Origen De La Teoria Atomica

1. Origen de la teoría atómica

Cada sustancia del universo, las piedras, el mar, nosotros mismos, los planetas y hasta las estrellas más lejanas, están enteramente formada por pequeñas partículas llamadas átomos.

Son tan pequeñas que no son posibles fotografiarlas. Para hacernos una idea de su tamaño, un punto de esta línea puede contener dos mil millones de átomos.

Estas pequeñas partículas son estudiadas por la química, ciencia que surgió en la edad media y que estudia la materia.

Pero si nos adentramos en la materia nos damos cuenta de que está formada por átomos. Para comprender estos átomos a lo largo de la historia diferentes científicos han enunciado una serie de teorías que nos ayudan a comprender la complejidad de estas partículas. Estas teorías significan el asentamiento de la química moderna.

Como ya hemos dicho antes la química surgió en la edad media, lo que quiere decir que ya se conocía el átomo pero no del todo, así durante el renacimiento esta ciencia evoluciona.

Posteriormente a fines del siglo XVIII se descubren un gran número de elementos, pero este no es el avance más notable ya que este reside cuando Lavoisier da una interpretación correcta al fenómeno de la combustión.

2. Partículas subatómicas (protón, electrón isotopos)

Los primeros modelos atómicos consideraban básicamente tres tipos de partículas subatómicas: protones, electrones y neutrones. Más adelante el descubrimiento de la estructura interna de protones y neutrones, reveló que estas eran partículas. Además el tratamiento cuántico usual de las interacciones entre las partículas comporta que la cohesión del átomo requiere otras partículas bosónicas como los piones, gluones o fotones.

Los protones y neutrones por su parte están constituidos por quarks. Así un protón está formado por dos quarks arriba y un quark abajo. Los quarks se unen mediante partículas llamadas gluones. Existen seis tipos diferentes de quarks (Arriba, Abajo, Fondo, Cima, Extraño y Encanto). Los protones se mantienen unidos a los neutrones por el efecto de los piones, que son mesones compuestos formados por parejas de quark y antiquark (a su vez unidos por gluones). Existen también otras partículas elementales que son responsables de las fuerzas electromagnética (los fotones) y débil (los neutrinos y los bosones W y Z).

Los electrones, que están cargados negativamente, tienen una masa 1/1836 de la del átomo de hidrógeno, proviniendo el resto de su masa del protón. El número atómico de un elemento es el número de protones (o el de electrones si el elemento es neutro). Los neutrones por su parte son partículas neutras con una masa muy similar a la del protón. Los distintos isótopos de un mismo elemento contienen el mismo número de protones pero distinto número de neutrones. El número de un elemento es el número total de protones más neutrones que posee en su núcleo.

Las propiedades más interesantes de las 3 partículas constituyentes de la materia existente en el universo son:

Protón

Se encuentra en el núcleo. Su masa es de 1,6×10-27 kg.1 Tiene carga positiva igual en magnitud a la carga del electrón. El número atómico de un elemento indica el número de protones que tiene en el núcleo. Por ejemplo el núcleo del átomo de hidrógeno contiene un único protón, por lo que su número atómico (Z) es 1.

Electrón

Se encuentra en la corteza. Su masa aproximadamente es de 9,1×10-31 kg. Tiene carga eléctrica negativa (-1.602×10-19 C).2

Neutrón

Se encuentra en el núcleo. Su masa es casi igual que la del protón. No posee carga eléctrica.

El concepto de partícula elemental es hoy algo más oscuro debido a la existencia de cuasi partículas que si bien no pueden ser detectadas por un detector constituyen estados cuánticos cuya descripción fenomenológica es muy similar a la de una partícula real.

3. Modelos atómicos simbología nuclear

La idea de la existencia de los átomos se remonta al año 500 a. de C. porque Demócrito

Consideraba la materia formada por partículas indivisibles, llamadas átomos.

 Teoría de Dalton.

