Unidad II: Bloque 3

Esta semana vimos como quien dice todo el Bloque 3 llamado: Explicas el modelo atómico actual y sus aplicaciones.
El Tema I: Modelos atómicos y partículas subatómicas:

Modelo atómico de Rutherford
Artículo principal: Modelo atómico de Rutherford
Este modelo fue desarrollado por el físico Ernest Rutherford a partir de los resultados obtenidos en lo que hoy se conoce como el experimento de Rutherford en 1911. Representa un avance sobre el modelo de Thomson, ya que mantiene que el átomo se compone de una parte positiva y una negativa, sin embargo, a diferencia del anterior, postula que la parte positiva se concentra en un núcleo, el cual también contiene virtualmente toda la masa del átomo, mientras que los electrones se ubican en una corteza orbitando al núcleo en órbitas circulares o elípticas con un espacio vacío entre ellos. A pesar de ser un modelo obsoleto, es la percepción más común del átomo del público no científico.
Rutherford predijo la existencia del neutrón en el año 1920, por esa razón en el modelo anterior (Thomson), no se habla de éste.
Por desgracia, el modelo atómico de Rutherford presentaba varias incongruencias:
    • Contradecía las leyes del electromagnetismo de James Clerk Maxwell, las cuales estaban muy comprobadas mediante datos experimentales. Según las leyes de Maxwell, una carga eléctrica en movimiento (en este caso el electrón) debería emitir energía constantemente en forma de radiación y llegaría un momento en que el electrón caería sobre el núcleo y la materia se destruiría. Todo ocurriría muy brevemente.
    • No explicaba los espectros atómicos.

Modelo atómico de Bohr
Este modelo es estrictamente un modelo del átomo de hidrógeno tomando como punto de partida el modelo de Rutherford, Niels Bohr trata de incorporar los fenómenos de absorción y emisión de los gases, así como la nueva teoría de la cuantización de la energía desarrollada por Max Planck y el fenómeno del efecto fotoeléctrico observado por Albert Einstein.
“El átomo es un pequeño sistema solar con un núcleo en el centro y electrones moviéndose alrededor del núcleo en órbitas bien definidas.” Las órbitas están cuantizadas (los e- pueden estar solo en ciertas órbitas)
    • Cada órbita tiene una energía asociada. La más externa es la de mayor energía.
    • Los electrones no radian energía (luz) mientras permanezcan en órbitas estables.
    • Los electrones pueden saltar de una a otra órbita. Si lo hace desde una de menor energía a una de mayor energía absorbe un cuanto de energía (una cantidad) igual a la diferencia de energía asociada a cada órbita. Si pasa de una de mayor a una de menor, pierde energía en forma de radiación (luz).
El mayor éxito de Bohr fue dar la explicación al espectro de emisión del hidrógeno. Pero solo la luz de este elemento. Proporciona una base para el carácter cuántico de la luz, el fotón es emitido cuando un electrón cae de una órbita a otra, siendo un pulso de energía radiada.
Bohr no puede explicar la existencia de órbitas estables y para la condición de cuantización.
Modelo atómico de John Dalton
Fue el primer modelo atómico con bases científicas, fue formulado en 1808 por John Dalton, quien imaginaba a los átomos como diminutas esferas.[11] Este primer modelo atómico postulaba:
    • La materia está formada por partículas muy pequeñas llamadas átomos, que son indivisibles y no se pueden destruir.
    • Los átomos de un mismo elemento son iguales entre sí, tienen su propio peso y cualidades propias. Los átomos de los diferentes elementos tienen pesos diferentes.
    • Los átomos permanecen sin división, aún cuando se combinen en las reacciones químicas.
    • 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.
    • Los compuestos químicos se forman al unirse átomos de dos o más elementos distintos.
Sin embargo desapareció ante el modelo de Thomson ya que no explica los rayos catódicos, la radioactividad ni la presencia de los electrones (e-) o protones(p+).
Modelo atómico de Thompson, también conocido como el pastel de pasas, es una teoría sobre la estructura atómica propuesta en 1904 por Joseph John Thomson, descubridor del electrón,[1] antes del descubrimiento del protón y del neutrón. En dicho modelo, el átomo está compuesto por electrones de carga negativa en un átomo positivo, como pasas en un budín. Se pensaba que los electrones se distribuían uniformemente alrededor del átomo. En otras ocasiones, en lugar de una sopa de carga positiva se postulaba con una nube de carga positiva. En 1897 Thomson recibió el premio Nobel de Física por este descubrimiento.
Dado que el átomo no deja de ser un sistema material que contiene una cierta cantidad de energía externa, ésta provoca un cierto grado de atracción de los electrones contenidos en la estructura atómica. Desde este punto de vista, puede interpretarse que el modelo atómico de Thomson es un modelo actual como consecuencia de la elasticidad de los electrones en el coseno de la citada estructura.
Si hacemos una interpretación del modelo atómico desde un punto de vista más microscópico, puede definirse una estructura abierta para el mismo dado que los protones se encuentran inmersos y sumergidos en el seno de la masa que define la carga neutra del átomo.
Dicho modelo fue rebatido tras el experimento de Rutherford,[2] cuando se descubrió el núcleo del átomo. El modelo siguiente fue el modelo atómico de Rutherford
En 1916, Arnold Sommerfeld, con la ayuda de la relatividad de Albert Einstein, hizo las siguientes modificaciones al modelo de Bohr:
  1. Los electrones se mueven alrededor del núcleo en órbitas circulares o elípticas.
  2. A partir del segundo nivel energético existen dos o más subniveles en el mismo nivel.
  3. El electrón es una corriente eléctrica minúscula.
En consecuencia el modelo atómico de Sommerfeld es una generalización del modelo atómico de Bohr desde el punto de vista relativista, aunque no pudo demostrar las formas de emisión de las órbitas elípticas, solo descartó su forma circular.
Modelo de Schrödinger: modelo actual
Después de que Louis-Victor de Broglie propuso la naturaleza ondulatoria de la materia en 1924, la cual fue generalizada por Erwin Schrödinger en 1926, se actualizó nuevamente el modelo del átomo.
En el modelo de Schrödinger se abandona la concepción de los electrones como esferas diminutas con carga que giran en torno al núcleo, que es una extrapolación de la experiencia a nivel macroscópico hacia las diminutas dimensiones del átomo. En vez de esto, Schrödinger describe a los electrones por medio de una función de onda, el cuadrado de la cual representa la probabilidad de presencia en una región delimitada del espacio. Esta zona de probabilidad se conoce como orbital. La gráfica siguiente muestra los orbitales para los primeros niveles de energía disponibles en el átomo de hidrógeno.

