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Átomos y modelos atómicos
El documento describe la evolución de los modelos atómicos a través de la historia, comenzando con la idea de átomo propuesta por Demócrito en la antigüedad. Luego presenta los modelos de Dalton, Thomson, Rutherford, Bohr, Sommerfeld y Schrödinger, los cuales fueron mejorando la comprensión de la estructura atómica a través de nuevos descubrimientos experimentales. Cada modelo introdujo conceptos como el electrón, el núcleo atómico y los niveles cuánticos de energía, ac
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Átomos y modelos atómicos
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- 2. Índice Para empezar… ¿Cómo empezó el Átomo? Demócrito y su Átomo Modelos Atómicos Modelo Atómico de Dalton Modelo Atómico de Thomson Modelo Atómico de Rutherford Modelo Atómico de Bohr Modelo Atómico de Sommerfeld Modelo Atómico de Schrödinger Significados Para terminar…
- 3. Para empezar… El átomo es un constituyente de la materia ordinaria, con propiedades químicas bien definidas, formado a su vez por constituyentes más elementales sin propiedades químicas bien definidas. Significa: á= sin, tomos= división Con respecto a eso, el modelo atómico es una representación estructural de un átomo, que trata de explicar su comportamiento y propiedades.
- 4. ¿Cómo empezó elÁtomo? Desde la Antigüedad, los filósofos se preguntaban de qué estaban formadas las cosas. A fines del siglo V a.C., Demócrito (460- 370 a.C.) se planteó qué pasaría si llegase un punto en el fuera imposible continuar dividiendo un objeto. Él postuló la idea de que la materia era discontinua, es decir, que se podía dividir solo hasta cierto punto, ya que estaba constituida por diminutas partículas a las que llamó átomos.
- 5. Demócrito y suÁtomo
- 6. Modelos Atómicos Solo unos 2000 años después, empezaron hacer los Modelos Atómicos, entre ellos son: _ Modelo Atómico de Dalton _ Modelo Atómico de Thomson _ Modelo Atómico de Rutherford _ Modelo Atómico de Bohr _ Modelo Atómico de Sommerfeld _ Modelo Atómico de Schrödinger
- 7. Modelo Atómico deDalton En 1803, John Dalton planteó su teoría atómica, que retomaba las antiguas ideas de Demócrito. Los principales postulados de su teoría fueron: _ Toda la materia está formada por átomos, que son partículas diminutas en indivisible. _ Todos los átomos de un determinado elemento son idénticos y poseen igual masa. _ Los átomos de diferentes elementos se combinan, de acuerdo a números enteros y sencillos, y conforman los compuestos. _ En una reacción química se origina un reordenamiento de los átomos, por lo que estos no se crean ni se destruyen.
- 8. Para representarsus postulados, Dalton simbolizo a los átomos de los elementos mediante círculos. Estos, al combinarse, representaban los compuestos químicos.
- 9. Con elpaso de los años, la Teoría de Dalton fue analizada y posteriormente modificada, ya que, como veremos a continuación, surgieron nuevas evidencias experimentales acerca de los fenómenos eléctricos, con lo que se llegó a determinar que los átomos eran divisibles. Nota: John Dalton fue un químico inglés que retomó las ideas atomistas de los griegos, pero fundadas en la observación científica de la combinación de sustancias.
- 10. Modelo Atómico deThomson En 1897, el físico británico Joseph Thomson estudió la descarga eléctrica que se produce dentro de un tubo de vidrio al vacío (sin aire) y conectado a la electricidad llamado tubo de descarga. Thomson encontró que cuando un voltaje suficientemente alto, proveniente de una pila o bobina, era aplicado entre los electrodos, se producía un rayo que él llamó rayo catódico, puesto que comenzaba en el electrodo negativo de la pila, o cátodo. Este rayo viajaba hacia el electrodo positivo, o ánodo, por lo que dedujo que se trataba de un flujo de partículas repelidas por el electrodo negativo y que, por lo tanto, estaban cargadas negativamente.
