PARTÍCULAS SUBATÓMICAS FUNDAMENTALES:

Pienso, pienso y pienso
Hola Chicas!
Hoy después de cierto tiempo regreso a trabajar en este blog y espero que les sirva en su tarea...
El propósito de este tema radica en reconocer la existencia de partículas fundamentales dentro del átomo. 

¿Cuáles son? 

¿cómo se descubrieron?

...imagino que algunas de ustedes ya saben la respuesta sin embargo será bueno recrear los hechos

Imaginar que los primeros representantes de la química como  Demócrito de Abdera comunicaron al mundo que la materia se dividía hasta llegar a un punto donde ya no podía dividirse más;  con el transcurso del tiempo se comprobó que esa parte tan chiquita de nombre átomo aún puede dividirse en partículas más pequeñas 

Pues empecemos por hablar el electrón y de cómo entre 1833 a 1875 se fue concibiendo 

EL ELECTRÓN – Rayos Catódicos: haz de electrones

           

·   M. Faraday, (1833), determinó la relación cuantitativa que existe entre la cantidad de electricidad que se usa en la electrólisis y la cantidad de reacción química que se origina. Años después, intentó pasar corriente eléctrica en gases atrapados en una ampolla de vidrio, observando una fosforescencia que se extendía del ánodo hasta las cercanías del cátodo.

· En base a aquellos estudios, Stoney (1874), sugiere que las unidades de carga eléctrica están asociadas con los átomos.

· J. Plucker (1858) y luego Crookes (1875), usando tubos de descarga con mejores vacíos, observaron que la luminiscencia en el ánodo se debía a rayos emitidos por el cátodo, cuyas características son: 1°) viajan en línea recta; 2°) se forman independientemente de la naturaleza de los electrodos y del gas enrarecido atrapado en el interior del tubo; 3°) son de naturaleza eléctricamente negativa y pueden ser desviados por un campo magnético.

Los rayos catódicos se originan en el cátodo y se propagan en Línea recta hacia el electrodo contrario

· Stoney (1891), propone que a las partículas negativas que constituyen los rayos catódicos se les llame electrones.

· J.J. Thompson (1897), usando un tubo de descarga o tubo de Crookes, al cual le adaptó un campo eléctrico y un campo magnético, determino la relación masa/ carga del electrón, cuyo valor actual es:

e/m = - 1,7588 x 10⁸ coulomb/ gramos ………………        (1)

 Se le considera el descubridor del electrón.

· R. Millikan (1909), con su "experimento de la gota de aceite", logró determinar la carga del electrón, de actual valor:

                

                        e = - 1,602 x 10^-19 Coulomb

Simultáneamente al reemplazar este valor en la relación (1), descubierta por Thompson, se halla la masa del electrón:

m = 9,109 x 10^-28 gramos

EL PROTÓN – Rayos Canales: haz de protones

Goldstein (1886), quien dio el nombre a los rayos catódicos, realizó experimentos en tubos de descarga que tenían el cátodo perforado y observó que mientras los rayos catódicos se dirigían hacia el ánodo, otros rayos se abrían paso a través de los agujeros del cátodo, saliendo en sentido contrario. A éstos se les llamó "rayos canales" y las investigaciones posteriores demostraron que estaban constituidos de partículas positivas.

Tubo de descarga mostrando la dirección en que se desplazan los rayos canales, contrariamente a loa rayos catódicos

· W. Wein (1898) usando un tubo de descarga similar al Thompson, determinó la relación carga/ masa de las partículas positivas. En este caso, y a diferencia de los electrones, los valores de e/m dependían del tipo de gas presente en el tubo de descarga. Cuando se usa hidrógeno gaseoso, resulta la partícula positiva con menor masa (valor e/ m más grande) que cualquier otro ión positivo; de este modo se escogía a esta relación, como la base, para caracterizar a las partículas positivas:

e/ m =+ 9,579 x 10⁴ C/ g  ……………………… (2)

· Rutherford sugirió el nombre de "protón" para esta partícula. Si los átomos son neutros, entonces la carga del protón es idéntica a del electrón, aunque de signo contrario, luego:

            carga de e- = carga de p+ = + 1, 602 x 10^-19 C que reemplazando en (2), se obtiene la masa del protón:

m = 1,6726 x 10^-24 g

           

C.   NEUTRÓN

    En 1932, durante unos experimentos de bombardeo con partículas a, a átomos de berilio, Chadwick, logra descubrir una partícula de masa muy similar a la del protón, pero eléctricamente neutra y a ala que se le llamó neutrón. Al conocerse este descubrimiento, Heisenberg sugiere que son las uniones protón – neutrón las que constituyen el núcleo de las partículas alfa. Esta idea posteriormente se extrapoló para todo núcleo atómico, idea que se acepta hasta hoy.

uma: unidad de masa atómica, es a 1/ 12 parte de la masa del isótopo  C –12, al cual arbitrariamente se le asignó la masa de 12 u ó uma.   1 uma (u) = 1,660531 x 10^-27 kg.

