TEORIAS ATOMICAS

El origen de la teoría atómica de la materia, se remonta cuando Leucipo y Demócrito planteaban que la materia estaba formada por una partícula indestructible e indivisible a la que llamaron átomo.

MODELO ATOMICO DE JOHN DALTON

Las ideas filosóficas fueron alcanzadas durante 2000 años, pero comenzaron a tener sentido a fines del siglo XVIII. El profesor Dalton en el año 1808 propone la teoría atómica de la materia, la que se resume en los siguientes postulados:

1. Toda la materia está formada por átomos 2. Los átomos son partículas indivisibles e invisibles. 3. Los átomos de un mismo elemento son de la misma clase

y tienen igual masa 4. Los átomos que forman los compuestos están en una

relación de números enteros y sencillos. 5. Los átomos que forman los compuestos son de dos o más

clases diferentes. 6. Los cambios químicos corresponden a una combinación,

separación o reordenamiento de átomos.

RAYOS CATÓDICOS

En 1879, Sir William Crookes experimentando con tubos de vidrio, en los cuales había hecho el vacío,

observó que se desprendía una radiación del cátodo al ánodo por lo cual la denominó rayos catódicos.

Ellos son impulsados por la gran diferencia de potencial entre los electrodos.

Lo que se observó es que se producía una sombra del obstáculo con las características de la sombra que produciría una fuente de luz colocada en el cátodo. De esto, Crookes concluyó que:                                                       

Ese algo viajaba en línea recta, es decir, como rayos, de allí que se llamaran rayos catódicos.

Las características de los rayos son:

1.Los rayos viajan en línea recta desde el cátodo

2.El haz de rayos catódicos, en presencia de un campo eléctrico, se desvía hacia la placa positiva, dando prueba de su carga eléctrica positiva.

3.El paso de los rayos catódicos transfieren energía térmica y cinética a las aspas.

Modelo atómico de Thomson

También conocido como el modelo del pudín, es una teoría sobre la estructura atómica propuesta por Joseph John Thomson, descubridor del electrón. En dicho modelo, el átomo está compuesto por electrones de carga negativa en un atomo positivo, como las pasas en un pudín. Se pensaba que los electrones se distribuían uniformemente alrededor del átomo.

Dicho modelo fue superado tras el experimento de Rutherford, cuando se descubrió el núcleo del

átomo.

PROPAGACIÓN DE LOS RAYOS CATÓDICOS

                                                            

El ánodo y el cátodo se hallan conectados a una fuente de alto voltaje. En el tubo de vidrio se encuentra un gas a baja presión.

 

                                             

Con este experimento Thomson averiguó cómo se desplazaban los rayos

Pudo observar que los mismos se desplazaban en línea recta y producían un destello al llegar a una pantalla formada por una sustancia fluorescente.

 

¿DE DÓNDE PARTEN LOS RAYOS?

                                                            

 

    

Con este experimento Thomson averiguó de dónde salían los rayos.

Interponiendo un objeto metálico opaco, como se muestra en la figura, en el camino de los rayos observó que se formaba una sombra en la pared opuesta al cátodo. Esto indicaba que los rayos partían del cátodo. Por eso se los llama RAYOS CATÓDICOS

¿TIENEN MASA LOS RAYOS?

                                                            

Con este experimento Thomson averiguó si los rayos tenían masa

En el camino de los rayos interpuso una pequeña rueda. Observó que la rueda giraba como consecuencia del paso de los rayos. Por lo tanto los rayos poseían masa.

 

¿QUÉ CARGA TIENEN LOS RAYOS?

 

                                                            

 

                                             

Con este experimento Thomson averiguó qué carga tenían los rayos

Utilizando un campo eléctrico o un campo magnético, comprobó que los rayos se desviaban alejándose del polo negativo del campo y se acercaban al polo positivo. Este comportamiento indicaba que los rayos eran partículas negativas.

