sábado, 28 de mayo de 2011

Y ES QUE TODOS LOS ELECTRONES SOIS IGUALES


Antes de empezar, quiero hacer un pequeño avance de las próximas entradas. Hoy vincularemos el átomo con la química para acabar explicando cómo, los grandes científicos del s.XIX identificaron al electrón. La siguiente entrada será un inciso: hablaremos de los (*) Taquiones. En la tercera entrada tocaremos el tema del descubrimiento de la (*) Radiación y una cuarta entrada que es la que motiva las precedentes relativas al átomo. Hablaremos de (*) Teoría Cuántica del átomo de hidrógeno, (modelo de Bohr).
¿Listos? ¡Pues empecemos con el tema de hoy! Nuestra historia comienza con (*) Robert Boyle (s.XVII). Sus estudios científicos sobre el comportamiento de los gases llevaron unas teorías en las que se presuponía que éstos estaban formados por átomos. Ni el propio Boyle consiguió una teoría única sobre el coportamiendo de los gases, así que propuso dos, diametralmente opuestas. Una teoría describía un comportamiento estático con átomos en contacto, pero comprimibles y otra teoría, dinámica de átomos separados en continuo movimiento. Un tal (*) Newton apoyaba el modelo estático mientras que (*) Daniel Bernouilli (sXVIII) apoyaba el modelo dinámico.
A finales del sXVIII se tenía una idea fijada con chinchetas de lo que era un elemento químico. John Dalton cogió el modelo estático de los gases y estableció las bases de un modelo atómico de las reacciones químicas. En su (*) Nuevo Sistema de Filosofía Química (1808 y 1810) presentó los fundamentos de la química moderna basada en que (**) la materia está formada por átomos indivisibles e invariables que pueden agruparse en átomos compuestos, o moléculas, y que no se crean ni se destruyen en las reacciones químicas sino que tan sólo cambian su distribución.
Este modelo cojeaba, precisamente por estar basado en un modelo estático de gases. (*)  Amadeo Avogadro (1811) lo corrigió, adoptando un modelo dinámico de los gases, imaginando los átomos aislados y situados a distancias mutuas muy grandes en relación con su propio tamaño.
Un punto interesante es que se suponía  que los átomos tenían cargas eléctricas que eran responsables de la formación de las moléculas, se desconocía por completo cómo los átomos de un mismo elemento podían unirse para formar moléculas. Se estaba lejos de comprender cómo los átomos podían tener cargas eléctricas, cómo estaban distribuidas éstas, así como entender el porqué de la propia existencia de los átomos de los distintos elementos.
El problema de la existencia de cargas eléctricas en los átomos empezó a resolverse por el descubrimiento del (*) electrón en 1897 por (*) Joseph J. Thomson. A pesar de que las leyes de la (*) Electrólisis (**) (fenómenos eléctricos asociados al paso de una corriente eléctrica por una disolución ) ya habían sido enunciadas por (*) Faraday en 1833, la atomicidad de las cargas eléctricas no empezó a aceptarse hasta el último cuarto del siglo XIX, a fin de explicar algunos aspectos de los experimentos de descargas eléctricas en tubos que contenían gases enrarecidos. Gracias a Thomson se puso en evidencia que la electricidad se transportaba en cantidades fijas, por corpúsculos mucho más livianos que el átomo más ligero, el de Hidrógeno. Estos trabajos culminaron con la mencionada identificación del electrón.
Entonces daba la impresión de que los átomos de los distintos elementos y el electrón eran los constituyentes fundamentales de la materia. Su carácter indivisible y corpuscular parecía indiscutible y, en consecuencia, debían obedecer las leyes clásicas de la mecánica de Nexton. Junto a estas partículas se encontraba la luz cuyo carácter ondulatorio también estaba bien establecido.
Fuente: "Del átomo al Quark" Ramón Pascual.  Ed. Vicens Vives (1999)
Páginas Web recomendadas:
- http://www-istp.gsfc.nasa.gov/Education/Mhelect.html (Historia del descubrimiento del electrón)
- http://www.aip.org/history/electron/jj1897.htm (En inglés) Experimentos de Thomson que llevaron a su descubrimiento. Muy recomendable
- http://youtu.be/4bQQPK-QaHI (En inglés) Representación de un electrón. Video interesante y de 1:25 minutos de duración
Video: El descubrimiento del electrón (En inglés). No he encontrado ninguno en castellano que resultara didáctico. El video que os pongo es el 2ª de una serie de 15. Es muy interesante, así que os animo a lanzaros a verlo.
Accesibilidad: (*) Concepto importante (**) Definición

