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MODELOS ATOMICOS
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TEORIA DE DALTON
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LA MATERIA,SOLO EN EL AÑO 1809, JOHN DALTON (1766-1844),UN
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A MEDIADOS DEL SIGLO XVIII, EL ESTADOUNIDENSE BENJAMÍN
FRANKLIN (1706-1790) ESTUDIO EL FENÓMENO DE LA ELECTRICIDAD,
CONOCIDO YA DESDE LA ÉPOCA DE LOS GRIEGOS Y COMPROBÓ QUE
LOS RAYOS DE LA TORMENTA SE ORIGINABAN POR DESCARGAS
ELECTRÓNICAS EN EL AIRE. MAS TARDE, CON EL TRABAJO DEL FÍSICO
ITALIANO ALESSANDRI VOLTA (1745-1827) ESTOS CONOCIMIENTOS DE
INCREMENTARON. VOLTA FUE EL INVENTOR DE LA PILA QUE PERMITIÓ
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DEL SIGLO PASADO, EL TRABAJO DE VOLTA FUE AMPLIADO POR EL
INGLES MICHAEL FARADAY (1791-1867) AL FORMULAR LAS LEYES DE LA
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WILLIAM CROOKES, MEDIANTE DISPOSITIVOS LLAMADOS TUBOS DE
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METÁLICOS CONECTADO EN LOS EXTREMO DE UN TUBO CON GAS
ENRARECIDO. CUANDO LA DESCARGA ERA LO SUFICIENTEMENTE
GRANDE, SE OBSERVAN RÁFAGAS E IMÁGENES LUMINOSAS EN EL AIRE
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DESAPARECÍA, A PESAR DE QUE LA CORRIENTE ELÉCTRICA SEGUÍA
PRODUCIENDO RAYOS INVISIBLES.
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IBAN DEL ELECTRODO NEGATIVO (CÁTODO) AL ELECTRODO POSITIVO
(ANOBIO). ADEMÁS ESTOS RAYOS SIEMPRE SE TRASMITÍAN EN LÍNEA RECTA.
EN 1897, EL INGLES JOSEPH THOMSON(1856-1940) DILUCIDO LA NATURALEZA
EXACTA DE LOS RAYOS CATÓDICOS. DESCUBRIÓ QUE LOS AYOS CATÓDICOS
ERAN DESVIADOS DE SU TRAYECTORIA RECTILÍNEA TANTO POR CAMPO
ELÉCTRICOS COMO MAGNÉTICOS. COMO LA LUZ ORDINARIA NOES AFECTADA
POR UN IMÁN, ESTOS RAYOS POSEÍAN UNA PROPIEDAD DE LA MATERIA Y NO
DE LA LUZ. ASÍ, POSTULO QUE LOS RAYOS CATÓDICOS ERA UN HAZ DE
PARTÍCULAS NEGATIVAS A LA CUALES LLAMO ELECTRONES. THOMSON HIZO
PARA ESTOS RAYOS A TRAVÉS DE CAMPOS ELECTICOS Y MAGNÉTICOS,
DETERMINANDO ASÍ LA VELOCIDAD CON LA QUE VIAJABAN Y LA RELACIÓN
CARGA/MASA ENTRE ELLOS.
EL HECHO DE QUE LOS ELECTRONES SE PUDIERAN OBTENER DESDE EL
CATADO METÁLICO DEL TUBO DE DESCARGAS, Y MAGNETISMOS, DEMOSTRABA
QUE ESTAS PARTÍCULAS ERAN PARTE DE LOS ÁTOMOS: EL ÁTOMO INDIVISIBLE
DE DALTON COMO TEORÍAS PASABA A LA HISTORIA.
2.3.DESCUBRIMIENTO DEL PROTÓN
EN 1886, EUGEN GOLDSTEIN (1850-1930) UTILIZO UN TUBO DE RAYOS
CATÓDICOS CON EL CÁTODO PERFORADO Y OBSERVADO OTRO TIPO DE
RAYOS QUE PROCEDÍAN DE ÁNODO, ESTOS ATRAVESABAN LA
PERFORACIONES DEL CÁTODO ILUMINADO LA ZONA POSTERIOR ESTE. A
ESTOS RAYOS LES LLAMO RAYOS CANALES :TENÍAN LAS PROPIEDADES DE
DESVIARSE POR CAMPOS ELÉCTRICOS Y MAGNÉTICOS, SU CARGA ERA
POSITIVA Y SU RELACIÓN MASA/CARGA ERA MUCHO MENOR QUE EL VALOR
OBTENIDO PARA LA DE LOS ELECTRONES Y DEPENDÍA DEL GAS QUE
TUVIERA EL TUBO.
MAS TARDE, SE COMPROBÓ QUE LOS RAYOS CANALES ERAN PARTÍCULAS
POSITIVAS Y QUE SU MASA DEPENDÍA DEL GAS QUE ESTABA DENTRO DEL
TUBO.
2.4.MODELO DE THOMSON
EL RECONOCIMIENTO DE ELECTRONES Y PATRONES COMO PARTÍCULAS
FUNDAMENTALES DE LOS ÁTOMOS, PERMITIÓ A THOMSON PROPONER UNA
NUEVA TEORÍA ATÓMICA CONOCIDA COMO EL MODELO ATÓMICO DE
THOMSON. RECORDEMOS QUE EN CIENCIAS CORRESPONDE A LA IMAGEN
MENTAL O A LA REPRESENTACIÓN FÍSICA QUE SIMULA ALGÚN FENÓMENO
QUE NO PODEMOS VER NI CON VIVENCIAR DIRECTAMENTE.
EL MODELO ATÓMICO DE THOMSON PLANTEA QUE EL ÁTOMO ES UNA
UNIDAD FUNDAMENTAL DE TODA MATERIA, QUE ES NEUTRA Y QUE
ESTA FORMADA POR IGUAL CANTIDAD DE PARTÍCULAS CON CARGA
POSITIVA Y CON CARGA NEGATIVA.
