d

1. Historia del Atomo
Del Atomismo al Modelo Nuclear
Jack F. Eichler
Department of Chemistry
University of California, Riverside

2. 1. ¿Dónde se originó la idea de los átomos?
2. ¿Cuál es la evidencia que nos permite concluir
que los átomos existen?
3. ¿Cómo se han desarrollado nuestros modelos
atómicos a través del tiempo?
Tomemos un paseo a traves de la historia del
descubrimiento cientifico para encontrar
respuestas a estas preguntas…
2

3. Democrito – El Atomismo (5to Siglo AC)
3
Readings in Ancient Philosophy: From Thales to Aristotle, edited by S Marc Cohen (2000).
Demócrito aparentemente fue persuadido por
argumentos que eran relevantes y apropiados
a la ciencia de la naturaleza.
Hay una dificultad en suponer que existe algún
cuerpo, que es divisible en todas sus partes y que
ésta [la completa división] es posible. Pero ¿habrá
algo que se escape de la división? . . . Ahora bien,
ya que este cuerpo es divisible en todas sus partes,
vamos a dividirlo.
Entonces, ¿sobrará algo?¿Alguna magnitud? Pero
esto no puede ser. Porque siempre habrá algo que
no habrá sido dividido donde habíamos supuesto
que todo era divisible.

4. Democrito – El Atomismo
(5to Siglo AC)
Readings in Ancient Philosophy: From Thales to Aristotle, edited by S Marc Cohen (2000).
Pero entonces si no hubiera quedado un cuerpo o
magnitud, y todavía la división puede ser realizada,
o es que “el cuerpo original” consistirá de puntos y sus
componentes no tienen magnitud, o será que no hay
nada en absoluto, de manera que podría ser hecho de
nada y estar compuesto de nada, y el cuerpo entero
será nada, pero solo apariencia. De la misma manera,
si está compuesto de puntos, no habrá cantidad.
Porque cuando estuvieron en contacto hubo una sola
magnitud y ellos coincidieron, ellos hicieron el todo no
mayor. Porque cuando es dividido en dos o más, el
entero no es menor ni mayor que antes.

5. Democrito – El Atomismo
(5to Siglo AC)
Readings in Ancient Philosophy: From Thales to Aristotle, edited by S Marc Cohen (2000).
Así que, aunque los puntos sean puestos juntos,
ellos no tendrán ninguna magnitud….
Estos problemas resultan de suponer que cualquier
cuerpo de cualquier tamaño es en todas partes
divisible….
Y así, ya que las magnitudes no pueden estar
compuestas de contactos o de puntos, es necesario
por tanto, que hayan cuerpos y magnitudes
indivisibles.
(Aristoteles, On Generation and Corruption l.2 316a13-bl6- 68A4
8b)

6. CQ#1: ¿Que “evidencia” usó Democrito
para concluir que los atomos existen?
A. Como la materia no es espacio vacio, debe estar hecha de
particulas que no se pueden cortar (atomos).
B. Si usted divide la materia en pedazos más pequeños por tiempo
infinito, usted finalizará con esencialmente nada; ya que la materia
no puede estar formada por nada, debe estar compuesta de
pequeñas unidades fundamentales de materia que no se pueden
cortar (atomos).
C. Los griegos observaron que las reacciones quimicas pueden
ocurrir; las reacciones no pueden ocurrir a menos que la materia
este hecha de particulas incortables o indivisibles (atomos).
D. Democrito no uso evidencia alguna; el simplemente creó la idea
de átomos usando su imaginación.
A. Todas las respuestas anteriores son correctas. 6

7. Democrito—Atomismo
7

8. Theoría Atómica de Dalton (1805)
1. La materia está compuesta de
partículas indivisibles llamadas átomos.
2. Átomos del mismo elemento tienen las
mismas propiedades químicas.
3. Los compuestos están formados por
combinaciones de átomos de diferentes
elementos, y se forman en reacciones
en las que ocurren rearreglos o
separaciones de átomos (los átomos no
son creados ni destruidos en las
reacciones quimicas).
8

9. Teoria Atomica de Dalton– Masa de Oxígeno y
Cromo en Dos Muestras de Óxido de Cromo
Muestra # Apariencia Masa de Cr (g) Masa de O(g)
1 Cristales naranja 1.3509 0.9319
2 polvo rojo 0.6441 0.1481
2 polvo rojo 1.3509 0.3106
Muestra #2 – Si tenemos 1.3509 g de Cr, cuantos gramos de O hay?
= x = x = 0.3106 g O
Si la muestra #2 es Oxido de Cromo, cual es la fórmula de la muestra #1?
= 3.0003
La muestra #1 debe ser CrO3
9
1.3509 g Cr
x g O
0.6441 g Cr
0.1481 g O
1.3509 g Cr x 0.1481 g O
0.6441 g Cr
0.9319 g de O
0.3106 g de O