sábado, 21 de mayo de 2011

ES DIFÍCIL NO PISAR A UN ÁTOMO


Hoy haremos nuestra primera aproximación al (*) Átomo. Para nuestro aprendizaje cuántico supone una puerta de acceso; entenderlo nos ayudará a comprender figuras más complejas; pero no hacerlo....
Así que consciente de la importancia de esta entrada para cimentar conceptos futuros (gracias, Ausubel) me he rodeado de un importante material bibliográfico, virtual, y audiovisual. Os recomiendo encarecidamente, que hagáis uso de él para que os sirva para fortalecer la estructura de este complejo mundo atómico.
Sin más dilación conviene hacer una primera parada. Definir qué es un átomo: (**) El átomo es la partícula más pequeña de un elemento que conserva sus propiedades. Lo que a su vez nos lleva a buscar la definición de (*) Elemento. (**) Es una sustancia pura que está formada por átomos iguales. Helio, Oxígeno, Potasio son elementos.
Me gustaría decir que estas definiciones son mías, pero son del químico inglés John Dalton. Este científico, en 1808 propuso la moderna teoría atómica de la materia. Dalton postuló que los elementos están formados por partículas discretas llamadas átomos, en honor a Demócrito, y que los átomos de un elemento determinado son todos iguales y poseen la misma masa. Dalton afirmó que la materia está formada por átomos indivisibles e invariables que pueden agruparse en átomos compuestos, o (*) Moléculas y que no se crean ni destruyen en las reacciones químicas sino que tan sólo cambian su distribución.
Se han descubierto más de 100 elementos diferentes, 92 de los cuales se encuentran en la Naturaleza (Revisar la tabla periódica de la entrada anterior!!). Cada uno de estos elementos se caracteriza por un átomo que contiene un número de (*) Protones (+), un número igual de (*) Electrones (-) y un número de neutrones. El número de protones, Z , se denomina (*) Número Atómico. El átomo más ligero, Hidrógeno (H), tiene Z= 1, es decir, un átomo de Hidrógeno tiene 1 protón. Pregunta para vosotros. ¿cuántos electrones tendrá entonces el átomo de Hidrógeno?.  El Helio tiene un número atómico de 2, es decir. tiene Z= 2.
La estructura del átomo, y esto es muy importante, es parecida a la del sistema solar. Casi toda la masa del átomo está en el núcleo diminuto que contiene los protones y los neutrones . (*) El radio nuclear está comprendido entre 1 y 10 fm (1 fm = 10 a la -15 m). La distancia entre el núcleo y los electrones es aproximadamente igual a 0,1 nm = 100.000 fm. (haced cuentas!!). Esta distancia determina el (*) Tamaño del Átomo.
Las propiedades físicas y químicas de un elemento están determinadas por el número y la ordenación de los elementos del átomo. Como cada protón tiene una carga positiva (+e), el núcleo tendrá una carga positiva (+Ze) (Recordar que Z es el número atómico, es decir, la cantidad de protones que contiene un átomo).
Los electrones están cargados negativamente (-e) y por tanto están atraídos por el núcleo y se repelen entre sí. Los electrones se ordenan por capas. La primera capa tiene hasta dos electrones. La segunda, unas cuatro veces más alejada que la primera, puede contener hasta ocho electrones. La tercera capa, unas nuve veces más alejada que la primera, puede contener hasta dieciocho electrones. La estructura de capas explica la naturaleza periódica de las propiedades de los elementos según se ven en la tabla periódica. Los que tienen un solo electrón en la capa más externa (hidrógeno, litio, sodio, etc) o los que tienen una sola vacante en la capa más externa (flúor, cloro, bromo, etc) son muy activos químicamente y se combinan fácilmente formando moléculas. Los que tienen las capas exteriores completas (helio, neón, argón,etc) son más o menos inertes químicamente. Esto es importante en nuestro campo cuántico ya que el cálculo de las configuraciones electrónicas de los átomos y las propiedades químicas resultantes constituyeron uno de los grandes triunfos de la Mecánica cuántica en la década de 1920.
Fuente: "Física Preuniversitaria" Paul A. Tipler.
Bibliografía:
- "Del Átomo al Quark" Ramón Pascual. Ed. Vicens Vives (1999) ISBN: 84-316-5051-6
- "Física Preuniversitria" (Tomo II) Paul A. Tipler. Ed. Reverté S.A (2003) ISBN:  84-291-4376-9
-"La Dimensión Cuántica" Teresa Versyp Ducaju
Páginas Web recomendadas:
 - http://www.quimicaweb.net/grupo_trabajo_fyq3/tema4/index4.htm (Extraordinario trabajo web sobre el átomo)
- http://proyectoespeciales.blogspot.com/p/quimica-inorganica.html (Interesante blog con una importante entrada explicativa del "átomo". (Imagen : identificación del átomo)
Videos:
- http://youtu.be/N0aAwb2rivA Es toda una curiosidad, sobre todo para niños. La explicación desde la factoría Disney de lo qué es un átomo.
- El video de hoy es de un documental educativo titulado "video del átomo".
Accesibilidad: (*) Concepto importante (**) Definición