3.2.MODELO ATÓMICO DE
RUTHERFORD. DESCUBRIMIENTO
DEL NÚCLEO
EN 1909 EL NEOZELANDÉS ERNESTO RUTHERFORD (1871-1937) LLEVO A
CABO SU EXPERIMENTO QUE DEMOSTRÓ QUE LOS ÁTOMOS NO ERAN
ESFERAS SOLIDAS INDIVISIBLE COMO PROPONÍA DALTON.
RUTHERFORD DISEÑO UN DISPOSITIVO MEDIANTE EL CUAL
BOMBARDEABA LAMINAS MUY FINA DE ORO CON LA PARTÍCULA ALFA
EMITIDA POR MATERIALES RADIACTIVOS. OBSERVO QUE LA MAYORÍA
DE LAS PARTÍCULAS ATÓMICA ATRAVESABAN LA LAMINA METÁLICA
COMO SI ESTA NO EXISTIERA Y SOLO UNA POCAS CHOCABAN CON EL
METAL Y NO REBOTABA. LA MAGNITUD DE ESTAS DESVIACIONES NON
ERA LA MISMA PARA TODAS LAS PARTÍCULAS Y UNAS POCAS ERAN
FUERTEMENTE REPELIDAS Y SU TRAYECTORIA SE INVERTÍA EN 180°
(FIGURA8).
BASÁNDOSE EN ESTOS RESULTADOS , RUTHERFORD POSTULO QUE
CADA ÁTOMO TENIA UNA ZONA CENTRAL DENSA Y PEQUEÑA A LA CUAL
LLAMO NÚCLEO ATÓMICO. EL NÚCLEO ATÓMICO DEBÍA SER POSITIVO
PUESTO QUE LAS PARTÍCULAS ALFA TAMBIÉN POSITIVA ERAN
RECHAZADAS AL CHOCAR CONTRA LOS NÚCLEOS DEL METAL.
DE ESTA MANERA EL MODELO ATÓMICO QUE POSTULO RUTHERFORD
DEJA CLARO QUE LOS ÁTOMOS TIENEN UN NÚCLEO CENTRAL
CARGADO POSITIVAMENTE Y EN EL REÚNE LA MAYOR PARTE DE LA
MASA ATÓMICA , Y QUE LOS ELECTRONES SE MUEVEN ENTORNO AL
NÚCLEO, OCUPANDO UN GRAN ESPACIO VACÍO PARA FORMAR EL
VOLUMEN TOTAL DEL NÚCLEO (FIGURA 9). LA CARGA NEGATIVA DE LOS
ELECTRONES CONTRARRESTA LA CARGA POSITIVA DEL NÚCLEO, POR
LO CUAL EL ÁTOMO ES NEUTRO.
3.6.INCONSISTENCIA DEL MODELO
DE RUTHERFORD
DESACUERDO CON LOS SUPUESTOS DE LA FÍSICA CLÁSICA, TODA
PARTÍCULA ACELERADA COMO ES EL CASO DEL ELECTRÓN CUANDO
GIRA DESCUBRIENDO UNA ORBITA, EMITE ENERGÍA EN FORMA DE
RADIACIÓN ELECTROMAGNÉTICA.
EN CONSECUENCIA EL ELECTRÓN PERDERÍAS ENERGÍA DE FORMA
CONTINUA Y DARÍA LUGAR A ESPECTROS DE EMISIÓN CONTINUOS, LO
CUAL ESTA EN CONTRADICCIÓN CON LO QUE SE OBSERVA EN
REALIDAD.
POR OTRA PARTE LA PERDIDA CONTINUA DE ENERGÍA PROVOCARÍA
QUE LOS ELECTRONES TUVIERAN QUE MOVERSE CADA VES MAS
RÁPIDO Y A DISTANCIA DEL NÚCLEO CADA VES MAS CORTAS, HASTA
QUE FINALMENTE TERMINE PRECIPITÁNDOSE EN EL NÚCLEO(
CASTATROFEATOMICA). POR LO TANTO LOS ÁTOMOS NO SERIAN
ESTABLES MIENTRAS QUE EN LA REALIDAD ES QUE SI LO SON. EN
DEFINITIVA SI SE ACEPTABA COMO VALIDOS LOS PRINCIPIOS DE LA
FÍSICA CLÁSICA, EL MODELO DE RUTHERFORD DEBIÓ SER
DESECHADO.
3.7.descubrimiento del neutrón
RUTHERFORD BASÁNDOSE EN EL CONOCIMIENTO DE QUE LA
PARTÍCULA ALFA TENIA UNA CARGA DE +2 (2 PROTONES) Y UNA MASA 4
VECES MAYOR QUE LA DEL PROTÓN ADEMÁS QUE LA MASA DE LOS
ELECTRONES ERA MUCHÍSIMO MENOR A LA DE LOS PROTONES,
PREDIJO QUE DEBÍA EXISTIR PARTÍCULAS NEUTRA SIN CARGA Y CON
UNA MASA CERCANA A LA DEL PROTÓN.
AÑOS MAS TARDE EN 1932 EL INGLES JAMES CHADWICK (1891-
1974) COMPROBÓ AL BOMBARDEAR ÁTOMOS DE BERILIO CON
PARTÍCULAS ALFA DE ALTA ENERGÍA LA EMISIÓN DE
PARTÍCULAS NEUTRAS LOS NEUTRONES.
3.8.isotopos
SE LLAMA NUMERO ATÓMICO (Z) AL NUMERO DE PROTONES QUE
TIENE UN ÁTOMO Y NUMERO MÁSICO (A) AL NUMERO DE MEUCONES
(PROPONES Y NEUTRONES) QUE TIENE UN ÁTOMO.
