ESTRUCTURA DE LA MATERIA

UNIDAD I.ESTRUCTURA DE LA MATERIA.

1.1.- EL ÁTOMO COMO UNIDAD FUNDAMENTAL DE LA MATERIA.

La idea de que la materia está formada por partículas pequeñas es bastante antigua. Aparece alrededor de 400 años AC en los escritos del filósofo griego Demócrito, discípulo de Leucipo. La idea fue descartada por Platón y Aristóteles. Hasta 1650 nadie volvió a hablar de esto y lo hizo el filósofo francés Pierre Gassindi.

Antes de 1800, el concepto de la naturaleza corpuscular de la materia estaba fundamentado principalmente en la intuición. En 1808, un maestro inglés, John Dalton, desarrollo una explicación de algunas de las leyes de la química, que se conocen como teoría atómica. Algunas de ellas tuvieron que ser descartadas a medida que los químicos aprendieron más sobre la estructura de la materia. Sin embargo lo esencial de su teoría ha soportado la prueba del tiempo. Tres de los principales postulados de la teoría atómica moderna, debido a Dalton son:

1.- Un elemento está constituido de partículas muy pequeñas, llamadas átomos. Todos los átomos de un mismo elemento tienen las mismas propiedades.

2.- Los átomos de los distintos elementos tienen distintas propiedades. En una reacción química ordinaria, ningún átomo de ningún elemento desaparece o cambia en otro átomo o en otro elemento.

3.- Cuando se combinan átomos de dos o más elementos, se forman compuestos, siendo constante y definido el número relativo de átomos de cada clase.

   Como cualquier teoría científica útil, dejaba sin contestar más preguntas que las que resolvía. Los científicos se preguntaban, si los átomos siendo tan pequeños, se podrían descomponer en otras partículas. Casi pasaron 100 años antes de que se pudiese confirmar experimentalmente la existencia de partículas subatómicas. La primera evidencia de la existencia de partículas subatómicas vino con el estudio de la conducción de la electricidad en gases a bajas presiones.

Cuando se evacua parcialmente un tubo y se conecta a una fuente de voltaje, fluye a través de el una corriente eléctrica. Asociados a este flujo hay unos rayos de luz coloreadas que se desparraman desde el electrodo negativo (cátodo). Las propiedades de estos rayos catódicos se estudiaron en las últimas tres décadas, observándose que se desviaban por la acción de campos eléctricos y magnéticos. Mediante un cuidadoso estudio de esta desviación, J.J.Thomson  mostro en 1897, que los rayos no eran más que una corriente de partículas cargadas negativamente, a las que llamo electrones. Cada átomo tiene un determinado número de electrones, que oscila entre uno y alrededor de 100. Todos los átomos de hidrógeno tienen un electrón. Todos los átomos de uranio tienen 92 electrones. los electrones se encuentran en las regiones exteriores del átomo, formando como una nube de partículas cargadas negativamente alrededor del núcleo.

Rutherford y colaboradores demostraron que en todos los átomos hay un núcleo central que:

- Tiene una carga positiva de la misma magnitud que la carga negativa que poseen los electrones fuera del núcleo.

-Tiene un 99.9 % de la masa total del átomo.

El núcleo de un átomo consta de dos clases de partículas:

1.- El protón, cuya masa es aproximadamente igual a la del átomo más ligero, el hidrógeno

2.- El neutrón, que es una partícula sin carga y de igual masa que el protón.

1.2.- DIVERSAS TEORÍAS ATÓMICAS:

• Modelo atómico de Thompson
• Modelo atómico de Rutherford (El núcleo y los electrones periféricos)
• Modelo atómico de Bohr (Modelo de Bohr para el átomo de hidrógeno)
• Modelo atómico de Jhon Daltón

1.3.- ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICO:

Espectro es una representación de las longitudes de onda características, asociados con la excitación de un átomo, molécula u ión.

Espectro atómico es el diagrama que muestra las longitudes de onda a la que los electrones excitados de un átomo emite luz.

1.4.- TEORÍA CUÁNTICA DE RADIACIÓN:

La teoría cuántica fue propuesta en primer lugar por Max Planck en 1900 para explicar la radiación de un cuerpo caliente. En 1905 fue utilizada por Albert Einstein para tratar la emisión de electrones por metales expuestos a la luz. En 1913 Niel Bohr utilizo la teoría cuántica para desarrollar el modelo del átomo de hidrógeno. Hoy en día se sabe que la teoría cuántica es una teoría general que se aplica a todas las interacciones de la materia con la energía.

1.5.- POSTULADOS DE LA TEORÍA CUÁNTICA:

• Los átomos y las moléculas sólo pueden existir en ciertos estados, que se caracterizan por una cierta energía. Cuando un átomo o molécula cambia de estado, debe absorber o emitir la cantidad exacta de energía para ir a dicho estado.

• Cuando los átomos o moléculas absorben o emiten luz en el proceso de cambiar sus energías la longitud de onda λ de la luz está relacionada con el cambio de energía por la ecuación:     E1 – E0 =  hc       E1 = Energía del estado superior (mayor energía)   

                         λ               E0 = Energía del estado inferior (menor energía)

                                        h=Constante de Planck (6,626 x 10-34 JS/partícula)

                              c= Velocidad de la luz (2,998 x 108 m/s)

                                        λ = longitud de onda

      ∆E = E final  _ E inicial =  E1 – E0 =  hc / λ   (Cuando absorbe un fotón de energía)

                                     (Aumenta su energía)

      ∆E = E final  _ E inicial = E0 - E1 = - hc / λ     (Emite un fotón de energía)

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