introducirnos a la teoría de la Mecánica Cuántica.

15 Nacimiento de la Física F cuántica: Objetivo de hoy: Identificar los factores que permitieron llegar a estudios cuánticos. La Física F es una rama de las ciencias que estudia el comportamiento de los cuerpos, sin embargo, la Física F clásica no permite explicar el comportamiento de partículas tan pequeñas como los átomos.

16 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 F Clásica hasta los años 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 n de la energía. Vemos estos tres fenómenos:

17 Max Planck ( 1900), radiación n de cuerpo oscuro. Los quemadores de una estufa, es un cuerpo que no emite radiación n si está apagada (cuerpo oscuro), si está caliente, emite una radiación n roja intensa. Los conceptos de longitud de onda no permitían explicar esta radiación. No cuadraba la física f clásica. Planck pudo explicarla con la hipótesis: La energía a puede liberarse (o ser absorbida) por los átomos en unidades pequeñas, llamadas cuantos de energía.

18 Un cuanto es la mínima m energía a que se puede emitir en forma de radiación electromagnética. tica. Si la luz del sol es una radiación n electromagnética, tica, ésta llega a la tierra en forma de cuantos de energía. leamos lo que dice Raymond Chang sobre la analogía a de la e. cuántica?. Pág 23

19 Albert Einstein, Efecto fotoeléctrico: Una superficie metálica que recibe energía a puede emitir electrones, lo que genera corriente eléctrica.

20 La Física clásica no puede explicar este comportamiento de los electrones. En 1905, Einstein permite explicar el efecto fotoeléctrico dice que la luz, además s de ser una onda, es un rayo de partículas, a la cual denominó fotones, los cuales emiten energía. La energía a se puede medir, de acuerdo a la fórmula: f E = h v

21 Los espectros atómicos La física f 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.

22 Si mediante energía a calórica se excita a un elemento en estado gaseosos, sus átomos emiten energía a en ciertas longitudes de onda. Si recibe radiación n electromagnética, tica, absorben ciertas longitudes de onda. Uno es el inverso del otro.

23 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:

24 radiación n de cuerpo oscuro Modelo Cuántico: Efecto fotoeléctrico Espectro atómico Los átomos poseen partículas que emiten o absorben cuantos de energía a y la radiación es una emisión n de fotones

25 Prueba 22 de mayo Contenidos: Nombres y símbolos s elementos. (Z 1 al 30) Características de las part. Subatómicas. Modelos de Demócrito crito, Thomson,Rutherford. Número Atómico y MásicoM Isótopos, isóbaros, isótonos tonos. Guía a Nacimiento de la Física F Clásica.

26 Modelo de Bohr (1913) Con él, nace la Química Cuánti nti- ca. Mantiene las conclusiones de Rutherford, pero sus investigaciones si expli- caron 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 n es excitado, salta de un nivel de energía a a otro liberando un cuanto de energía

27 TEORÍA A CUÁNTICA La teoría a más m s actual es la Teoría CUÁNTICA, que se basa en la Teoría de Max Planck y la investigación n 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 n diferencial que permite explicar el comportamiento de los electrones:

28 El átomo posee un núcleo n 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 s de los números n cuánticos.

29 NÚMEROS CUÁNTICOS: Obj. de hoy: Identificar los números n cuánticos y los valores que pueden tomar para caracterizar nivel, posición, orientación n y giro de los electrones en su constante movimiento alrededor del núcleo n de los átomos.

30 De acuerdo a la Teoría a Cuántica, los electrones se pueden caracterizan y representar a través s de una relación n matemática, tica, llamada ecuación n diferencial, que entrega 4 resultados, llamados números n 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,......)

31 Número cuántico secundario o azimutal (l) indica la región n u orbital donde se mueve. Depende del nº n cuántico principal. Para cada valor de n, l toma los valores desde 0,1,2,3, (n (n-1) Cuando l = 0 el orbital se denomina s caben 2 e 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

32 Número cuántico magnético tico: (m) indica la orientación n 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

33 Números cuánticos Nº cuántico principal Nº cuántico secundari o Nº cuántico magnétic o Nº cuántico de spin Nº electrone s Nº electrone s total nivel