Modelos Atomicos

Modelos Atómicos Por

Roberto Gil 4ºB Física y Química Martí

Modelos Atómicos

Indice 1. - Modelo de Dalton.

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2. - Experimentos que condujeron al descubrimiento del electrón.

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3. - Modelo de Thomson. Inconvenientes.

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4. - Descubrimiento del protón.

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5. - Experimento de Rutherford.

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6. - Modelo de Rutherford. Inconvenientes.

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7. - Descubrimiento del neutrón.

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8. - Características generales de los espectros atómicos.

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9. - Modelo de Borh. Éxitos e inconvenientes.

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10. - Modelo mecano-cuántico. Orbitales y números cuánticos.

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11.- Video.

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12.- Bibliografía.

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Modelo de Dalton El modelo de Dalton fue presentada en el año 1808. Fue formulado por John Dalton. Fue el primer modelo atómico con bases física.

El modelo de Dalton está basado en seis teorías simples: ·La materia está formada por partículas muy pequeñas llamadas átomos, que son indivisibles y no se pueden destruir. ·Los átomos de un mismo elemento son iguales entre sí, tienen su propio peso y cualidades propias. Los átomos de los diferentes elementos tienen pesos diferentes. ·Los átomos permanecen sin división, aun cuando se combinen en las reacciones químicas. ·Los átomos, al combinarse para formar compuestos guardan relaciones simples. ·Los átomos de elementos diferentes se pueden combinar en proporciones distintas y formar más de un compuesto. ·Los compuestos químicos se forman al unirse átomos de dos o más elementos distintos.

Hasta la segunda mitad del siglo XIX no aparecieron evidencias de que los átomos fueran divisibles o estuvieran a su vez constituidos por partes más elementales, por lo que el modelo de Dalton estuvo durante varias décadas.

Descubrimiento del electrón Las primeras evidencias experimentales sobre la existencia de los electrones derivan de los estudios realizados con el tubo de rayos catódicos. Este dispositivo, empleado en los monitores de televisión, consiste en un tubo de vidrio del cual se ha evacuado casi todo el aire y en el que se introducen dos placas (electrodos) conectados a una fuente de alto voltaje. Se observa que el electrodo negativo (cátodo) emite un rayo invisible que se dirige hacia el electrodo positivo (ánodo). Empleando un electodo positivo perforado y colocando detrás una pantalla fluorescente se puede observar qie el rayo sigue una trayectoria recta.

En posteriores experimentos se somente el haz de rayos catódicos a campos electricos y magnéticos, observado desviaciones con respecto a la trayectoria rectilínea que implica la presencia de partículas con carga negativa en dicho rayo (electrones).

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Modelo de Thomson Este modelo atómico fue presentado en el año 1904. Fue formulado por Joseph John Thomson. En este modelo atómico se pensaba que los electrones se distribuían uniformemente alrededor del átomo.

Se caracteriza por cuatro cosas: ·El átomo esta constituido por una zona central, a la que se le llama núcleo, en la que se encuentra concentrada toda la carga positiva y casi toda la masa del núcleo. ·Hay otra zona exterior del átomo, la corteza, en la que se encuentra toda la carga negativa y cuya masa es muy pequeña en comparación con la del átomo. La corteza esta formada por los electrones que tenga el átomo. ·Los electrones se están moviendo a gran velocidad en torno al núcleo. ·El tamaño del núcleo es muy pequeño en comparación con el del átomo

Inconvenientes: Existen dos inconvenientes principales: ·Contradecía las leyes electromagnéticas de Maxwell, según las cuales, una partícula cargada, cuando posee aceleración, emite energía electromagnética. ·Según el enunciado anterior los espectros atómicos debería ser continuos, ocurriendo que éstos son discontinuos, formados por líneas de una frecuencia determinada.

Descubrimiento del proton En 1911 se realizó en Manchester una experiencia encaminada a corroborar el modelo atómico de Thomson. Fué llevada a cabo por Geiger, Marsden y Rutherford, y consistía en bombardear con partículas alfa (núcleos del gas helio) una fina lámina de oro. El resultado esperado era que las partículas alfa atravesasen la fina lámina sin apenas desviarse. Para observar el lugar de choque de la partícula colocaron, detrás y a los lados de la lámina de oro, una pantalla fosforescente, Sin embargo, los resultados fueron sorprendentes. Tal y como esperaban, la mayor parte de las partículas atravesó la lámina sin desviarse. Pero algunas sufrieron desviaciones grandes y, lo más importante, un pequeño número de partículas rebotó hacia atrás. Lo que realmente se observó fue que un gran número de las partículas lanzadas se desviaba un pequeño ángulo, lo que cumplía las previsiones. Sin embargo, también se observó que varias partículas eran repelidas unos ángulos enormes, llegando algunas incluso a “dar marcha atrás” y salir en dirección contraria a donde se estaban lanzando. Conclusiones y modelo nuclear: Por lo tanto, la única salida posible fue que el modelo de Thomson era erróneo, y la carga positiva del átomo se debería concentrar en una esfera (el núcleo) de pequeño diámetro en el centro de éste. Con esto, se tenía que si las partículas pasaban a una distancia suficiente, se obtenía un comportamiento similar al modelo de Thomson. Mientras que si las partículas se acercaban de frente al núcleo, éstas deberían ser repelidas hacia atrás, que era exactamente lo que ocurría.