A PESAR DE TENER EL MISMO NUMERO DE PROTONES UN ÁTOMO DEL
MISMO ELEMENTO PUEDE TENER DIFERENTE NUMERO DE
NEUTRONES. DE ESTA MANERA LOS ÁTOMOS DE UN ELEMENTO
SIEMPRE TIENE EL MISMO NUMERO ATÓMICO PERO PUEDE TENER
DISTINTOS NÚMEROS MÁSICOS. SE LLAMA ISOTOPOS A LOS ÁTOMOS
DE UN MISMO ELEMENTO QUE SE DIFERENCIA DE SU NUMERO
MÁSICO. UN ELEMENTO QUÍMICO ESTA FORMADO GENERALMENTE
POR UNA MEZCLA DE ISOTOPOS.
Modelo atómico de Bohr
4.1.la hipótesis de Planck
EN 1900 EL FÍSICO ALEMÁN MAX PACK REVOLUCIONO LOS CONCEPTOS
DE LA ÉPOCA AL EXPLICAR EL FENÓMENO DE ENERGÍA RADIANTE.
EN UNIFORME PRESENTADO ANTE LA SOCIEDAD ALEMANA DE FÍSICA,
PROPUSO LA SIGUIENTE HIPÓTESIS:
 LA MATERIA ESTA FORMADA POR PARTÍCULAS (MOLÉCULAS,
ÁTOMOS, ELECTRONES, ETC…)QUE OSCILAN EMITIENDO ENERGÍA
EN FORMA DE RADIACIÓN ELECTROMAGNÉTICA.
 LA ENERGÍA QUE EMITEN ESTAS PARTÍCULAS NO PUEDEN TENER
CUALQUIER VALOR, SINO ALGUNOS VALORES QUE SON MÚLTIPLOS
DE UNA CANTIDAD DISCRETA DE ENERGÍA, LLAMADO CUANTO.
 EL VALOR DE CUANTO ES DIRECTAMENTE PROPORCIONAL A LA
FRECUENCIA DELA REDICIÓN EMITIDA . TANTO LA ENERGÍA DE UN
CUANTO COMO LA FRECUENCIAS SE RELACIONA
MATEMÁTICAMENTE.
 LA ENERGÍA SOLO PUEDE ABSORBERSE O EMITIRSE EN CUANTOS
COMPLEJOS LA ENERGÍA TOTAL EMITIDA O ABSORBIDA SERÁ IGUAL
AL NUMERO ENTERO DE CUANTO O (PAQUETES) DE ENERGÍA.
4.2.MODELO DE BOHR
EN 1913, EL FÍSICO DANÉS NIELS BOHR (1885-1962),BASÁNDOSE EN LA
HIPÓTESIS DE PLANCK, REALIZO OTROS EXPERIMENTOS PARA FORMULAR
UN NUEVO MODELO ATÓMICO QUE RESOLVÍA EL PROBLEMA DE LA
INESTABILIDAD DEL ÁTOMO DE RUTHERFORD.
EN ESTE MODELO SE MANTIENE LA ESTRUCTURA PLANETARIA PROPUESTA
DE RUTHERFORD, PERO SE UTILIZAN LOS PRINCIPIOS CUÁNTICOS SOBRE
LA EMISIÓN DE ENERGÍA, INTRODUCIENDO UNA SERIE DE CONDICIONES
SOBRE EL COMPORTAMIENTO DEL ELECTRÓN:
AUNQUE LOS ELECTRONES GIRAN ALREDEDOR DEL NÚCLEO, NO TODAS
LAS ORBITAS QUE DESCRIBEN SON ESTABLES SINO TAN SOLO UN NUMERO
LIMITADOS DE ELLAS. ES DECIR, EL ELECTRÓN NO PUEDE MOVERSE A
CUALQUIER DISTANCIA DEL NÚCLEO, SINO A DISTANCIA DETERMINADAS.
CUANDO UN ELECTRÓN SE ENCUENTRA EN UN NIVEL ESTABLE , NO EMITE
ENERGÍA. LOS ELECTRONES SOLOS PUEDEN GANAR O PERDER ENERGÍA
CUANDO SALTAN DE UNA ORBITA A OTRA.
EL MODELO DE BOHR POSTULA ENTONCES, QUE EL MOVIMIENTO DE LOS
ELECTRONES ESTÁN CONDICIONADO A CIERTA ORBITA DE ENERGÍA
DEFINIDA. LAS ORBITAS DESCRITAS POR UN ELECTRÓN O GRUPO DE
ELECTRONES TIENE UNA DETERMINADA DISTANCIA DEL NÚCLEO. ASÍ,
MIENTRAS MAS LEJOS SE ENCUENTRA UN ELECTRÓN DEL NÚCLEO, MAYOR
SERÁ SU ENERGÍA.
MODELO ATOMICO ACTUAL
EL MODELO ATÓMICO ACTUAL SE CONSTRUYE BAJO LOS SIGUIENTES
SUPUESTOS:
1. TODO ELECTRÓN EN MOVIMIENTO LLEVA ASOCIADA UNA ONDA. EL
COMPORTAMIENTO DEL ELECTRÓN SE DESCRIBE MEDIANTE UNA
ECUACIÓN LLAMADA ECUACIÓN ONDA.
2. PUESTO QUE NO ES POSIBLE CONOCER TODO SOBRE EL ELECTRÓN
DURANTE TODO EL TIEMPO SE EMPLEA PROBABILIDADES PARA
INDICAR SU POSICIÓN, VELOCIDAD, ENERGÍA, ETC..
3. LA ENERGÍA DE LOS ELECTRONES ESTA CUANTIADA, ES DECIR,
SOLO PUEDE TENER CIERTOS VALORES Y NO PUEDE TENER NINGÚN
OTRO.
5.1. la ecuación de Schrödinger y los
números cuánticos
EN ,1926, EL FÍSICO AUSTRIACO ERWIN SCHRÖDINGER (1887-1961)
DESCUBRIÓ COMPORTAMIENTO DEL ELECTRÓN EN UN ÁTOMO DE
ACUERDO CON CONSIDERACIONES ESTADÍSTICAS.
