Unidad Interactiva 4.2.1

Construyendo un átomo

Referencia curricular

Propósito

El interactivo permite que el alumno tenga una visión histórica del desarrollo del concepto de átomo con el fin de que pueda explorar cada modelo atómico, sus propiedades y características principales.

Destrezas científicas: Identificar las características de los modelos del átomo.

Instrucciones generales

1. Construyendo un átomo

Esta escena enseña, de forma simple, una visión histórica del desarrollo del concepto de átomo. En la parte inferior hay dos flechas verdes que encierran un año determinado. Para navegar en el tiempo presione las flechas.
En cada año determinado se muestra una ficha con la información del científico que realizó el avance en dicho tiempo y una explicación breve de su aportación. Las fichas vienen acompañados de representaciones gráficas de los modelos atómicos con sus respectivos controles para ser modificadas.

Sugerencias didácticas

Eje temático: Bloque 4. Manifestaciones de la estructura de la materia.

Tema: 2. Del modelo de partícula al modelo atómico.

Subtema: 2.1 Orígenes de la teoría atómica.

Aprendizaje esperado:

- Apreciar el avance de la ciencia a partir de identificar algunas de las principales características del modelo atómico que se utiliza en la actualidad.

- Representar la constitución básica del átomo y señalar sus características básicas.

Destrezas científicas:

Identificar las ideas esenciales sobre los átomos.

Conocimientos previos: Ciencias II. Bloque II. Bloque III. Secuencias 14 y 16, respectivamente. En estas secuencias los alumnos han abordado la noción de materia a partir de algunas de sus propiedades y de sus primeras conceptualizaciones teóricas, concretamente la de Demócrito-Leucipo que es retomado por Dalton en el siglo XIX, así como la teoría de los 4 elementos, sostenida y ampliada por Aristóteles.

Ideas previas: Si bien en la sociedad tecnificada de nuestro tiempo los alumnos han escuchado conceptos como electrón, núcleo, protón y radiactividad, su nocion de átomo se aproxima a la idea de partícula rígida e indivisible.

Estrategias didácticas:

1. Sugiera a los alumnos recorrer libremente con las flechas verdes las animaciones de los distintos modelos y la información que acompaña a cada una de ellas, con el fin de que identifiquen los aportes de cada modelo con respecto al anterior. Es deseable que los alumnos adviertan que en cualquiera de los modelos posteriores a Dalton, no se sostiene la idea de rigidez e indivisibilidad del átomo.

2. En el modelo de Thomson la esfera roja representa el medio positivo sobre el cual se encuentran insertados los electrones con carga negativa. Es muy común utilizar la analogía del panqué de pasas para referirse a este modelo, en el cual, las pasas representan a las cargas negativas (los electrones), y el panqué en el que se encuentran distribuidas, es un medio positivo. Puede hacer las siguientes reflexiones con sus alumnos:

- ¿Por qué al modificar el número de electrones con el control, aparece el nombre de un átomo distinto? Llévelos a inferir la idea de que una diferencia entre un átomo y otro radica en la cantidad de electrones que posee.

- La idea de Dalton sobre un átomo rígido e indivisible, ¿es compartida por Thomson? No, pues éste descubre una partícula subatómica, el electrón.

3. . Es importante aclarar que el control que está debajo del recuadro, se manipula para agregar (+) o quitar (-) electrones. De ninguna manera significa que la carga de los electrones pueda ser positiva y negativa.

4. La presencia de electrones alrededor de una concentración de carga positiva, propuesta por Rutherford, permite hacer inferencias sobre la carga total que tiene un átomo. La animación puede manipularse al agregar o quitar electrones y al hacer aparecer sus órbitas. En este sentido, usted puede hacer la siguiente reflexión con sus alumnos:

- Suponiendo que la carga del núcleo permanece constante, ¿cómo se sabe que un átomo tiene más carga negativa que otro? Evidentemente, por la cantidad de electrones.

- Entre el carbono y el litio, ¿cuál de ellos es más negativo? De acuerdo con este modelo, el carbono tiene más electrones y por tanto, más carga negativa.

4. Si bien ambos modelos parecen similares en cuanto a la estructura del átomo y sus cargas, una diferencia significativa está en la aportación de Bohr con respecto al concepto de niveles de energía de las órbitas. Permita que los alumnos observen la transición del electrón entre los niveles de energía y permita la discusión en torno a los siguientes cuestionamientos:

1) ¿Por qué el átomo emite luz? ¿Tendrá algo que ver con la diferencia en la energía? Evidentemente sí, pues tiene una energía "sobrante" que adquirió al saltar de un nivel de menor a mayor energía.

2) ¿Cómo se aplica el principio de conservación de la energía en este caso? La energía adquirida por el electrón al saltar hacia un nivel energético mayor, debe equilibrarse, de manera que el electrón intenta regresar a su posición de equilibriose transformando la energía adquirida en luz. Con esto el electrón regresa a su posición de estabilidad.

5. La aportación de Chadwick no solamente introduce otra partícula al modelo atómico, el neutrón, sino que con ella se avanza en el descubrimiento de átomos que sólo se diferencian por la masa nuclear y no por la cantidad de protones y electrones que les dan una carga particular. Si bien esto último da lugar al concepto de isótopo, que no es un contenido de la RES, su inclusión como parte de la interactividad de la animación pretende que los alumnos puedan imaginarse por qué existen átomos más pesados que otros, aunque sus electrones y protones tengan el mismo número que otros átomos. La diferencia está en el número de neutrones que hacen más masivo el núcleo aunque la carga total del átomo permanezca sin cambio.

Se sugiere hacer preguntas que generen la discusión en el grupo o por equipos, tales como:

- ¿Cambia la carga total del átomo al aumentar los neutrones? No cambia, pues estos carecen de carga.

- ¿Qué sucedería si los neutrones tuvieran carga positiva o negativa? Se modificaría el equilibrio de cargas. Habría un exceso de carga negativa o positiva.

- ¿Por qué los protones y neutrones permanecen en el núcleo y no giran como los electrones? Si bien esto no se explica, se puede inferir que estas partículas son mucho más pesadas que los protones.

6. Modelo actual. Este modelo es quizás el más difícil de comprender dado que no se representan órbitas específicas con un determinado número de electrones, sino que se trata de regiones de probabilidad. Es importante que los alumnos reconozcan en este modelo las aportaciones previas. Por ejemplo, la presencia de electrones (Thomson), la idea de niveles de energía (Bohr) y el núcleo atómico con sus partículas (Chadwick, Rutherford).

Dato curioso:

• Rutherford nunca escribió en ningún lugar "núcleo del átomo" a pesar de que el fue el descubridor. En su lugar escribía "concentración de carga positiva".

 

---

Créditos

Autor
Claudio Francisco Nebbia Rubio

Propuesta de contenido
María Alejandra González Dávila y Oliverio Jitrik Mercado

Adaptación a DescartesJS: Juan Gmo. Rivera Berrío y José R. Galo Sánchez (2016)

---

Esta unidad interactiva fue desarrollada en el ILCE por el equipo de Ciencias II.

 Sus contenidos se distribuyen bajo una licencia de Creative Commons by-nc-sa. 
La unidad utiliza Descartes que es software libre.