teoría atómica moderna

Nombre Unidad 3

LECCIÓN

Curso Fecha

Átomos

1 Teoría Atómica Moderna

IDEAS CLAVE A medida que estudies esta lección, ten en mente estas preguntas:

• ¿Cómo están organizados los electrones en un átomo? • ¿Se puede determinar la ubicación exacta de un electrón? • ¿Cómo se mueven los electrones entre niveles de energía?

¿Cuál es el Modelo moderno del Átomo? El modelo moderno del átomo es muy diferente al modelo propuesto por Rutherford. Recuerda que en el modelo atómico de Rutherford, los electrones se podrían encontrar a cualquier distancia del núcleo. Hoy en día, los científicos saben que los electrones se encuentran a tan solo unos distancias específicas del núcleo. Además, hoy sabemos que es imposible determinar con exactitud dónde está un electrón en un momento dado.

EL MODELO ATÓMICO DE BOHR http://science.sbcc.edu/physics/solar/sciencesegment/bohratom.swf

Herramienta de estudio Resume A medida que estudies esta lección, subraya las ideas principales de cada párrafo. Cuando hayas finalizado la lectura, escribe un resumen de la lección utilizando las ideas subrayadas.

En 1913, el físico danés Niels Bohr demostró que los electrones se pueden encontrar sólo en ciertos niveles de energía, o regiones, alrededor del núcleo. Los electrones deben ganar energía para pasar a un nivel de energía más alto. Ellos deben perder energía para pasar a un nivel más bajo. Puedes utilizar un edificio, tal como el de la figura siguiente, para que te ayude a entender el modelo de Bohr. Imaginemos que el núcleo de un átomo está en un sótano profundo. Los electrones pueden estar en cualquier piso, pero no pueden estar entre pisos. Los electrones ganan energía para subir por el ascensor y pierden energía para bajar.

¿COMPRENDISTE? 1. Describe ¿Qué debe pasarle a un electrón para que se mueva a un nivel mayor de energía?

4º nivel de energía 3er nivel de energía

2º nivel de energía

1er nivel de energía

En el modelo de Bohr los electrones pueden ser encontrados en ciertos niveles de energía alrededor del núcleo

2. Si un electrón se mueve desde el tercer nivel de energía hacia el segundo nivel de energía, ¿ha ganado o liberado energía?

Copyright © by Holt, Rinehart and Winston. All rights reserved. GAtoledo, Depto. de Ciencias, SFC, 2014 1 Átomos

Nombre LECCIÓN 1

Curso Fecha Teoría atómica moderna, continuación

EL MODELO ATÓMICO MODERNO http://bcs.whfreeman.com/acsgenchem/content/cat_010/ch04/tutorial/index.swf

¿COMPRENDISTE? 3. Explica ¿Por qué los científicos no utilizan el modelo atómico de Bohr para describir a todos los elementos?

En el modelo de Bohr, los electrones orbitan el núcleo tal como los planetas orbitan una estrella. Sin embargo, el modelo atómico de Bohr funciona sólo para el hidrógeno. Algunos científicos se dieron cuenta de que otros elementos se describen mejor mediante la combinación de las ideas planteadas por Bohr, sobre los niveles de energía, con ideas sobre probabilidad. Imagina una hélice girando en un plano, como el que se muestra a continuación. Si alguien te preguntara donde se encuentra una de las hojas de la hélice en un momento determinado, sería muy difícil responder. Sin embargo, podrías indicarle que la hoja está probablemente en algún lugar dentro de la región borrosa en la parte delantera del avión.

¿COMPRENDISTE? 4. Define ¿Qué es un orbital?

De manera similar, no podemos saber al mismo tiempo la posición exacta, ni la velocidad ni la dirección de un electrón. Esto se debe a que los electrones existen como "nubes" alrededor del núcleo. Por lo tanto, los científicos pueden determinar sólo la probabilidad de encontrar a un electrón en un lugar determinado. Esta región se llama un orbital. Un orbital es una región en la que es más probable que esté un electrón.

La región sombreada es un orbital. El orbital es la región en la que es más probable que se encuentre un electrón.

