Modelo atómico cuántico

A fin de que se familiaricen con las formas de los orbitales para diferentes valores de los números cuánticos, se propone trabajar con los siguientes applets.

1. Una vez que entro a la página abajo indicada, referirse al tema 5 correspondiente a orbitales del átomo de hidrógeno y realizar las actividades que ahí se indican
   
   hhtp://ocw.upm.es/ingenieria-agroforestal/fisica/contenido/material-de-clase/Tema-6/plano_inclinado_y_energia.mht
2. http://www.acienciasgalilei.com/videos/atomo2.htm

En la siguiente referencia encontrará información correspondiente a la evolución de los modelos atómicos hasta el actual:

1. hhtp://www.gobiernodecanarias.org/educacion/3/Usrn/lentiscal/1-lecciones/Q2/2-1-estructura-2/lecciones/Actual/teoriamodeloactual.htm

La vieja mecánica cuántica

Vieja Mecánica Cuántica

Dualidad onda-partícula de la materia

Dualidad onda-partícula de la materia.

Louis de Broglie fue el primero en dar un paso revolucionario y abrió el camino a la mecánica cuántica. Sugirió que toda la materia, incluido los electrones, tienen un comportamiento ondulatorio caracterizado por una longitud de onda. Este comportamiento no se observa en objetos macroscópicos, porque la longitud de onda asociada para ellos es extremadamente pequeña. Para ilustrar este comportamiento se usan experimentos de difracción de partículas y ondas, así como simulaciones de difracción de electrones que justifican el caracter ondulatorio de éstos.

En la siguiente página electrónica encontrará la simulación del experimento de las dos rendijas con partículas, agua y electrones.

http://www.youtube.com/watch?v=x53UGGB7XMI&playnext=1&video=3mgI5ceLMhg&feature=rec-LGOUT-exp_rn-1r-2-HM

http://www.youtube.com/watch?v=iiasS6FMu8k

http://www.youtube.com/watch?v=B34bAGtQL9A

Actividad. Reponda la pregunta ¿Mencione el o los experimentos en los cuales los electrones se comportan como partículas y en cuales se comportan como ondas?

Trabaja en equipo y coloca tu respuesta en el blog.

Modelo atómico de Bohr

Modelo atómico de Bohr.

El trabajo de Rutherford modificó drásticamente el modelo del átomo, sin embargo las órbitas propuestas en su modelo, estaban en contradicción con la teoría electromagnética clásica. De acuerdo con esta teoría, un cuerpo quese mueve describiendo un círculo es acelerado continuamente; una partícula cargada acelerada emite energía radiante, por tanto, el electrón atómico también debería radiar sin interrupción. En consecuencia la energía total del electrón en el átomo de hidrógeno disminuiría gradualmente, su órbita sería cada vez más pequeña, describiendo una espiral hasta estrellarse finalmente en el núcleo. Ante este dilema entre la inestabilidad atómica y las observaciones que mostraban átomos estables, Bohr propuso que, a pesar del acierto de la teoría electromagnética en la explicación de fenómenos a gran escala, ésta no era aplicable a procesos a escala atómica, entonces propuso su modelo del átomo.

En la siguiente dirección electrónica, encontrará un applet que permite la interacción con el modelo de Bohr, en el se elige el nivel de energía para el átomo de hidrógeno y visualizar el tamaño de radio de la órbita así como la energía total del electrón y el movimiento de este alrededor del núcleo:

http://www.walter-fendt.de/ph14e/bohrh.htm

Preguntas:

1. ¿Es posible observar dos espectros diferentes para el mismo elemento?


2. ¿Cuál sería l relación que existe entre el elemento y su espectro?


3. ¿Encuentra útil conocer los espectros de cada elemento?

Trabajo en el laboratorio

Modelo atómico de Rutherford

1. 
   
   Experimento de Rutherford.
2. En 1911, el físico Ernest Rutherford (1871-1937) y dos de sus discípulos Hans Geiger y Ernest Marsden realizaron una serie de experimentos. Bombardearon una lámina delgada de oro con partículas alfa procedentes de una fuente radiactiva; un grueso contenedor de plomo detenía todas las partículas excepto las de un estrecho haz definido por un pequeño orificio. Para observar cómo se esparcían las partículas se colocó una pantalla de sulfuro de zinc (ZnS) detrás de la lámina de oro, tal y como lo muestra la figura.

