Estructura atómica y su evolución

1. ÁtomosÁtomos
La Historia de la Teoría AtómicaLa Historia de la Teoría Atómica

2. Atomic ModelsAtomic Models
 Este es el modelo de Bohr. EnEste es el modelo de Bohr. En
este modelo, el núcleo estáeste modelo, el núcleo está
orbitado por electrones, queorbitado por electrones, que
están en diferentes niveles deestán en diferentes niveles de
energía.energía.
 Un modelo utiliza ideas paraUn modelo utiliza ideas para
explicar hechosexplicar hechos
 Un modelo se puede cambiarUn modelo se puede cambiar
como se recoge informacióncomo se recoge información
nueva.nueva.

3.  El modelo atómicoEl modelo atómico
ha cambiado a loha cambiado a lo
largo de los siglos,largo de los siglos,
a partir del 400a partir del 400
AC, cuando seAC, cuando se
veía como unaveía como una
bola de billar →bola de billar →

4. ¿Quiénes son estos hombres?¿Quiénes son estos hombres?
En esta lección, vamos a
aprender acerca de los
hombres cuyas misiones han
sido entender la naturaleza
fundamental del universo, los
cuales ayudaran a definir
nuestros puntos de vista.

5. DemócritoDemócrito
Demócrito comenzó la búsquedaDemócrito comenzó la búsqueda
de una descripción de lade una descripción de la
materia hace más de 2400materia hace más de 2400
años.años.
Preguntó: la materia se podíaPreguntó: la materia se podía
dividir en trozos cada vez másdividir en trozos cada vez más
pequeños infinitamente, o habíapequeños infinitamente, o había
un límite al número de vecesun límite al número de veces
que un trozo de materia seque un trozo de materia se
podía dividir?podía dividir?
400 BC

6. AtomosAtomos Su teoría: La materia no podíaSu teoría: La materia no podía
dividirse en pedazos cadadividirse en pedazos cada
vez más pequeñosvez más pequeños
infinitamente, con el tiempoinfinitamente, con el tiempo
se obtendría el más pequeñose obtendría el más pequeño
pedazo posible.pedazo posible.
Esta pieza sería indivisible.Esta pieza sería indivisible.
Llamó a la pieza más pequeñaLlamó a la pieza más pequeña
de la materia "átomos", esde la materia "átomos", es
decir "no podría ser cortada."decir "no podría ser cortada."

7.  Para Demócrito, losPara Demócrito, los
átomos eran partículasátomos eran partículas
pequeñas y duras quepequeñas y duras que
eran todos hechos deleran todos hechos del
mismo material peromismo material pero
eran diferentes formaseran diferentes formas
y tamaños.y tamaños.
 Los átomos eranLos átomos eran
infinitos en número,infinitos en número,
siempre en movimientosiempre en movimiento
y capaz de unir.y capaz de unir.

8. Esta teoría fue ignorada yEsta teoría fue ignorada y
olvidada durante más de 2000olvidada durante más de 2000
años!años!

9. ¿Por qué?¿Por qué?Los filósofosLos filósofos
eminentes de laeminentes de la
época, Aristótelesépoca, Aristóteles
y Platón, teníany Platón, tenían
una teoría másuna teoría más
respetada, (y enrespetada, (y en
última instanciaúltima instancia
equivocada).equivocada).
Aristóteles y Platón favorecieron el enfoque de los
4 elementos: tierra, fuego, aire y agua de la
naturaleza de la materia. Sus ideas dominaron a
causa de su eminencia como filósofos. La idea
átomos fue enterrado durante aproximadamente
2000 años.

10. Modelo de DaltonModelo de Dalton
A principios de 1800, elA principios de 1800, el
químico Inglés Johnquímico Inglés John
Dalton realizar una serieDalton realizar una serie
de experimentos quede experimentos que
finalmente condujeron afinalmente condujeron a
la aceptación de la ideala aceptación de la idea
de los átomos.de los átomos.

