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

Fragmento de la película "El mundo de los quién"

Con este vídeo se quiere expresar que existe un mundo invisible el cuál no podemos ver pero que existe

Y nos preguntamos

• ¿qué le sucedió a Horton? 
• ¿Le fue fácil reconocer de donde venía la voz? 
• ¿Sucede en la vida real? 
• ¿Dónde?

...así el mundo atómico se sabe existe pero no podemos verlo de manera simple

Ahora; si se muestra un trozo de tiza y se pregunta: si trituro la tiza, que es materia

¿cómo se llamaría la porción más pequeña que se puede ver?
 ¿Podría existir alguna porción mucho más pequeña?
¿Cómo se llamaría?
¿Cómo podemos estudiar esa porción más pequeña de la materia?

Mirando a través de la historia los Modelos atómicos

¡Hola! ¡Hola! mis queridas estudiantes

Navegando por la Web pude observar que existe mucho material sobre el átomo y sus modelos a través de la historia así que como veremos este tema dentro del área de CTA las invito a navegar  junto conmigo  yendo por la senda de la historia del átomo

Mirando a través de la historia los Modelos atómicos

Antes de iniciar nuestro viaje a través de la historia es necesario definir que es un MODELO. Pues bien al decir modelo hablamos de una representación gráfica que nos permite entender de manera sencilla algo.

Ahora bien  viajaremos desde su inicio reconociendo que cada modelo atómico mostrado servirá para entender cuál fue la idea que se tenía de cada uno de ellos en un tiempo determinado, así que de manera sucinta podemos dar una cronología del átomo

1º

La materia está formada por unidades indivisibles

2º

Átomos esféricos, indivisibles e inmutables

3º

Esfera positiva con cargas negativas incrustadas

4º

Núcleo positivo y electrones girando alrededor

5º

Los electrones giran en niveles definidos

6º

Introducción a la mecánica cuántica

El átomo siempre fue la unidad de la materia y la química como ciencia se encarga de estudiarla

Un ejemplo es necesario para comprender las ideas iniciales del átomo

Si tengo un trozo de materia —el que sea— y comienzo a partirlo en pedazos cada vez más pequeños y vuelvo a partir los pedazos que me queden una y otra vez, llegará el momento en que tenga partículas que ya no se podrán partir más.

¿Qué me podéis decir a esto?

...pues imagino que muchas ideas

En la historia del átomo consideraré 3 etapas  

1era Etapa Antigua-- 460 al 370 a.c (antes de Cristo). en este periodo tenemos a  DEMOCRITO DE ABDERA filósofo y científico que expuso  algunas  ideas que tenía sobre el  átomo

·        El átomo es demasiado pequeño como para poder verlo

·        El átomo es indivisible como su nombre lo indica

·        El átomo es sólido (no hay espacio vacío dentro de él)

·        Los átomos son eternos porque son perfectos

·        Los átomos están rodeados por un espacio vacío (para explicar sus movimientos y cambios de densidad)

·        Los átomos tienen un número infinito de formas (para explicar la diversidad observada en la naturaleza)

LA MODERNA TEORÍA ATÓMICA DEL SIGLO XIX

En la 2da Etapa Clásica a inicios del siglo XIX

El inglés John Dalton 1808. Crea la moderna “Teoría atómica”, propone la idea básica del átomo con base científica y decía lo siguiente:

- La materia está formada por partículas pequeñísimas llamadas "átomos". 

- Estos átomos no se pueden dividir ni romper, no se crean ni se destruyen en ninguna reacción química, y nunca cambian. 

- Los átomos de un mismo elemento son iguales entre sí, tienen la misma masa y dimensiones; por ejemplo, todos los átomos de hidrógeno son iguales. 

- Los átomos de elementos diferentes son diferentes; por ejemplo, los átomos de oxígeno son diferentes a los átomos de hidrógeno. 

- Los átomos pueden combinarse para formar compuestos químicos. Por ejemplo, los átomos de hidrógeno y oxígeno pueden combinarse para formar moléculas de agua. 

- Los átomos, al combinarse para formar compuestos guardan relaciones simples. 

- Los átomos de elementos diferentes se pueden combinar en proporciones distintas y formar más de un compuesto. 

