Modelos Atómicos

MODELOS ATOMICOS

INTRODUCCIÓN

La química es la ciencia que estudia las propiedades de la materia, su estructura, su composición, las transformaciones que experimenta y los fenómenos energéticos que pueden producirse en esos cambios.

El extenso y apasionante tema de la química se estudia desde la perspectiva de enfoques especiales que van desde la química nuclear hasta la bioquímica. Para hacer mas fácil su estudio se hace distinción entre dos grandes áreas de la química: La Química Inorgánica: que estudia todos los elementos y compuestos distintos del carbono y sus derivados. Y la Química Orgánica: que se encarga del estudio del carbono y de los compuestos que forma con otros elementos.

La química inorgánica estudia parte de los fenómenos naturales y hechos relacionados con la vida diaria como: la extracción de metales (oro, hierro, plata, níquel, platino, aluminio, etc.), identificación de elementos constituyentes de la luna y de todos los astros, análisis de productos naturales, análisis y purificación de aguas, investigaciones en radioquímica con el fin de encontrar su aplicación en medicina y como fuente de energía, en esta parte se incluyen todos los estudios relacionados con la emisión de radiactividad derivadas tanto de la fusión como de la fisión nuclear.

Para empezar el estudio tanto de la química inorgánica como de la inorgánica es imprescindible conocer mas a fondo la parte fundamental de la materia y de la misma química EL ÁTOMO, para ello se vera a continuación las representaciones mentales en cuanto a la composición y estructura de el átomo de algunos hombres (modelos atómicos) que a lo largo de la historia fueron cambiando la forma de ver el mundo y que estructuraron la misma química

TEORÍA ATÓMICA

Los inicios de la teoría atómica se remontan al Siglo V A.C. Dos Filósofos Griegos Leucipo y Demócrito propusieron que la materia no podía dividirse indefinidamente tal y como lo estipulaba Aristóteles. Ellos proponían que al final de la división llegarían a los Átomos. (La palabra griega átomos significa “indivisible”). Después de que en Grecia se estableció que "Los átomos son partículas muy pequeñas, eternas e indivisibles que constituyen la materia” muchos filósofos, físicos, químicos y demás científicos postularon otras teorías encaminadas a describir la composición y estructura del átomo, estos son algunos de ellos:

• JOHN DALTON (1808).

Su teoría puede resumirse en cinco ideas básicas:

LEYES OTRAS LEYES QUE CONCORDABAN CON LO EXPUESTO POR DALTON

• La materia está formada por partículas indivisibles llamadas átomos. Los cuales no se crean ni se destruyen.

(Ley de la conservación de la materia propuesta por Antoine Lavoisier).

• Todos los átomos de un mismo elemento son iguales en peso, tamaño y propiedades químicas.

• Los átomos de elementos diferentes también son diferentes.

• Los átomos de diferentes elementos se combinan entre sí, en relaciones numéricas enteras y sencillas para formar compuestos.

(Ley de las proporciones definidas de Proust)

• Los átomos de diferentes elementos pueden combinarse en distintas proporciones numéricas para formar más de un compuesto.

(Ley de las proporciones múltiples)

• J.J. THOMPSON (1897)

J.J Thompson realiza una serie de experimentos con gases, descubre unas partículas cargadas negativamente a las que llama electrones. Según él la materia es eléctricamente neutra. Su modelo considera al átomo como una masa con carga positiva, donde se insertan los electrones en número y posiciones tales que el campo eléctrico resultante es nulo. “El modelo del pastel de pasas”.

• ERNEST RUTHERFORD (1911)

Su experimento consiste en bombardear una delgada lámina de oro con un haz de partículas alfa. Se observa que la mayoría de las partículas atraviesan la lámina sin ser desviadas en su trayectoria; un pequeño número es desviado por alguna causa, y solo unas cuantas partículas rebotan.

De acuerdo a esto RUTHERFORD propone el siguiente modelo atómico:

• Existe un núcleo cargado positivamente en el cual se encuentra concentrada toda la masa del átomo. El núcleo está constituido por partículas positivas llamadas protones y por partículas neutras llamadas neutrones.

• Existe un número de electrones igual a la carga nuclear que giran alrededor del núcleo.

• La carga positiva del núcleo coincide con el número atómico del elemento estudiado.

• Los átomos son en su mayor parte espacio vacío.

