Página 32 - Libro de Química de Tercero de Bachillerato

Análisis: Se pide describir la evolución de los modelos atómicos y sintetizarla en una línea de tiempo con los aportes clave.

1. Evolución y aportes
   • Demócrito (ca. 450 a. C.): propone el átomo como partícula indivisible. Base filosófica.
   • Dalton (1803–1808): teoría atómica moderna. Los átomos de un elemento son iguales en masa y se combinan en proporciones definidas para formar compuestos.
   • Thomson (1897–1904): descubre el electrón. Modelo “pudín de pasas”: esfera positiva con electrones incrustados.
   • Rutherford (1911): experimento de la lámina de oro. El átomo tiene núcleo pequeño y denso (carga +); el resto es espacio vacío con electrones alrededor.
   • Bohr (1913): órbitas cuantizadas. Niveles de energía; explica el espectro del hidrógeno.
   • Sommerfeld (1916): órbitas elípticas y subniveles (n y l). Ajustes relativistas para metales pesados.
   • Lewis (1916): regla del octeto y estructuras de Lewis para explicar el enlace covalente mediante pares de electrones.
   • Heisenberg (1925–1927): mecánica matricial y principio de incertidumbre (no se pueden conocer simultáneamente posición y momento con precisión ilimitada).
   • Schrödinger (1926): ecuación de onda. Los electrones se describen por orbitales (funciones de probabilidad), nace el modelo mecánico-cuántico.
2. Esquema/Línea de tiempo sugerida: [Diagrama: línea de tiempo de izquierda a derecha: Demócrito → Dalton → Thomson → Rutherford → Bohr → Sommerfeld → Lewis → Heisenberg → Schrödinger], anotando para cada uno el concepto clave indicado.

Conclusión: El átomo pasó de ser una esfera indivisible a un sistema con núcleo y electrones descritos por la mecánica cuántica en orbitales, fundamento del modelo actual.

Análisis: Se piden los aportes de tres científicos que cimentan el modelo cuántico del átomo.

1. Aportes de Louis de Broglie
   • Propone la dualidad onda-partícula: toda partícula material posee longitud de onda asociada.
   • Relación de de Broglie: $$\lambda=\frac{h}{p}=\frac{h}{mv}$$. Esto explica por qué los electrones pueden presentar difracción e interferencia.
2. Aportes de Erwin Schrödinger
   • Formula la ecuación de onda que describe el estado del electrón: $$\hat{H}\,\psi=E\,\psi$$.
   • Introduce el concepto de orbital atómico (región de alta probabilidad de hallar al electrón) y los números cuánticos n, l, m_l asociados.
3. Aportes de Werner Heisenberg
   • Desarrolla la mecánica matricial y establece el principio de incertidumbre: $$\Delta x\,\Delta p\ge \frac{\hbar}{2}$$, donde $$\hbar=\frac{h}{2\pi}$$.
   • Implica que no existen órbitas definidas; la descripción correcta es probabilística.

Conclusión: De Broglie justifica el comportamiento ondulatorio del electrón; Schrödinger provee el modelo matemático de los orbitales; Heisenberg fija los límites de medición y consolida la visión cuántica.

Análisis: Se solicita argumentar por qué entender a los electrones permite crear y usar dispositivos eléctricos y electrónicos.

1. Fundamentos
   • La carga y movilidad de los electrones explican la corriente eléctrica: $$I=q\,n\,A\,v_d$$.
   • En metales, los electrones libres conducen; en semiconductores, controlar electrones y huecos (dopaje) permite fabricar diodos y transistores.
   • Fenómenos como el efecto fotoeléctrico, la emisión termoiónica y la túnel se usan en paneles solares, LED, láseres y microscopios electrónicos.
2. Aplicaciones
   • Electrónica digital: microchips basados en transistores controlan el flujo electrónico (computadores y celulares).
   • Iluminación: LED y láseres dependen de transiciones electrónicas entre niveles de energía.
   • Energía: baterías y celdas electroquímicas mueven electrones en reacciones redox; cargadores y fuentes convierten energía controlando corriente y voltaje.

Conclusión: Conocer las propiedades y el comportamiento cuántico de los electrones posibilita diseñar y optimizar la mayoría de tecnologías eléctricas y electrónicas modernas.