Teoria Atomica

TEORÍA ATÓMICA

OBJETIVO:

Analizar y representar correctamente los fundamentos básicos de la teoría atómica, in-dagando y describiendo las propiedades de algunos átomos y elementos químicos para comprender su organización en la tabla periódica y la existencia y utilización de una gran variedad de sustancias químicas en la vida diaria.

INTRODUCCIÓN:

Todo lo que puedes percibir con los sentidos: lo áspero, lo frío, lo blando, lo frágil, lo fino, todas las texturas, los sabores, los colores, son o representan materia. La química estudia las propiedades de la material. Por ejemplo: los cambios de color, los cambios de estado sólido a líquido y gaseoso y la composición interna más profunda de las cosas, esto es, la estructura atómica. Ernest Rutherford, físico inglés, descubrió la radiación de acuerdo con a su teoría de la desintegración espontánea de la materia. Otro químico el danés Niels Bohr, creó la moderna teoría de la estructura de la materia. Estos científicos intentaron explicar el fundamento de la existencia de la materia desde las partículas hasta reducirlas a una parte extremadamente pequeña llamada átomo, el cual forma parte no solamente de tu cuerpo sino de todo lo que te rodea: agua, aire, ríos, mares, minerales, árboles, hasta en las células de todos los animales y vegetales.

Si la materia está hecha de átomos, ¿cómo es la estructura del átomo?

En química y física, la teoría atómica es una teoría de la naturaleza de la materia, que afirma que está compuesta por pequeñas partículas llamadas átomos, en contraposición a la creencia antigua de que la materia se podía dividir en cualquier cantidad arbitrariamente pequeña.

La teoría atómica comenzó hace miles de años como un concepto filosófico, y fue en el siglo XIX cuando logró una extensa aceptación científica gracias a los descubrimientos en el campo de la estequiometria. Los químicos de la época creían que las unidades básicas de los elementos también eran las partículas fundamentales de la naturaleza y las llamaron átomos (de la palabra griega átomos, que significa "indivisible"). Sin embargo, a finales de aquel siglo, y mediante diversos experimentos con el electromagnetismo y la radiactividad, los físicos descubrieron que el denominado "átomo indivisible" era realmente un conglomerado de diversas partículas subatómicas (principalmente electrones, protones y neutrones), que pueden existir de manera separada. De hecho, en ciertos ambientes, como en las estrellas de neutrones, la temperatura extrema y la elevada presión impide a los átomos existir como tales. El campo de la ciencia que estudia las partículas fundamentales de la materia se denomina física de partículas.

Atomismo filosófico

Hasta comienzos del siglo XIX, la teoría atómica era principalmente filosófica y no esta-ba fundada en la experimentación científica. Las primeras teorías conocidas se desarro-llaron en la Antigua India en el siglo VI a. C. por filósofos hindúes y budistas. El primer filósofo que formuló ideas sobre el átomo de una manera sistemática fue Kanada. Otro filósofo indio, Pakudha Katyayana, que también vivió en el siglo VI a. C.

Demócrito y Leucipo, dos griegos del siglo VI a. C. Los griegos creían que todos los átomos estaban hechos del mismo material pero tenían diferentes formas y tamaños, que eran los factores que determinaban las propiedades físicas del material. Por ejem-plo, ellos creían que los átomos de un líquido eran lisos, lo que les permitiría deslizarse uno sobre otro. Según esta línea de pensamiento, el grafito y el diamante estarían com-puestos por dos tipos diferentes de átomos, si bien hoy sabemos que son dos isómeros del carbono.

Durante el siglo XII (en plena Edad de Oro Islámica), los atomistas islámicos desarrolla-ron teorías atómicas que eran una síntesis del atomismo griego y el indio. Desarrollaron y profundizaron en las antiguas ideas griegas e indias y aportaron otras nuevas, como la posibilidad de que existiesen partículas más pequeñas que un átomo. Al mismo tiempo que la influencia islámica empezaba a extenderse por Europa, las ideas atómicas islámicas, junto con las griegas e indias, comenzaron a difundirse por toda Europa a finales de la Edad Media.

Teoría atómica moderna

Nacimiento de la teoría atómica moderna

En los primeros años del siglo XIX, John Dalton desarrolló su teoría atómica, en la que proponía que cada elemento químico estaba compuesto por átomos iguales y exclusi-vos, y que aunque eran indivisibles e indestructibles, se podían asociar para formar es-tructuras más complejas (los compuestos químicos). Esta teoría tuvo diversos preceden-tes.

