Evolución de los Modelos Atómicos: De Dalton al Modelo Cuántico.

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Demuestra tus conocimientos sobre los experimentos históricos, las limitaciones y las transiciones teóricas que dieron forma a nuestra comprensión moderna del átomo.

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ALEXANDRA LIZBETH LITUMA PEREZ

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Evolución de los Modelos Atómicos: De Dalton al Modelo Cuántico.Online version Demuestra tus conocimientos sobre los experimentos históricos, las limitaciones y las transiciones teóricas que dieron forma a nuestra comprensión moderna del átomo. by ALEXANDRA LIZBETH LITUMA PEREZ 1 ¿Cuál de los siguientes enunciados corresponde a uno de los postulados fundamentales de la teoría atómica de John Dalton (1807), que sentó las bases de la química cuantitativa? a La materia está compuesta por partículas extremadamente pequeñas e indivisibles llamadas átomos b El átomo está compuesto por electrones con carga negativa incrustados en una gelatina de carga positiva. c El electrón se desplaza en órbitas concéntricas estacionarias sin emitir radiación. d El átomo está mayormente vacío y posee un núcleo denso y positivo en su centro. 2 ¿Qué evidencia experimental le permitió a J. J. Thomson en 1897 demostrar que el átomo era divisible y proponer su modelo del "budín de pasas"? a La desviación de un haz de rayos catódicos dentro de un tubo de descarga mediante campos eléctricos y magnéticos b El rebote inesperado de partículas alfa cargadas positivamente al chocar con una hoja de oro. c El análisis matemático de las líneas del espectro de emisión del gas hidrógeno. d La medición del patrón de difracción de electrones a través de una red cristalina de níquel. 3 En el histórico experimento de la lámina de oro (1911) dirigido por Ernest Rutherford, ¿por qué la gran mayoría de las partículas alfa (positivas) atravesaron la lámina sin sufrir ninguna desviación? a Porque el átomo no es una esfera maciza, sino que consiste en un gran espacio esencialmente vacío b Porque las cargas positivas de la lámina atrajeron con gran fuerza a las partículas cargadas. c Porque los electrones de la corteza absorbieron por completo el impacto y la energía de las partículas d Porque la lámina de oro se comportó como una onda estacionaria continua. 4 Al observar que una fracción muy pequeña de partículas alfa rebotaba bruscamente con ángulos cercanos a 180 grados, ¿qué componente del átomo descubrió Rutherford? a La nube de probabilidad electrónica que rodea la periferia. b Un cuerpo central extremadamente pequeño, denso y cargado positivamente llamado núcleo c Los subniveles cuánticos de energía denominados orbitales s, p, d y f d La masa insignificante y la carga elemental del electrón periférico. 5 ¿Por qué el modelo planetario de Rutherford era considerado teóricamente inestable según las leyes de la electrodinámica clásica? a Porque un electrón acelerado en órbita continua debería emitir radiación de forma constante y colapsar en espiral hacia el núcleo b Porque no consideraba la fuerza de repulsión mutua entre los electrones de valencia. c Porque predecía que el átomo de hidrógeno debía tener un núcleo con carga eléctrica neutra. d Porque violaba la hipótesis de la dualidad de la materia postulada por De Broglie. 6 ¿Cómo resolvió Niels Bohr en 1913 la paradoja del colapso del electrón en su modelo para el átomo de hidrógeno? a Postulando que el electrón solo se mueve en órbitas circulares estacionarias permitidas donde no emite energía b Sosteniendo que los electrones no poseen carga eléctrica cuando se encuentran dentro del átomo. c Eliminando por completo el concepto de niveles de energía del átomo. d Afirmando que el electrón del hidrógeno cae continuamente en espiral pero vuelve a rebotar. 7 A pesar de que el modelo de Bohr calculó con asombrosa precisión la constante de Rydberg para el hidrógeno, ¿cuál fue su limitación científica más importante? a Fue completamente incapaz de explicar el comportamiento y espectro de átomos multielectrónicos (con más de un electrón) b No lograba justificar por qué los protones cargados positivamente se repelían en el núcleo. c Negaba la existencia del número cuántico principal "n" para definir los niveles de energía. d Asumía que los electrones no tenían masa y que se movían a la velocidad de la luz en el vacío. 8 ¿Qué postulado revolucionario de Louis de Broglie (1924) sirvió para dar el salto conceptual hacia el modelo mecánico-cuántico actual? a Que las partículas de materia, como los electrones, también presentan propiedades y comportamiento de ondas b Que es imposible conocer al mismo tiempo la posición y velocidad del electrón. c Que los electrones giran únicamente en planos circulares planos de radio constante. d Que no pueden existir dos electrones en el mismo átomo con números cuánticos idénticos 9 ¿Qué implicación tuvo el Principio de Incertidumbre de Werner Heisenberg (1927) para el modelo atómico clásico de Bohr? a Demostró que es fundamentalmente imposible determinar simultáneamente y con exactitud la posición y el momento (velocidad) de un electrón b Confirmó que los electrones siguen trayectorias perfectamente predecibles y circulares. c Permitió calcular de forma exacta el radio límite de la corteza atómica de todos los elementos. d Sustituyó la constante de Planck por una nueva variable continua y variable. 10 En el modelo mecánico-cuántico desarrollado por Erwin Schrödinger, ¿cómo se redefine la región donde se localizan los electrones alrededor del núcleo? a Como orbitales atómicos, que son regiones tridimensionales de alta probabilidad de encontrar al electrón b Como órbitas elípticas rígidas donde la trayectoria del electrón está definida matemáticamente. c Como niveles planos concéntricos donde la probabilidad de hallar la carga negativa es del 100%. d Como filamentos de materia sólida continua que se fusionan con el núcleo. Explicación 1 Dalton rescató la noción filosófica del átomo y la convirtió en una teoría científica al postular que la materia está compuesta por partículas indivisibles y que los átomos de un mismo elemento tienen propiedades idénticas 2 Al observar que los rayos catódicos se desviaban hacia la placa cargada positivamente, Thomson dedujo la presencia de partículas subatómicas universales con carga negativa, a las que hoy llamamos electrones 3 Como la gran mayoría de las partículas veloces pasaron directamente, Rutherford dedujo que el volumen del átomo está compuesto mayoritariamente por espacio vacío, desmintiendo la naturaleza maciza del modelo de Thomson 4 Rutherford concluyó que, para que una partícula alfa positiva y pesada rebotara, debía colisionar o acercarse a una región central del átomo extremadamente pequeña y con una carga positiva muy concentrada: el núcleo 5 Según la física clásica, cualquier partícula cargada en movimiento acelerado (como un electrón girando) irradia energía electromagnética de manera continua . Al perder energía, su órbita se haría más pequeña hasta chocar contra el núcleo, haciendo que la materia fuera inestable 6 Bohr fusionó la mecánica clásica con las ideas cuánticas de Planck y Einstein, postulando arbitrariamente que el electrón normalmente no irradia energía si se mantiene en sus niveles discretos o estacionarios de energía permitidos 7 El modelo de Bohr era muy simple y matemático; aunque funcionó perfectamente para el hidrógeno y sistemas de un solo electrón (iones hidrogenoides), colapsó al intentar modelar átomos con dos o más electrones debido a que no podía calcular las repulsiones mutuas entre ellos 8 De Broglie extendió la dualidad onda-partícula observada en la luz a toda la materia física, prediciendo que un electrón en movimiento lleva asociada una onda estacionaria, lo que fue comprobado experimentalmente poco después 9 Si no podemos conocer con total precisión dónde está un electrón y hacia dónde va al mismo tiempo, asignar una órbita circular rígida y exacta con un radio fijo (como hacía Bohr) carece de validez científica real en la escala subatómica 10 Al abandonar las órbitas exactas debido al principio de incertidumbre, el modelo actual utiliza ecuaciones matemáticas de onda (ψ) para definir los orbitales, los cuales representan la densidad de probabilidad espacial (ψ 2) de localizar al electrón