domingo, 15 de mayo de 2011

PUESTA DE LARGO CUÁNTICO


Tengo que confesar que siento una gran emoción con la entrada de hoy, ya que la presento oficialmente para la asignatura  "Tecnología Educativa". Como padre orgulloso de la criatura, espero que guste, que sea útil y que cumpla sus objetivos pedagógicos en una doble vertiente; como práctica pedagógica para mí; para aprender a  usar el potencial de la red con una finalidad pedagógica y por otro lado; realmente poder ayudar a los cuántico-curiosos - que he descubierto en estos meses que los hay, y muchos! - a ir entendiendo, pasito a pasito, el dífícil y a la vez, apasionante mundo de la física cuántica explicado por un no-científico para los no-científicos. Aunque es verdad que ser científico no lo hace una titulación, o un trabajo en el CERN si no una mentalidad abierta, constante, inquisitiva y curiosa.
Cada entrada es independiente, pero guarda una relación con la anterior. Os las enumero a modo de guía, siendo la primera entrada la más antigua...
1. Presentación del Blog (24 febrero 2011): Una introducción al trabajo y al blog.
2. Mis primeros pasitos en física cuántica (03 marzo 2011); Primer contacto con la física cuántica.
3. ¿Cómo comenzó la aventura cuántica? (10 marzo 2011); La curiosidad de Max Planck.
4. Y de repente, un fotón (17 marzo 2011); Incursión en el mundo del fotón. Pieza angular de la física cuántica.
5. Escalera de color (24 marzo 2011); El mundo del fotón II. Frecuencias. Longitudes de Onda, Luz Blanca.
6. 6,6260 x 10 elevado a -34 Js (31 marzo 2011) ; Constante de Planck.
7. Misterios de lo cuántico. El entrelazamiento (07 abril 2011); Descripción del entrelazamiento cuántico.
8. Más que un orden implicado (14 abril 2011); David Bohm y su teoría de Orden Explicado e Implicado.
9. Creo haber visto a un lindo gatito (28 abril 2011); Explicación del experimento de Schrödinger y su gato.
10. Puesta de largo cuántico (12 abril 2011);Presentación y explicación del contenido del blog y objetivos generales.
La vocación de este blogger, alumno y cuántico- curioso es que este blog siga con periodicidad semanal, adentrándose un poquito más en el mundo de la partícula, y con intención pedagógica.
Me doy por satisfecho si he transmitido un mínimo de entusiasmo y curiosidad por la materia. Muchas gracias por leerme. ¡¡Este blog está abierto a vuestra cooperación!!. Cualquier comentario, material recomendado, links, audios, libros, etc es bienvenido.
Antes de cerrar la entrada de hoy, me toca poner deberes. Voy a poner unos enlaces que he encontrado durante esta semana que me parecen extraordinariamente didácticos:
Audios:
http://www.ivoox.com/incertidumbre-del-universo-cuantico-redes-94-audios-mp3_rf_645686_1.html (Programa "Redes" TVE del 08 de mayo 2011 sobre la incertidumbre del universo cuántico) (Sólo audio!)
http://www.ivoox.com/fisica-cuantica-juan-ignacio-cirac-audios-mp3_rf_392979_1.html (Entrevista al físico teórico, profesor Juan Ignacio Cirac, hablando sobre lo que es la física cuántica. Muy didáctico).
Os recomiendo http://www.ivoox.com/ para encontrar información via audio sobre diferentes campos del saber.
Programas para ordenador:
http://www.uptodown.com/buscar/fisica-cuantica (Programas- simuladores de prácticas de física en general para reforzar aprendizaje. Algunos de ellos muy sencillos). (No me pagan la publicidad pero os aconsejo una vuelta por http://www.uptodown.com/ para encontrar programas gratuitos, aplicativos para vuestro PC que pueden serviros para vuestro aprendizaje de cualquier materia).
Link:
http://divulgauned.es/spip.php?article153 (Link facilitado por Miguel Álvarez, de Divulgauned (Gracias!!!). Muestra una forma divertida de enseñar-aprender sobre el mundo cuántico. Superhéroes cuánticos en formato cómic.
Imagenes:
- Einstein:
- Tabla periódica:
http://wwwdivulgacioncientificacom.blogspot.com/2007_10_01_archive.html (Contundente, pero es un buena estrategia para memorizar los elementos de la tabla periódica). (Blog divulgativo fascinante)
Libro recomendado:
"El Universo elegante: Supercuerdas, dimensiones ocultas y búsqueda de una teoría" Brian Greene. Ed. Drakontos 2006. ISBN: 9788484327813
Video:
Primera parte del documental : "El Universo elegante. El sueño de Einstein". Muy recomendable. Disfrutadlo!!