FÍSICA Y QUÍMICA 3º Y 4º DE ESO

   EL MODELO ATÓMICO ACTUAL

MODELO ATÓMICO DE ERWIN SCHRÖDINGER

El físico E. Schrödinger estableció el modelo mecano-cuántico del átomo, ya que el modelo de Böhr suponía que los electrones se encontraban en órbitas concretas a distancias definidas del núcleo; mientras que, el nuevo modelo establece que los electrones se encuentran alrededor del núcleo ocupando posiciones más o menos probables, pero su posición no se puede predecir con exactitud.

El modelo atómico actual fue desarrollado durante la década de 1920. Es un modelo de gran complejidad matemática.

De cualquier modo, el modelo atómico mecano-cuántico encaja muy bien con las observaciones experimentales.

En este modelo:

•         No se habla de órbitas, sino de orbitales: un orbital es una región del espacio en la que la probabilidad de encontrar al electrón es máxima.
•     Los orbitales atómicos tienen distintas formas geométricas.

Vamos a profundizar un poco más en el concepto de orbital:

Podemos decir que un orbital es una función matemática que describe la región en torno al núcleo donde existe mayor probabilidad de encontrar al electrón. Esto supone considerar al electrón como una nube difusa de carga alrededor del núcleo con mayor densidad en las zonas donde la probabilidad de que se encuentre dicho electrón es mayor.

Los estudios de Erwinn Schrödinger demostraron que existen distintos tipos de orbitales que se identifican con letras: s, p, d y f. La forma y el tamaño de un orbital dependen del nivel y del subnivel de energía en que se encuentra:

• Los orbitales s tienen forma esférica.
• Los orbitales p tienen forma de cacahuete (ocho).
• Los orbitales d y f tienen formas más complejas.

Además, el orbital s del nivel 2 (denominado 2s) es de mayor tamaño que el orbital s del nivel 1 (el 1s). Y lo mismo sucede si comparamos el 3s con el 2s (el 3s es mayor), o el 3p con el 2p.

El tipo de orbitales que hay en cada nivel también está determinado:

• En el primer nivel solo hay un orbital de tipo s

• En el segundo nivel hay orbitales de tipo s y p

   

•  En el tercer nivel hay orbitales s, p y d

• En el cuarto nivel hay orbitales de tipo s, p, d y f

En cada uno de estos orbitales caben dos electrones (con sentidos de giro contrarios).

Los electrones se van colocando en el átomo ocupando el orbital de menor energía que esté vacante.

Cuando se llenan orbitales de la misma energía (3  orbitales p , 5 orbitales d o 7 orbitales f) primero se coloca un electrón en cada uno de los orbitales y, cuando todos tienen uno, se coloca el segundo(REGLA DE HUND). Esto ocurre porque esta configuración es la más estable.

En la simulación que tienes a continuación puedes elegir entre distintos tipos de orbitales y observar su forma geométrica.

                                      SIMULADOR DE ORBITALES

LA TAREA

1ª PARTE: ACTIVIDADES 

Después de haber leído el contenido de este texto, y de haber utilizado el simulador de orbitales, los alumnos se reúnen en grupos de tres/dos y responden a las cinco cuestiones siguientes:

                        Se empleará la técnica de los LÁPICES AL CENTRO  

Con esta dinámica se pretende que los alumnos aprendan la importancia de escuchar a sus otros compañeros, de poner todas las ideas en común y entre todos planificar un resultado común.

Se entrega a cada grupo un problema en hojas individuales. Los alumnos ponen los lápices en el centro para escuchar la tarea, pensar la respuesta y consensuar la solución entre todos. Por ejemplo, cada uno de ellos puede leer una pregunta en alto y se encargará de que todos los miembros del equipo participen decir cuál es el método resolución (que no la solución). Se trata de llegar a un consenso, pues cada grupo debe dar un único método de resolución. Hasta que todo el mundo no lo tenga claro, no se puede coger el lápiz para contestar en la hoja individual.

Si acertamos, acierta todo el grupo, pero si fallamos, también el error es común a todo el grupo.

El mayor error en esta dinámica no es no dar con la solución, sino que esta se deba a una falta de entendimiento entre los miembros del grupo

2ª PARTE:  PRÁCTICA DE LABORATORIO

Se desarrollará la práctica en equipo, con compromiso, respeto y orden durante la sesión.

OBJETIVO. 

El propósito de esta práctica es que el alumno represente estructuralmente la forma y orientación de los orbitales atómicos.

