Los átomos son partículas muy pequeñas que conforman toda la materia, su estructura define a todos los elementos y tiene propiedades químicas bien definidas. Todos los elementos químicos de la tabla periódica están compuestos por átomos divididos en 3 particulas subatómicas: protones, neutrones y electrones.
La composición de los átomos; términos importantes: Es el centro del átomo y allí se conservan todas sus propiedades químicas. Casi toda la masa del átomo reside en el núcleo. Es una partícula subatómica que se encuentran en el núcleo del átomo y tienen carga positiva. El número de protones de cada elemento químico se conoce como número atómico “Z”. Son las partículas subatómicas que orbitan alrededor del núcleo de un átomo, tienen carga negativa y son atraídos eléctricamente a los protones de carga positiva. Son partículas subatómicas ubicadas en el núcleo y tienen carga neutra. La masa de un neutrón es ligeramente más grande que la de un protón. La cantidad de neutrones en un núcleo determina el isótopo de cada elemento. Así por ejemplo el hidrógeno tiene tres isótopos conocidos: protio, deuterio y tritio.
¿Qué ocurriría si dividiéramos un trozo de materia muchas veces? ¿Llegaríamos hasta una parte indivisible o podríamos seguir dividiendo sin parar? Los filósofos de la antigua Grecia discutieron bastante sobre este tema. El problema es que estos filósofos no utilizaban ni la medición ni la experimentación para llegar a conclusiones, por tanto, no seguían las fases del método científico. De esta forma, se establecieron dos teorías: atomista y continuista, continuista que se basaban en la existencia de partes indivisibles o en que siempre se podía seguir dividiendo.
En el siglo V a.C. se dice que fue Leucippus y Democritus quienes plantearon por primera vez la idea de que todo está hecho de pequeñas partículas, conocidas como átomos, término que en griego significa “que no se puede dividir”. en el siglo V antes de Cristo. Los atomistas pensaban que: Leucipo
Todo está hecho de átomos. Si dividimos una sustancia muchas veces, llegaremos a ellos. Las propiedades de la materia varían según como se agrupen los átomos. Los átomos no pueden verse porque son muy pequeños. Demócrito
Como bien hemos dicho antes, la teoría atomística de Demócrito y Leucipo dice así: Los átomos son eternos, indivisibles, homogéneos, incomprensibles e invisibles. Los átomos se diferencian en su forma y tamaño. Las propiedades de la materia varían según el agrupamiento de los átomos.
Esta idea fue apoyada por algunos, pero firmemente destituida por otros como Aristóteles que rechazó la teoría atomista y estableció que la materia estaba formada por cuatro elementos: tierra, agua, aire y fuego, esta teoría se llamó continuista. continuista La concepción del átomo volvió a tener fuerza durante el Renacimiento. Hacia finales del siglo XIX se descubrió que el átomo sí es una partícula divisible, ya que consta de tres partículas elementales: protones, neutrones y electrones.
Los primeros en ser descubiertos fueron los electrones en el año 1897 por el investigador Sir Joseph Thomson. Los protones fueron descubiertos al igual que el núcleo del átomo en 1911 por Ernest Rutherford. Los últimos en ser descubiertos fueron los neutrones en 1933 por James Chadwick.
Ernest Rutherford
Aristóteles
James Chadwick
La teoría atómica moderna fue enunciada por el científico inglés John Dalton (1808) por medio de sus postulados: 1. La materia está formada por minúsculas partículas indivisibles llamadas ÁTOMOS.
2. Los átomos de un mismo elemento químico son todos iguales entre sí y diferentes a los átomos de los demás elementos.
3. Los compuestos se forman al unirse los átomos de dos o más elementos en proporciones constantes y sencillas.
4. En las reacciones químicas los átomos se intercambian; pero, ninguno de ellos desaparece ni se transforma.
A pesar de que la teoría de Dalton era errónea en varios aspectos, significó un avance cualitativo muy importante en el camino de la comprensión de la estructura de la materia.