5. Identifica Rotula el orbital en la figura.


Nombre LECCIÓN 1


¿Cómo los electrones llenan los niveles de energía? Dentro de un átomo, los electrones tienen diferentes cantidades de energía y existen en diferentes niveles de energía. Recordemos que hay muchos niveles de energía posibles en un átomo. Cada nivel de energía puede contener un número específico de electrones. Por ejemplo, el primer nivel de energía puede contener hasta dos electrones. Mientras más electrones posea un átomo, más niveles de energía están "llenos". La figura siguiente muestra la cantidad de electrones que los diferentes niveles de energía pueden mantener. Los electrones llenan primero los niveles de energía más bajo y siguen a los niveles superiores sólo si el nivel de energía antes de él se llena. Por ejemplo, los átomos de litio tienen tres electrones. Dos de los electrones llenan el primer nivel de energía. El tercer electrón se encuentra en el segundo nivel de energía.

Niveles de energía de los electrones 32 e-‐

18 e-‐ 8 e-‐ 2 e-‐

Nivel de energía 4

Nivel de energía 3 Nivel de energía 2 Nivel de energía 1

6. Infiere ¿Cuán similar es el modelo atómico moderno al modelo atómico de Bohr?

Cada nivel de energía puede contener un número diferente de electrones.

7. Describe Un átomo contiene nueve electrones. ¿En qué niveles de energía estarán localizados los electrones?

Los electrones del nivel de energía externo de un átomo son los electrones de valencia. Los electrones de valencia determinan las propiedades químicas de un átomo. Por ejemplo, todos los átomos con un electrón de valencia se comportan de una manera similar. Cada nivel de energía contiene uno o más subniveles. Hay cuatro tipos diferentes de subniveles. Cada tipo de subnivel está representado por una letra diferente: s, p, d, f. Cada subcapa tiene una forma diferente. Cuanto menor es el nivel de energía, menos subcapas están en el nivel de energía. Por ejemplo, el primer nivel de energía contiene sólo una subcapa s. El tercer nivel de energía contiene los subniveles s, p, d. Cada subcapa contiene uno o más orbitales. Cada orbital puede contener hasta dos electrones. Un subnivel s contiene sólo un orbital, por lo que puede contener hasta dos electrones. Un subnivel p contiene tres orbitales, como se muestra en las figuras de la página siguiente. Los diferentes orbitales tienen diferentes orientaciones o direcciones en el espacio. Cada orbital puede contener hasta dos electrones. Por lo tanto, los tres orbitales juntos del subnivel p pueden contener hasta seis electrones.

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¿COMPRENDISTE? 8. Define ¿Qué son los electrones de valencia?

¿COMPRENDISTE? 9. Describe ¿Cuántos electrones puede mantener un subnivel s?

GAtoledo, Depto. de Ciencias, SFC, 2014 3 Átomos

Nombre LECCIÓN 1


y z

y z

y z

10. Compara ¿Cómo se diferencian entre sí los tres orbitales p? x x x

Hay tres clases de orbitales p.

Las forma de los orbitales d y f son muy complejas. Es muy difícil mostrarlos a través de un dibujo. Hay cinco tipos de orbitales d. Por lo tanto, todos los orbitales d, en conjunto, pueden albergar hasta diez electrones. Hay siete tipos diferentes de orbitales f, por lo que todos los orbitales f, en conjunto, pueden contener hasta 14 electrones.

ELECTRONES Y ORBITALES

Discute Puede ser difícil entender los niveles de energía y orbitales. Después de leer sobre los niveles de energía y orbitales, discute cualquier pregunta que tengas con un grupo pequeño. 11. Concluye Luego de la discusión, escribe las conclusiones: ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Cada nivel de energía contiene un cierto número de orbitales. Cada orbital puede contener dos electrones. Por lo tanto, el número de orbitales determina el número total de electrones en ese nivel de energía. Por ejemplo, el segundo nivel de energía de un átomo tiene cuatro orbitales: un orbital s y tres orbitales p. Por lo tanto, el segundo nivel de energía puede contener hasta ocho electrones. La siguiente figura muestra el número máximo de electrones en cada nivel de energía.