11. Teoría de DaltonTeoría de Dalton
 Se deduce que todos losSe deduce que todos los
elementos están compuestos deelementos están compuestos de
átomos. Los átomos sonátomos. Los átomos son
partículas indivisibles epartículas indivisibles e
indestructibles.indestructibles.
 Los átomos de un mismoLos átomos de un mismo
elemento son exactamenteelemento son exactamente
iguales.iguales.
 Los átomos de diferentesLos átomos de diferentes
elementos son diferentes.elementos son diferentes.
 Los compuestos se forman porLos compuestos se forman por
la unión de átomos de dos ola unión de átomos de dos o
más elementos.más elementos.

12. Esta teoría se convirtióEsta teoría se convirtió
en una de las bases deen una de las bases de
la química moderna.la química moderna.

13. Pudín de ciruelo Modelo dePudín de ciruelo Modelo de
ThomsonThomson
En 1897, el científicoEn 1897, el científico
Inglés JJ ThomsonInglés JJ Thomson
proporciona elproporciona el
primer indicio deprimer indicio de
que un átomo estáque un átomo está
compuesto decompuesto de
partículas aún máspartículas aún más
pequeñas.pequeñas.

14.  Propuso un modeloPropuso un modelo
del átomo que adel átomo que a
veces se llama elveces se llama el
modelo de "pudín demodelo de "pudín de
ciruelo".ciruelo".
 Los átomos estabanLos átomos estaban
hechos de unahechos de una
sustancia de cargasustancia de carga
positiva conpositiva con
electrones cargadoselectrones cargados
negativamentenegativamente
esparcidos, comoesparcidos, como
pasas en un pudín.pasas en un pudín.

15.  Thomson estudióThomson estudió
el paso de unael paso de una
corrientecorriente
eléctrica a travéseléctrica a través
de un gas.de un gas.
 A medida que laA medida que la
corriente quecorriente que
pasa a través delpasa a través del
gas, quegas, que
despedía rayosdespedía rayos
de partículas conde partículas con
carga negativa.carga negativa.

16.  Esto sorprendió a Thomson,Esto sorprendió a Thomson,
debido a que los átomos deldebido a que los átomos del
gas eran sin carga.gas eran sin carga.
¿De dónde
vienen?

17. Thomson llegó a laThomson llegó a la
conclusión de que lasconclusión de que las
cargas negativascargas negativas
vinieron de dentro delvinieron de dentro del
átomo.átomo.
Una partícula másUna partícula más
pequeño que unpequeño que un
átomo tenía queátomo tenía que
existir.existir.
El átomo era divisible!El átomo era divisible!
 Thomson llamóThomson llamó
"corpúsculos", con carga"corpúsculos", con carga
negativa que hoy senegativa que hoy se
conoce como losconoce como los
electrones.electrones.
 Dado que el gas eraDado que el gas era
conocido por ser neutral,conocido por ser neutral,
que no tiene carga,que no tiene carga,
razonó que debe haberrazonó que debe haber
partículas con cargapartículas con carga
positiva en el átomo.positiva en el átomo.
 Pero nunca pudoPero nunca pudo
encontrarlos.encontrarlos.

18. Experimento lámina de oro deExperimento lámina de oro de
RutherfordRutherford
 En 1908, el físicoEn 1908, el físico
Inglés ErnestInglés Ernest
Rutherford estabaRutherford estaba
trabajando en untrabajando en un
experimento queexperimento que
parecía tener pocoparecía tener poco
que ver conque ver con
desentrañar losdesentrañar los
misterios de lamisterios de la
estructura atómica.estructura atómica.