Configuración Electrónica - Ejercicios

Distribución electrónica

1. Determina la configuración electrónica de los elementos de Z igual a 16, 24 y 29

2. Averigua cuántos electrones tienen los elementos cuya configuración es:

a) 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s¹ b) 1s² 2s² 2p⁶ 3s²3p⁶ 4s² 3d⁸.

3. ¿Observas alguna anomalía en el llenado secuencial de los orbitales? ¿Podrías explicar la razón?

4. Utilizando el diagrama de Moeller establecer las configuraciones electrónicas de los elementos: Li, Na, K y Rb. ¿Qué tienen en común?

 5.  Establecer las configuraciones electrónicas de los siguientes átomos o iones:
Ca (Z=20)        Bi (Z=83)         Al³⁺(Z=13)       Br (Z=35)         S^2- (Z=16)        Co³⁺ (Z=26)

6.  Indica cuál es la característica común, desde el punto de vista de la configuración electrónica, de los gases nobles He, Ne y Ar

7. Escribe las configuraciones electrónicas en su estado fundamental de los siguientes átomos o iones: S^2- (Z=16); Zn (Z=30); Na⁺ (Z=11).
8. Dadas las siguientes configuraciones electrónicas da una explicación de las mismas en función de su posible existencia o no: a) 1s² 2s³2p⁶; b) 1s² 2s²2p⁴ 3d¹;c) 1s² 2s²2p_x²2p_y²; d)1s² 2s²2p⁶ 3s²3p⁶ 4s¹.
9. El silicio tiene número atómico igual a 14. a) Escribe su configuración electrónica; b) Determina los cuatro números cuánticos de cada uno de los electrones de su orbital más externo.

10. Escribe las configuraciones electrónicas correspondientes al primer estado excitado de los siguientes átomos: a) C; b) Ne; c) Li

11. Un átomo de un cierto elemento X posee la configuración electrónica 1s² 2s² 2p⁵ . ¿Cuáles de las siguientes conclusiones son falsas:
a.      Es un elemento de marcado carácter metálico.
b.      Es capaz de formar el ión X⁺.
c.       Es un elemento de transición.
d.      Puede formar el ión X^2-.
12. Las configuraciones electrónicas del estado fundamental que se muestran aquí son incorrectas. Explica qué errores se han cometido en cada una y escribe las configuraciones electrónicas correctas:
a.      Al: 1s² 2s² 2p⁴ 3s² 3p³
b.      B: 1s² 2s² 2p⁵
c.       F: 1s² 2s²  2p⁶

13. ¿Cuántos electrones no apareados existen en cada uno de los siguientes átomos: B, Ne, P, Se, Mn, Fe, I

ACTIVIDADES

Hola Chicas! Es un nuevo día y por ello debemos agradecer que recibimos muchas bendiciones y que tenemos una mente ávida por aprender nuevas cosas.
Encontré un material del Ministerio de Educación para reforzar sus conocimientos y como siempre compartiré con ustedes para su práctica. recuerden que esto también se hace en el salón de clase así que si alguna de ustedes no llego podrían indicarle que aquí podrán encontrar el trabajo hecho en clase o la tarea
Se denomina:

Actividades

Observa el siguiente gráfico y tendrás que copiarlo en tu cuaderno. Escribiendo después de la flecha el nombre que recibe la partícula

Observa la siguiente imagen y responde:

• ¿Cuántos niveles de energía hay?
• Diferencia con colores los niveles de energía. 
• ¿Cuántos electrones colocarías en cada nivel de energía?

Completa el siguiente cuadro

PARTÍCULA	SÍMBOLO	CARGA
ELECTRÓN
PROTÓN
NEUTRÓN

Hay dos formas de representar los niveles de energía. Una, mediante letras mayúsculas: ..………………; la otra, con números enteros positivos: ……………………………. Completa el cuadro.