SCHRÖDINGER CONSIDERO QUE LA TRAYECTORIA DEFINIDA DEL
ELECTRÓN, SEGÚN BORDEE SUSTITUIRSE POR LA PROBABILIDAD DE
HALLARLO EN UNA ZONA DE ESPACIO ATÓMICO ; ESTA PROBABILIDAD
ES TAMBIÉN LA DENSIDAD ELECTRÓNICA O NUBE DE CARGA
ELECTRÓNICA, DE MODO QUE LAS REGIONES DONDE EXISTEN UNA
ALTA PROBABILIDAD DE ENCONTRAR AL ELECTRONOS ZONAS DE ALTA
DENSIDAD ELECTRÓNICA. BAJO ESTE PLANTEAMIENTO, LOS ESTADOS
DE ENERGÍA PERMITIDOS PARA EL ELECTRÓN EN EL ÁTOMO,
LLAMADOS ORBITALES, QUEDA DESCRITOS POR MEDIO DE CUATRO
NÚMEROS CUÁNTICOS.
ESTAS SOLUCIONES PUEDEN REPRESENTARSE GRÁFICAMENTE POR
SER FUNCIONES MATEMÁTICAS. LAS GRAFICAS DELIMITAN UNA
REGIÓN DEL ESPACIO EN TORNO AL NÚCLEO, DONDE LA
PROBABILIDAD DE ENCONTRAR UN ELECTRÓN ES ELEVADA.
TRADICIONALMENTE SE LLAMA ORBITAL A CADA UNA DE ESTAS
ZONAS. ASÍ, UN ORBITAL ES UNA REGIÓN DEL ÁTOMO DONDE LA
PROBABILIDAD DE HALLAR UN ELECTO CON CIERTA ENERGÍA ES
CLAVADA.
5.2. LOS NÚMEROS CUÁNTICOS
PARA DESCUBRIR LA CARACTERÍSTICAS DE UN ELECTRÓN SITUADO EN
UN DETERMINADO ORBITAL, SE NECESITA CUATRO NÚMEROS
CUÁNTICOS, QUE SE REPRESENTAN MEDIANTE LAS LETRAS N, L, M Y M
EL SIGNIFICADO FÍSICO DE ESTOS NÚMEROS, ASÍ COMO LOS VALORES
QUE PUEDEN TOMAR, SE DESCRIBE DE LA SIGUIENTE MANERA:
NUMERO CUÁNTICO PRINCIPAL(N).ESTA RELACIONADO CON LA
ENERGÍA DEL ELECTRÓN. PARA EL ÁTOMO DE HIDROGENO, LA
ENERGÍA DEPENDE SOLO DE N. SI N AUMENTA, LA DISTANCIA DEL
ELECTRÓN AL NÚCLEO Y LA ENERGÍA QUE ESTA PARTÍCULA POSEE,
TAMBIÉN SE INCREMENTA. LOS VALORES QUE PUEDE TOMAR N ESTA
LIMITADO A LOS NÚMEROS NATURALES: 1, 2, 3, ETC.
NUMERO CUÁNTICO SECUNDARIO(L).DESIGNA LA FORMA DEL ORBITAL.
LOS POSIBLES VALORES DE L DEPENDE DE N, DE MODO QUE , PARA
CADA VALOR DE N, EL NUMERO CUÁNTICO L PUEDE TOMAR TODOS LOS
VALORES CORRESPONDIDOS ENTRE 0 Y N -1. POR EJEMPLO, SI N = 4, EL
NUMERO L PUEDE TOMAR LOS VALORES 0, 1, 2 Y 3. SE ACOSTUMBRA A
SIMBOLIZARON LETRAS LOS VALORES NUMÉRICOS QUE PUEDEN
TOMAR EL NÚMEROS CUÁNTICO L, SEGÚN:
NUMERO CUÁNTICO SECUNDARIO 0 1 2 3 4
SÍMBOLO DEL ORBITAL S P D F G
EL NUMERO CUÁNTICO L TAMBIÉN NOS INFORMA SOBRE LA
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UN ORBITAL ESFÉRICO, UN ORBITAL P ESTA FORMADO POR LOS
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Trabajo 10°

  • 1. ESCUELA MIXTA SAN CLEMENTE OWEN WATT MODELOS ATOMICOS GRADO: 10º BARRANQUILLA / ATLÁNTICO 2017
  • 2. TEORIA DE DALTON PUES DE MUCHOS PLANTEAMIENTOS ACECA DE LA CONSTITUCION DE LA MATERIA,SOLO EN EL AÑO 1809, JOHN DALTON (1766-1844),UN PROFESOR INGLES DE QUÍMICA, PUBLICO UNA OBRA REVOLUCIONARIA EN EL CUAL RECATABAN LAS IDEAS FORMULADAS POR DEMÓCRITO Y LEUCIPO 2000 AÑOS ATRÁS. EN SU OBRA, NUEVO SISTEMA DE LA FILOSOFÍA QUÍMICA, PLANTEO LA TEORÍA SOBRE LA NATURALEZA ATÓMICA DE LA MATERIA, EN UN INTENTO POR EXPLICAR LAS LEYES QUÍMICA DE LA ÉPOCA.
  • 3. LA TEORÍA DE DALTON SE CONOCE COMO LA PRIMERA TEORÍA ATÓMICA Y COMPRENDE TRES POSTULADOS : • CADA ELEMENTO QUÍMICO SE COMPONE DE PARTÍCULAS DIMINUTAS E INDIVISIBLE LLAMADAS ÁTOMOS. • LOS ÁTOMOS DE UN MISMO ELEMENTO TIENE PESOS Y PROPIEDADES IGUALES, PEO SON DIFERENTES DE LOS ÁTOMOS DE LOS DEMÁS ELEMENTOS. • EL CAMBIO QUÍMICO CONSISTE EN LA COMBINACIÓN, SEPARACIÓN O REORDENAMIENTO DE ÁTOMOS . • LOS ÁTOMOS DE DISTINTOS ELEMENTOS SE PUEDEN UNIR ENTRE SI, EN PROPORCIONES NUMÉRICAS SIMPLES. DALTON, ADEMÁS, DIO SÍMBOLO A ALGUNOS ELEMENTOS. ASÍ, EL SÍMBOLO DEL NITRÓGENO ERA Φ, EL DE CARBONO ● Y EL DEL OXIGENO O. A CONTINUACION MECIONAREMOS ALGUNOS MODELOS ATOMICOS Y LA BASE QUE SE UTILIZARON PARA LA POSTULACION.