10. Tubo de Rayos Catódicos de
J.J.Thomson (1897)
10

11. CQ#2: ¿Que “evidencia” usó Dalton para
concluir que los átomos existen?
A. Como el óxido de cromo tiene dos tipos diferentes de compuestos,
este debe estar hecho de átomos de cromo y oxígeno.
B. Puesto que la masa de cromo es la misma en cada muestra, eso
indica que el cromo debe estar hecho de átomos idénticos.
C. Como las dos muestras de óxido de cromo tienen masas
diferentes de oxígeno,y las masas de oxígeno difieren en
proporción de números enteros, que sugiere que los compuestos
tienen diferentes números de “unidades” (átomos) de oxígeno; si
los átomos pudieran ser “cortados” en tamaños diferentes, estas
proporciones de números enteros no existirían.
D. Los diferentes colores de los compuestos indican que cada
muestra debe estar hecha de diferentes proporciones de átomos
de oxígeno y cromo.
E. Todas las respuestas son correctas.

12. Tubo de Rayos Catódicos de J.J.Thomson
(1897)
12

13. CQ#3: ¿Cuál de los siguientes modelos
atómicos se confirma por la data y
observaciones obtenidas del experimento del
tubo de rayos catódicos?
A. B.
C. D.
-
-
-
-
-
-
-
-
- -
-
-
-
-
-
-
++
+
+
-
-
-
+
+
+

14. 14
Experimento de la Placa Fina de
Oro de Rutherford (1911)

15. CQ#4: Cuál de los siguientes modelos
atómicos se confirma con la
data/observaciones del experimento del papel
de oro?
A. B.
C. D.
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
++
+
+
-
-
-
+
+
+

16. Experimento de la Placa Fina de
Oro de Rutherford (1911)
vs.

17. Experimento de Berilio de
Chadwick (1932)
Modelo Nuclear del Átomo: El núcleo posee protones y
neutrones; la “nube de electrones” rodea el núcleo.

18. Modelo Nuclear del Átomo
Electrón (-)
Protón (+)
Neutrón

19. Sabemos acerca de la estructura
básica de los átomos…
 ¿Cómo difieren los átomos de los
elementos uno del otro?
 ¿Como fueron organizados los
átomos ?

20. Masa Atómica Relativa
Ejemplo: H2O
A final de las décadas de 1700’s y 1800’s, científicos
como Dalton podian determinar experimentalmente que
cuando se obtiene agua, se necesitan dos “partes” de
hidrógeno por volumen y una “parte” de oxígeno por
volumen (Litro):
Esto sugiere que el agua se forma de dos átomos
de hidrógeno y uno de oxígeno. ¿Qué tiene esto
que ver con la masa atómica relativa?
2 L Hidrógeno + 1 L Oxígeno = 2L Agua

21. CQ#5: ¿Cuál de los siguientes explica mejor
cómo puede ser determinada la masa atómica
relativa a partir del tipo de data disponible para
Dalton?
A. Determinando la masa de oxígeno contenida en una
muestra de agua, se puede determinar su masa atómica.
B. Comparando las masas de hidrógeno y oxígeno
contenidas en una muestra de agua se pueden
determinar sus masas atómicas.
C. Comparando la masa de hidrógeno en las dos “partes” de
hidrógeno y la masa de oxígeno en la una “parte” de
oxígeno en agua, se pueden determinar las masas
atomicas relativas.
D. Las respuestas A y B son correctas.
E. Las respuestas B y C son correctas.

22. 22
Masa Atómica Relativa
Ejemplo: H2O
Si una parte de oxígeno pesa 8 veces más que dos partes de
hidrógeno en una muestra de agua, entonces un átomo de
oxígeno pesa 8 veces más que 2 átomos de hidrógeno…esta
es su masa atómica relativa.

23. Masa Atomica Relativa
Ejemplo: H2O
Una masa de 18 g de agua se descompone produciendo 16 g
de oxígeno, que pesa 8 veces más que los dos gramos de
hidrógeno que se producen. Como el volumen de oxigeno
usado fue la mitad del volumen de hidrógeno, se asume que
un átomo de oxígeno pesa 8 veces más que 2 átomos de
hidrógeno…esta es su masa atómica relativa.

24. Mendeleev y la Tabla Periodica (1869)
Mendeleev usó la masa atómica y la tendencias periódicas para
ordenar los elementos; su tabla predijo la existencia de elementos
que aun no se habian descubierto en su tiempo (Ga, Sc, Ge…).
En algunos casos, las tendencias periódicas contradecían el
orden de las masas atómicas. El eminente científico ruso optó
por obedecer las tendencias y no el orden las masas atómicas
relativas.
24

25. Espectrometría de Masa: Identificando las
Masas de los Átomos
(J.J. Thompson – 1910)

26. Determinación del Número Atómico
Moseley (1913)
Rayos–X
Muestra de
materia
e-’s excitados
Luz emitida
prisma
Líneas
Espectrales
El Número de protones en el núcleo correspondió al cambio de energía de las
líneas espectrales (cambio en longitud de onda)

27. CQ#6: ¿Cómo es posible que el número
atómico aumente en orden, mientras que
las masas atómicas no?
A. No hay relación entre el número atómico y la masa del
átomo.
B. Las masas de protones para Te, I, y Xe tienen muy
pequeñas diferencias en sus masas.
C. Como el número de neutrones no necesariamente aumenta
de un átomo al siguiente, es posible que el número atómico
aumente mientras que la masa total no aumente.
D. A y B son correctas.
E. B y C son correctas.

