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Ficha temática

Química 1º Medio: Primeras Teorías Atómicas

PRIMERAS TEORÍAS ATÓMICAS

MODELOS ATÓMICOS

La química es una ciencia eminentemente experimental, y para su estudio es necesario considerar el mundo macroscópico y microscópico. La investigación científica provee datos, que generalmente son obtenidos de fenómenos de gran escala y observables. Sin embargo, las hipótesis, teorías y explicaciones demostrables, que hacen de la química una ciencia experimental, frecuentemente se expresan en términos invisibles e imaginarios del mundo microscópico de los átomos y las moléculas (observables solamente con un microscopio de alta resolución).

Así por ejemplo, cuando se observa que el agua esta hirviendo, el químico piensa que las moléculas de agua han alcanzado una temperatura determinada para igualar la presión atmosférica, por lo tanto pueden pasar de un estado líquido a gas. Como se observa en la siguiente figura, las moléculas de agua, colisionan entre ellas, alcanzando la energía necesaria para salir expulsadas en forma de gas:

imagen ebullicion

El químico observa un fenómeno en el mundo macroscópico y piensa el fenómeno en el mundo microscópico!!!!....BIENVENIDO A ESTE FASCINANTE DOBLE MUNDO DE LA QUÍMICA!!!! Cualquier cosa que ocupa un lugar en el espacio y tiene masa se le denomina materia.

La materia es todo lo que nos rodea, ya sea visible (como la tetera con agua) o no (como el agua en estado gaseoso o el aire). Toda la materia esta formada por átomos de diferentes clases, combinados de diversas formas.¹·² En cierto sentido, los átomos son como las letras del abecedario, que se unen en diferentes combinaciones para formar la gran cantidad de palabras de nuestro idioma.²

Los átomos son las unidades fundamentales de la materia, es decir toda la materia esta formada por átomos. El átomo esta formado por un núcleo, constituido por protones (carga positiva) y neutrones (partícula neutra), y girando a su alrededor se sitúan los electrones con carga negativa. Si consideramos el modelo atómico del siglo XIX, podremos hacer la analogía del sistema planetario con el átomo:

imagen sistema planetario

una definición de los átomos. Esta definición fue formulada por el científico y profesor John Dalton a principios del 1800 En el siglo V a.C. el filósofo griego Demócrito, fue quien expreso la idea de que toda la materia estaría formada por partículas indivisibles, a las que denomino átomos (del griego inseparable). Tuvieron que pasar 1500 años (siglo XIX) desde Demócrito, para que se diera. Las hipótesis acerca de la naturaleza de la materia en las que Dalton baso su teoría se resumen a continuación:

i. La materia está formada por pequeñas partículas indivisibles llamadas átomos.
ii. Todos los átomos de un elemento son iguales entre sí, tanto en su masa como en sus propiedades.
iii. Cuando se combinan átomos de diferentes elementos se forman los compuestos químicos.
iv. En una reacción química solo existe la combinación de átomos para dar nuevas sustancias, por lo que solo existirá un reordenamiento de átomos.

La figura 3 es una representación esquemática de las dos primeras hipótesis del modelo atómico de Dalton:

imagen atomos


Distintas experiencias demostraban que la materia podía captar o perder electrones, entonces, la pregunta que cabía plantearse era ¿las cargas eléctricas forman parte del átomo?

Joseph Thomson, físico británico que recibió el Premio   

imagen de pascua

    
Nobel de Física en 1906 por dar respuesta a esta
pregunta, fue quien descubrió los electrones.
Thomson propuso que: El átomo es una esfera
cargada positivamente, en la cual se encontrarían
incrustados los electrones.
Este modelo fue conocido como “budín de Pasas”.

La figura 4 muestra un pan de pascua o budín, donde las pasas serian los electrones incrustados en la masa.

Hasta esa fecha, dos hechos relativos a los átomos habían quedado claros: contienen electrones y son eléctricamente neutros. Posteriormente en 1910 Ernest Rutherford, quien había sido discípulo de Thomson en Cambridge, decidió usar partículas cargadas (partículas ) para probar la estructura de los átomos. De acuerdo a las conclusiones obtenidas del experimento, Rutherford plantea que:
 
i. El átomo está formado por una región central muy pequeña llamada núcleo, en la cual se concentran las cargas positivas y la mayor parte de la masa del átomo.

ii. El resto del átomo es un espacio prácticamente vacío, que ocupa la mayor parte del volumen del átomo.

iii. El átomo es neutro, porque posee el mismo número de cargas positivas en el núcleo y cargas negativas en torno a él.