  • 4. MODELO DE THOMSON 2.1.AL ANTERIOR DE LOS ÁTOMOS A MEDIADOS DEL SIGLO XVIII, EL ESTADOUNIDENSE BENJAMÍN FRANKLIN (1706-1790) ESTUDIO EL FENÓMENO DE LA ELECTRICIDAD, CONOCIDO YA DESDE LA ÉPOCA DE LOS GRIEGOS Y COMPROBÓ QUE LOS RAYOS DE LA TORMENTA SE ORIGINABAN POR DESCARGAS ELECTRÓNICAS EN EL AIRE. MAS TARDE, CON EL TRABAJO DEL FÍSICO ITALIANO ALESSANDRI VOLTA (1745-1827) ESTOS CONOCIMIENTOS DE INCREMENTARON. VOLTA FUE EL INVENTOR DE LA PILA QUE PERMITIÓ UTILIZAR POR PRIMERA VEZ LA CORRIENTE ELECTICA. A PRINCIPIOS DEL SIGLO PASADO, EL TRABAJO DE VOLTA FUE AMPLIADO POR EL INGLES MICHAEL FARADAY (1791-1867) AL FORMULAR LAS LEYES DE LA ELECTROLISIS, LA INDUCCIÓN ELECTROMAGNÉTICA Y LA CONDUCCIÓN DE LA ELECTRICIDAD DE LOS GASES.
  • 5. DURANTE MUCHOS AÑOS, LAS TEORÍAS DE LA ESTRUCTURAS DE LA MATERIA Y DE LA ELECTRICIDAD SE DESARROLLARON INDEPENDIENTEMENTE, PERO LOS EXPERIMENTOS DE DAVY Y FARADAY HICIERON PENSAR PARA EXISTÍAN CLARAS RELACIONES ENTRE LA FÍSICA Y LA QUÍMICA. LOS PRIMEROS EXPERIMENTOS REALIZADOS CON GASES SOMETIDOS A BAJAS PRESIONES Y A UNA DIFERENCIA DE POTENCIAL DE ALGUNOS MILES DE VOLTIOS, FUERON REALIZADOS POR EL CIENTÍFICO INGLES WILLIAM CROOKES, MEDIANTE DISPOSITIVOS LLAMADOS TUBOS DE DESCARGA, QUE SIRVIERON PARA EL DESCUBRIMIENTO DEL ELECTRÓN. 2.2. los tubos de descarga y el descubrimiento del electrón. CROOKES APLICO FUERTES DESCARGA ELÉCTRICAS A DISCOS METÁLICOS CONECTADO EN LOS EXTREMO DE UN TUBO CON GAS ENRARECIDO. CUANDO LA DESCARGA ERA LO SUFICIENTEMENTE GRANDE, SE OBSERVAN RÁFAGAS E IMÁGENES LUMINOSAS EN EL AIRE QUE OCUPABA EL TUBO. SI EN VES DE AIRE HABÍA OTRO GAS, LA LUZ TOMABA U COLOR DIFERENTE.
  • 6. SI SE ELIMINA EL GAS QUE LLEVABA EL TUBO, LA LUZ COLOREADA DESAPARECÍA, A PESAR DE QUE LA CORRIENTE ELÉCTRICA SEGUÍA PRODUCIENDO RAYOS INVISIBLES. DESCUBRIMIENTO DEL ELECTRÓN ESTOS RAYOS RECIBÍAN EL NOMBRE DE RAYOS CATÓDICOS PORQUE SIEMPRE IBAN DEL ELECTRODO NEGATIVO (CÁTODO) AL ELECTRODO POSITIVO (ANOBIO). ADEMÁS ESTOS RAYOS SIEMPRE SE TRASMITÍAN EN LÍNEA RECTA. EN 1897, EL INGLES JOSEPH THOMSON(1856-1940) DILUCIDO LA NATURALEZA EXACTA DE LOS RAYOS CATÓDICOS. DESCUBRIÓ QUE LOS AYOS CATÓDICOS ERAN DESVIADOS DE SU TRAYECTORIA RECTILÍNEA TANTO POR CAMPO ELÉCTRICOS COMO MAGNÉTICOS. COMO LA LUZ ORDINARIA NOES AFECTADA POR UN IMÁN, ESTOS RAYOS POSEÍAN UNA PROPIEDAD DE LA MATERIA Y NO DE LA LUZ. ASÍ, POSTULO QUE LOS RAYOS CATÓDICOS ERA UN HAZ DE PARTÍCULAS NEGATIVAS A LA CUALES LLAMO ELECTRONES. THOMSON HIZO PARA ESTOS RAYOS A TRAVÉS DE CAMPOS ELECTICOS Y MAGNÉTICOS, DETERMINANDO ASÍ LA VELOCIDAD CON LA QUE VIAJABAN Y LA RELACIÓN CARGA/MASA ENTRE ELLOS. EL HECHO DE QUE LOS ELECTRONES SE PUDIERAN OBTENER DESDE EL CATADO METÁLICO DEL TUBO DE DESCARGAS, Y MAGNETISMOS, DEMOSTRABA QUE ESTAS PARTÍCULAS ERAN PARTE DE LOS ÁTOMOS: EL ÁTOMO INDIVISIBLE DE DALTON COMO TEORÍAS PASABA A LA HISTORIA.