NIVEL DE ENERGÍA	NÚMERO DE ELECTRONES POR NIVEL	SUBNIVELES DE ENERGÍA	NÚMERO DE ELECTRONES EN CADA SUB NIVEL
1 = k	2	S	2

Completa el siguiente cuadro

Número cuántico azimutal o secundario	Nombre del sub nivel de energía	Número de orbitales	Número máximo de electrones
S = 0	SPIN	1	2
P = 1

Indicar la alternativa correcta:

1. El número cuántico principal señala el tamaño del orbital.
2. El número cuántico “ p” señala el volumen del orbital.
3. El número cuántico de spin señala la orientación del orbital en el espacio.
4. El número cuántico magnético indica el nivel.
5. En un orbital “f” hay 14 electrones como máximo.

analiza y completa el siguiente cuadro según el nombre del nivel, sub-nivel y orbital

Respecto a los números cuánticos la relación incorrecta es :

1. N.º C. Secundario ® subnivel
2. N.º C. Principal ® nivel
3. N.º C. Magnético ® orbital
4. N.º C. de Spin ® nivel
5. N.º C. Azimutal ® subnivel

De acuerdo con el gráfico siguiente, ¿cuál de los electrones se encuentra en un nivel de menor energía?

1. y
2. x
3. z
4. Tienen igual energía.
5. Ninguno.

Del gráfico, los electrones “x”, “y”, “z” y “w” están en sus niveles correspondientes.

¿Cuál es el electrón de máxima energía?

1. x
2. y
3. z
4. w
5. Ninguno

Si nos encontramos en el nivel 6, ¿cuántos subniveles teóricamente puede contener?

1. 1          
2. 2
3. 3
4. 4
5. 6

¿Qué significa reempe?

__________________________________________________________________________

El segundo nivel posee ……… orbitales

1.  1
2.  2
3.  3
4.  4
5.  5

Los números cuánticos son : ……………………………………………………………………………………………………..

Los números cuánticos sirven para :

a. Ubicar las capas de energía.

 b. Determinar la energía del átomo.

c. Ubicar un electrón en el átomo.

d. Determinar los neutrones de un átomo. 

e. No está definido su uso.

Indicar verdadero o falso según corresponda :

i.                    N.º C. Azimutal ® Subnivel

ii.                  N.º C. Principal ® ±1/2

iii.                N.º C. Magnético ® Orbital

a) VVV

b) VFV

c) FVV

d) VFF 

e) FVF

Indicar verdadero o falso según corresponda:

i.                    N.º C. Azimutal ® Subnivel

ii.                  N.º C. Principal ® ±1/2

iii.                N.º C. Magnético ® Orbital

a) VVV

b) VFV

c) FVV

d) VFF

e) FVF

Si “n” toma el valor de 5, ¿qué valor no toma ?

a) 2

b) 3

c) 4

d) 5

e) N. A.

Otros ejercicios

1. ¿Qué número cuántico señala la orientación espacial del orbital? ……………………………………………………………………………………………………….

2. ¿De quién depende el tamaño de un átomo? ………………………………………………………………………………………………………..

3. ¿Cuál de las siguientes series de números cuánticos está mal expresada?

a) 5 , 2 , 0 , -1/2                                        d) 2 , 2 , -2 , +1/2

b) 4 , 1 , +1 , +1/2                                     e) N. A. c) 3 , 2 , -2 , -1/2

4. ¿Por qué el spin es una fracción? …………………………………………………………………………………………………………

5. ¿Por qué no se utiliza el número cuántico ……………………………………………………………………………………………………….6. ¿Qué número cuántico determina la rotación sobre su eje del electrón? ---------------------------------------------------------------------------------------------------------

7. Para n = 2, ¿cuántos valores como máximo puede tomar “n”? ……………………………………….

8. ¿Qué tipo de movimiento posee el electrón en la nube electrónica? ……………………………..

9. Justifica si es posible o no que existan electrones con los siguientes números cuánticos:

a) (3, -1, 1, -½)

b) (3, 2, 0, ½)

c) (2, 1,-1, ½)

d) (1, 1, 0, -2)

10. Responde razonadamente

a) ¿Los orbitales 2px, 2py y 2pz tienen la misma energía?

b) ¿Por qué el número de orbitales “d” es 5?

“El Modelo Atómico Actual”

Hola Chicas!

Después de las celebraciones de aniversario de nuestra institución regreso a compartir con ustedes este blogger. 

Inicio con dos preguntas que podrán motivar el conocimiento de este tema:

• ¿Dónde está ubicado el electrón? 
• ¿Qué evidencia permitió a los científicos determinar la ubicación del electrón?

Vamos chicas!... que podéis elaborar algunas hipótesis después de haber estudiado los modelos atómicos. Quizás me podes decir que alrededor del núcleo o fuera del mismo. 

Otras podes decir que es tan chiquito el átomo que es imposible saberlo, 

... en fin las hipótesis son muy variadas y para ello debemos adentrarnos en su conocimiento así que las invito a continuar observando este Blog.

El propósito en esta ocasión será:

“Justifica que el átomo está formado por el núcleo y la nube electrónica, donde se encuentran los niveles de energía”

Después de Rutherford en 1911 se sabe que existe un núcleo con carga positiva ( Protones ) y una envoltura alrededor de él que contiene electrones de carga negativa ( Electrones ). 