En la siguiente página electrónica encontrará applets que le permitirá visualizar el experimento de Rutherford

http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/cuantica/rutherford/rutherfotd.html

http://www.deciencias.net/simulaciones/quimica/atomo/rutherford.htm

http://micro.magnet.fsu.edu/electromag/java/rutherford

Comprendiendo el experimento de Rutherford. Responda de manera clara, precisa y concisa.

1. ¿Cuáles son las consecuencias del experimento de Rutherford?


2. ¿Cómo determinó Rutherford el tamaño del núcleo?


3. ¿Cuál es la importancia de las mediciones indirectas?

En la siguiente dirección electrónica encontrará un video del experimento de Rutherford:

http://www.youtube.com/watch?v=mmAvvx5m6ts&feature=related

http://www.youtube.com/watch?v=2XyEVypD8NE

Modelo atómico de Thomson

Thomson fue el primero en aportar pruebas experimentales de la existencia de partículas subatómicas iguales para todos los átomos: los electrones. Observó qué el electrón es unas 1836 veces más ligero que el átomo más pequeño (el hidrógeno), lo que puso en evidencia que el átomo no debe ser el componente más elemental de la materia, en contraste con la noción de átomo como componente indivisible de la materia heredada de los filósofos griegos. Los electrones son partículas diminutas con carga negativa y fueron descubiertas en 1897 por J.J Thomson. Este descubrimiento proporcionó el primer indicio sobre sobre la estructura atómica y fue el punto de partida para la formulación de los diferentes modelos del átomo. En 1898 Thomson formuló un modelo atómico conocido como el budín de pasas. Sabiendo que la materia es neutra sugirió que el átomo es una esfera sólida cargada positivamente en la cuál se mueven los electrones, las pasas serían los electrones. Thomson determinó la razón carga masa e/m del electrón (e/m=1.7588028 x1011 C/kg).

En las siguientes página encontrará videos sobre el tubo de rayos catódicos la cruz de malta, carga de los rayos catódicos y el trabajo de Thomson respectivamente:
http://www.youtube.com/watch?v=IdTxGJj4Jw&feature=related
http://www.youtube.com/watch?v=O9Goyscbazk&feature=related
http://www.youtube.com/watch?v=Xt72WEDZ_GI&feature=related

Modelos en la ciencia

Modelos en la ciencia.

Se habla de modelo, cuando se hace referencia a un modo arbitrario de representar la realidad de un objeto o proceso, para poder realizar un estudio teórico y leyes usuales. Así un modelo es una representación particular e incompleta de un sistema.

Los modelos siempre han tenido un papel importante en el proceso de pensamiento científico y han permitido la explicación de un gran número de fenómenos en todas las áreas, además el uso de los modelos esta tan conectado a nuestro pensamiento que en ocasiones no estamos conscientes de su empleo y de la diferencia entre los modelos y los sistemas reales. Por ello es necesario que se valore su aplicación en la física, que se enfatice la evolución del mismo y la importancia de que un nuevo modelo deben ir más allá del modelo anterior.

Actividad 1. Modelos en la ciencia

En equipos de dos personas responda las preguntas; puede consultar la web si lo cree necesario, de ser así proporcione la (s) referencia(s) electrónica(s) consultada(s).

1. ¿Qué es un modelo en física?
2. ¿Cuál es la importancia de los modelos en la ciencia?
   
   Nota: No olvide anotar el nombre de los participantes

Actividad 2. Discusión sobre la existencia del átomo

En equipos de trabajo de 4 personas, discuta sobre la existe del átomo, responda la pregunta: ¿Cuáles evidencias conoce sobre la existencia del átomo?. El resultado de la discusión se colocará en el blog.

Modelos atómicos en bachillerato: El descubrimiento del electrón: "En la siguiente página encontrará un video sobre el descubrimiento del electrón http://www.youtube.com/watch?v=i9xMrNDHWts&feature=related"