  • 7. 2.3.DESCUBRIMIENTO DEL PROTÓN EN 1886, EUGEN GOLDSTEIN (1850-1930) UTILIZO UN TUBO DE RAYOS CATÓDICOS CON EL CÁTODO PERFORADO Y OBSERVADO OTRO TIPO DE RAYOS QUE PROCEDÍAN DE ÁNODO, ESTOS ATRAVESABAN LA PERFORACIONES DEL CÁTODO ILUMINADO LA ZONA POSTERIOR ESTE. A ESTOS RAYOS LES LLAMO RAYOS CANALES :TENÍAN LAS PROPIEDADES DE DESVIARSE POR CAMPOS ELÉCTRICOS Y MAGNÉTICOS, SU CARGA ERA POSITIVA Y SU RELACIÓN MASA/CARGA ERA MUCHO MENOR QUE EL VALOR OBTENIDO PARA LA DE LOS ELECTRONES Y DEPENDÍA DEL GAS QUE TUVIERA EL TUBO. MAS TARDE, SE COMPROBÓ QUE LOS RAYOS CANALES ERAN PARTÍCULAS POSITIVAS Y QUE SU MASA DEPENDÍA DEL GAS QUE ESTABA DENTRO DEL TUBO. 2.4.MODELO DE THOMSON EL RECONOCIMIENTO DE ELECTRONES Y PATRONES COMO PARTÍCULAS FUNDAMENTALES DE LOS ÁTOMOS, PERMITIÓ A THOMSON PROPONER UNA NUEVA TEORÍA ATÓMICA CONOCIDA COMO EL MODELO ATÓMICO DE THOMSON. RECORDEMOS QUE EN CIENCIAS CORRESPONDE A LA IMAGEN MENTAL O A LA REPRESENTACIÓN FÍSICA QUE SIMULA ALGÚN FENÓMENO QUE NO PODEMOS VER NI CON VIVENCIAR DIRECTAMENTE.
  • 8. EL MODELO ATÓMICO DE THOMSON PLANTEA QUE EL ÁTOMO ES UNA UNIDAD FUNDAMENTAL DE TODA MATERIA, QUE ES NEUTRA Y QUE ESTA FORMADA POR IGUAL CANTIDAD DE PARTÍCULAS CON CARGA POSITIVA Y CON CARGA NEGATIVA. 3.2.MODELO ATÓMICO DE RUTHERFORD. DESCUBRIMIENTO DEL NÚCLEO EN 1909 EL NEOZELANDÉS ERNESTO RUTHERFORD (1871-1937) LLEVO A CABO SU EXPERIMENTO QUE DEMOSTRÓ QUE LOS ÁTOMOS NO ERAN ESFERAS SOLIDAS INDIVISIBLE COMO PROPONÍA DALTON. RUTHERFORD DISEÑO UN DISPOSITIVO MEDIANTE EL CUAL BOMBARDEABA LAMINAS MUY FINA DE ORO CON LA PARTÍCULA ALFA EMITIDA POR MATERIALES RADIACTIVOS. OBSERVO QUE LA MAYORÍA DE LAS PARTÍCULAS ATÓMICA ATRAVESABAN LA LAMINA METÁLICA COMO SI ESTA NO EXISTIERA Y SOLO UNA POCAS CHOCABAN CON EL METAL Y NO REBOTABA. LA MAGNITUD DE ESTAS DESVIACIONES NON ERA LA MISMA PARA TODAS LAS PARTÍCULAS Y UNAS POCAS ERAN FUERTEMENTE REPELIDAS Y SU TRAYECTORIA SE INVERTÍA EN 180° (FIGURA8).
  • 9. BASÁNDOSE EN ESTOS RESULTADOS , RUTHERFORD POSTULO QUE CADA ÁTOMO TENIA UNA ZONA CENTRAL DENSA Y PEQUEÑA A LA CUAL LLAMO NÚCLEO ATÓMICO. EL NÚCLEO ATÓMICO DEBÍA SER POSITIVO PUESTO QUE LAS PARTÍCULAS ALFA TAMBIÉN POSITIVA ERAN RECHAZADAS AL CHOCAR CONTRA LOS NÚCLEOS DEL METAL. DE ESTA MANERA EL MODELO ATÓMICO QUE POSTULO RUTHERFORD DEJA CLARO QUE LOS ÁTOMOS TIENEN UN NÚCLEO CENTRAL CARGADO POSITIVAMENTE Y EN EL REÚNE LA MAYOR PARTE DE LA MASA ATÓMICA , Y QUE LOS ELECTRONES SE MUEVEN ENTORNO AL NÚCLEO, OCUPANDO UN GRAN ESPACIO VACÍO PARA FORMAR EL VOLUMEN TOTAL DEL NÚCLEO (FIGURA 9). LA CARGA NEGATIVA DE LOS ELECTRONES CONTRARRESTA LA CARGA POSITIVA DEL NÚCLEO, POR LO CUAL EL ÁTOMO ES NEUTRO. 3.6.INCONSISTENCIA DEL MODELO DE RUTHERFORD DESACUERDO CON LOS SUPUESTOS DE LA FÍSICA CLÁSICA, TODA PARTÍCULA ACELERADA COMO ES EL CASO DEL ELECTRÓN CUANDO GIRA DESCUBRIENDO UNA ORBITA, EMITE ENERGÍA EN FORMA DE RADIACIÓN ELECTROMAGNÉTICA.