- 11. Tras estaexperiencia, Thomson llamó electrones (e-) a los haces de partículas con carga negativa. Fueron las primeras partículas subatómicas confirmadas experimentalmente.
- 12. Basándose eneste descubrimiento, y considerando que la materia es neutra, en 1904 Thomson propuso un modelo de átomo, conocido como «budín de pasas» Budín de pasas El átomo se representaba como una esfera compacta con cargas positivas distribuidas de manera uniforme, en la que se insertaban los electrones. Las cargas positivas estaban en equilibrio con las negativas, de modo que el átomo era neutro.
- 13. Nota: JosephThomson fue un científico británico, descubridor del electrón, de los isótopos e inventor del espectrómetro de masa. En 1906 fue galardonado con el Premio Nobel de Física.
- 14. Modelo Atómico deRutherford El modelo de Thomson tuvo una gran aceptación hasta que, en 1911, el físico y químico británico-neozelandés Ernest Rutherford, con sus colaboradores Hans Geiger y Ernest Marsden, hicieron un experimento que consistió en impactar una fina lámina de oro con partículas alfa emitidas por una sustancia radiactiva.
- 15. Como resultadose obtuvo que la mayoría de las partículas alfa atravesaba la lámina, pero una pequeña porción lo hacía con una leve desviación, y otra mínima parte chocaba con la lámina y se devolvía hacia su origen. Con estos datos, Rutherford pudo deducir que existía algo dentro de los átomos de oro que hacía que algunas partículas alfa desviaran su dirección o se devolvieran: el núcleo. Estos resultados y el posterior descubrimiento del neutrón por James Chadwick, llevaron a Rutherford a postular un nuevo modelo atómico, cuyas principales características son:
- 16. Átomo: -Está formada por un núcleo y una envoltura. - El tamaño total del átomo es 100000 veces más grande que su núcleo. - En un átomo neutro, el n° de protones es igual al n° de electrones. - La masa del átomo es la suma de protones y neutrones. Núcleo: - Se ubica en el centro del átomo y concentra casi toda la masa de este. - En él se encuentran los protones y los neutrones, que tienen una masa similar. - Posee carga positiva debido a los protones; los neutrones no poseen carga. Envoltura: - En ella están los electrones, moviéndose a gran velocidad y a cierta distancia del núcleo. - La masa de la envoltura es casi 1000 veces menor que la del núcleo. - Posee carga negativa, que se debe a los electrones.
- 17. Nota: ErnestRutherford fue un físico y químico neozelandés. Se dedicó al estudio de las partículas radioactivas y logró clasificarlas en alfa, beta y gamma. Halló que la radiactividad iba acompañada por una desintegración de los elementos, lo que le valió ganar el Premio Nobel de Química en 1908.
- 18. Modelo Atómico deBohr Tomando en cuenta estas observaciones, en 1913 el físico Niels Bohr introdujo un nuevo modelo atómico, conocido como el modelo planetario, el cual postulaba lo siguiente: _ Los electrones giran en órbitas fijas y definidas, llamadas niveles de energía. _ Los electrones que se encuentran en niveles más cercanos al núcleo poseen menos energía que los que están lejos de él.
- 19. _ Cuando elelectrón se encuentra en una órbita determinada no emite ni absorbe energía. _ Si el electrón absorbe energía de una fuente externa, puede «saltar» a un nivel de mayor energía. _ Si el electrón regresa a un nivel menor, debe emitir energía en forma de luz ( radiación electromagnética).
- 20. ModeloPlanetario Una de las principales diferencias entre los modelos de Rutherford y de Bohr es que en el primero los electrones giran en órbitas que pueden estar a cualquier distancia del núcleo; en cambio, en el modelo de Bohr solo se pueden encontrar girando en determinados niveles de energía.