Teniendo en cuenta las limitaciones de la teoría de Rutherford y basándose en los conocimientos entregados por la teoría cuántica, el efecto fotoeléctrico y los espectros del hidrógeno, Niels Bohr en 1913, propuso su modelo del átomo que consiste en:

i. El átomo está formado por un núcleo y girando alrededor de él, se encuentran los electrones. Los electrones se mueven alrededor del núcleo en órbitas circulares estables. Cada una de estas órbitas corresponde a un nivel de energía permitido. Los niveles de energía (n) se representan por los valores de 1, 2, 3,… siendo el valor uno el más cercano al núcleo.

ii. Mientras el electrón esté girando en su nivel, no emitirá ni absorberá energía.

iii. Cuando un electrón absorbe o libera una cantidad definida de energía, cuya magnitud es igual a la diferencia de energía de las dos orbitas, se genera una transición de nivel energético.

imagen electron

Las diferentes contribuciones científicas y las teorías atómicas mencionadas anteriormente, han permitido dilucidar y comprender la estructura del átomo, el cual está formado por protones, electrones y neutrones. El átomo, por naturaleza, es eléctricamente neutro, es decir, por cada carga negativa existe una carga positiva, ósea por cada electrón debe existir un protón.

• Cuando los átomos ceden electrones, quedan con exceso de protones, o exceso de cargas positivas, por lo tanto, estarán electrizados positivamente.

• Cuando los átomos captan electrones, quedan con exceso de cargas negativas, es decir, electrizados negativamente.

¿Es posible evidenciar de una manera sencilla que los átomos están constituidos por Partículas cargadas?

Si es posible, ya que cuando dos cuerpos se frotan, sus átomos interactúan. La electrización por contacto ocurre cuando un cuerpo, previamente electrizado toca un cuerpo neutro, produciéndose entre ellos una transferencia de electrones. Si tocamos un elemento conductor, los electrones irán desde su posición a ese material conductor.

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1. DESCRIPCIÓN CURRICULAR

• Eje Temático: “Materia y sus transformaciones”
• Unidad: Modelo Mecano-Cuántico
• Sub-Unidad: Modelos Atómicos
• Nivel: Primer año de enseñanza media

2. OBJETIVOS DE APRENDIZAJE

• Conoce la estructura del átomopara comprender el rol de este, como constituyente fundamental de la materia.
• Comprende la importancia de las primeras teorías atómicas e hipótesis de la investigación científica que dieron pie a la teoría actual.
• Relaciona la naturaleza eléctrica de la materia con la estructura atómica.

3. RECOMENDACIONES METODOLÓGICAS

Al trabajar los contenidos de las primeras teorías atómicases importante considerar conceptos previos de los estudiantes. Invítelos a responder las preguntas propuestas por el docente, tales como ¿Qué es el átomo?, ¿Qué partículas conforman el átomo?, ¿Cuáles son sus cargas eléctricas?, ¿Puedes describir la estructura del átomo?, para luego hacer una puesta en común de sus ideas. Esto le permitirá detectar conocimientos previos de sus estudiantes y aclararlos de ser necesario, manteniendo un ambiente fraterno y de respeto. Posterior a ello, puede introducir los contenidos de la ficha temática mediante la visualización del material audiovisual disponible en el sitio web de educarchile.

Los estudiantes frecuentemente confunden la estructura atómica del siglo XIX, propuesta por Rutherford, que se asemeja con el modelo planetario, con la estructura que rige en la actualidad. Recuérdeles que los modelos atómicos de Dalton, Thomson, Rutherford y Bohr, permitieron formular el modelo mecano-cuántico que permite, hasta el momento, explicar la estructura del átomo y su implicancia en fenómenos del mundo que nos rodea. Sitúe al estudiante en el contexto histórico, donde fueron desarrolladas estas teorías, por medio de una línea del tiempo.

Mediante la experimentación, demuestre que el constituyente elemental de la materia (el átomo) presenta cargas positivas y negativas. Por medio de un experimento sencillo, como la frotación de un globo con el pelo, se genera el fenómeno de electrización, que es cuando el globo se carga eléctricamente.Explíqueles que existen diversas formas de electrizar un objeto, las más comunes son electrización por frotación y electrización por contacto. La electrización por frotación consiste en que cuando dos cuerpos se frotan, sus átomos interactúan. En el frotamiento, uno de los cuerpos cederá electrones y el otro los captará, quedando con cargas opuestas. La electrización por contacto ocurre cuando un cuerpo previamente electrizado toca a un cuerpo neutro, produciéndose entre ellos una transferencia de electrones.

Por ejemplo, el globo es un cuerpo previamente electrizado y cuando toca el cuerpo de una persona, este le transfiere sus electrones. A medida que avancen a través de la ficha temática, ayúdelos a comprender que los componentes del átomo, juegan un rol principal en las propiedades química y físicas de los elementos y que los fenómenos que observamos como la electrización son producto de ellos.

Finalmente, evalúe los objetivos de aprendizaje logrados por medio de la actividad al estudiante sugerido en el portal educarchile.

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Información

Técnica

Temas relacionados

Actividad: El Mundo Atómico

Sitio Educativo: Teoría Atómica

Ficha Temática: Enlace Químico

IdiomaEspañol (ES)
Autoreducarchile
Fuenteeducarchile
Clasificación Curricular
NivelSectorUnidad o eje
1° medioQuímicaLa materia y sus transformaciones

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