Unidad I: Parte 3

La semana antepasada, casi no vimos ningún tema, pero re-alimentémonos sobre el Tema 2 del Bloque 2: La Energía & su interrelación con la Materia.

La energía es la fuerza vital de nuestra sociedad. 

Hay muchas maneras de expresar el significado de la palabra energía. Sin embargo, cuando nos referimos a ella, siempre la relacionamos con los conceptos de movimiento, fuerza, cambio, trabajo y actividad.
La energía es la capacidad de la materia para producir un trabajo. La energía no se puede ver ni tocar, está ahí, en la materia. La materia y la energía son conceptos inseparables. La materia se considera como una concentración, sumamente intensa, de energía.
La energía también se define, como la capacidad de un cuerpo para realizar trabajo. Por ejemplo: el trabajo mecánico de una rueda pelton o hidráulica, o el que realiza el motor de un carro cuando es alimentado por el combustible. Todos los seres tienen capacidad para realizar trabajo osea que, poseen energía.
La energía se manifiesta en diferentes formas que son:
EL CALOR: Las moléculas de un cuerpo por acción del calor, se mueven más rápido, aumenta su temperatura, se dilatan y pueden cambiar de estado.
EL SONIDO: Se produce cuando los cuerpos vibran. Cuando un cuerpo deja de vibrar no emite ninguna clase de sonido. 

LA ELECTRICIDAD: La mayoría de los aparatos que existen en nuestra casa funcionan con electricidad. Sin embargo, la electricidad es una forma de energía que no estamos en capacidad de ver o apreciar si no por los efectos que producen: luz en una bombilla, calor en una estufa, sonido en un radio.

LA LUZ: Se presenta en forma de ondas electromagnéticas las fuentes de luz pueden ser naturales y artificiales. Afectan nuestros ojos y permite ver los objetos. Están muy ligadas al calor y de ahí que podamos afirmar, que donde hay luz, también hay calor.

Clases de energía:

ENERGIA SOLAR: El hidrógeno es el elemento más abundante en el sol y en el universo. El sol a medida que irradia energía pierde masa a razón de 4.000.000 millones de toneladas por segundos. Se ha logrado transformar energía solar en energía eléctrica mediante celdas hechas con silicio y cesio
ENERGIA POTENCIAL: Es la energía almacenada por un cuerpo, es debida a su posición o a su composición. Ejemplo: el agua de una represa, el carbón y la gasolina.
ENERGIA CINETICA: Es característica de todos los cuerpos en movimiento. Ejemplo: el agua de un rio, un avión en vuelo o un automóvil en marcha.
Aplicaciones o uso de la energía
Maquinas eléctricas.