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Experimento de Rutherford El experimento de Rutherford, también llamado experimento de la lámina de oro, fue realizado por Hans Geiger y Ernest Marden en 1909, y publicado en 1911, bajo la dirección de Ernest Rutherford en los Laboratorios de Física de la Universidad de Mánchester. Los resultados obtenidos y el posterior análisis tuvieron como consecuencia la negación del modelo atómico de Thomson (modelo atómico del pudding con pasas) y la propuesta de un modelo nuclear para el átomo.

El experimento consistió en mandar un haz de partículas alfa sobre una fina lámina de oro y observar cómo dicha lámina afectaba a la trayectoria de dichos rayos.

Las partículas alfa se obtenían de la desintegración de una sustancia radiactiva, el polonia. Para obtener un fino haz se colocó el polonio en una caja de plomo, el plomo detiene todas las partículas, menos las que salen por un pequeño orificio practicado en la caja. Perpendicular a la trayectoria del haz se interponía la lámina de metal. Y, para la detección de trayectoria de las partículas, se empleó una pantalla con sulfuro de zinc que produce pequeños destellos cada vez que una partícula alfa choca con él.

Según el modelo de Thomson, las partículas alfa atravesarían la lámina metálica sin desviarse demasiado de su trayectoria: - La carga positiva y los electrones del átomo se encontraban dispersos de forma homogénea en todo el volumen del átomo. Como las partículas alfa poseen una gran masa (8.000 veces mayor que la del electrón) y gran velocidad (unos 20.000 km/s), las fuerzas eléctricas serían muy débiles e insuficientes para conseguir desviar las partículas alfa.

- Además, para atravesar la lámina del metal, estas partículas se encontrarían con muchos átomos, que irían compensando las desviaciones hacia diferentes direcciones.

Pero se observó que un pequeño porcentaje de partículas se desviaban hacia la fuente de polonio, aproximadamente una de cada 8.000 partículas al utilizar una finísima lámina de oro con unos 200 átomos de espesor. En palabras de Rutherford ese resultado era "tan sorprendente como si le disparases balas de cañón a una hoja de papel y rebotasen hacia ti".

Rutherford concluyó que el hecho de que la mayoría de las partículas atravesaran la hoja metálica, indica que gran parte del átomo está vacío, que la desviación de las partículas alfa indica que el deflector y las partículas poseen carga positiva, pues la desviación siempre es dispersa. Y el rebote de las partículas alfa indica un encuentro directo con una zona fuertemente positiva del átomo y a la vez muy densa.

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Modelo de Rutherford Esta teoría fue formulada por Ernest Rutherford. Es el primer modelo atómico en el que se diferencian dos partes en un átomo: la corteza y el núcleo.

La corteza está constituida por todos sus electrones, girando a gran velocidad alrededor del núcleo, y el núcleo concentra toda la carga eléctrica positiva y casi toda la masa del átomo.

Lo rojo y las líneas azules serían los electrones y la corteza.

El punto negro central es el núcleo con carga eléctrica positiva.

Inconvenientes Por teoría electromagnética, una carga eléctrica moviéndose a cierta velocidad, y atraído por una fuerza, va perdiendo energía progresivamente, por lo cual, al final, por teoría, los electrones perderían toda su energía hasta que se chocarían con el núcleo, con esto, los electrones dejarían de existir. Esto nos lleva a otra conclusión: Si los electrones al final chocan con el núcleo y dejan de existir, luego, los átomos y la materia no existen... esto por suspuesto va en contra la realidad, ya que los átomos y la materia misma existen. Esto supuso el mayor problema de la teoría de Rutherford.

Descubrimiento del neutron El Neutrón es una partícula eléctricamente neutra, de masa 1.838 veces mayor que la del electrón.

Juntamente con los protones, los neutrones son los constitutivos fundamentales del núcleo atómico y se les considera como dos formas de una misma partícula: el nucleón.

La existencia de los neutrones fue descubierta en 1932 por Chadwick; estudiando la radiación emitida por el Berilio bombardeado con partículas. Demostró que estaba formado por partículas neutras de gran poder de penetración, las cuales tenían una masa algo superior a la del protón.

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Características de los espectros atómicos Espectro atómico es un concepto usado en física para referirse a: ·El espectro de absorción: de un material muestra la fracción de la radiación electromagnética incidente que un material absorbe dentro de un rango de frecuencias. Es, en cierto sentido, el opuesto de un espectro de emisión.