Nivel de energía

Número de Número total orbitales por tipo de orbitales s

1 2 3 4

1 1 1 1

3 3 3

5 5 7

p d f 1 1+3=4 1+3+5=9 1 + 3 + 5 + 7 = 16

Nº máximo de electrones

2 8 18 32

12. Describe Un átomo tiene electrones en los niveles de energía primero y segundo. ¿Cuál es el mayor número de electrones que podría tener dicho átomo?

¿Cómo pueden moverse los electrones en un átomo? Un electrón nunca se encuentra entre los niveles de energía. En vez de esto, "salta" de un nivel al siguiente. ¿Qué le ocurre a un electrón para que pueda moverse de un nivel de energía a otro? Los electrones se mueven entre los niveles de energía cuando un átomo gana o libera energía.


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ESTADO FUNDAMENTAL Y ESTADO EXCITADO

El estado más bajo de energía de un electrón se llama su estado fundamental. Cuando un electrón gana energía, se mueve a un estado excitado en un nivel de energía más alto. Los electrones ganan energía cuando absorben fotones. Un fotón es la unidad más pequeña de energía de la luz. Cuando un electrón cae a un nivel de energía inferior, libera un fotón. Los fotones tienen diferentes energías. La energía de un fotón afecta a cual nivel de energía puede moverse un electrón. Cuanto mayor es la energía del fotón mayor es el nivel de energía al que puede saltar el electrón.

¿COMPRENDISTE? 13. Define ¿Qué es el estado fundamental de un electrón?

Un fotón es absorbido

Clave:

Electrón Nivel de energía

Cuando un electrón absorbe un fotón, el electrón puede saltar a un nivel más alto de energía.

13. Identifica En la figura, rotula correctamente a las ilustraciones con “estado fundamental” o con “estado excitado”

ÁTOMOS Y LUZ La energía de un fotón está relacionada con la longitud de onda de la luz. Los átomos de un elemento dado sólo pueden ganar o perder energía en cantidades específicas. Estas cantidades de energía corresponden ciertas longitudes de onda o colores de la luz. Por lo tanto, los colores de luz que son emitidos o absorbidos por un elemento pueden utilizarse para identificar al elemento. Por ejemplo, los letreros de neón utilizan energía de la electricidad para excitar a los átomos del gas neón. Primero, los átomos de neón obtienen energía y, luego, la liberan en forma de luz. La longitud de onda de la luz visible determina el color de la luz. Los fuegos artificiales son otro ejemplo. Los colores de los fuegos artificiales son producidos cuando arden las sales de magnesio, de aluminio y de sodio.


Nombre Curso Fecha

Revisión

VOCABULARIO orbital una región en un átomo donde hay una alta probabilidad de hallar electrones. fotón una unidad o quantum de luz; una partícula de radiación electromagnética que tiene masa cero en reposo y lleva un quantum de energía.

Electrón de valencia un electrón que se encuentra en la capa más externa de un átomo y que determina las propiedades químicas del átomo.

1. Aplica Conceptos Los electrones de valencia de un átomo están en el segundo nivel de energía. ¿En cuál de los dos orbitales podrían estar sus electrones de valencia?

2. Describe Relaciones ¿Cómo se relacionan los niveles de energía y los orbitales?

3. Describe Un átomo de nitrógeno contiene siete electrones. Describe el número de electrones en cada nivel de energía presente en un átomo de nitrógeno.

4. Infiere ¿Cuántos electrones de valencia tiene un átomo de nitrógeno? Explica tu respuesta.

5. Explica De acuerdo con la teoría atómica moderna, ¿qué no pueden saber los científicos sobre un electrón?

6. Aplica Conceptos El aluminio tiene un número atómico de 13. ¿En cuáles niveles de energía están los electrones en un átomo de aluminio? (Pista: Recuerda que los átomos tienen el mismo número de electrones que de protones.)

7. Identifica ¿Cuántos electrones de valencia tiene un átomo de aluminio? Explica tu respuesta.


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