Formación de compuestos de acuerdo con la teoría de Dalton
En 1911, Rutherford y sus colaboradores bombardearon una fina lámina de oro con partículas alfa (positivas), procedentes de un material radiactivo, a gran velocidad. El experimento permitió observar el siguiente comportamiento en las partículas lanzadas: La mayor parte de ellas atravesaron la lámina sin cambiar de dirección, dirección como era de esperar. Algunas se desviaron considerablemente. Unas pocas partículas rebotaron hacia la fuente de emisión. El hecho de que la mayoría de las partículas alfa atravesaran la lámina sin desviarse indicaba que el átomo tenía que ser, en su mayor parte, un espacio vacío.
Pero el hecho también de que algunas partículas alfa positivas se desviaran o retrocedieran, indicaban el encuentro directo con una zona del átomo fuertemente positiva, y a la vez muy densa de masa. El Modelo de Rutherford establece que: El átomo tiene una zona central o núcleo donde se encuentra la carga total positiva (la de los protones) y la mayor parte de la masa del átomo, aportada por los protones y neutrones. Además presenta una zona externa o corteza donde se hallan los electrones, que giran alrededor del núcleo. (Realmente, las partículas del núcleo (protones y neutrones) se descubrieron después de que Rutherford estableciera su modelo. El experimento de Rutherford sólo informaba de un núcleo pequeño y positivo, no aclaraba nada más.
Era obligado introducir un modelo atómico nuevo. En 1911 Rutherford presentó su “modelo nuclear” basado en: Todo átomo está formado por núcleo y corteza. En el núcleo están reunidas las cargas positivas y casi toda la masa. Alrededor del núcleo giran los electrones, de carga negativa, describiendo órbitas circulares y elípticas. Entre el núcleo y los electrones del mismo átomo existe una fuerte atracción eléctrica.
Bohr propuso que el átomo estaba cuantizado, cuantizado es decir, que los electrones giraban en distintas órbitas y a diferente distancia del núcleo. Esto implicaba que cada electrón se movía en ciertas órbitas y en diferentes niveles de energía.
Bohr desarrolló su modelo en tres postulados: 1. Los electrones al girar en su propia órbita no absorben ni emiten energía. 2. Cada órbita tiene una energía característica. Sólo pueden existir ciertas órbitas estacionales permitidas. 3. La energía liberada por el electrón al pasar a una órbita interior la emite en forma de radiación electromagnética.
El modelo atómico de Sommerfeld es básicamente una generalización relativista del modelo atómico de Bohr. El modelo atómico de Bohr funcionaba muy bien para el átomo de hidrógeno, sin embargo, en los espectros realizados para átomos de otros elementos no era válido. Aunque no pudo demostrar las formas de emisión de las órbitas elípticas, sólo descartó su forma circular.
En resumen, 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 círculares y elípticas. A partir del segundo nivel energético existen dos o más subniveles en el mismo nivel. El electrón es una corriente eléctrica minúscula.
Tras la aparición de la naturaleza dual de la luz, es decir, la teoría que explicaba que la luz se comportaba como una onda y a la vez como una partícula, De Broglie dedujo que si esto pasaba con las ondas electromagnéticas como la luz, por qué no iba a ocurrir con la materia; por lo que halló la relación entre la longitud de onda y la masa de una partícula. Esto demostró que la materia también tiene un comportamiento ondulatorio, lo que significó un gran avance en la teoría atomica, ya que explicaba ciertas líneas discretas en el espectro de los átomos, en concreto, el más estudiado: el átomo de hidrógeno.
Dedujo la expresión de función de onda e introdujo un nuevo concepto en la teoría cuántica y en toda la física: el concepto de probabilidad física. Así en su función de onda indicaba la probabilidad de encontrar un electrón o una determinada partícula en un átomo. Se eliminó el concepto de órbita, para pasar a designar al área de probabilidad como orbital atómico.
Elaboró el Principio de Incertidumbre, Incertidumbre el cual explicaba que no se puede conocer con igual precisión la velocidad y la posición de una partícula (es decir, su momento lineal). Debido a esto se avanzó sobre la teoría atómica, sobre todo en el concepto de orbital, que está relacionado con las investigaciones de Scrödinger.