MATERIAL REQUERIDO EQUIPO 

1 caja de barritas de plastilina de colores

 25 palillos de dientes

corcho para las bases 
cartón
papel y rotuladores (para etiquetar cada maqueta)
tijeras y pegamento

PROCEDIMIENTO:

 1. La profesora dará las explicaciones de cada uno de los diferentes tipos de orbitales representando simultáneamente en  la pizarra digital la forma y orientación de cada uno de los orbitales atómicos. 

2. El alumno con las barras de plastilina hará lo siguiente:

a) Moldear dos esferas de diferente color para representar el orbital 1s y 2s.

b) Moldear 6 esferas con un extremo punteado y colocarlas sobre los palillos que están sujetos en una esfera y orientados sobre los ejes x, y, y z para representar los orbitales px, py, y pz.

c) Moldear 18 esferas con un extremo punteado, luego en una esfera colocará los ejes x, y, z, utilizando palillos. Después colocará las esferas en los puntos de intersección representando las orbitales dx-y, dx-z, y dyz, en otra esfera colocará con pica dientes los ejes x, y, z y representará los orbitales dx2-y2 y dz2.

para facilitar el trabajo de maquetación de los orbitales d, fijate atentamente en las indicaciones que vienen a continuación:

AUTOEVALUACIÓN

Los alumnos utilizarán la siguiente diana de evaluación para evaluar su trabajo en el laboratorio:

La  escala a utilizar en la autoevaluación mediante la diana será la siguiente:

0	NADA/MUY MALO
1	POCO/MALO
2	NORMAL/BUENO
3	MUCHO/MUY BUENO

Se pondrá  un punto en la diana a lo largo de cada flecha (ítem a evaluar) siguiendo la escala de la tabla anterior. Uniendo los puntos obtenidos obtendrás un polígono. A mayor área del polígono mejor puntuación obtenida.

HETEROEVALUACIÓN

Para evaluar el trabajo de laboratorio, la profesora utilizará la siguiente rúbrica:

CALIFICACION	ACTITUDES	DESEMPEÑO EN LAS ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO	TAREAS ESCRITAS
10	-Puntualidad  y asistencia -respeta las reglas del laboratorio - trabajo en equipo - muestra interés, respeta las ideas del los compañeros	- participación activa en el trabajo de equipo - realiza todas las actividades. - uso adecuado de material e instalaciones - proporciona ideas y/o soluciones frecuentemente	- reviso bibliografía - realizo la tarea - contesto cuestionarios - resolvió los ejercicios - entrego reportes a tiempo
9-8	-Algunas veces hubo retardos - en alguna ocasión no respeto  las reglas del laboratorio - alguna vez no mostró interés y no respeto las ideas de los compañeros - alguna vez no colaboro con el equipo	- participación activa en la mayoría de las actividades - proporciona ideas y/o soluciones algunas veces -	La mayoría de  veces realizo las actividades: - revisión de  bibliografía - realizo la tarea - contesto cuestionarios - resolvió los ejercicios
7-6	- Presento varios retardos y alguna falta - varias veces no mostró interés. - varias ocasiones no respeto las reglas de laboratorio	- participa en algunas actividades en el trabajo de equipo - usa algunos materiales de laboratorio - proporciona algunas ideas y/o soluciones	Algunas veces reviso bibliografía - realizo la tarea - contesto cuestionarios - resolvió los ejercicios
5- 0	- Frecuentemente tuvo inasistencias - frecuentemente no mostró interés - frecuentemente no respeto las reglas de laboratorio	- no participa en el trabajo en equipo - tuvo muchas falta en laboratorio	No realizo: reviso bibliografía -  la tarea -  cuestionarios - la resolución los ejercicios - reporte de practica

AUTOEVALUACIÓN FINAL: MI DIARIO DE APRENDIZAJE

Finalmente, para autoevaluar la tarea total realizada (actividades + práctica) cada alumno cumplimentará su diario de aprendizaje; donde responderá a las siguientes cuestiones:

1.         FECHA

2.         CONTENIDO BÁSICO DE LA SESIÓN.

3.  ¿CUÁLES SON LAS PRINCIPALES IDEAS QUE DEBO RECORDAR DE LO TRATADO?

4.         HOY HE APRENDIDO QUE….

5.         NO ME HA QUEDADO CLARO…

6.         LO QUE MÁS ME HA GUSTADO HA SIDO…

7.         LO QUE MENOS ME HA GUSTADO HA SIDO…

8.         OTRAS OBSERVACIONES (Comentarios)