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ESTRUCTURA
ATÓMICA
Y MOLECULAR
E
n esta unidad, después de repasar la evolución de los distintos
modelos atómicos, se estudian los
métodos espectromé-
tricos para calcular masas atómicas, así como los espec-
troscópicos para el análisis de sustancias,
contenidos ambos
que figuran en el bloque 2 del currículo oficial:
Aspectos cuan-
titativos de la química.
Con objeto de que estas técnicas espec-
trométricas y espectroscópicas sean asimiladas por el alumnado,
se ha creído conveniente diseñar esta unidad específica, donde,
además de tratarlas adecuadamente, se muestre la evolución his-
tórica que llevó a su descubrimiento; de esta forma, relacionando
los principios en vigor con la evolución histórica del conocimiento
científico, se promueve en los alumnos la adquisición de las com-
petencias necesarias para su integración en la sociedad de forma
activa.
La unidad comienza señalando cómo
Dalton
afirmaba, en su teo-
ría atómica, que el átomo era indivisible, pero los descubrimien-
tos realizados en los tubos de descarga mostraban otra cosa: los
átomos contienen partículas cargadas. A raíz de esta observación,
surgió la necesidad de elaborar un modelo que tuviera en cuenta
estas partículas. El modelo de
Thomson
contribuyó a encajar a los
recién descubiertos electrones dentro de un átomo eléctricamente
neutro. El modelo de
Rutherford,
fruto del análisis de uno de los
experimentos más grandes de la Ciencia, dividió al átomo en dos
grandes zonas (de muy distinto tamaño): el núcleo y la corteza,
consiguiendo encajar a electrones, protones e incluso a los neutro-
nes, descubiertos después de que Rutherford elaborara su modelo.
El descubrimiento de los isótopos echó por tierra otro de los pos-
tulados de la teoría de Dalton, los átomos de un elemento no
tienen por qué ser todos iguales.
Francis W. Aston,
investigando
sobre los isótopos, desarrolló el primer espectrógrafo de masas,
aparato capaz de medir la masa y abundancia de los isótopos de
un elemento y, gracias a esos datos, se pudo averiguar la masa
atómica de los elementos.
El descubrimiento de los espectros atómicos en la segunda mitad
del siglo
XIX
y la publicación, a principios del siglo
XX
, de ciertos
trabajos como la hipótesis de Planck y la explicación de Einstein
del efecto fotoeléctrico, tendrían gran repercusión en el conoci-
miento de la estructura atómica. Rutherford no los tuvo en cuen-
ta, pero
Niels Bohr
sí los utilizó en la elaboración de un nuevo
modelo atómico en el que el electrón no podía estar en cualquier
región donde únicamente se cumpliera que la fuerza eléctrica de
atracción entre el núcleo y el electrón coincidiera con la fuerza
centrípeta del electrón al moverse alrededor de dicho núcleo, sino
que además debía cumplirse la cuantificación de su momento
angular; es decir, las regiones permitidas al electrón están deter-
minadas por los valores de un número cuántico. El texto explica
el comienzo de la
era cuántica,
que ha llevado a un concepto
de átomo más matemático y probabilístico que el que Rutherford
había supuesto; el modelo de orbitales (que se tratará más a fon-
do en 2.º de Bachillerato) es el resultado final del átomo cuántico.
Por último, en el epígrafe
Técnicas espectroscópicas de absorción,
se
muestra la importancia que en la actualidad tienen estas técnicas,
estudiándose dos de ellas, la espectroscopia de absorción atómica y
molecular de IR. Su importancia radica en las múltiples aplicaciones
que tienen, sobre todo como técnicas de análisis, identificando las
sustancias presentes en cualquier tipo de muestras.
Objetivos
1.
Conocer y comprender los diferentes modelos atómicos.
2.
Entender los conceptos de número atómico y número másico.
3.
Comprender lo que son los isótopos.
4.
Describir las partes en que se compone un espectrómetro de
masas y comprender la utilidad que tienen los espectrogramas
de masas para calcular masas atómicas.
5.
Diferenciar los tipos de radiaciones electromagnéticas, así
como definir correctamente las magnitudes que las caracteri-
zan (longitud de onda, frecuencia y número de onda).
6.
Distinguir entre un espectro de emisión y otro de absorción,
saber utilizar la ecuación de los espectros y conocer la causa
última de las rayas espectrales (explicación de Bohr).
7.
Comprender la hipótesis de Planck y la explicación de Einstein
del efecto fotoeléctrico.
8.
Conocer el fundamento y las utilidades de la espectroscopia de
absorción atómica y la molecular de IR.
Relación de la unidad con las competencias
clave
Como el desarrollo de la unidad sigue un orden cronológico y se
señalan los científicos que hicieron posible los diferentes hallazgos
que se mencionan, se puede conseguir en el alumnado promover
la adquisición de las competencias necesarias para su integración
en la sociedad de forma activa; también, al tener el alumno acce-
so a una gran cantidad de información, se le hace sentir la nece-
sidad de clasificarla según criterios de relevancia, lo que permitirá
desarrollar en él un cierto
espíritu crítico.
Además de estas dos
competencias,
social y sentido de iniciativa,
los contenidos de
la unidad están relacionados con el resto de competencias clave:
comunicación lingüística, competencia matemática y com-
petencias básicas en ciencia y tecnología, competencia digi-
tal; aprender a aprender y conciencia y expresión cultural.
Temporalización
Se aconseja dedicar ocho sesiones al estudio de la unidad.
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