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¿Cuál de los siguientes enunciados corresponde a uno de los postulados fundamentales de la teoría atómica de John Dalton (1807), que sentó las bases de la química cuantitativa?

¿Qué evidencia experimental le permitió a J. J. Thomson en 1897 demostrar que el átomo era divisible y proponer su modelo del "budín de pasas"?

En el histórico experimento de la lámina de oro (1911) dirigido por Ernest Rutherford, ¿por qué la gran mayoría de las partículas alfa (positivas) atravesaron la lámina sin sufrir ninguna desviación?

Al observar que una fracción muy pequeña de partículas alfa rebotaba bruscamente con ángulos cercanos a 180 grados, ¿qué componente del átomo descubrió Rutherford?

¿Por qué el modelo planetario de Rutherford era considerado teóricamente inestable según las leyes de la electrodinámica clásica?

¿Cómo resolvió Niels Bohr en 1913 la paradoja del colapso del electrón en su modelo para el átomo de hidrógeno?

A pesar de que el modelo de Bohr calculó con asombrosa precisión la constante de Rydberg para el hidrógeno, ¿cuál fue su limitación científica más importante?

¿Qué postulado revolucionario de Louis de Broglie (1924) sirvió para dar el salto conceptual hacia el modelo mecánico-cuántico actual?

¿Qué implicación tuvo el Principio de Incertidumbre de Werner Heisenberg (1927) para el modelo atómico clásico de Bohr?

En el modelo mecánico-cuántico desarrollado por Erwin Schrödinger, ¿cómo se redefine la región donde se localizan los electrones alrededor del núcleo?

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