El primero fue la ley de conservación de la masa, formulada por Antoine Lavoisier en 1789, que afirma que la masa total en una reacción química permanece constante. Esta ley le sugirió a Dalton la idea de que la materia era indestructible.

El segundo fue la ley de las proporciones definidas. Enunciada por el químico francés Joseph Louis Proust en 1799, afirma que, en un compuesto, los elementos que lo con-forman se combinan en proporciones de masa definidas y características del compuesto.

Dalton estudió y amplió el trabajo de Proust para desarrollar la ley de las proporciones múltiples: cuando dos elementos se combinan para originar diferentes compuestos, dada una cantidad fija de uno de ellos, las diferentes cantidades del otro se combinan con dicha cantidad fija para dar como producto los compuestos, están en relación de números enteros sencillos.

En 1803, Dalton publicó su primera lista de pesos atómicos relativos para cierta cantidad de sustancias. Esto, unido a su rudimentario material, hizo que su tabla fuese muy poco precisa. Por ejemplo, creía que los átomos de oxígeno eran 5,5 veces más pesados que los átomos de hidrógeno, porque en el agua midió 5,5 gramos de oxígeno por cada gra-mo de hidrógeno y creía que la fórmula del agua era HO (en realidad, un átomo de oxí-geno es 16 veces más pesado que un átomo de hidrógeno).

La ley de Avogadro le permitió deducir la naturaleza diatómica de numerosos gases, estudiando los volúmenes en los que reaccionaban. Por ejemplo: el hecho de que dos litros de hidrógeno reaccionasen con un litro de oxígeno para producir dos litros de vapor de agua (a presión y temperatura constantes), significaba que una única molécula de oxígeno se divide en dos para formar dos partículas de agua. De esta forma, Avogadro podía calcular estimaciones más exactas de la masa atómica del oxígeno y de otros elementos, y estableció la distinción entre moléculas y átomos.

En 1784, el botánico británico Robert Brown, observó que las partículas de polvo que flotaban en el agua se movían al azar sin ninguna razón aparente. En 1905, Albert Einstein tenía la teoría de que este movimiento browniano lo causaban las moléculas de agua que "bombardeaban" constantemente las partículas, y desarrolló un modelo matemático hipotético para describirlo. El físico francés Jean Perrin demostró experimentalmente este modelo en 1911, proporcionando además la validación a la teoría de partículas (y por extensión, a la teoría atómica).

El átomo: partículas subatómicas

Perfectamente podrás dividir un pedazo de materia de cualquier tamaño, una, dos, tres, hasta mil veces o más, pero ¿hasta dónde podrás observar el último pedacito o lograrás efectuar tal división? Ese pedacito que casi no puedes ver es una partícula.

La partícula, ya sea orgánica o inorgánica, es la última división de la materia a la que se puede llegar por medios físicos.

La materia está compuesta por átomos, y estos a su vez por partículas sub atómicas.

Hasta 1897, se creía que los átomos eran la división más pequeña de la materia, cuando J.J. Thompson descubrió el electrón mediante su experimento con el tubo de rayos catódicos. El tubo de rayos catódicos que usó Thompson era un recipiente cerrado de vidrio, en el cual los dos electrodos estaban separados por un vacío. Cuando se aplica una diferencia de tensión a los electrodos, se generan rayos catódicos, que crean un resplandor fosforescente cuando chocan con el extremo opuesto del tubo de cristal. Mediante la experimentación, Thompson descubrió que los rayos se desviaban al aplicar un campo eléctrico (además de desviarse con los campos magnéticos, cosa que ya se sabía). Afirmó que estos rayos, más que ondas, estaban compuestos por partículas cargadas negativamente a las que llamó "corpúsculos" (más tarde, otros científicos las rebautizarían como electrones).

Partículas fundamentales del átomo:

El átomo está formado por partículas subatómicas fundamentales como son el protón, el neutrón y el electrón. Sin embargo, la noción de que estas son las partículas elementa-les ha quedado atrás. Los científicos han encontrado que estas partículas están, a la vez, constituidas por otras subpartículas. Por ello, en la actualidad se habla de solo dos clases de partículas subatómicas fundamentales: Los Fermiones y los Bosones. Los Fermiones se dividen dos categorías: los quarks y los leptones. Los quarks son los constituyentes de los protones y neutrones. Los leptones son una categoría que incluye al electrón. Los Bosones son una familia de partículas subatómicas de espín entero, que al interactuar con los Fermiones producen las interacciones o fuerzas conocidas: interacción fuerte, interacción gravitacional, y la interacción

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