19.  El experimento de Rutherford, consistía en disparar unEl experimento de Rutherford, consistía en disparar un
chorro de pequeñas partículas cargadas positivamentechorro de pequeñas partículas cargadas positivamente
en una fina lámina de oro (2000 átomos de espesor)en una fina lámina de oro (2000 átomos de espesor)

21.  Esto sólo puede significar que los átomos de oroEsto sólo puede significar que los átomos de oro
en la hoja eran en su mayoría espacio abierto.en la hoja eran en su mayoría espacio abierto.
Los átomos no eran un budín de llenado con unLos átomos no eran un budín de llenado con un
material cargado positivamente.material cargado positivamente.
 Rutherford concluyó que un átomo tenía unRutherford concluyó que un átomo tenía un
pequeño centro denso, cargado positivamentepequeño centro denso, cargado positivamente
que repelió su carga positiva "balas".que repelió su carga positiva "balas".
 Llamó al centro del átomo del "núcleo"Llamó al centro del átomo del "núcleo"
 El núcleo es muy pequeño comparado con elEl núcleo es muy pequeño comparado con el
átomo como un todo.átomo como un todo.

22.  Rutherford dedujo queRutherford dedujo que
todas las partículastodas las partículas
con carga positiva decon carga positiva de
un átomo estabanun átomo estaban
contenidos en elcontenidos en el
núcleo. Las partículasnúcleo. Las partículas
cargadascargadas
negativamente senegativamente se
dispersaron fuera deldispersaron fuera del
núcleo alrededor delnúcleo alrededor del
borde del átomo.borde del átomo.

23. Modelo de BohrModelo de Bohr
En 1913, el científicoEn 1913, el científico
danés Niels Bohrdanés Niels Bohr
propuso una mejora. Enpropuso una mejora. En
su modelo, colocó cadasu modelo, colocó cada
electrón en un nivel deelectrón en un nivel de
energía específico.energía específico.

24. De acuerdo con elDe acuerdo con el
modelo atómico demodelo atómico de
Bohr, los electrones seBohr, los electrones se
mueven en órbitasmueven en órbitas
definidas alrededor deldefinidas alrededor del
núcleo, al igual que losnúcleo, al igual que los
planetas giranplanetas giran
alrededor del sol.alrededor del sol.
Estas órbitas o nivelesEstas órbitas o niveles
de energía, sede energía, se
encuentran en ciertasencuentran en ciertas
distancias del núcleo.distancias del núcleo.

25. Model de ondas

26.  El modelo atómico deEl modelo atómico de
hoy se basa en loshoy se basa en los
principios de laprincipios de la
mecánica ondulatoria.mecánica ondulatoria.
 De acuerdo con laDe acuerdo con la
teoría de la mecánicateoría de la mecánica
ondulatoria, losondulatoria, los
electrones no seelectrones no se
mueven alrededor demueven alrededor de
un átomo en unaun átomo en una
trayectoria definida,trayectoria definida,
como los planetascomo los planetas
alrededor del sol.alrededor del sol.

27.  De hecho, es imposible para determinar laDe hecho, es imposible para determinar la
ubicación exacta de un electrón. La ubicaciónubicación exacta de un electrón. La ubicación
probable de un electrón se basa en la cantidadprobable de un electrón se basa en la cantidad
de energía tiene el electrón.de energía tiene el electrón.
 Según el modelo atómico moderno, en el átomoSegún el modelo atómico moderno, en el átomo
tiene un pequeño núcleo cargado positivamentetiene un pequeño núcleo cargado positivamente
rodeado por un gran región en la que hayrodeado por un gran región en la que hay
suficientes electrones para hacer un átomosuficientes electrones para hacer un átomo
neutral.neutral.

28. Electron Cloud:Electron Cloud:
 Un espacio en el que losUn espacio en el que los
electrones tienden a serelectrones tienden a ser
encontrado.encontrado.
 Los electrones giran alrededorLos electrones giran alrededor
del núcleo de los miles dedel núcleo de los miles de
millones veces en un segundomillones veces en un segundo
 Ellos no se mueven alrededor deEllos no se mueven alrededor de
los patrones al azar.los patrones al azar.
 Ubicación de electrones dependeUbicación de electrones depende
de la cantidad de energía tiene elde la cantidad de energía tiene el
electrón.electrón.