  • 10. EN CONSECUENCIA EL ELECTRÓN PERDERÍAS ENERGÍA DE FORMA CONTINUA Y DARÍA LUGAR A ESPECTROS DE EMISIÓN CONTINUOS, LO CUAL ESTA EN CONTRADICCIÓN CON LO QUE SE OBSERVA EN REALIDAD. POR OTRA PARTE LA PERDIDA CONTINUA DE ENERGÍA PROVOCARÍA QUE LOS ELECTRONES TUVIERAN QUE MOVERSE CADA VES MAS RÁPIDO Y A DISTANCIA DEL NÚCLEO CADA VES MAS CORTAS, HASTA QUE FINALMENTE TERMINE PRECIPITÁNDOSE EN EL NÚCLEO( CASTATROFEATOMICA). POR LO TANTO LOS ÁTOMOS NO SERIAN ESTABLES MIENTRAS QUE EN LA REALIDAD ES QUE SI LO SON. EN DEFINITIVA SI SE ACEPTABA COMO VALIDOS LOS PRINCIPIOS DE LA FÍSICA CLÁSICA, EL MODELO DE RUTHERFORD DEBIÓ SER DESECHADO. 3.7.descubrimiento del neutrón RUTHERFORD BASÁNDOSE EN EL CONOCIMIENTO DE QUE LA PARTÍCULA ALFA TENIA UNA CARGA DE +2 (2 PROTONES) Y UNA MASA 4 VECES MAYOR QUE LA DEL PROTÓN ADEMÁS QUE LA MASA DE LOS ELECTRONES ERA MUCHÍSIMO MENOR A LA DE LOS PROTONES, PREDIJO QUE DEBÍA EXISTIR PARTÍCULAS NEUTRA SIN CARGA Y CON UNA MASA CERCANA A LA DEL PROTÓN.
  • 11. AÑOS MAS TARDE EN 1932 EL INGLES JAMES CHADWICK (1891- 1974) COMPROBÓ AL BOMBARDEAR ÁTOMOS DE BERILIO CON PARTÍCULAS ALFA DE ALTA ENERGÍA LA EMISIÓN DE PARTÍCULAS NEUTRAS LOS NEUTRONES. 3.8.isotopos SE LLAMA NUMERO ATÓMICO (Z) AL NUMERO DE PROTONES QUE TIENE UN ÁTOMO Y NUMERO MÁSICO (A) AL NUMERO DE MEUCONES (PROPONES Y NEUTRONES) QUE TIENE UN ÁTOMO. A PESAR DE TENER EL MISMO NUMERO DE PROTONES UN ÁTOMO DEL MISMO ELEMENTO PUEDE TENER DIFERENTE NUMERO DE NEUTRONES. DE ESTA MANERA LOS ÁTOMOS DE UN ELEMENTO SIEMPRE TIENE EL MISMO NUMERO ATÓMICO PERO PUEDE TENER DISTINTOS NÚMEROS MÁSICOS. SE LLAMA ISOTOPOS A LOS ÁTOMOS DE UN MISMO ELEMENTO QUE SE DIFERENCIA DE SU NUMERO MÁSICO. UN ELEMENTO QUÍMICO ESTA FORMADO GENERALMENTE POR UNA MEZCLA DE ISOTOPOS.
  • 12. Modelo atómico de Bohr 4.1.la hipótesis de Planck EN 1900 EL FÍSICO ALEMÁN MAX PACK REVOLUCIONO LOS CONCEPTOS DE LA ÉPOCA AL EXPLICAR EL FENÓMENO DE ENERGÍA RADIANTE. EN UNIFORME PRESENTADO ANTE LA SOCIEDAD ALEMANA DE FÍSICA, PROPUSO LA SIGUIENTE HIPÓTESIS:  LA MATERIA ESTA FORMADA POR PARTÍCULAS (MOLÉCULAS, ÁTOMOS, ELECTRONES, ETC…)QUE OSCILAN EMITIENDO ENERGÍA EN FORMA DE RADIACIÓN ELECTROMAGNÉTICA.  LA ENERGÍA QUE EMITEN ESTAS PARTÍCULAS NO PUEDEN TENER CUALQUIER VALOR, SINO ALGUNOS VALORES QUE SON MÚLTIPLOS DE UNA CANTIDAD DISCRETA DE ENERGÍA, LLAMADO CUANTO.  EL VALOR DE CUANTO ES DIRECTAMENTE PROPORCIONAL A LA FRECUENCIA DELA REDICIÓN EMITIDA . TANTO LA ENERGÍA DE UN CUANTO COMO LA FRECUENCIAS SE RELACIONA MATEMÁTICAMENTE.  LA ENERGÍA SOLO PUEDE ABSORBERSE O EMITIRSE EN CUANTOS COMPLEJOS LA ENERGÍA TOTAL EMITIDA O ABSORBIDA SERÁ IGUAL AL NUMERO ENTERO DE CUANTO O (PAQUETES) DE ENERGÍA.
  • 13. 4.2.MODELO DE BOHR EN 1913, EL FÍSICO DANÉS NIELS BOHR (1885-1962),BASÁNDOSE EN LA HIPÓTESIS DE PLANCK, REALIZO OTROS EXPERIMENTOS PARA FORMULAR UN NUEVO MODELO ATÓMICO QUE RESOLVÍA EL PROBLEMA DE LA INESTABILIDAD DEL ÁTOMO DE RUTHERFORD. EN ESTE MODELO SE MANTIENE LA ESTRUCTURA PLANETARIA PROPUESTA DE RUTHERFORD, PERO SE UTILIZAN LOS PRINCIPIOS CUÁNTICOS SOBRE LA EMISIÓN DE ENERGÍA, INTRODUCIENDO UNA SERIE DE CONDICIONES SOBRE EL COMPORTAMIENTO DEL ELECTRÓN: AUNQUE LOS ELECTRONES GIRAN ALREDEDOR DEL NÚCLEO, NO TODAS LAS ORBITAS QUE DESCRIBEN SON ESTABLES SINO TAN SOLO UN NUMERO LIMITADOS DE ELLAS. ES DECIR, EL ELECTRÓN NO PUEDE MOVERSE A CUALQUIER DISTANCIA DEL NÚCLEO, SINO A DISTANCIA DETERMINADAS. CUANDO UN ELECTRÓN SE ENCUENTRA EN UN NIVEL ESTABLE , NO EMITE ENERGÍA. LOS ELECTRONES SOLOS PUEDEN GANAR O PERDER ENERGÍA CUANDO SALTAN DE UNA ORBITA A OTRA. EL MODELO DE BOHR POSTULA ENTONCES, QUE EL MOVIMIENTO DE LOS ELECTRONES ESTÁN CONDICIONADO A CIERTA ORBITA DE ENERGÍA DEFINIDA. LAS ORBITAS DESCRITAS POR UN ELECTRÓN O GRUPO DE ELECTRONES TIENE UNA DETERMINADA DISTANCIA DEL NÚCLEO. ASÍ, MIENTRAS MAS LEJOS SE ENCUENTRA UN ELECTRÓN DEL NÚCLEO, MAYOR SERÁ SU ENERGÍA.