Cada elemento químico posee líneas de absorción en algunas longitudes de onda, hecho que está asociado a las diferencias de energía de sus distintos orbitales atómicos. De hecho, se emplea el espectro de absorción para identificar los elementos componentes de algunas muestras, como líquidos y gases; más allá, se puede emplear para determinar la estructura de compuestos orgánicos. Un ejemplo de las implicaciones de un espectro de absorción es que aquel objeto que lo haga con los colores azul, verde y amarillo aparecerá de color rojo cuando incida sobre él luz blanca. Cuando incide una luz a un metal al superar su energía umbral saca un electrón, si la energía es superior la energía que sobra se convierte en energía cinética. ·El espectro de emisión atómica: de un elemento es un conjunto de frecuencias de las ondas electromagnéticas emitidas por átomos de ese elemento, en estado gaseoso, cuando se le comunica energía. El espectro de emisión de cada elemento es único y puede ser usado para determinar si ese elemento es parte de un compuesto desconocido.

Las características del espectro de emisión de algunos elementos son claramente visibles a ojo descubierto cuando estos elementos son calentados. Por ejemplo, cuando un alambre de platino es bañado en una solución de nitrato de estroncio y después es introducido en una llama, los átomos de estroncio emiten color rojo. De manera similar, cuando el Cobre es introducido en una llama, ésta se convierte en luz verde. Estas caracterizaciones determinadas permiten identificar los elementos mediante su espectro de emisión atómica.

Modelo de Borh Este modelo atómico fue presentado en el año 1913. Fue formulado por un científico danés llamado Niels Bohr.

Este modelo explica como los electrones pueden tener órbitas estables alrededor del núcleo y por qué los átomos presentaban espectros de emisión característicos.

Como se puede observar es muy parecido al de Rutherford.

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Éxitos Fue el primer modelo atómico en el que se introduce una cuantización a partir de ciertos postulados, explico cómo los electrones pueden tener órbitas estables alrededor del núcleo y por qué los átomos presentaban espectros de emisión característicos

Inconvenientes El modelo de Böhr permitió explicar adecuadamente el espectro del átomo de hidrógeno, pero fallaba al intentar aplicarlo a átomos polielectrónicos y al intentar justificar el enlace químico.

Modelo Mecano-cuántico Es el actual modelo: este modelo se expuso por vez primera en 1925 por Schrodinger y Heisenberg.

Sus aspectos y características: ·Dualidad onda.partícula: la propuesta de Broglie; Todas las partículas materiales tienen propiedades ondulatorias y también que las partículas que están en movimiento lleva una onda asociada. ·Principio de Indeterminación: La afirmación de Heisenberg con relación a que era imposible situar a un electrón dado en un punto exacto del espacio.

El comportamiento de los electrones presentes en el átomo, esta representado por la ecuaciones del modelo mecanico-cuantico, dando la posibilidad de identificar su carácter ondulatorio y deja claro que es imposible predecir su recorrido exacto.

De esta manera se logro establecer un concepto de modelo orbital, para poder intuir un determinado sector o región en el espacio del átomo donde se podría encontrar un electrón siendo este espacio muy grande.

Orbitales: ·La energía esta cuantizada. ·La diferencia entre el modelo de Bohr el cual determina su posición exacta del electrón, en cambio se presume una mayor o menor probabilidad de este en el espacio. ·Dentro del átomo, se da la interpretación que el electrón se puede aprecia como nube de carga negativa, y donde se encuentre mayor densidad dentro de la nube, aumenta la probabilidad de encontrar en ese espacio un electrón.

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Números cuánticos Los números cuánticos son unos números asociados a magnitudes físicas conservadas en ciertos sistemas cuánticos. Corresponden con los valores posibles de aquellos observables que conmutan con el Hamiltoniano del sistema. Los números cuánticos permiten caracterizar los estados estacionarios, es decir los estados propios del sistema.

En física atómica, los números cuánticos son valores numéricos discretos que indican las características de los electrones en los átomos, esto está basado en la teoría atómica de Niels Bohr que es el modelo atómico más aceptado y utilizado en los últimos tiempos por su simplicidad.

En física de partículas, también se emplea el término números cuánticos para designar a los posibles valores de ciertos observables o magnitud física que poseen un espectro o rango posible de valores discreto.

Video http://www.youtube.com/watch?feature=player_embedded&v=0UW90luAJE0&hd=1 **Adjunto el archivo del video**

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Bibliografía Wikipedia Google imágenes Yahoo respuestas You Tube http://concurso.cnice.mec.es/cnice2005/93_iniciacion_interactiva_materia/curso/materiales/atomo/modelos.htm http://quimicafisica.com/descubrimiento-electron.html http://modeloatomicocd.blogspot.com.es/ http://www.cosmofisica.org http://davidtieneunblog.blogspot.com.es/2011/10/problemas-del-modelo-atomico-de.html http://thales.cica.es/rd/Recursos/rd99/ed99-0280-01/ejem3-parte1.html#Thomson http://www.slideshare.net/20_masambriento/tarea-5-esperimento-de-rut http://aprendequimica.blogspot.com.es/2011/09/espectros-atomicos-de-absorcion-y-de.html http://quimicalibre.com/modelo-mecano-cuantico/

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