Además un nuevo sistema de símbolos químicos para los elementos dándoles números químicos según su peso

En 1897, por su parte el físico inglés Joseph John Thomson al realizar experimentos sobre los rayos catódicos dio lugar para el descubrimiento del electrón y propuso un modelo para la estructura del átomo. Thomson se dio cuenta de que los electrones tenían carga "negativa" y pensó entonces que el resto de la materia tenía una carga "positiva". Según Thomson, el átomo consistía en una esfera con carga positiva que se encontraba incrustada por electrones, de carga negativa. Su modelo lucía como pasas pegadas en la superficie de un trozo de pastel. 

1.       ¿Qué experimentos hizo J.J. Thomson para llegar a descubrir al electrón? ¿Cómo investigó la naturaleza de los rayos catódicos?

 La siguiente secuencia muestra el Modelo,  experimento y argumentos en contra  de Thompson

En 1911, un físico de Nueva Zelanda llamado Ernest Rutherford descubrió el núcleo del átomo.

Su nuevo modelo del átomo estaba formado por dos partes: núcleo y corteza.

En la corteza es el espacio inmenso en donde los electrones se movían rodeando el núcleo y el núcleo es la parte más pequeña del átomo y contiene la mayor cantidad de masa

Su “experimento de la lámina de oro”, realizado en 1911. Utilizo una fina lámina de oro como objetivo para rayos alfa, es decir, un flujo de partículas formadas por núcleos ionizados de Helio-4 (4He), o lo que es lo mismo, partículas positivas que carecen de electrones, que eran disparadas hacia la lámina de oro. El experimento de Rutherford tenía como objetivo el estudio de efecto que producía en los diferentes metales la trayectoria de dichos rayos.

Rutherford pensó entonces que el electrón se movía alrededor del núcleo atómico como los planetas alrededor del Sol, y que la atracción de la fuerza eléctrica jugaba el mismo rol que la gravedad juega para los planetas; de aquí es donde se adoptó el nombre de "modelo atómico planetario

Veamos un vídeo demostrativo del Experimento de Ernest Rutherford

Ahora observen lo que paso en esta gráfica

Ahora observemos un vídeo que nos explica muy claramente la experiencia de rutherford

En 1913, un nuevo modelo atómico, llamado modelo atómico de Bohr o también conocido como de Bohr-Rutherford, el cual puede ser considerado el precedente del modelo atómico actual. Se trata de un modelo más que nada funcional, ya que no habla del átomo en sí, sino que da explicación a su funcionamiento mediante ecuaciones.

 En el modelo de Bohr se introdujo ya la teoría de la mecánica cuántica que pudo explicar cómo giraban los electrones alrededor del núcleo del átomo. Los electrones al girar entorno al núcleo definían unasórbitas circulares estables que Bohr explicó como que los electrones se pasaban de unas órbitas a otras para ganar o perder energía.

 Demostró que cuando un electrón pasaba de una órbita más externa a otra más interna emitía radiación electromagnética. Cada órbita tiene un nivel diferente de energía.

Postulados

•   El electrón se mueve en torno al núcleo formando órbitas circulares. El espacio que está en torno al núcleo se dice que está cuantizado, lo que significa que, hay partes, o zonas permitidas, conocidas como niveles, y otras que no. Si un electrón no cambia de órbita, no cambia tampoco su energía.
•  Las orbitas permitidas son en las que, el momento angular del electrón ( mvr), es múltiplo de h/2π de donde h es la constante de Planck.      m v r = n. h/ 2π , de donde n es el número cuántico principal, y determina los niveles entorno al núcleo, numerados a partir del núcleo, n= 1,2,3,… , lo que significa que la energía y los radios de las órbitas están cuantizados.
• Cuando un átomo emite o absorbe energía, lo realiza mediante cuantos completos de valor h.ν , y esto es debido a que el electrón experimenta un tránsito entre niveles, que se puede resumir en :

E2 – E1 = hν

De donde, E1= energía del nivel inicial y E2 = energía del nivel final.

-El átomo absorbe energía si E2 > E1
-El átomo emite energía si E2 < E1

El modelo atómico que Bohr propuso, explicaba los espectros de emisión de los elementos y afirmaba la expresión empírica que había conseguido Rydberg. Explicaba el núcleo del átomo de hidrógeno con un protón en él, y girando a su alrededor un electrón. El modelo que Bohr creó llevando su nombre, partía de la idea del modelo de Rutherford, usando conceptos estudiados por Max Planck y Einstein, años antes.
Gracias a lo simple que es este modelo, aún en la actualidad se usa para resumir la estructura de la materia.