  • 14. MODELO ATOMICO ACTUAL EL MODELO ATÓMICO ACTUAL SE CONSTRUYE BAJO LOS SIGUIENTES SUPUESTOS: 1. TODO ELECTRÓN EN MOVIMIENTO LLEVA ASOCIADA UNA ONDA. EL COMPORTAMIENTO DEL ELECTRÓN SE DESCRIBE MEDIANTE UNA ECUACIÓN LLAMADA ECUACIÓN ONDA. 2. PUESTO QUE NO ES POSIBLE CONOCER TODO SOBRE EL ELECTRÓN DURANTE TODO EL TIEMPO SE EMPLEA PROBABILIDADES PARA INDICAR SU POSICIÓN, VELOCIDAD, ENERGÍA, ETC.. 3. LA ENERGÍA DE LOS ELECTRONES ESTA CUANTIADA, ES DECIR, SOLO PUEDE TENER CIERTOS VALORES Y NO PUEDE TENER NINGÚN OTRO. 5.1. la ecuación de Schrödinger y los números cuánticos EN ,1926, EL FÍSICO AUSTRIACO ERWIN SCHRÖDINGER (1887-1961) DESCUBRIÓ COMPORTAMIENTO DEL ELECTRÓN EN UN ÁTOMO DE ACUERDO CON CONSIDERACIONES ESTADÍSTICAS.
  • 15. SCHRÖDINGER CONSIDERO QUE LA TRAYECTORIA DEFINIDA DEL ELECTRÓN, SEGÚN BORDEE SUSTITUIRSE POR LA PROBABILIDAD DE HALLARLO EN UNA ZONA DE ESPACIO ATÓMICO ; ESTA PROBABILIDAD ES TAMBIÉN LA DENSIDAD ELECTRÓNICA O NUBE DE CARGA ELECTRÓNICA, DE MODO QUE LAS REGIONES DONDE EXISTEN UNA ALTA PROBABILIDAD DE ENCONTRAR AL ELECTRONOS ZONAS DE ALTA DENSIDAD ELECTRÓNICA. BAJO ESTE PLANTEAMIENTO, LOS ESTADOS DE ENERGÍA PERMITIDOS PARA EL ELECTRÓN EN EL ÁTOMO, LLAMADOS ORBITALES, QUEDA DESCRITOS POR MEDIO DE CUATRO NÚMEROS CUÁNTICOS. ESTAS SOLUCIONES PUEDEN REPRESENTARSE GRÁFICAMENTE POR SER FUNCIONES MATEMÁTICAS. LAS GRAFICAS DELIMITAN UNA REGIÓN DEL ESPACIO EN TORNO AL NÚCLEO, DONDE LA PROBABILIDAD DE ENCONTRAR UN ELECTRÓN ES ELEVADA. TRADICIONALMENTE SE LLAMA ORBITAL A CADA UNA DE ESTAS ZONAS. ASÍ, UN ORBITAL ES UNA REGIÓN DEL ÁTOMO DONDE LA PROBABILIDAD DE HALLAR UN ELECTO CON CIERTA ENERGÍA ES CLAVADA.
  • 16. 5.2. LOS NÚMEROS CUÁNTICOS PARA DESCUBRIR LA CARACTERÍSTICAS DE UN ELECTRÓN SITUADO EN UN DETERMINADO ORBITAL, SE NECESITA CUATRO NÚMEROS CUÁNTICOS, QUE SE REPRESENTAN MEDIANTE LAS LETRAS N, L, M Y M EL SIGNIFICADO FÍSICO DE ESTOS NÚMEROS, ASÍ COMO LOS VALORES QUE PUEDEN TOMAR, SE DESCRIBE DE LA SIGUIENTE MANERA: NUMERO CUÁNTICO PRINCIPAL(N).ESTA RELACIONADO CON LA ENERGÍA DEL ELECTRÓN. PARA EL ÁTOMO DE HIDROGENO, LA ENERGÍA DEPENDE SOLO DE N. SI N AUMENTA, LA DISTANCIA DEL ELECTRÓN AL NÚCLEO Y LA ENERGÍA QUE ESTA PARTÍCULA POSEE, TAMBIÉN SE INCREMENTA. LOS VALORES QUE PUEDE TOMAR N ESTA LIMITADO A LOS NÚMEROS NATURALES: 1, 2, 3, ETC. NUMERO CUÁNTICO SECUNDARIO(L).DESIGNA LA FORMA DEL ORBITAL. LOS POSIBLES VALORES DE L DEPENDE DE N, DE MODO QUE , PARA CADA VALOR DE N, EL NUMERO CUÁNTICO L PUEDE TOMAR TODOS LOS VALORES CORRESPONDIDOS ENTRE 0 Y N -1. POR EJEMPLO, SI N = 4, EL NUMERO L PUEDE TOMAR LOS VALORES 0, 1, 2 Y 3. SE ACOSTUMBRA A SIMBOLIZARON LETRAS LOS VALORES NUMÉRICOS QUE PUEDEN TOMAR EL NÚMEROS CUÁNTICO L, SEGÚN:
  • 17. NUMERO CUÁNTICO SECUNDARIO 0 1 2 3 4 SÍMBOLO DEL ORBITAL S P D F G EL NUMERO CUÁNTICO L TAMBIÉN NOS INFORMA SOBRE LA GEOMETRÍA QUE TIENE EL ORBITAL. POR EJEMPLO, UN ORBITAL S ES UN ORBITAL ESFÉRICO, UN ORBITAL P ESTA FORMADO POR LOS LÓBULOS, ETC. FIN