Ejercicio Final: Unidad Didáctica

UNIDAD 1. Estructura atómica de la materia.

Objetivos didácticos

·         Conocer la estructura general de los átomos y las características de las partículas subatómicas fundamentales que los forman.

·         Interpretar los diferentes modelos atómicos propuestos a lo largo de la historia y comprender su evolución.

·         Conocer la teoría cuántica de Planck y la teoría corpuscular de la luz de Einstein y su incidencia en el modelo atómico de Bohr.

·         Elaborar configuraciones electrónicas.

Contenidos

Conceptos

·         Constituyentes básicos del átomo: electrón, protón y neutrón.

·         Modelo atómico de Thomson.

·         Modelo atómico de Rutherford.

·         Elementos químicos e isótopos.

·         Masa atómica y masa isotópica.

·         Orígenes de la teoría cuántica. Espectros atómicos de emisión. Espectro de emisión del hidrógeno.

·         Teoría cuántica de Planck.

·         Modelo atómico de Bohr. Modificaciones.

·         Modelo mecano-cuántico. Dualidad onda-corpúsculo. Principio de incertidumbre. Ecuación de onda de Schrödinger (nombrarla)

·         Orbital y números cuánticos. Energía relativa de los orbitales.

·         Configuración electrónica de un átomo.

·         Regla de la construcción.

·         Principio de exclusión de Pauli.

·         Regla de la máxima multiplicidad de Hund.

·         Paramagnetismo y diamagnetismo.

·         Estabilidad de subnivel lleno y semiocupado.

Procedimiento

·         Descripción e interpretación del experimento de Rutherford.

·         Determinación de la masa atómica de un elemento a partir de las masas isotópicas.

·         Descripción del espectro de emisión del hidrógeno.

·         Interpretación del efecto fotoeléctrico.

·         Utilización de los números cuánticos para describir los orbitales atómicos. 

·         Determinación de la configuración electrónica de un átomo.

·         Interpretación del hecho de la semiocupación de un subnivel como factor de estabilidad.

Valores

·         Curiosidad por conocer las investigaciones que condujeron a los sucesivos modelos atómicos.

·         Valoración del interés de la ciencia por conocer la estructura íntima de la materia.

·         Rigor en la descripción de los parámetros atómicos y en la expresión de la estructura electrónica de los elementos.

·         Reconocimiento del valor de la evolución de los modelos y teorías científicos en el desarrollo de la ciencia.

Actividades de aprendizaje

La primera página de la unidad contiene una imagen del interior de un acelerador de partículas (LHC) acompañada de un texto que nos habla del estudio de la estructura de la materia a través del tiempo.

Los Objetivos detallados en la presentación de la unidad muestran las capacidades que se pretende que el alumno/a desarrolle a lo largo de la unidad.

Un esquema muestra la organización de los contenidos de la unidad.

La Preparación de la unidad contiene definiciones y actividades con la finalidad de evocar los contenidos necesarios para abordarla.

1. Constituyentes básicos del átomo

·         Mediante cuadros-resumen se exponen los experimentos y los descubrimientos de las partículas fundamentales: electrón, protón y neutrón. A continuación de dichos descubrimientos, se describen los modelos atómicos de Thomson y Rutherford.

·         Después, se definen algunos conceptos básicos: número atómico, elementos químicos, isótopos, número másico, masa atómica y masa isotópica.

2. Modelo atómico de Bohr

·         A partir de los fundamentos cuánticos, Bohr dedujo su modelo atómico. En este apartado se exponen sus postulados fundamentales por los que se cuantizan los estados energéticos del electrón y se introduce el número cuántico principal.

·         Se presenta una interpretación del espectro de emisión del hidrógeno.

·         Después de considerar las limitaciones del modelo atómico de Bohr, se exponen las modificaciones realizadas en él, introduciendo los números cuánticos orbital, magnético y de espín.

6. Modelo mecano-cuántico

·         Continuando con la evolución de los modelos atómicos, comienza el apartado describiendo la Dualidad onda-corpúsculo propuesta por De Broglie, se indica el valor de la longitud de onda asociada a cualquier partícula y se destaca la comprobación experimental.

·         Seguidamente se expone el Principio de incertidumbre de Heisenberg y se describe el concepto de orbital atómico.

·         A continuación, se proponen la Ecuación de onda de Schrödinger y su significado, se define la carga nuclear efectiva y se enuncian los Principios fundamentales del modelo mecano-cuántico.

·         Se describen los números cuánticos y se dan sus valores permitidos relacionándolos con los orbitales atómicos

·         Después de exponer la Energía relativa de los orbitales en el átomo de hidrógeno y en los átomos polielectrónicos, se enuncian las reglas para establecer la Configuración electrónica de un átomo.

·         Finalmente, se justifican el paramagnetismo y el diamagnetismo de los elementos y la estabilidad de los subniveles llenos y semiocupados.

·         Un ejemplo resuelto muestra la deducción de la configuración electrónica de un elemento.

En el Resumen se exponen brevemente los conocimientos principales presentados a lo largo de la unidad.

En Ejercicios y problemas se incluye una serie de cuestiones y problemas destinados a consolidar los conocimientos expuestos en la unidad. Estos ejercicios van acompañados de la solución para favorecer el proceso de autoevaluación.

La Evaluación permite al alumno/a comprobar si ha aprendido los contenidos esenciales.

Evaluación

·         Calcular la masa atómica de un elemento a partir de la abundancia y las masas isotópicas de varios de sus isótopos.

·         Reconocer las formas de los diferentes orbitales.

·         Confeccionar un cuadro que muestre las combinaciones válidas de los diferentes números cuánticos.

·         Identificar razonadamente la existencia de un electrón con una serie de números cuánticos determinada.

·         Determinar la configuración electrónica de un átomo.

·         Predecir el efecto del nivel lleno y semiocupado en la estabilidad de un nivel.

Historia de la Electricidad: Vídeo
Entrada a Dipity
MiniWebquest