Átomos, moléculas,

ionesCurso

Estrategias Didácticas para la Enseñanza de la Química

Febrero 2012

Contenido temático

Introducción Cómo se desarrolla la actividad científica. Ideas previas acerca de estructura de la materia.

Estructura atómica, desarrollo histórico de los modelos atómicos.

Relaciones de masa de los átomos.Iones.Moléculas, combinaciones de átomos.

Objetivos

Establecer las diferencias fundamentales entre los átomos, iones y moléculas.

Discutir las ideas previas más recurrentes relacionadas con estos conceptos.

Analizar las posibilidades de enseñanza y aprendizaje de los alumnos.

puedenson

de

pero

por

son

Átomos

redondos y sólidos

Toda la materia está compuesta

reporducirse y crecer. El núcleo atómico

puede dividirse como una célula

visibles bajo un

microscopio

las cosas vivas están hechas de

células de plantas y animales

Las cosas no vivas están constituidas

IDEAS PREVIAS DE ÁTOMOS en estudiantes de secundaria

Tomadas de:http://ideasprevias.cinstrum.unam.mx:2048/ConsultsFrame.html

la partícula más pequeña que

puede participar en una reacción

química

es

Dalton (1803)

• La materia esta hecha de átomos que son indivisibles e indestructibles.

• Los átomos de diferentes elementos tienen diferentes pesos y diferentes propiedades químicas.

• Los átomos de diferentes elementos se combinan en una relación simple de números enteros para formar compuestos.

• Los átomos no se pueden crear o destruir. Cuando se descompone un compuesto, los átomos se recuperan sin que hayan cambiado.

Rutherford (1911)

• Los átomos consisten de un núcleo positivo rodeado de electrones.

400a.C.

1803

1895

1896

1897

1898

1909

1911

Demócrito

Materia=átomos

J. Dalton

Teoría atómica

W. Roentgen

Rayos X

H. Becquerel

Radioactividad

J.J. Thomson

Electrón

M. y P. Curie

Radio y polonio

R. Millikan

Carga-electrón

E. Rutherford

Núcleo átomo

1913

N. Bohr

Modelo capas

DESARROLLO HISTÓRICO DE LOS MODELOS ATÓMICOS

Bohr (1913)

• Modelo de Capas Los electrones se

encuentran en “órbitas” de energía definida.

Giran alrededor del núcleo.

Modelos vs Realidad

Modelos vs Realidad

¿Podemos ver átomos?

Átomos de NíquelImágenes obtenidas con Microscopio de Barrido de Efecto Túnel

...vemos átomos...

Superficie de átomos de Níquel con un átomo de Xenón unido

... y más átomos...

Átomos de platino

...“escribimos” con átomos...

Átomos de Xenón sobre superficie de Níquel

...en varios idiomas...

Átomos de Hierro sobre superficie de átomos de cobre

...¡y también vemos moléculas!

Moléculas de monóxido de carbono sobre superficie de platino

Cómo es que podemos ver imágenes de átomos con un microscopio de barrido de efecto túnel...

1. Una punta va barriendo la superficie a una distancia de unos cuántos diámetros atómicos. El barrido se hace punto por punto y línea por línea. En cada punto se mide el efecto túnel entre la punta de barrido y la superficie. El efecto túnel disminuye exponencialmente al aumentar la distancia. La punta de barrido se ajusta de acuerdo a estas variaciones (A)

2. La cantidad de ajustes se registra y se puede desplegar como una imagen en escala de grises (B)

3. En lugar de asignar los valores a un color se puede hacer una representación en tres dimensiones (C)

4. Y se puede regresar otra vez a la escala de grises (D)

A B C D

5. Ahora pintamos de gris la superficie completa de manera uniforme, y se ajusta la luz y el sombreado para dar apariencia tridimensional (E).

6. Se pueden usar diferentes luces a diferentes posiciones con diferentes colores (F). 7. En lugar de pintar la superficie toda de gris se puede usar una paleta de color y pintarla de

acuerdo a la altura (G). 8. O se puede escoger el color de acuerdo a otra propiedad de la superficie, por ejemplo la

curvatura (H).

Entonces, además del Microscopio de barrido de efecto túnel (STM, por sus siglas en inglés Scanning Tunneling Microscope), se necesitan computadoras y programas de computadora (software), todo esto nos hace posible VER los átomos. Tomado de IBM Almaden Reaserch Center, Visualization Lab http://www.almaden.ibm.com/vis/stm/gallery.html

E F G H

Número atómico y número de masa

Z = Número atómico

El número de protones determina la identidad del átomo

A = Número de masa

Número atómico y número de masa

ZAX

A= número de masa atómicaZ= número atómico

p= número de protones en el núcleon= número de neutrones en el núcleoe= número de electrones

Z = p A= p + n

¿Qué determina el número atómico de un elemento?

c) El número de neutronesd) El número de electronese) El número de protones

Preguntas de diagnóstico

…la diferencia está en los neutrones…

Isótopos

Isótopos comunes

H1

H2

Li6

Li7

B10

B11

Isótopo AbundanciaRelativa (%)

Masa (uma)

99.985 1.007825

0.015 2.01410

7.42 6.01512

92.58 7.01600

19.7 10.0129

80.3 11.00931

El símbolo 919X se refiere a:

c) El elemento neónd) Un isótopo de neóne) El elemento flúorf) Un isótopo de flúor

Preguntas de diagnóstico

…¿y los electrones?

e= número de electronesHace la diferencia entre átomos e iones:

ZAX ≠ Z

AX- ión con carga negativa

ZAX ≠ Z

AX+ ión con carga positiva

¿Cuántos electrones hay en la combinación de los iones Na+/Cl- respecto a la combinación de Na/Cl?

c) Más electronesd) Igual número de electronese) Menos electrones

Preguntas de diagnóstico

Son combinaciones de átomos Sus masas moleculares son la suma de las

masas atómicas.

Moléculas

Molécula de aguaUna molécula de agua está formada por un átomo de oxígeno y dos de hidrógeno, que forman un ángulo de 105°.

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