28. Masa Atómica vs. Número Másico

29. Neutrones, Número Atómico, Número
Másico, y Masa Atómica Promedio
H
3
1H
2
1H
1
1

30. CQ#7: La masa atómica promedio (uma) de hidrógeno
aparece en la tabla periódica como 1.001uma. Si los
tres isótopos de hidrógeno tienen una masa de 1 uma,
2 uma, y 3 uma, respectivamente, ¿cómo es posible
este promedio de masa atómica?
A. Hidrógeno-1, Hidrógeno-2 (deuterio), e Hidrógeno-3 (tritio) deben tener
número de neutrones diferente, ´por lo cual la masa cambia cerca de
1.001 amu.
B. La abundancia natural de Hidrógeno-1 debe ser mayor que la
abundancia natural de los otros dos isótopos de hidrógeno.
C. La masa atómica promedio es un promedio pesado de los tres
isótopos, y como hay más Hidrógeno-1 en la naturaleza que
cualquiera de los otros isotopos, el promedio resulta por lo tanto menor
que el promedio simple de las masas de los tres isótopos.
D. A y B son correctas.
E. B y C son correctas.

31. El Modelo Nuclear del Átomo
Masa Atómica y Número Atómico
+
+ +
-
- -
Hidrógeno-1
Masa Atómica = 1 amu
Número Atómico = 1
Helio-4
Masa Atómica = 4 amu
Número Atómico = 2

32. El próximo paso:
¿Cómo pasar del modelo nuclear del
átomo al modelo actual del átomo?
¡Teoría Cuántica!

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Slide 1
Description: Stylized illustration of an atom.
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Slides 2 and 17
Description: Atom schema.
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Slide 4
Description: Carved Italian marble bust depicting Democritus at the Victoria and Albert Museum Knightsbridge London England.
Source: Photo by Afshin Darian, Flickr, http://www.flickr.com/photos/micronova/5480353202/.
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Slide 6
Description: British physicist and chemist John Dalton (1766-1844), painted by J. Lonsdale, engraved by C. Turner.
Source: Image available from the United States Library of Congress's Prints and Photographs division under the digital ID cph.3b12511,
http://www.loc.gov/pictures/item/2004671522/.
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Slide 10
Description: Photo of Crookes tube.
Source: D-Kuru/Wikimedia Commons, http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Crookes_tube-in_use-lateral_view-standing_cross_prPNr%C2%B011.jpg
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Slides 10 and 23
Description: Photo of J.J. Thomson.
Source: GWS - The Great War: The Standard History of the All Europe Conflict (volume four) edited by H. W. Wilson and J. A. Hammerton (Amalgamated Press,
London 1915), http://www.firstworldwar.com/photos/graphics/gws_thomson_01.jpg
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Slide 11
Description: Diagram of cathode ray tube.
Source: Theresa Knott, Wikimedia Commons, http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Cathode_ray_Tube.PNG.
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Slide 13
Description: Photo of Ernest Rutherford, circa 1910.
Source: Wikimedia Commons, http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Ernest_Rutherford.jpg.
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33
Image Credits

34. Slide 13:
Description: Diagram of gold foil experiment.
Source: John Hutchinson, Structure of an Atom, http://cnx.org/content/m44315/1.1/.
Clearance: Creative Commons Attribution 3.0 Unported license (CC BY 3.0).
Slide 15
Description: Diagram of the nuclear deflection of alpha particles.
Source: Wikimedia Commons, http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Rutherford_gold_foil_experiment_results.svg.
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Slide 16
Description: Photo of James Chadwick.
Source: http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1935/chadwick-bio.html
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Slide 22
Description: Photo of Dmitri Mendeleev.
Source: Wikimedia Commons, http://commons.wikimedia.org/wiki/File:DIMendeleevCab.jpg.
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Slide 23
Description: Schema of typical mass spectrometer.
Source: Devon Fyson, http://pubs.usgs.gov/of/2001/ofr01-257/images/figure1.gif, part of http://pubs.usgs.gov/of/2001/ofr01-257/index.html
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Department of Interior.
Slide 24
Description: Photo of Henry Moseley.
Source: Wikimedia Commons, http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Henry_Moseley.jpg.
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Slide 27
Description: Illustration of deuterium and tritium
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Slide 29
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34
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