Cuando Dalton elaboró su teoría atómica 1803, se conocía la ley de la conservación de la

Materia, la de proporciones definidas y proporciones recíprocas y proporciones múltiples enunciada por él

Mismo. La teoría se puede resumir en los siguientes puntos.

o los elementos están formados por partículas independientes e indestructibles (átomos).

o todos los átomos de un elemento determinado son iguales en masa y en propiedades y diferentes

A los de cualquier otro elemento.

o los compuestos están formados a partir de átomos de distintos elementos, entre los que se

Establece una relación numérica sencilla.

o las relaciones que se establecen entre los átomos que forman un compuesto, hacen que esté

 presente unas propiedades características y que su masa sea siempre la misma. Modelo atómico de Thomson.

J.J. Thomson , en 1897 estudiando la naturaleza de los rayos catódicos, descubrió el electrón.

En su trabajo utilizó un tubo de rayos catódicos. Ampére y Faraday profundizaron en el estudio de la

Electricidad y la electroquímica sugiriendo una relación íntima entre la materia y las cargas eléctricas. El

Descubrimiento de las partículas subatómicas comenzó cuando se impuso el tubo de descarga como

Herramienta de investigación en la naturaleza de la materia.

 Modelo atómico de Rutherford.

Becquerel (1896) descubrió la radiactividad natural, lo cual llevó al conocimiento de tres tipos de

partículas:

- Rayos alfa [α]: partículas con carga positiva

- Rayos beta [β]: partículas con carga negativa

- Rayos gamma [γ]: naturaleza inmaterial y sin carga. Son ondas electromagnéticas.

Todo esto sugería la posibilidad de que los átomos no eran partículas indivisibles

4. Números cuánticos principio de exclusión de pauli orbitar atómico

el principio de exclusión de Pauli fue formulado para explicar la estructura atómica, y consistía en imponer una restricción sobre la distribución de los electrones entre los diferentes estados. Posteriormente, el análisis de sistemas de partículas idénticas llevó a la conclusión de que cualquier estado debía tener una simetría bajo intercambio de partículas peculiar, lo cual implicaba que existían dos tipos de partículas: fermiones, que satisfarían el principio de Pauli, y bosones, que no lo satisfarían.

Como se ha dicho, el principio de exclusión de Pauli sólo es aplicable a fermiones, esto es, partículas que forman estados cuánticos anti simétricos y que tienen espín semientero. Son fermiones, por ejemplo, los electrones y los quarks (estos últimos son los que forman los protones y los neutrones). El principio de exclusión de Pauli rige, así pues, muchas de las características distintivas de la materia. En cambio, partículas como el fotón y el (hipotético) gravitón no obedecen a este principio, ya que son bosones, esto es, forman estados cuánticos simétricos y tienen espín entero. Como consecuencia, una multitud de fotones puede estar en un mismo estado cuántico de partícula, como en los láseres.

Es sencillo derivar el principio de Pauli, basándonos en el teorema espín-estadística aplicado a partículas idénticas. Los fermiones de la misma especie forman sistemas con estados totalmente antisimétricos, lo que para el caso de dos partículas significa que:

(La permutación de una partícula por otra invierte el signo de la función que describe al sistema). Si las dos partículas ocupan el mismo estado cuántico , el estado del sistema completo es . Entonces,

así que este caso no puede darse porque en ese caso el ket anterior no representa un estado físico. Este resultado puede generalizar por inducción al caso de más de dos partículas.

5. Distribución electrónica regla de hund , nivel de configuración electrónica de los elementos

Como resultado de los grandes esfuerzos realizados por muchos científicos, en la actualidad, la ciencia dispone de múltiples informaciones, comprobadas en la práctica, acerca de las leyes de distribución de los electrones en los átomos, partiendo del modelo de Bohr en la que señalaba la existencia de un núcleo formado por protones y neutrones, donde está concentrada la masa y la carga positiva del átomo. El electrón gira en órbitas circulares alrededor del núcleo, pero con algunas restricciones, como que solamente lo podía hacer en ciertas órbitas, cuya energía se encuentra cuantizada.

Por niveles electrónicos

Asumiendo el modelo de Bohr, los electrones se distribuyen en los átomos formando capas alrededor del núcleo que reciben el nombre de capas electrónicas o también niveles energéticos. Todos ellos forman la envoltura electrónica que rodea al núcleo. Mientras mayor número de capas electrónicas posea un átomo, mayor será la distancia que separa al núcleo de los electrones más externo.

Cada una de las capas electrónicas posee distinto contenido o nivel de energía y se encuentran a diferentes distancias del núcleo, de forma tal que la capa electrónica

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