SOMMERFELD:

            Arnold Sommerfeld, en 1916, hizo una modificación inmediata; propuso que los electrones, como tienen el mismo tipo de carga (-), forman campos magnéticos iguales, por lo tanto se repelan: Luego no pueden tener orbitas circulares, sino órbitas elípticas, introduciendo así un nuevo concepto: "El desdoblamiento de cada nivel de energía en subniveles de energía".

MODELO ATÓMICO ACTUAL:

            El austríaco Erwin Schrodinger, en 1926, sustentó la base principal para la concepción del modelo atómico actual.

            Empleó la mecánica ondulatoria y diseño un modelo matemático para el átomo, que está de acuerdo con el principio de incertidumbre de Heinsenberg, pues no describe con exactitud la posición del electrón como establece el modelo de Bohr, sino que permite calcular matemáticamente, con una ecuación, en qué región del espacio debe encontrarse el electrón. A esta región del espacio se le llama "orbital"; por lo tanto, el electrón no circula por una órbita, sino que se mueve ondulatoriamente alrededor del núcleo en una región del espacio atómico denominado orbital, produciendo una nube electrónica negativa.

           

        NATURALEZA ONDULATORIA DE LOS ELECTRONES (DE BROGLIE):

            En 1924, Louis de Broglie sugirió la idea de que el electrón es una partícula en movimiento que lleva asociada una longitud de onda, relacionada con la velocidad y la masa del electrón.

   donde: l = longitud de onda (en metros)

                                                                      

               h = constantes de Planck = 6, 627x 10 ^–34 j. s

                                                                      

              m = masa (en kg),

                                                                      

              v  = velocidad (en m/s)

            HEINSENBERG Y EL PRINCIPIO DE INCERTIDUMBRE:

            Hoy en día se habla del electrón como de una nube de carga negativa, que se extiende ocupando una región relativamente grande, y no tanto como de una partícula. Dicha nubes es densa, espesa, en las regiones del espacio en las que se dé elevada probabilidad de encontrarse el electrón, y más tenue o difusa en las de poca probabilidad.

Heisenberg propuso en 1926 su famoso:

            Principio de Indeterminación: "Es imposible conocer exactamente y al mismo tiempo la velocidad y la posición de un electrón aislado".

            Las regiones alrededor del núcleo donde es mucho más probable encontrar el electrón se denominan orbitales.

Videos Propiedades de la materia

Propósito de aprendizaje: Realizar experiencias sobre propiedades de la materia, que nos permita fortalecer lo aprendido en clase

Propiedades de la materia

Torre de Colores elaborado por la estudiante Anyhella Bustamante del tercer grado de Educación Secundaria 

Algunas fotos de la experiencia

Burbuja de aceite en agua realizado por la estudiante de la I. E Santa magdalena Sofia

Tensión Superficial elaborado por la alumna Nancy Rosillo Huaman

La inquieta Sarai Corrales Cubas mostrando una práctica sobre la impenetrabilidad de la materia

Elemento, Símbolo y Fórmula

¡Hola! ¡Hola¡ después de un gratificante fin de semana volvemos  a vernos en las aulas.

En  estos días trataremos de mostrar a cada una de ustedes que significa Elemento, Símbolo y Fórmula

En primer lugar saber que todos los elementos químicos los podemos observar en la tabla periódica, tienen su propio nombre y se han abreviado para representarlos mediante un símbolo que está compuesto por una, dos o tres letras

Ejemplo

Entonces el Símbolo químico. Es la representación escrita y abreviada del nombre de un elemento químico.

¡Qué fácil!... todo lo antes dicho se podrá almacenar en nuestra memoria facílmente. Recuerda...Si prácticas nada es difícil

Tabla periódica

Si quieres aprenderlos puedes ver el siguiente vídeo

También puedes usar esta técnica

Grupo A de la tabla Periódica

GRUPO 1: Hoy Lina Kiere Robar el Corazón de Francisco

GRUPO 2: Belinda y Magaly Cantan Sobre Baladas en la Radio

GRUPO 13: Buen Alumno Ganó Intensivos por su Talento

GRUPO 14: ConSiGue Guerra Sin Plomo

GRUPO 15: No Pasarás hAsta Saber Bien

GRUPO 16: Oh Si Señor Te Pongo la vela.

