MODELOS ATOMICOS

Temas a tratar
*Conocer la historia del átomo.
* Entender la teoría atómica de Dalton.
* Conocer los fenómenos eléctricos.
* Identificar las partículas subatómicas.
*Conocer los modelos atómicos de la materia.
* Entender el concepto de ion y distinguir entre catión, anión y átomo neutro.
* Explicar el experimento de Rutherford.

Los contenidos de la unidad son los siguientes:
Los contenidos de la unidad son los siguientes:

1. Estructura atómica:
1.1 Antecedentes históricos
1.2 El electrón
1.3 El protón
1.4 El neutrón

2. Modelos atómicos
2.1 Modelo de Thomson
2.2 Experimento de Rutherford
2.3 Modelo de Rutherford
2.4 Modelo de Bohr
2.5 Identificación de átomos
2.6 Modelo de Schrödinger
2.7 Niveles de energía y orbitales
2.8 Configuración electrónica

Para la enseñanza de los modelos atómicos basados en Mercé Izquierdo

1. Por medio de actividades experimentales con tubos de rayos catódicos (Hecht 1987) se introduce el modelo de Thomson y a través de esta estrategia los alumnos pueden concluir que los átomos tiene estructura.

2. Se introduce el modelo de Rutherford con el uso de analogías experimentales y simulaciones de su experimento, concluyendo que el átomo está formado por un núcleo pequeño con casi toda la masa atómica y carga positiva, y por electrones con carga negativa alrededor del núcleo bajo el efecto de la interacción coulombiana.

3. Se realizan actividades con tubos espectrales (Hecht 1987) para abordar el modelo de Bohr, mostrando que los espectros atómicos son característicos de los elementos y son la evidencia experimental en la que se debe basar cualquier modelo atómico. Con este modelo se demuestra que existen diferentes estados para los electrones en los átomos pero sólo se pueden calcular los estados del átomo de hidrógeno.

4. Para ir más allá del modelo de Bohr fue necesario introdcir el principio de exclusion de Pauli

(Hey & Walter 2003) que explica la diferencia entre los espectros de los elementos de la tabla periódica. Para este fin se recurrió nuevamente a los experimentos con los tubos espectrales.

5. A fin de dar otras evidencias de la existencia de los diferentes estados electrónicos de los átomos se recurre a actividades experimentales y de aula. Por ejemplo el Helio, Xenón y Neón, que pertenecen al grupo de los gases nobles, son inertes a pesar de tener un número muy distinto de electrones; mientras que el Neón con 10 electrones y el Sodio con 11 tienen propiedades muy diferentes.

Se exhibe la similitud y diferencia entre los elementos de la tabla periódica, construída por los químicos en el siglo XIX y explicada finalmente con la física cuántica en el siglo XX.

Para explicar las diferencias anteriores es necesario conocer los estados electrónicos y cómo están ocupados en los diferentes átomos. Con los modelos vistos hasta ahora no se lograron calcular dichos estados electrónicos. Bohr y Pauli reconocieron que sus trabajos eran provisionales y que no se podía avanzar más dentro de la física clásica. En 1925 surgió la nueva física con la que se logran realizar estos cálculos y así explicar la tabla periódica. Para introducir a los alumnos en esta nueva física la secuencia utilizada continúa como sigue:

1. Se introduce la dualidad onda-partícula de la materia, indicando que aunque no tiene consecuencias prácticas con objetos macroscópicos, experimentalmente se ha visto que para los electrones sí se manifiesta y conduce al principio de incertidumbre, por lo tanto el concepto de trayectoria desaparece.

Para ilustrar este comportamiento se usan experimentos de difracción de partículas y ondas (Hey & Walter 2003) así como simulaciones de difracción de electrones que justifican el carácter ondulatorio de éstos y explican, por ejemplo, el funcionamiento del microscopio electrónico.

2. Finalmente, se explica que basado en la dualidad onda-partícula Schrödinger propone una ecuación con la que se calculan los posibles estados de los electrones en los átomos descritos por medio de números cuántcos que obedecen reglas muy sencillas. Con esto, el principio de exclusión de Pauli y el concepto de espín es suficiente para justificar el comportamiento de los elementos tal como se presenta en la tabla periódica. A través de actividades de aula, analogías y reconsiderando las actividades señaladas en el punto v, los alumnos utilizan este modelo y logran ver que el modelo cuántico justifica las semejanzas y diferencias entre los elementos.

Con esta propuesta el docente aborda el modelo cuántico de manera integral. A través de la estrategia los alumnos concluyen que los modelos son un medio que explica parcial o totalmente un fenómeno. El desarrollo histórico propuesto rescata lo que aporta cada uno de los modelos y proporciona las bases para estudiar otros temas de física y química. La evaluación nos permite decir que el material didáctico utilizado fue aceptado y contribuyó a cumplir con el objetivo. Adicionalmente la discusión del modelo cuántico ayuda a la comprensión del funcionamiento de los dispositivos tecnológicos modernos.

La interacción con los estudiantes y el desarrollo de las actividades resultaron de gran interés, contribuyeron a desarrollar sus habilidades y a concretar los conocimientos adquiridos en la enseñanza.

http://www.psicologoescolar.com/MATERIALES/areas_curriculares_eso_fisica_y_quimica_atomo.htm

http://ensciencias.uab.es/congreso09/numeroextra/art-1585-1588.pdf

MODELOS ATOMICOS

lunes, 25 de abril de 2011

LA ESTRUCTURA ATOMICA

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