 

Las propiedades de estos rayos fueron estudiadas por Thomson, quien llegó a las siguientes conclusiones sobre los mismos:

•se desplazaban en línea recta

•los rayos partían del cátodo

•los rayos poseían masa

•los rayos eran partículas negativas

 

En 1909 R. Millikan determinó la carga del electrón a través del experimento de gotitas de aceite suspendidas en un campo eléctrico. Para el electrón obtuvo la carga –1.6 x 10-19 Coulombs. Por lo tanto se puede determinar la masa del electrón

Suspendió gotas de aceite cargadas negativamente y aplicó un campo eléctrico para compensar la fuerza de gravedad.

En 1911, Rutherford utilizando un haz de radiación alfa, bombardearon láminas matálicas muy delgadas, colocando una pantalla de sulfuro de zinc a su alrededor, sustancia que tenía la cualidad de producir destellos con el choque de las partículas alfas incidentes. La hoja metálica fue atravesada por la mayoría de las partículas alfa incidentes. Algunas de ellas siguieron en línea recta, otras fueron desviadas de su camino y lo más sorprendente fue que muy pocas rebotaron contra la lámina.

MODELO ATÓMICO DE RUTHERFORD

Fuente radiactiva, emisor de partículas alfa

Fuente radiactiva, emisor de partículas alfa

Lámina de oroLámina de oro

Pantalla

(+)

+

El comportamiento de las partículas alfa contra la lámina metálica llevó a Rutherford a concluir que cada átomo estaría formado por una parte central, el núcleo, de carga positiva donde estaría concentrada la masa del átomo. Con ello explicaba la desviación de las partículas alfa. Los electrones se encontrarían en una estructura externa girando en órbitas circulares muy alejadas del núcleo, dejando un gran espacio libre que explicaría el paso mayoritario de las partículas alfa. Esta visión se conoce como el MODELO PLANETARIO DE RUTHERFORD

DDeficiencias del modelo atómico de eficiencias del modelo atómico de Rutherford:Rutherford:

No explica cómo se pueden encontrar cargas eléctricas iguales (positivas) en un espacio tan pequeño (núcleo).

No explica cómo se evita que los electrones sean atraídos por el núcleo que es positivo (por los protones).

Sólo en 1932, James Chadwick logró demostrar que los núcleos contenían unas partículas neutras de masa similar a los protones, que fueron denominadas neutrones.

Núcleo del átomo

+ +n

+

+

++n

++

n+ +

n+

++

n+

+n

+

+

+n

+n

Protones Neutrones

Los neutrones otorgan estabilidad al núcleo del átomo porque permiten que las fuerzas de repulsión entre los protones disminuya y, así, hay muchas partículas en un mínimo de espacio.

Los neutrones otorgan estabilidad al núcleo del átomo porque permiten que las fuerzas de repulsión entre los protones disminuya y, así, hay muchas partículas en un mínimo de espacio.

Principios cuánticos aplicados Principios cuánticos aplicados a los átomosa los átomos

En 1900 Max Planck En 1900 Max Planck Demostró experimentalmente propuso la teoría cuántica , Demostró experimentalmente propuso la teoría cuántica ,

que establece los siguientes postulados:que establece los siguientes postulados: Las partículas que constituyen la materia oscilan Las partículas que constituyen la materia oscilan

emitiendo energía , energía electromagnética.emitiendo energía , energía electromagnética. Los átomos pueden emitir y absorber energía en Los átomos pueden emitir y absorber energía en

cantidades discretas denominadas cuantos.cantidades discretas denominadas cuantos. La energía de un cuanto La energía de un cuanto EE es proporcional a la frecuencia es proporcional a la frecuencia

, se obtiene la siguiente ecuación :, se obtiene la siguiente ecuación : E = h por v E = h por v h es una constante denominada h es una constante denominada

constante de planckconstante de planck

La energía de la radiación es emitida o La energía de la radiación es emitida o absorbida por los átomos es discontinua y esta absorbida por los átomos es discontinua y esta cuantizada , es decir , sus valores están cuantizada , es decir , sus valores están restringidos a un cierto de números entero restringidos a un cierto de números entero denominado cuantos.denominado cuantos.