El electrón un corpúsculo muy inquieto!... Por aquella época muchos problemas para indicar en dónde se encontraba un electrón. En verdad que es muy inquieto...anda siempre en continuo movimiento y por ello la física y la matemática ayudaron a poder indicar donde era "posible" encontrarlo 

Se comprendió después de Bohr que el electrón tenía dos tipos de movimiento: Onda - partícula.

Y¿que es esto? se preguntaran, pues trataré de explicarlo con un ejemplo

la imagen nos da una idea de lo que quiero explicar.

Se dice que la luz viaja en linea recta y se proyecta sobre los cuerpos: transparentes, opacos y traslúcidos y que nosotros solo podemos ver los cuerpos por que los rayos de luz se refleja en ellos.  

No notamos que la luz se propaga por medio de ondas electromagnéticas

Ahora miremos la siguiente imagen

Es la luz, pero se preguntaran ¡La luz no se propaga en línea recta? por que veo en la imagen pequeños trocitos de luz?

Recuerda que la dualidad de la materia nos dice que esta se propaga onda corpúsculo

Recordemos ahora la experiencia de los rayos catódicos, en donde Thomson observó por primera vez a los electrones. Ahora respondamos 

•  ¿De qué forma se propagan los rayos catódicos? 
• ¿Por qué el imán desplaza el haz luminoso?

Bien chicas! Cierto. Los rayos catódicos se propagan en línea recta en ausencia de influencias externas  

Recordemos que Bohr nos indico que los electrones giran en en determinadas órbitas

• ¿Qué nos dice el principio de incertidumbre?

El principio de incertidumbre nos indica que es imposible determinar simultáneamente la posición y el movimiento exactos de un electrón en un átomo (principio de incertidumbre de Heisenberg). 

•  ¿Cuándo un electrón emite y absorbe energía?

•  ¿Por qué es imposible determinar dónde se encuentra el electrón?

Es posible determinar las energías de los orbitales y algunas características fundamentales de los electrones, es posible determinar las formas en que los electrones se distribuyen entre los diversos orbitales de un átomo (configuración electrónica) pero es  imposible determinar posición y movimiento simultáneamente del electrón

•  ¿Cuáles son los fenómenos eléctricos?

En primer lugar es necesario indicar que los fenómenos eléctricos son una manifestación de su carga eléctrica. Que son dos tipos de cargas eléctricas: Atracción y repulsión denominadas de forma arbitraria, negativa y positiva. 

• ¿Por qué los cuerpos se atraen o repelen?  

La materia por lo general es eléctricamente neutra; Cuando adquiere carga, tanto positiva como negativa, es porque tiene más cantidad de un tipo que del otro

Cuando dos cuerpos que hayan adquirido una carga del mismo tipo estos se repelen, mientras que, si poseen carga de distinto tipo, se atraen.

Pues bien!

el modelo atómico actual 

• Está compuesto por una parte central llamdo núcleo y una envoltura que recibe el nombre de corteza
• En el núcleo se encuentran los neutrones (cuyas partículas nucleares no presentan carga) y por protones (que son partículas nucleares con carga positiva). Tienen la misma masa.
• La corteza está constituida por electrones (de carga eléctrica negativa), que giran en órbitas
• El tamaño del átomo está determinado por el movimiento de los electrones alrededor del núcleo por las órbitas y podemos notarlo por su ubicación en la tabla periódica
• En todos los átomos el número de protones es igual al número de electrones. En la tabla periódica el número de electrones y protones está determinado por el número atómico(Z).
• A la suma de los neutrones y los protones se le denomina número másico(A). Hay átomos de un mismo elemento que tiene algunas variables en el número másico por lo que quiere decir que no se diferencia en el número de electrones y protones, sino que se diferencian en el número de neutrones.

He aquí un vídeo que puedes ver donde te explica que que es una honda

Tenemos aquí  un electrón absorbe o emite energía de la cuál hablamos en química

Los Rayos Catódicos -Descubrimiento del ELECTRÓN

Experiencia que replica lo hecho por Crookes  y 

Joseth John Tomson

Su investigación más famosa demostró la existencia de partículas cargadas negativamente, llamadas posteriormente electrones, y le valió un merecido Premio Nobel de física. Gracias a esta investigación

Trabajo experimental con Máquina de Vacío, Tubo de Crookes, Fuente de Alto Voltaje, Imán...Observar el funcionamiento del Tubo de Crookes, su luminosidad y el movimiento de los haces luminosos al aproximar un imán.
 Los haces luminosos del Tubo de Rayos catódicos sirvió para J.J.Thompson investigue su comportamiento y los llame ELECTRONES, La primera partícula sobatómica de la materia

Ahora un esquema que simplifica el fenómeno realizado