Podemos decir que un orbital atómico es una zona del espacio donde existe una alta probabilidad (superior al 90%) de encontrar un electrón . En cada orbital no podrán encontrarse más de dos electrones. Se basa en las ideas de Schröedinger y Heisemberg: El electrón se comporta como una onda en su movimiento alrededor del núcleo. No es posible predecir la trayectoria del electrón alrededor del núcleo (principio de incertidumbre de Heisemberg). Hay que abandonar la idea de órbita de la teoría de Bohr y hablar de orbitales atómicos. En cada orbital no puede haber más de dos electrones.
Hay varias clases de orbitales que se diferencian en su forma y orientaci贸n (s,p,d,f)
En cada nivel hay un n煤mero determinado de orbitales de cada clase.
Junto al desarrollo del modelo atómico actual se produjo el descubrimiento de dos nuevas partículas en el interior del átomo: el Protón y el Neutrón.
Max Planck es ampliamente reconocido como el Fundador de la física cuántica. Este científico alemán fue uno de los físicos más influyentes del siglo XX, conocido por su creación de la teoría cuántica. Considerando que la teoría de la relatividad de Einstein más tarde examinaría las propiedades de la materia más grande en el universo, la teoría cuántica de Planck se centró en la naturaleza de las partículas subatómicas. En 1918 obtuvo el Premio Nobel de física por sus logros. Planck marcó el comienzo de una nueva era del pensamiento la cual llevó a la física a otro nivel.
Max Planck presentó su teoría cuántica en el año 1900 en la que descubrió la constante universal o constante de Planck. Demostró que la luz y la radiación no pueden ser emitidas ni absorbidas de forma contínua, sino en determinados momentos y en pequeñas cantidades denomidas fotones.
E = energía fotón h = constante de Planck v = frecuencia de radiación
Poco después descubrió la Ley de Planck que describe la radiación electromagnética emitida por un cuerpo negro en equilibrio térmico a una temperatura definida.
Implicaciones: La teoría cuántica de Planck discutió los conceptos tradicionales sobre las propiedades de la radiación, la energía y la luz. Él propuso la idea revolucionaria de que la estructura atómica determina las propiedades internas de la materia, así como la naturaleza de la energía y la luz emitida por la materia.
Panorama general: Nuestra comprensión actual de las moléculas y átomos es en gran parte debido a la fundación establecida por Planck y sus contemporáneos. La física cuántica se ha utilizado para desarrollar nuevas fuentes de energía, construir bombas devastadoras y la hipótesis sobre el nacimiento del universo. Mucho sigue siendo desconocido, pero la teoría cuántica ciertamente seguirá desempeñando un papel a medida que los científicos se esfuercen en aprender más sobre el mundo en que vivimos.
http://timerime.com/es/evento/2126469/Modelo+atmico+de+Demcrito+y+Leucipo/
http://recursostic.educacion.es/secundaria/edad/3esofisicaquimica/impresos/curso_completo.pdf
http://quiminedblog.blogspot.com.es/2014/12/historia-del-atomo.html
http://atomictheory3.blogspot.com.es/2011/05/modelo-atomico-de-sommerfeld.html
http://www.buenastareas.com/materias/aportes-de-la-mecanica-cuantica-de-broglie/0
http://www.portaleducativo.net/pais/es/septimo-basico/786/Teorias-atomicas
http://www.ehowenespanol.com/teoria-cuantica-max-planck-sobre_477915/
El estudio de los átomos ha sido muy interesante ya que contempla aquello que no somos capaces de ver. Los fenómenos invisibles al ojo humano son difíciles de estudiar y comprender, me ha llamado atención que en el siglo V a.C ya hubiera personas que se planteasen la existencia de átomos. Hay una parte del trabajo que también me llama la atención. No estoy segura de creer que los electrones giren en círculos alrededor del núcleo ya que me parece más creíble la idea de que giren en órbitas elípticas, al igual que los planetas giran alrededor del Sol. Es muy difícil de imaginar que un átomo siga un camino en círculos perfectos sin desviarse en ningún momento. Por último, con la tecnología y todos los conocimientos de los que disponemos en la actualidad quedan muchos misterios por resolver.
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