- 21. Nota: NielsBohr fue un físico danés que realizó contribuciones fundamentales para la comprensión de la estructura del átomo y la mecánica cuántica.
- 22. Modelo Atómico deSommerfeld En 1916, Sommerfeld perfeccionó el modelo atómico de Bohr intentando paliar los dos principales defectos de éste. Para eso introdujo dos modificaciones básicas: Órbitas casi-elípticas para los electrones y velocidades relativistas. En el modelo de Bohr los electrones sólo giraban en órbitas circulares. La excentricidad de la órbita dio lugar a un nuevo número cuántico: el número cuántico azimutal, que determina la forma de los orbitales, se lo representa con la letra l y toma valores que van desde 0 hasta n-1. Las órbitas son: l = 0 se denominarían posteriormente orbitales s o Sharp l = 1 se denominarían p o principal. l = 2 se denominarían d o diffuse. l = 3 se denominarían f o fundamental.
- 23. Para hacercoincidir las frecuencias calculadas con las experimentales, Sommerfeld postuló que el núcleo del átomo no permanece inmóvil, sino que tanto el núcleo como el electrón se mueven alrededor del centro de masas del sistema, que estará situado muy próximo al núcleo al tener este una masa varios miles de veces superior a la masa del electrón.
- 24. Arnold Sommerfeld,con la ayuda de la relatividad de Albert Einstein, hizo las siguientes modificaciones al modelo de Bohr: _ Los electrones se mueven alrededor del núcleo, en órbitas circulares o elípticas. _ A partir del segundo nivel energético existen dos o más subniveles en el mismo nivel. _ El electrón es una corriente eléctrica minúscula.
- 25. Nota: ArnoldSommerfeld fue un físico alemán que introdujo la constante de la estructura fina en 1919.
- 26. Modelo Atómico deSchrödinger En 1924, se basa en un modelo cuántico no relativista por el físico Erwin Schrödinger. Se basa en la solución de la ecuación de Schrödinger para un potencial electrostático con simetría esférica, llamado también átomo hidrogenoide. En este modelo los electrones se contemplaban originalmente como una onda estacionaria de materia cuya amplitud decaía rápidamente al sobrepasar el radio atómico.
- 27. Si bienel modelo de Schrödinger describe adecuadamente la estructura electrónica de los átomos, resulta incompleto en otros aspectos: _El modelo de Schrödinger en su formulación original no tiene en cuenta el espín de los electrones, esta deficiencia es corregida por el modelo de Schrödinger-Pauli. _ El modelo de Schrödinger ignora los efectos relativistas de los electrones rápidos, esta deficiencia es corregida por la ecuación de Dirac que además incorpora la descripción del espín electrónico. _ El modelo de Schrödinger si bien predice razonablemente bien los niveles energéticos, por sí mismo no explica por qué un electrón en un estado cuántico excitado decae hacia un nivel inferior si existe alguno libre. Esto fue explicado por primera vez por la electrodinámica cuántica y es un efecto de la energía del punto cero del vacío cuántico.
- 28. Nota: ErwinSchrödinger fue un físico austríaco, naturalizado irlandés, que realizó importantes contribuciones en los campos de la mecánica cuántica y la termodinámica.
- 29. Significados Haces: Conjunto de partículas o rayos luminosos de un mismo origen, que se propagan sin dispersión. Partículas Alfa: Núcleos de helio con carga positiva que se emiten al desintegrarse un compuesto o sustancia radiactiva. Sustancia radiactiva: Compuesto que, al desintegrarse emite, de manera instantánea, partículas de menor masa y energía, en forma de radiación electromagnética.
- 30. Para terminar… Los átomos es eléctricamente neutro, porque tiene la misma cantidad de protones y electrones o sea de cargas positivas o negativas. Además, todo este descubrimiento ha pasado por muchas etapas que con el tiempo se han ido estudiando y avanzando siempre con la idea de poder entenderlo y llegar a una respuesta.