Llaman fuentes de energía renovables aquellas a las que se puede recurrir de forma permanente porque son inagotables; por ejemplo el sol, el agua, o el viento.
Además, las energías renovables se caracterizan por su impacto ambiental nulo en la emisión de gases de efecto invernadero.
Las energías no renovables son aquellas cuyas reservas son limitadas y, por tanto, disminuyen a medida que las consumimos: por ejemplo, el petróleo, el carbón o el gas natural. A medida que las reservas son menores, es más difícil su extracción y aumenta su coste.
Inevitablemente, si se mantiene el modelo de consumo actual, los recursos no renovables dejarán algún día de estar disponibles, bien por agotarse la reservas o porque su extracción resultará antieconómica.
· Fuentes de energía renovables:
- Energía solar
- Energía hidráulica
- Energía Eólica
- Biomasa
- Energía mareomotriz y energía de las olas
- Energía geotérmica
· Fuentes de energía no renovables:
- Carbón
- Petróleo
- Gas natural
- Uranio
Las fuentes de energía no renovable, pueden ser de origen fósil, formadas por la transformación de restos orgánicos acumulados en la naturaleza desde hace millones de años, o de origen mineral. Son de origen fósil el carbón, el petróleo y el gas natural y de origen mineral el uranio, utilizado para producir energía eléctrica.

Unidad I : Parte 2

Esta Semana, vimos solo la entrada a la Unidad II, pero recordemos el Bloque II, de la Unidad I.
Bloque II: Comprendiendo la interrelación de la materia & la energía.
Tema I: La Materia: Propiedades & Cambios.

Como sabemos materia es todo aquello que ocupa un lugar en el espacio, tiene masa & ocupa un volumen. Es materia, un lápiz, las ventanas, un libro, etc. & no es materia la bondad, el amor, el color etc.
Todo cuanto existe en el universo está hecho de materia, pero no toda la materia se presenta de la misma forma.

Los estados en que se encuentran pueden ser: sólido, líquido, gas o plasma.
En el Estado Sólido, las moléculas o átomos se encuentran en un ordenamiento cristalino y geométrico  Tiene forma y volumen definidos, y la energía potencial es mayor a la cinética.
Estado Líquido: Las moléculas se encuentran relativamente separadas, pero conservan cierta cohesión. Adopta la forma del recipiente, tiene volumen definido, y la energía cinética y potencial son casi iguales.
Estado Gaseoso: La moléculas están bien separadas, cada una de ellas se mueven a grandes velocidades y choca con las demás  no gana ni pierde energía, no tiene forma definida, depende de la presión y temperatura del recipiente, y la energía cinética es mayor que la potencial.
Estado Plasma: Se presenta como una especie de gas constituido por electrones y partículas positivas que han sido arrancadas de los átomos por acción de las temperaturas altas, no puede ser contenida en ningún recipiente, es fuente conductora de electricidad.

Una sustancia se identifica y distingue de otras por medio de sus propiedades o cualidades físicas o químicas, las propiedades son las diversas formas en que se impresionan los cuerpos o materiales a nuestros sentidos, se clasifican en:

Propiedades extensivas o generales: Son aquellas propiedades comunes a toda clase de materia y dependen de la cantidad de masa que el cuerpo posee.
Ejemplos:
Masa: Cantidad de materia contenida en los cuerpos.
Peso: Fuerza con la que la Tierra atrae a los cuerpos por acción de la gravedad.
Volumen: Espacio que ocupa un cuerpo.
Inercia: Propiedad que poseen los cuerpos de mantener su estado de reposo o de movimiento hasta que una fuerza externa los obligue a cambiar. Etc.

Propiedades Intensivas o específicas, no dependen de la cantidad de masa que un cuerpo posee, corresponden a una sustancia determinada y sirven para identificarla y distinguirla del resto.
Ejemplos:
Densidad: Cantidad de materia contenida en un volumen en dado espacio,
Punto de ebullición: Temperatura a la cual la presión del vapor de un liquido se iguala con la presión atmosférica, que cambia del estado liquido a gaseoso.
Punto de fusión: Temperatura a la cual los cuerpos en estado sólido pasan al estado líquido.
Viscosidad: Propiedad de los fluidos en movimiento, que muestra una tendencia de oposición hacia su flujo ante la aplicación de una fuerza. Etc.

Propiedades Físicas: Son aquellas que impresionan nuestros sentidos sin alterar su composición interna o molecular, un ejemplo serian las propiedades organolépticas, son aquellas que se distinguen con los órganos de los sentidos: color, olor, sabor & textura.

Propiedades Químicas: Son aquellas propiedades que se manifiestan al alterar su estructura interna o molecular, cuando interactuan con otras sustancias.

Los cambios los observamos en todo lo que nos rodea, y en la materia son los siguientes:

Cambio Físico: Un cambio físico no cambia la naturaleza íntima de las sustancias, sino solo su forma, posición, tamaño y estado de agregación.

Cambio Químico: Es el producido en la materia cuando las sustancias pierden sus propiedades y  se forman otras con propiedades diferentes.

Cambio Nuclear: Consiste en la modificación del número de partículas (protones o neutrones) de los núcleos que forman átomos de los elementos químicos, se asocia con la radiactividad, a cuyo estudio los países  desarrollados dedican importantes recursos económicos y humanos.

Bueno pues esto tiene que ver con todo lo asociado a la masa, esperando les sirva de recordar, o implementar sus conocimientos.

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