• BECQUEREL Y LOS ESPOSOS CURIE (1896)

Descubrieron que: La radiactividad, es el proceso de ruptura de los átomos durante el cual se emiten radiaciones. Al experimentar con elementos como el Uranio y el Radio se descubre que el haz de partículas subatómicas emitido esta conformado por:

Composición Carga

RAYOS ALFA 2 protones y 2 neutrones (llamados también núcleos de Helio) 2+

RAYOS BETA Electrones de alta energía 1-

RAYOS GAMMA Radiación Electromagnética de Longitud de onda muy corta (Alta Energía) 0

• MODELO DE BOHR (1913)

Se basó en los estudios de espectro de emisión de los átomos y en la teoría de los cuantos:

Emisiones de los átomos: la luz que emite un elemento se conoce como su espectro y cada elemento tiene uno diferente.

Teoría de los cuantos: Propuesta por Planck (1900). En una reacción química no puede intervenir una cantidad de materia inferior a un átomo. Igualmente hay una cantidad mínima de energía que se puede emitir, que es el fotón o cuanto. (Ver mas adelante)

El modelo atómico de Bohr contempla cuatro postulados:

• Los electrones en los átomos están localizados en órbitas o niveles de energía alrededor del núcleo.

• Los electrones en las órbitas más cercanas al núcleo tienen menor energía que aquellos localizados en órbitas más alejadas.

• Cualquier electrón en un átomo puede tener sólo ciertos valores de energía permitidos. Esta energía determina qué órbita ocupa un electrón.

• Los electrones pueden moverse de una órbita a otra. Para esto debe ganar o perder una cantidad exacta de energía, un cuanto de energía.

• RADIACIÓN ELECTROMAGNÉTICA

La difracción de la luz por una ranura muy angosta hace posible el cálculo de una propiedad de la luz denominada longitud de onda, representada por λ (lambda) y que corresponde a la distancia entre dos crestas de una onda de luz. La frecuencia de la luz V, o el número de ondas que pasan por un punto dado en un segundo, relaciona la longitud de onda con la velocidad de la luz, c, por la expresión:

c = vλ,

Donde:

λ = Longitud de onda: Distancia entre dos crestas en una onda (Longitud de un ciclo)

c = Velocidad de la luz (2.998 x 108 cm. /seg.)

v = Número de ondas que pasan por un punto en un segundo.

• MAX PLANCK (1900)

En 1900 Max Planck propone la teoría cuántica para la energía radiante: “La Energía Radiante sólo puede ser emitida o absorbida en cantidades discretas llamadas cuantos”. Planck desarrolló una ecuación que define la energía de un cuanto de Energía Radiante:

E= hv

E = Energía Radiante

h= Constante de Planck (6.6262 x 10-34 Joule-seg.)

v = Frecuencia (seg-1)

En 1905 Albert Einstein propuso que los cuantos son paquetes discontinuos llamados “fotones”.

• EL ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICO

Cuando un rayo de luz atraviesa un prisma, el rayo se desvía o se refracta. El grado de desviación depende de la Longitud de Onda. El Espectro Electromagnético representa el Intervalo de Longitudes de Onda de la Radiación Electromagnética.

EL ÁTOMO Y SU ESTRUCTURA ELECTRÓNICA

INTRODUCCIÓN

Los átomos no son partículas individuales como lo había pensado originalmente Dalton, sino que están compuestos de partículas más simples: en el núcleo del átomo, los neutrones y los protones cargados positivamente y rodeando al núcleo los electrones cargados negativamente.

• PARTÍCULAS SUBATÓMICAS

El Electrón

El electrón es una partícula subatómica que tiene carga negativa, su descubrimiento deriva de los experimentos realizados con Electricidad. Además Julius Plücker en 1859 realizó experimentos con Rayos Catódicos que consiste en lo siguiente: Dos Electrodos se encuentran dentro de un tubo sellado de vidrio al que se ha extraído casi completamente el aire. Cuando se aplica un Voltaje alto a través de los electrodos, emerge un haz de rayos desde el electrodo negativo llamado Cátodo hacia el electrodo positivo llamado Ánodo.

Estos rayos tienen naturaleza negativa, ya que son repelidos por el extremo negativo de campos eléctricos (Cátodo) y magnéticos (Sur Magnético). En 1891 Stoney les llamó electrones. Finalmente en 1897 Joseph J. Thompson determinó la relación carga/masa (e/m)

...