Albert Einstein Albert Einstein Efecto fotoeléctricoEfecto fotoeléctrico Algunos metales emiten electrones hacer irradiados Algunos metales emiten electrones hacer irradiados

por un haz de luz.por un haz de luz.

Fotón Fotón Cuando un haz de luz de una frecuencia Cuando un haz de luz de una frecuencia

determinada llega a un metal esta proporciona determinada llega a un metal esta proporciona una cantidad determinada de electrones los una cantidad determinada de electrones los cuales se desplazan a la parte positiva es decir al cuales se desplazan a la parte positiva es decir al ánodoánodo

MODELO ATÓMICO DE BOHR

En 1913, el físico danés Niels Bohr propuso otra modificación a la teoría de la estructura atómica basada en un curioso fenómeno llamado la línea espectral. Cuando se calienta la materia, ella produce luz. Por ejemplo, encender una ampolleta produce el flujo de una corriente eléctrica a través de un filamento de metal que calienta el filamento y produce luz. La energía absorbida por el filamento anima los electrones del átomo lo cual los induce a 'menearse'. Esta energía absorbida se libera eventualmente del átomo bajo la forma de luz.  Cuando la luz blanca normal, tal como la del sol, atraviesa un prisma, la luz se convierte en un continuo espectro de colores separados:

Espectro continuo (luz blanca)

Modelo de estructura atómica Modelo de estructura atómica propuesta por Bohr :propuesta por Bohr :Modelo de estructura atómica Modelo de estructura atómica propuesta por Bohr :propuesta por Bohr :

1. Los electrones giran en 1. Los electrones giran en òrbitas circulares en torno al òrbitas circulares en torno al núcleo.núcleo.

2. Cuando el electrón gira en 2. Cuando el electrón gira en una orbita determinada no una orbita determinada no emite ni absorbe energía. Está emite ni absorbe energía. Está en un estado estacionario.en un estado estacionario.

3. Cuando el átomo absorbe 3. Cuando el átomo absorbe energía, el electrón salta energía, el electrón salta hacia un nivel externo. Si el hacia un nivel externo. Si el electrón regresa a un nivel electrón regresa a un nivel interno emite energía.interno emite energía.

4. En el átomo de hidrógeno 4. En el átomo de hidrógeno sólo están permitidas sólo están permitidas òrbitas de radio ròrbitas de radio rnn = n = n22 a a 00

+

n=1

n=2

n=3

Emisiòn

Absorciòn

Cada órbita tiene una determinada cantidad de energía.

Las órbitas internas son de menor energía.

Los electrones sólo pueden estar en las òrbitas y no entre ellas.

núcleo

Orbitas

Para que los electrones pasen a otra órbita deben absorber o emitir energía, igual a la diferencia de energía que hay entre dichas òrbitas.

núcleo

Orbitas Diferencias de Energía entre las orbitas atòmicas

Diferencias de Energía entre las orbitas atòmicas

Cada elemento tiene su propia línea espectral. Por ejemplo:

Línea espectral del Helio

Línea espectral del Neón 

El modelo de Bohr explicaba El modelo de Bohr explicaba satisfactoriamente el átomo de satisfactoriamente el átomo de hidrógeno y otras especies que poseen hidrógeno y otras especies que poseen sólo 1 electrón, pero fracasó en átomos sólo 1 electrón, pero fracasó en átomos multielectrónicos. Los espectros de multielectrónicos. Los espectros de estos átomos resultaron ser más estos átomos resultaron ser más complejos que el del hidrógeno, puesto complejos que el del hidrógeno, puesto que incluyen multiplicidad de líneas, que incluyen multiplicidad de líneas, que el modelo de Bohr no pudo que el modelo de Bohr no pudo explicar.explicar.

La complejidad de los espectros hizo La complejidad de los espectros hizo pensar que en los átomos existirían, pensar que en los átomos existirían, además de los niveles energéticos además de los niveles energéticos propuestos por Bohr, subniveles de propuestos por Bohr, subniveles de energía.energía.