GRUPO 17: Flor y Clara Bromean I Atacan

GRUPO 18(gases nobles): /He/ Nene Ardiente Kiere su Xeviche Ricotón.

GRUPO B

La oración mnemotecnica horizontal sería:

Suscribiéndome a Ti Voy a ser un Crack Mañana Feliz Como Ninguno de CuraZón

Ahora por columnas

GRUPO 3: Seca Y Lava con Ace

GRUPO 4: El Tierno Zorro Habla fuerte y Ruge fuerte

GRUPO 5: Victor Nadaba con Tatiana Debidamente.

GRUPO 6: Creo Moderedamente en Wikipedia Sagrada

GRUPO 7: El Minion Tocó al Relindo Buho

GRUPO 8: Feliz Rujo como un Oso en mi Hause

GRUPO 9: Con Rihana Iría a Marte

GRUPO 10: Ninguno Puede Plantar en el Descierto

GRUPO 11: Cuando el Agua Aumenta Regularmente

GRUPO 12: Con Zanahorias Cada día Hago mi Canción 

Después de aprender los elementos de manera divertida, podemos ver ahora que es una fórmula

FÓRMULA QUÍMICA

Expresa de manera simbólica la composición de una sustancia química y la proporción en la que se encuentran

Es una representación simbólica de la molécula o unidad estructural de una sustancia en la que se indica la cantidad o proporción de átomos que intervienen en el compuesto

.

Fórmula Molecular

Es la representación gráfica y real de una sustancia. Es conocida también como fórmula condensada. Esta fórmula nos indica que clase de elementos químicos componen a la sustancia que representa (aspecto cuantitativo), así como la cantidad de átomos de cada elemento (aspecto cuantitativo); la misma está compuesta de símbolos químicos y números.

Los números son enteros y pequeños, llamados subíndices, e indican la cantidad de átomos del elemento químico que lo conlleva, se ubica en la parte inferior derecha de casa símbolo, y cuando no aparece ningún número como subíndice entonces se supone que es uno (1), el cual no se escribe

Observe las situaciones siguientes:

H es el símbolo químico de un átomo de Hidrógeno; no es una formula.

H2 es la fórmula de dos átomos de Hidrógeno unidos (molécula).

O es el símbolo químico de un átomo de Oxigeno; no es una formula.

O2 es la fórmula molecular del Oxigeno (sustancia simple).

H2O es la fórmula de una molécula de agua (sustancia compuesta).

CONOZCAMOS LA MATERIA

Hola a todas! ...y Todos!

Es momento de trabajar un poquito con dos conceptos importantes dentro de la química y para ello nuestro indicador de logro será:

Sustenta las características observables de los cuerpos, teniendo en cuenta los conceptos de materia y energía.

Antes que todo debemos saber que la materia se presenta de dos formas diferentes: Sustancia y energía

      ENERGÍA:

Es aquella materia que presenta predominio de comportamiento ondulatorio. (Se propaga por ondas). Se manifiesta por la capacidad de producir trabajo.

Su masa se deduce de la ley: E = m. c ² ( fórmula de la relatividad.)

La cantidad de masa contenida en la energía es insignificante con respecto a la masa contenida en las sustancias. A la materia contenida en la energía se le asocia al concepto de MATERIA, DISIPADA O ENRARECIDA.

De acuerdo a la teoría corpuscular, la energía está formada  por los denominados cuantos. Estos en realidad son muy diminutos comparados a los átomos. Ejem. Luz, calor, magnetismo, electricidad, radiaciones.

        SUSTANCIA:

Es toda aquella materia que se manifiesta en forma sólida, líquida o gaseosa y se encuentra sola, pura; que no tiene contaminación.

A la materia de las sustancias, se le une al concepto de MATERIA CONCENTRADA O CONDENSADA. Sustancia es materia pura, homogénea; constituida por átomos. Presenta propiedades de inercia, masa ponderal, extensión, impenetrabilidad, composición  definida y expresada  en fórmulas químicas.

Ahora a manera de reconocer si has entendido o no deberás trabajar el siguiente cuadro que te presentamos

Anímate y manos a la obra!

Al final deberás presentar el trabajo desarrollado a la docente