29. indivisibleindivisible ElectronElectron NucleoNucleo OrbitsOrbits Nube deNube de
ElectroneElectrone
ss
GriegoGriego XX
DaltonDalton XX
ThomsonThomson XX
RutherfordRutherford XX XX
BohrBohr XX XX XX
WaveWave XX XX XX

31. ¿Qué fuerzas sostienen el¿Qué fuerzas sostienen el
átomo juntos?átomo juntos?
Fuerza débilFuerza débil
trabaja con los quarks y lostrabaja con los quarks y los
leptones y decide cómoleptones y decide cómo
cambian los saborescambian los sabores
ayuda a estabilizar losayuda a estabilizar los
núcleos a través de lanúcleos a través de la
desintegración betadesintegración beta
distancias más cortas que ladistancias más cortas que la
fuerza fuerte!fuerza fuerte!
GrabedadGrabedad
Desde este ata el asuntoDesde este ata el asunto
juntos basa en masa,juntos basa en masa,
creemos que esto nocreemos que esto no
juega ningún papel en losjuega ningún papel en los
átomosátomos
Electromagnético
Iguales se repelen,
los opuestos se atraen (+ o -)
Fuerza fuerte
interactúa con hadrones
o nucleones por lo que los protones
y neutrones los une sólo funciona a
distancias
menor que 1
cuadrillonésima de un metro !!!

32. Así que las partículas subatómicasAsí que las partículas subatómicas
son en sí mismos hechos deson en sí mismos hechos de
partículas más pequeñas!partículas más pequeñas!
 Las partículas subatómicas compuestas por puntos enLas partículas subatómicas compuestas por puntos en
movimiento rápido de energía llamados quarksmovimiento rápido de energía llamados quarks
 Cálculos Quark? (Por protones y neutrones)Cálculos Quark? (Por protones y neutrones)
 Cada protón es de 2 quarks arriba y 1 quark abajoCada protón es de 2 quarks arriba y 1 quark abajo
 2 (3.2) - 1 (1/3) = 4/3 a 1/3 = 3/3 o 12 (3.2) - 1 (1/3) = 4/3 a 1/3 = 3/3 o 1
 Cada neutrones es 2 quarks abajo y 1 quark arribaCada neutrones es 2 quarks abajo y 1 quark arriba
 2 (-1/3) + 2/3 = 02 (-1/3) + 2/3 = 0
 Cada electrón se compone de 2 quarks abajoCada electrón se compone de 2 quarks abajo
 3 (-1/3) = -13 (-1/3) = -1

33. ¿Qué es un quark, entonces?¿Qué es un quark, entonces?
El se mantienenEl se mantienen
unidos por la fuerzaunidos por la fuerza
nuclear fuerte.nuclear fuerte.
partícula fundamental que
posee carga eléctrica
y la carga de "fuerte".
Ellos se combinan en
grupos de
dos o tres para formar
mesones y bariones

34. Hay varios tipos de quarksHay varios tipos de quarks
quarks vienen en seis especies diferentesquarks vienen en seis especies diferentes
(los físicos los llaman 'modelos')(los físicos los llaman 'modelos')
Cada modelo tiene masa unica.Cada modelo tiene masa unica.

35. Así que, ¿hay otrasAsí que, ¿hay otras
características de los quarks?características de los quarks?
Los dos son más ligeroLos dos son más ligero
'arriba' y 'abajo' quarks'arriba' y 'abajo' quarks
Ellos combinan para formarEllos combinan para formar
protones y neutrones.protones y neutrones.
Los quarks más pesados no
son
encontrado en la naturaleza
y tienen
hasta ahora sólo se ha
observado
en los aceleradores de
partículas.

37. ¿Cómo se descubren nuevas¿Cómo se descubren nuevas
partículas?partículas?
http://www.youtube.com/watch?
v=V0KjXsGRvoA

38. ¿Cómo funcionan los aceleradores?¿Cómo funcionan los aceleradores?